Selamlar!

Bu haftaki konumuz çikolata makinesi! Ya da çikolata yazıcısı da diyebiliriz.

Yine bir çocukluk hayalimizi gerçekleştiriyoruz 🙂 Biz küçükken çok meşhur çikolata çeşmeleri vardı. Biz o çeşmelere gidip harçlığımız yettiğince çikolata alırdık. Fakat bütün çocuklar o makineye sahip olmak ve daha da önemlisi ağzını o çeşmeye dayayarak kana kana içmek, çikolataya doymak isterdi 🙂 Doyulursa tabi!

Hazır Metin’in de doğum günü gelmişken, aklımıza gelen bu fikir bizi heyecanlandırdı. Metin’e pasta alalım, pastayı çikolatayla süsleyelim, sonra da makineyi de hediye edelim. Peki yapalım, da nasıl yapacağız. Gıda işi bambaşka bir iş, bunu kahve süsleme makinesini yaparken de yaşadık. Gerçekten çok zorlu bir iş. Neden mi?

Şimdi çikolata çok enteresan bir malzeme. Öyle erittim sürdüm sonra dondurdum diye bir sistemi yok. Belirli kristal yapılar var içerisinde, ve bu yapılar belirli sıcaklıklarda geriye dönülmez şekilde bozuluyor. Yani biz çikolatayla basan bir makine yapacaksak, bu sıcaklıkları çok doğru hesaplamalıyız. Kaldı ki işin içinde sürekli değişen ortam sıcaklığı ve pnömatik sistem kullandığımız için de basınç farklarından kaynaklanan akış problemlerimiz oluyor. Çikolata belirli basınçlarda sıcaklıklarda farklı davranıyor, erittiğimiz zaman içinde topaklanmalar olabiliyor, nozzle tıkanıyor vs. vs.

Anlayacağınız, çok basit gibi görünen, ama göründüğünden kat be kat zor olan bir proje. Biz işe ilk kalkıştığımızda hemen yaparız gibi düşünürken, ilerledikçe karşılaştığımız zorluklar -ki çikolatanın çok zor bir malzeme olması dertlerimizin büyüğüydü, bizi bu projenin geçekten zorlu bir proje olduğuna ikna etti.

Prototip olarak önce enjektörlerle bir sistem oluşturduk ve bisiklet pompasıyla pet şişe ile basınç tankı oluşturarak denedik sistemi. Size bu sistemin malzeme listesini ve elemanlarını anlatacağım, fakat sonradan yaptığımız ana sistemin de çizimlerini vereceğiz, isteyen gelişmiş sistemi de yapabilir.

Sonuç olarak tabi ki bizden kurtulmaz 🙂 Ne yaptık ettik, işi çözdük. Bakalım ne yapmışız, önce malzeme listesini vererek başlayalım.

MALZEME LİSTESİ

1. Makinenin ana sistemi, ilk bölümde yaptığımız küçük 3d printer. Hazır elimizde ufak boyutlu çalışan bir makinemiz olduğu için, onu modifiye ederek zaman kazanmayı uygun bulduk.
2. Fatih’in çizip, Özkan’ın ürettiği enjeksiyon tankı. Bunun çizimlerini aşağıda vereceğiz.
3. Biz iki tip çikolata kullandık. 1. enjektör siyah, diğeri beyaz çikolata için. Dolayısıyla tek tip yapacaksanız sadece 1 cins çikolata, oda sıcaklığındayken donmuş halde olmalı.
4. Valf bağlantı aparatları
5. Uygun çapta hortumlar
6. 4 adet valf, 2 NO ve 2NC. 12V 8 bar. Eğer tek enjektör kullanacaksanız 1 NO ve 1NC.
7. 2 adet Tip120/121/122 transistör. 2 adet de 1 kohm direnç.
8. Basınç tankı. Bunu stabil bir pnömatik kuvvet sağlamak için kompresör ile dolduracağız.
9. Kompresör. 12V’lık araba lastiği kompresörü kulanabileceğiniz gibi, manuel bisiklet pompası bile iş görür. Ayarlı basınç saati ile kaç bar olduğunu görmeniz gerekiyor.
10. Ayarlı basınç saati. Sisteme giren havanın basıncını bu saat ile ayarlayacağız.
11. Manuel çikolata çıkartma butonları istiyorsanız buton gerekiyor. İki adet de diyot, IN4001 yeterli.

