3D Printer-Seviye seviye yoktan vara

Şaşı bakmadan da şaşır

Gözlerinizi şaşı yapın, resimdeki nesneyi görebiliyor musunuz?  Çoğunuz için çok zor iki boyutlu bu düzlemde saklanmış o üç boyutlu (dikkat cevabı veriyorum) çaydanlığı görmek. O çaydanlığı hiç yoktan var etmekse çok daha kolay. Nasıl mı? Huzurlarınızda 3D Baskı teknolojisi!

3D Printer teknolojisi yani üç boyutlu baskı teknolojisi 1980’lerden beri kullanıldığı halde, patent süresinin dolmasının ardından, hem endüstriel hem de bireysel kullanıma yönelik birçok 3D yazıcı üreticisinin piyasaya girmesiyle, dünyada bir fenomen haline geldi. Nasıl 2D yazıcılarla, kartuşlarındaki mürekkebi püskürterek ya da lazerle, ister renkli ister siyah-beyaz çıktı alınabiliyorsa, 3D yazıcılarla değişik materyallerle (plastik, metal, seramik, naylon, reçine,  vs) doldurulan kartuşlardan, farklı baskı yöntemleriyle elle tutulur cisimler elde ediliyor.

3D baskı teknolojisinin anafikri ‘eklemeli üretim’ yapması. Bu geleneksel üretim tekniğinde esas alınan ‘eksiltmeli üretim’in tam tersi. Açıklamak gerekirse; geleneksel teknikte bir model, büyük bir blok kütle kesilerek, oyularak ya da frezelenerek, fazlalığın atılmasıyla ortaya çıkarılıyor.  Bir başka yöntem de malzemenin döküm, enjeksyon gibi yöntemlerle kalıba sokulması; ancak o kalıbın da yapım aşamasında biraz evvel sözü geçen teknikler kullanılıyor. Buna karşın 3D yazıcılarda ise model, malzemenin milimetrenin kesirleri ölçeğinde, tabakalar halinde üst üste eklenmesiyle ortaya çıkıyor; fire kalmıyor.

1960’larda hayatımıza giren bilgisayar destekli tasarım (CAD-computer aided design) teknolojisi 3D baskının da vazgeçilmezi elbette. Üretmek istediğimiz her cisim öncelikle dijital dosyalarda hayat buluyor. 3D yazıcının içindeki işlemci, bu dosyayı sanal dilimlere ve koordinatlara dönüştürüp baskıya hazır hale getiriyor.

Stl uzantılı bu dosyayı geliştiren ve aynı zamanda ilk üç boyutlu yazıcının da mucidi olan kişi ABD’li Charles W. Hull. Hull 1984’deki icadından sonra 1986’da sektörün bugün de lider konumundaki 3D Systems adlı şirketini kurdu.

AKLINIZDAKİ SORU: BU ÇAYDANLIĞI EVİMDE ÜRETMEK NE KADAR MAKUL?

Öncelikle masaüstü boyutlarına indirgenmiş 3D yazıcıların fiyatının 1.500 dolar civarında olduğunu söylemek mümkün. Yani demirbaş maliyetiniz çıktığı ilk zamanlarda alınmış bir 2D yazıcıdan farklı değil. Dijital tasarımlar ise inanmayacaksınız ama ücretsiz, zira bu teknoloji sınırsızca insanlığın hizmetine sunulmak ve herkesin katılımı sağlanarak böylelikle daha da geliştirilmek isteniyor. Bunun anahtarı da sistemin temelinde, erişimin herkese açık, ücretsiz ve interaktif katılımın esas olduğu ‘Açık Kaynak’ prensibinin yatması. Örneğin, bireysel kullanıcıların en çok rağbet ettiği 3D yazıcı markası Makerbot’un, Thingiverse web sitesi, kullancıların sisteme yükledikleri her tasarımın herkesin kullanımına ücretsiz bir şekilde açık olacağı şartını öne sürüyor. Kolay bir şekilde 3D tasarım yapmanız içinse Google ücretsiz Sketchup programını kullanıcıların hizmetine sundu. Öte yandan 3D tarayıcılar ise herhangi bir ürünü tarayıp, bilgisayar ortamına üç boyutlu çizim olarak aktarmak için kullanılıyor. Bu makineyle bir ürünü kendi ihtiyacınıza göre değiştirebilir veya aynısını 3D yazıcıda basabilirsiniz. (1.400 dolar)

