DÖKÜM / BÜYÜK FORMAT BINDER JETTING
voxeljet, Bosch Rexroth, Fraunhofer IGCV ve GE Vernova’nın dahil olduğu VX9000 projesiyle katmanlı imalatın ölçeğini çok tonlu döküm parçalarına taşıyor. Yaklaşık 9 × 7 × 1,2 metrelik çalışma alanına sahip sistem, doğrudan metal parça basmak yerine 10 ila 60 ton ve üzerindeki dökümler için dev kum kalıpları katmanlı olarak üretiyor.
60 ton metal değil, 60 tonluk döküm için kalıp
VX9000’ın kapasitesini değerlendirirken temel ayrım, yazıcının metal dökümün kendisini üretmediği. Sistem, klasik kum döküm sürecinde erimiş metalin döküleceği kalıp ve gerekli geometrileri binder jetting yöntemiyle oluşturuyor. İnce kum katmanları seriliyor; baskı kafası yalnızca parçanın kesitine karşılık gelen bölgelerde bağlayıcı püskürterek kumu seçici biçimde sertleştiriyor. Baskı tamamlandığında bağlanmamış kum uzaklaştırılıyor ve ortaya çıkan kalıp geleneksel dökümhane akışına giriyor.
Bu yöntem, fiziksel model ve özel takım hazırlama zorunluluğunu azaltırken dijital tasarımdan karmaşık döküm geometrisine daha doğrudan bir yol açıyor. Özellikle birkaç adet üretilecek çok büyük parçalar için yeni bir model ve takım seti hazırlamanın maliyeti, projenin ekonomik dengesini belirleyebiliyor. Kalıbın dijital dosyadan üretilmesi tasarım değişikliklerinin daha hızlı uygulanmasını ve düşük adetli siparişlerin daha esnek yönetilmesini sağlıyor.
Dev makinede hassas hareket sorunu
Baskı alanının büyümesi yalnızca makinenin gövdesini büyütmek anlamına gelmiyor. Metreler boyunca hareket eden baskı kafasının her geçişte aynı konuma yüksek doğrulukla dönmesi, katmanların birbirine kaymadan birleşmesi ve baskı yatağının farklı bölgelerinde tutarlı bağlayıcı dağılımı sağlanması gerekiyor.
Bosch Rexroth bu nedenle VX9000’a sekiz metre uzunluğunda bir doğrusal eksen, yedi taşıyıcı bölüm, makaralı ray kılavuzları, bilyalı vidalı miller ve dişli kayış tahrikli MKR lineer modüller sağladı. Şirketin açıklamasına göre bu bileşenler, eksen gruplarının yükseklik ayarı ile baskı kafalarının hassas konumlandırılmasında kullanılıyor. voxeljet’in büyük format mimarisi ayrıca kısa hareket mesafeli ofset baskı stratejisi, bir milimetreye kadar katman kalınlığı ve süreç parametrelerini izlemeye yönelik sensör altyapısı içeriyor.
2021’de başlayan proje dökümhanede doğrulandı
Advanced Casting Cell adı verilen geliştirme programı 2021’de GE Vernova’nın önceki kurumsal yapısı GE Renewable Energy, Fraunhofer IGCV ve voxeljet tarafından başlatıldı. İlk hedeflerden biri, Haliade-X açık deniz rüzgâr türbinleri gibi enerji sistemlerinde kullanılan çok büyük döküm bileşenlerinin kalıp üretimini hızlandırmaktı. ABD Enerji Bakanlığı 2023’te program için GE Vernova’ya 14,9 milyon dolarlık destek açıkladı; voxeljet teknik uygulama ortağı olarak sistemin geliştirilmesini üstlendi.
Projenin kritik eşiği 2025 yazında geçildi. voxeljet’in verdiği bilgiye göre İsveç’teki Baettr dökümhanesinde uzunluğu 7,5 metreye ulaşan 20 büyük formatlı referans kalıp basıldı ve gerçek endüstriyel koşullarda başarıyla döküldü. Bu aşama, makinenin yalnızca laboratuvar ölçeğinde çalışan bir prototip olmadığını; taşıma, kalıp hazırlama, metal dökümü ve kalıp bozma gibi gerçek dökümhane adımlarıyla birlikte sınandığını gösteriyor.
Enerji sektöründen pompaya geniş uygulama alanı
VX9000’ın ilk kullanım senaryosu rüzgâr ve hidroelektrik türbinlerinin göbek, gövde ve diğer ağır döküm parçaları. Bununla birlikte aynı üretim yaklaşımı büyük pompa gövdeleri, ağır makine bileşenleri, otomotiv ve havacılık takımları ile sanat dökümleri için de kullanılabiliyor. Sistem geleneksel kalıplamada kullanılan geri dönüştürülmüş döküm kumlarıyla çalışacak biçimde tasarlandı; böylece yeni bir kalıp teknolojisinin mevcut dökümhane malzeme döngüsüne eklenmesi hedefleniyor.
voxeljet’in proje hedeflerinde geleneksel yöntemle yaklaşık on hafta sürebilen bazı büyük kalıp işlerinin iki haftaya indirilmesi yer alıyor. Ayrıca kalıbın döküm tesisine yakın üretilmesi, tonlarca ağırlığındaki model ve takım ekipmanının taşınmasını azaltabilir. Ancak nihai performans yalnızca baskı hızına bağlı değil: kalıp dayanımı, bağlayıcının gaz oluşturma davranışı, yüzey kalitesi, kumun geri kazanımı ve döküm doğrulaması her alaşım ve geometri için ayrı değerlendirilmek zorunda.
Büyük dökümde dijital üretim zinciri
VX9000, katmanlı imalatın küçük ve yüksek değerli nihai metal parçalardan ibaret olmadığını gösteren bir üretim altyapısı. Buradaki dönüşüm, onlarca tonluk metali bir yazıcıda eritmekten çok, geleneksel dökümün en takım yoğun aşamalarından birini dijitalleştirmekten geliyor. Döküm tasarımı, besleyici ve yolluk geometrileri ile hafifletme çalışmalarının daha hızlı denenebilmesi; özellikle düşük adetli enerji ve ağır sanayi parçalarında teslim süresi ile takım maliyetini doğrudan etkileyebilir.
Görsel kredisi: voxeljet / Bosch Rexroth.