ELEKTRONİK KISIM

3D printerı yapabildiyseniz, elektronik kısmında pek bir şey kalmadı demektir. Sadece RAMPS üzerinden 2 adet boş pine bağlantı yapacağız ve de valfleri açan kapatan bir transistör bağlantılarını yapacağız. Bir de manuel çikolata butonları var tabi, ama bu işin keyfi kısmı.

Tabi 3d printerı yapabildiğinizi varsayarak, ısıtıcı ve termistörleri enjeksiyon tankına aktarmanız gerektiğini söyleyerek geçeceğim, zaten nasıl yapıldığını anlamış olmanız gerekiyor.

Boş pinler olarak D4 ve D5 pinlerini kullanacağız. Yani yukarıdaki görseldeki servoların yerleri. Biz servo kullanmadığımız için bu pinlere dışarıdan komut vererek aktif (HIGH) veya pasif (LOW) yaparak valfleri çalıştıracağız.

Bu komutları oluşturacağımız Gcode’ları düzenleyerek gireceğiz, aşağıda anlatacağım.

Transistörden valflere olan bağlantılarımız yukarıdaki şekilde yapılacak. Ben 1 kohm direnç kullandım. Base’e gelen sinyal D4 ve D5 üzerinden yapılacak. Burada 2 valfi aynı anda kontrol etmemiz gerekiyor. Dolayısıyla Tip120’nin kollektörüne 1NO ve 1NC valflerimizin ikisinin de sinyali aynı transistörden gelecek ve ikisi de aynı anda enerji alacak. Dolayısıyla biri açılırken biri kapanacak. Bu sistem sayesinde, transistörü tetikleyip valflere enerji verdiğimiz anda, basınç tankından enjeksiyon tankına giden valf açılarak içeri basınç uygularken, tahliye valfi kapanarak bu basıncın dışarı kaçmasını engelleyecek ve çikolatanın üzerinde kalarak malzemenin extrude edilmesini sağlayacak. Yine aynı şekilde sinyal kesildiği anda basınç tankından gelen valf kapanacak ve daha fazla basınç sisteme sağlanmayacak. İçeride kalan basıncın çikolatayı daha fazla itmesini engellemek amacıyla da tahliye valfi aynı anda açılacak ve içerideki basıncı atmosfer basıncına eşitleyerek çikolatanın extrude edilmesini durduracak.

Manuel tetikleme için de bu baselere elle sinyal gönderecek butonlar yapmamız gerekiyor. Bu işlem de çok basit, Ramps üzerinden 5v alın, butondan geçirin ve base’e bağlayın. Tek yapmanız gereken -opsiyonel – base üzerinden RAMPS’a giden sinyal kablosuna bir de diyot eklemek, bu diyotun katodu transistörden tarafa olacak. Yani bu butonları eklediğiniz taktirde RAMPS D4 ve D5 çıkışlarında hem 1kohmluk dirençler, hem de anodu RAMPS tarafına bakan diyotlar bulunacak.

TASARIM KISMI

Tasarım kısmı olarak aslında ilk bölümdeki 3D printer ın XYZ eksenlerini üzerinde barındıran grubu kullanıyoruz. Extruder kısmı çikolataya özel bir tasarım oldu. Ben yine de dışındaki plexiglass kaplamaya kadar hepsini üzerinde bulunduran komple montaj dosyasını step formatında aşağıda ekliyorum.

cikolata

Bunun dışında hava tankı olarak da 19 lt lik su bidonu kullanmıştık 🙂 bu datalar da aşağıda.

havatank

hadi kolay gelsin 🙂

MEKANİK KISMI

Özkan’ın kısmı geliyor!

YAZILIM KISMI

Yazılım kısmı biraz dertli. Neden derseniz, her Gcode oluşturucu için standart değil, her firmware için standart değil ve hepsindeki ayar farklı olabiliyor. Ama basitçe şöyle anlatalım. Örneğin Slic3r ile kod oluşturuyorsanız, bu kodu oluştururken, acceleration değerleri çok önemli. Nozzle çapınızı biraz büyük kullanacağınız için (0.7+) ayarları doğru yapmanız çok önemli.