 Son olarak 3D yazıcının kartuşlarına koyulacak hammaddelerin nasıl ve ne kadara tedarik edilebileceği konusu geliyor. Tabi ki seri üretim yapan bir fabrikayla aynı alış fiyatını yakalamak mümkün değil. MakerBot yazıcılarında kullanılan hammaddelerden biri, işlem sonunda lego gibi sert ve dilediğiniz renkte ürün oluşturan PLA filamenti (makaraya sarılmış 1 kg plastik kablo 50 dolar). 

Bir termoplastik olan PLA’nın en önemli özelliği eridiğinde yumuşayarak istenilen şekle sokulabilmesi sonra da donarak katı hale gelebilmesi. Hammadeden bahsetmişken 3D baskının çalışma mantığına değinelim. Termoplastik malzeme erime sıcaklığında ısıtılıyor, düzgün bir şekilde yığılabilmesi için 0,4 milimetre çapındaki bir başlıktan ekstrüde ediliyor (diş macununun tüpünden çıkması gibi). Üst üste yığılan iki boyutlu her katman, yazıcının tablasında yükselerek üç boyutlu hale geliyor. ‘Bileşimli Yığma’ denilen bu teknik 3D yazıcılarının çalışma mantığından sadece biri; ‘stereolitografi’, ‘lazer sinterleme’ ve ‘polimer kürleme’ ise diğer teknikler. Bu sistemler hammadde olarak sıvı halde bulunan naylon, reçine veya metal tozu gibi materyaller kullanıyor. Bu yöntemler yığma yöntemine göre çok daha kaliteli sonuçlar doğuruyor, popülerliği arttıkça da fiyatları da inecektir kuşkusuz. Yazıcı fiyatları masa üstü makineler için 5.000 dolar, hammaddenin litresi ise 150 dolar civarında. Endüstriyel boyutta üretim yapan 3D yazıcıların fiyatları ise 150 bin ila 1 milyon dolar arasında.

Dijital baskı resimlerde pikselin kaliteyi ifade etmesi gibi, 3D basılmış ürünlerde de katmanın yüksekliği kalite ölçüsü oluyor. Katmanın yüksekliği ne kadar az olursa, obje o kadar pürüzsüz oluyor ama buna karşılık parçanın oluşma süresi uzuyor. ‘Çaydanlığı gider yan dükkandan alırım’ demeden önce her bir teknoloji fuarında bir öncekinden üç, beş kat hızlı çalışan 3D yazıcı ürettiklerini söyleyen bilim insanlarına kulak verin. Bir de masanızın üzerinde bir fabrika kurdunuz, büyük resme bakın.

3D YAZICILARLA BİLİM KURGUDAN GERÇEĞE

1- ‘Işınla beni Scotty!’ için erken ama ‘Bir pizza yap Scotty!’ diyebilirsiniz

NASA Mars’a insan yollamayı düşünüyorsa, bu insanları senelerce nasıl besleyeceğini de hesaba katmalı, öyle değil mi?  Bugün 3D yazıcıları bu amaca yönelik kullanan NASA aynı zamanda dünyada bir milyar insanın açlığına da çare olabilecek kapıyı araladı. Tek gereken neyi ‘yemek’ olarak algıladığımızı değiştirmek. Algınızı değiştirmeye biraz yardımcı olacaksa Plumpy-nut’la tanışın: UNICEF tarafından bu yıl iki milyon çocuğa ulaştırılan ve içinde gerekli vitamin ve minerallerin hepsini barındıran işlenmiş yerfıstığı ezmesi.

Astronotlar için dijital tariflerden lezzetli yemekler ‘basmak’ için malzeme olarak protein ve karbonhidrat gibi besleyici maddeleri içeren ve 30 yıllık raf ömrü olan tozlar kullanılıyor. Hafif ve az yer tutacak olan bu tozlara su, yağ, şeker gibi eklemeler yapılıyor. Yemekler 3D yazıcıdan hazır, sıcak ve en önemlisi gerçeğe benzeyen lezzette çıkıyor.