İşin 3 tane püf noktası var, onları verelim. Her zamanki gibi bu kısımları çekimlerden sonra detaylandıracağız, şu an gece gündüz çok yoğun çalışmalarımız devam ettiğinden bu kadar bilgi verebilmemiz bile bir mucize 🙂 Lütfen takıldığınız yerlerde yorumlar kısmından sorun, onlara mutlaka bakıyor ve cevaplıyoruz.

İşin 1. püf noktası şu, aleti hızlı çalıştırmak. Yani basıncı arttırın, nozzle’ı büyük tutun ve hızları yükseltin.

2. püf noktası çikolata için ya güzel bir soğutma sistemi kullanın, ya da her kattan sonra donması için bir süre bekletin. Bunu Gcode içine kodlar ekleyerek yapabilirsiniz.

3. püf noktası da Gcodelar içindeki valf aç/kapat komutlarını nereye koyacağınız. Şimdi olay şu, Gcode oluşturma programlarında extrude ve retract ayarlarına belirli bir değer verirseniz, her extrude ettiğinde veya retract ettiğinde o değer kadar ileri veya geri hammaddeyi alır. Dolayısıyla bizim de tam aradığımız şey!

Herhangi bir text editörü ile oluşturduğunuz Gcode dosyasını açın, ve örneğin retract 1.000 ise, bulduğunuz her E-1.000 altına M42 P4 S0 yazın. Aynı şekilde de her extrude komutu gördüğünüz yere de M42 P4 S255 yazacaksınız.

Bu şu anlama geliyor; M42 komutu ile pinlere dışarıdan sinyal göderiyorsunuz.  P4 digital pin 4 anlamına geliyor ve S0 da sinyal olarak 0 yap(LOW) demek. S255 de tahmin ettiğiniz üzere 4. pini HIGH yapıyor. Dolayısıyla 4. pine bağlı transistörümüze komut gidiyor, o da valflerimize giden enerji yolunu açıyor veya kapatıyor.

SONUÇ

Bu proje dediğim gibi çok zorlu, yaparken pek çok problemler karşımıza çıktı, teker teker karşılaştıkça çözdük. Bu problemleri ve çözümlerini de size burayı geliştirdikçe anlatacağız. Ama şunu bilin ki çikolata çok hassas bir malzeme, farklı marka çikolatalar farklı ayar istiyor, ortam sıcaklığı, basıncı gibi faktörler çok önemli, ayarların hassasiyeti çok kritik. Güzel bir 3D baskı almak, sanıldığından çok daha zahmetli, çünkü bir kere yaptığınız ayar ortam sıcaklığı değişirse örneğin, bir dahaki sefere çalışmayabilir. Onu da geçin, çikolata bir süre geçtikten sonra yine farklı özellikler kazanıyor, örneğin çikolata 30 dk bekledikten sonra bu sefer ayarlarınızı ona göre değiştireceksiniz 🙂 Bunun çözümü güzelce temperlenmiş çikolata kullanmak, ki ideali temperlenmenin ardından da 4 ay dolapta bekletilmiş olanı! Böyle bir çikolatayı marketten alamadığımız veya yapmaya zamanımız olmadığı için elde olan standart çikolataları hammadde olarak kullanmak zorunda olmamız da işi en çok zorlaştıran faktörlerdendi.

Sonuçta bu iş için uygun hammadde, stabil ortam veya tutarlı kabin içi dengesi gerekiyor, biz bunu sağlamak için çok kafa patlattık. Sizlerle de paylaşacağız en kısa zamanda.

Haftaya görüşmek üzere!

Türk İşi ekibi sosyal medya hesapları:

Facebook: facebook.com/ntv.turkisi Twitter: @ntv_turkisi Instagram: ntv_turkisi Youtube kanalı: TÜRK İŞİ

Kişisel hesaplarımız:

Murat Kızılkaya Twitter: @muratkizilk, Instagram: muratkizilk

Metin Şahin Twitter: @MetinSahin_m, Instagram: METINSAHIN_M

Fatih Yıldız Twitter: @FatihTvittir, Instagram: fatihyildiz1981

Özkan Özarslan Twitter: @ozkankim, Instagram: ozarslanozkan

3D Çikolata Makinesi Nasıl Yapılır?