Piyasada 1.500-5.000 dolar fiyat aralığında istediğiniz tasarımda çikolata, pizza, makarna basabileceğiniz birçok çeşit 3D yazıcı bulunuyor. 3D baskıda önde gelen üreticilerden 3D Systems, ABD’li çikolata devi Hershey ile geçtiğimiz hafta bir anlaşmaya imza attı. İki şirket 3D basılabilen yiyecekler geliştirecek, üstelik çikolatadan farklı şeyler de.

2-  Gılgamış ölümsüzlüğü bugün aramaya başlasaydı farklı bir destan yazar mıydı?

Tarihin en eski yazılı destanında Uruk Kralı Gılgamış, (mecburen üç boyutlu) 12 adet tablette, ölümsüzlüğü arayış yolculuğunu anlatır. Sonunda yalnızca isminin ölümsüz kalabileceğini anlar. Bioteknolojideki söz konusu sıçramalarla bugün sonu farklı biten bir destan yazılabilir mi?

3D yazıcılarının kartuşlarının içinde bu defa hammadde olarak canlı hücre var. Tıp alanında kullanılan 3D yazıcılara ‘bioprinter’ deniyor. Şu ana kadar bu teknoloji ile bir kulak, solunum borusu ve kemik protezi basıldı bile. 3D baskı, tıpta çözümlerin mutlaka kişiye özel olması gerekliliğini mükemmel bir şekilde karşılıyor. Bioprinter’da basılacak organlar kişinin bünyesince kabul edilmeme riski taşımayacak, ayrıca organ bekleme listeleri tarih olacak.

Önümüzdeki  yirmi- otuz yıl sonrası için ise insan vücuduna doğrudan temas ederek üzerinde çalışabilecek bioprinterlardan söz ediliyor. Örneğin, yaralanan bacağa takılan ve canlı hücre püskürten ya da organları hastanın vücudunun içinde onaran cerrahi robotların kollarına eklenebilen bioprinterlar. Bu sayede bıçak değmeden, tam hassasiyetle organa ulaşan bioprinter, hücresel düzeyde organı onaracak ve vücuttan çıkarken girişi noktasını da onarabilecek.

Sonsuz gençliğin sırrının kapısını da bioprinterlar açabilir. Sadece on yıllar sonra yüzün üzerine doğrudan takılacak bioprinterlar, kırışmış deriyi soyacak ve simultane şekilde genç hücreleri kişinin yüzüne yerleştirecek. İnternetten bir yüz indirilip yüze uygulanabileceği gibi, genç yaşlarında olan kişilerin yüzlerini  taratıp yaşlandıklarında her yıl bunu kendi yüzlerine uygulatmaları da bir seçenek.

Bioprinter’ların insan yaşamını uzatmadaki rolü bugüne kadar olan tıbbi buluşların arasında şüphesiz en etkileyici olanı.

3- Sihirli elbisede şimdi geceyarısı sınırı yok

3D baskı tekstil sektöründe de adından söz ettirmeye başladı. 2013’te Burlesque  dansı kraliçesi ve stil ikonu Dita Von Teese, 3D yazıcıdan çıkma elbisesiyle herkesi büyüledi. Ünlü tasarımcı Michael Schmidt ve mimar Francis Bitonti, Teese’in her hareketiyle kıvrılacak elbisenin kurvatürünün esnek olmasını sağlamak zorundaydı. Bu zorluğu aşabilmek için ikili 17 ana parçaya bağlanan 3 bin ek parça tasarladı. Shapeways adlı 3D baskı stüdyosunda naylon tozu hammaddesi ve lazer sinterleme tekniğiyle basılan elbise daha sonra siyaha boyandı ve 13 bin Swarovski kristalle işlendi.

Bir başka tasarımcı, Naim Josefi 2010 yılında ilk 3D basılmış ayakkabıya imzasını attı. Mücevher, gözlük ve her tür aksesuarda örnekler her geçen gün çoğalıyor. Yakın bir gelecekte 3D baskı alışveriş kültürümüzün bir parçası olmaya aday. Tam istediğiniz model, tam bedeninize göre ve istediğiniz anda.

4- Onun arabası var adı da:  URBEE 2 

2011 yılında Cody ve Tyler Cor, ABD’yi baştan başa geçebilecekleri, şu ana kadar yapılmış en ucuz, hafif, hızlı ve çevreci hibrid arabayı tasarladılar. Bunu hayata geçirecek olan teknolojiyi ise onlara sektörün en büyüğü Stratsys’ın Minesota’daki RedEye 3D baskı fabrikası sundu. “Benim de tasarımım var ama Minesota uzak geldi” diyorsanız, Gebze’deki RedEye fabrikası ‘+90’ size yardımcı olabilir.

Otomobillerin tamponları, motor kapakları zaten uzun zamandır üretim bandı yerine 3D baskı ile üretiliyor. Örneğin AUDI klima havalandırmasını ve amblemlerini 3D yazıcılarda basıyor. Fakat ilk kez Urbee 2 adındaki bu arabanın tüm gövdesi bu teknoloji ile üretildi. Urbee 2’nin 2015’de ABD turundan sonra piyasaya çıkması ve 16.000 dolardan satılması planlanıyor.

5-  İnşaat mühendisliği mi, kimya mühendisliği mi okumasam?

Loughborough Üniversitesi’nde bir grup bilim insanı inşaat alanında, istenilen planda, gelişmiş yalıtım özellikleriyle duvar basmayı mümkün kılmak için uğraşıyor. Southern California Üniversitesi ise başlığından çimento akan devasa 3D yazıcıyı yaptı bile. 24 saatte bir evin tüm duvarlarını yapabilecek olan bu sistemde kapı ve pencereleri takmak henüz insanlara düşüyor. İnşaatta atılabilecek bu dev adımın, hem dünyanın az gelişmiş bölgelerinde hem de uzayda kurulacak üslerdeki etkisini hayal edin.

Piyasadaki çoğu ilaç ve deterjan, karbon, hidrojen, oksijen ve hali hazırda bulunan maddeler olan gliserol, mısır şurubu ve parafinden yapılıyor. Kimyager olmayan sıradan insanlar evlerindeki 3D yazıcılarda kendi kimya laboratuvarlarını kurarken, ‘Açık Kaynak’tan kimyasal tarifleri deneyebilir, ya da yepyeni kimyasal bileşenler keşfedebilirler. İlaç şirketlerinin henüz üretmedikleri ya da ticarileştirmediği ilaçlar insanlığın hizmetine sunulabilir.

6-  3D Baskı yasak dinler     mi?

Geçtiğimiz mayıs ayında 3D baskı teknolojisyle üretilen ilk silah ateşlendi. Defense Distributed adındaki tartışmalı grup, maliyeti 8.000 dolar olan silahın dijital tasarımını online olarak paylaşacağını duyurdu. Evde silah üretiminin devletlerce takip ve kontrol edilebilmesi hayli güç. Öte yandan uyuşturucu üretiminin de evlerde yapılabilmesi kolaylaştı. AB ve ABD yasadışı faaliyetler konusunda düzenlemeler yapmak zorunda fakat henüz teknoloji yaygın olarak kullanılmadığından ve maliyetler yeterince düşük olmadığı için harekete geçmek için aceleci davranılmıyor.

3D Baskı teknolojisi girdiği tüm sektörlerde ezberleri bozuyor, Gelecekte yapılabileceklerin sınırları her geçen gün genişliyor. 3D yazıcıların ekonomide yıkacağı tabuları konuşmak içinse gelecek hafta yine bu sayfada görüşürüz.

devamı haftaya...

http://gigaom.com/2014/01/14/why-2014-could-be-the-year-of-the-light-based-3d-printer/

http://explainingthefuture.com/3dprinting/index.html

http://www.impactlab.net/2014/01/12/a-3d-printer-that-can-build-a-house-in-24-hours/

http://en.wikipedia.org/wiki/3D_printing

http://www.stratasys.com/

http://makerbot.com/

http://www.youtube.com/watch?v=tBXdGznaN7E

http://www.3byazici.com/p/3d-printer-teknolojileri-3d-yazclar-ile.html

http://www.independent.co.uk/news/world/africa/plumpynut-the-lifesaver-that-costs-well-peanuts-8783650.html

http://www.nytimes.com/2013/09/22/opinion/sunday/dinner-is-printed.html?pagewanted=all&_r=0