Abdala malum olur! Bir asırdan kısa bir süre içinde kahramanlardan bahsederken “Tarih yazdı.” ifadesi yerine “Tarih bastı.” ifadesini kullanacağız. Demedi demeyin. Çünkü geleceğimizi satır satır yazmak yerine katman katman basacağız. Nasıl mı? Gelin bu “geleceğin kendisini de basan, geleceğe ayak da bastıran” fikri beraber inceleyelim.

Hepimizin az çok bildiği 3 boyutlu yazıcı teknolojisi aslında göründüğü kadar çetrefilli değil. Çünkü 3D yazıcıların yaptığı şey üç boyutlu bir nesneyi yoktan var etmek değil, iki boyutlu desenleri üst üste koyarak üçüncü boyutu da olan bir cisim oluşturmak. Bir Silikon Vadisi girişimi olan Carbon’un yaptığı ise bu prensibe inovatif bir açıdan yaklaşmak. İki boyutlu desenleri tekrar tekrar üst üste koyma fikriyle harekete geçen Carbon, Clip (continuous liquid interface production) yani sürekli sıvı yüzey üretimi isimli bir yöntem geliştiriyor. Clip,  önceden de kullanılan VAT polimerizasyonu isimli bir 3D baskı yöntemine çok benzer şekilde çalışıyor.

Işık ile Katılaştırma

Vat polimerizasyonunun birçok alt başlığı olsa da en çok bilinen yöntem SLA, yani stereolithography yöntemi. Seksenlerde, 3D Systems’in kurucu ortağı ve SLA 3D yazıcının mucitlerinden biri olan Charles Hull, deney yaparken lazerden çıkan ışık örüntülerini fotopolimere tekrar tekrar yansıtınca katı polimer desenlerin oluştuğunu fark ediyor ve bu sistemi geliştirmeye karar veriyor. Sonuç olarak çeşitli ışık desenlerini bir fıçının içindeki fotopolimere üst üste yansıtarak üç boyutlu şekiller üretebilen SLA tekiniğini keşfediyor.

Kullanılan terimlerin ne kadar karmaşık ve günlük hayata uzak olduğunun farkındayız. Fakat bu isimler tahmin edemeyeceğiniz kadar yakın. Hatta kelimenin tam anlamıyla ağzımızın içinde! Eğer daha önce dolgu yaptırdıysanız, doktorun çürüğü oyduktan sonra çukura sıvı fotopolimer sıktığını ve daha sonra mavi-mor UV ışık saçan bir alet ile fotopolimeri dondurduğunu görmüşsünüzdür. Vat polimerizasyonu da aynen böyle çalışıyor. Sadece bunu bir dolgu olarak değil, eklemeli üretim (additive manufacturing) olarak yapıyor.

Carbon’un kurucu ortaklarından olan Joe DeSimone Clip tekniğinin çalışma prensibi hakkında detaylı bilgi vermese de sistemin Vat polimerizasyonuna yakın olduğu düşünülebilir. Fakat DeSimone’a göre Clip’i en benzer olduğu Vat polimerizasyonundan bile ayıran büyük bir farkı var. 

CLIP’in Özgün Yönü 

Kimyasal açıdan baktığımızda oksijen ve ışık birbirlerinin tam tersi olarak işliyor. Işık bir sıvıyı katılaştırabilirken oksijen bunu engelliyor. Havada bol miktarda oksijen olduğu düşünülürse CLIP sisteminin çalışması için birçok kimyasal hesap yapıldığı söylenebilir. DeSimone bu kimyasal tepkimelerden ve oksijeni nasıl CLIP’in faydasına kullandıklarından bahsetmese de sistemin içindeki parçaları bizimle paylaşıyor.

Clip’in Çalışma Mekanizması

CLIP’sisteminin fark yaratan özelliğine oksijeni ve ışığı geçiren penceresi önayak oluyor. Bu pencere hem ışığı hem de oksijeni geçirdiği için bir kontak lens ile aynı özellikleri taşıdığını söylemek mümkün.

  Mekanizma üç farklı bölümden oluşuyor. 

  1. Sıvıyı tutan bir hazne ve haznenin altındaki oksijen ve ışık geçirgen pencere
  2. Oluşan objeyi tutan bir tabla
  3. Işık projektörü


Resimde gördüğümüz “dead zone” yani ölü bölge ise tüm inovasyonun gerçekleştiği yer. İşin ilginç tarafı ise bu ölü bölge bir saç telinden daha ince.

Saç Telinden İnce İnovasyon!

Sistemde kullanılan  pencerenin oksijeni geçirmediğini düşünelim. Bu durumda haznenin içinde tepkimeyi engelleyebilecek hiçbir şey bulunmadığı için ışık ile fotopolimer kolaylıkla tepkimeye girip polimerleri oluşturabilecekti. Fakat oluşan bu katı madde sadece ışığı geçiren pencereye yapışacak böylece objeyi pencereden ayırmak ve bütünlüklü bir cisim elde etmek için bu işlemi tekrar tekrar yapmak gerekecekti.

Şimdi de oksijen ve ışık geçirgen penceremizi inceleyelim. Işık deseni tablaya yansımadan önce oksijenin bulunduğu bir ölü bölgeden geçecek dolayısıyla pencerenin üstünde hiçbir obje yapışamayacak. Pencerenin üstüne yapışan hiçbir şey olmadığı için tablaycı pencereden kaldırıp işleme tekrar başlamaya gerek kalmayacak. Böylece CLIP, sürekli sıvı yüzey oluşumu adındaki her kelimenin hakkını vermiş olacak. Ölü bölgenin olmadığı bir sistemde sıvı yüzeyi oluşturmak için tablayı pencereden ayırmak gerekirken ölü bölge sayesinde sıvı yüzey kendi kendine oluşmuş oluyor. Tabla her yansıyan ışık deseninde biraz daha yukarı kalkıyor ve üretim bittiğinde tablaya yapışmış katmansız bir obje elde etmiş oluyoruz.

Bu sürekliliğin geleceğe ve 3D yazıcı endüstrisine sağladığı üç temel katkı var:

1)  CLIP normal bir üç boyutlu yazıcıya kıyasla 25 ila 100 kat daha hızlı sonuç veriyor

2) Filamentlerin veya fotopolimerlerin çeşitliliği arttırılabiliyor

3) Katman katman çıkan ürünler mekanik olarak zayıf olduğundan katmansız sonuç veren CLIP mekanik olarak daha güçlü ürünlere erişimi sağlıyor

Gelin şimdi bu farklı katkıları detaylı inceleyelim.

Daha hızlı sonuç verme kapasitesi:

Şimdilik 25 ila 100 kat daha hızlı sonuç veren CLIP, DeSimone’a göre 1000 kat bile daha hızlı çalışabilir. Bu hızlı sonuç veren sisteme şöyle bir bakarsak geleneksel yöntemlerle üretilen birçok ürünün çok kısa sürede ve daha ucuz bir şekilde elimize ulaşabileceğini söyleyebiliriz. Bu katkının şimdiye kadar gösterdiği en büyük etkilerden biri burun çubuğu! Covid-19 pandemisinde hastalık testini yaptırmak için gereken burun çubuklarının sayısı hızla azalıyordu ve dünyada bu çubukları üreten sadece iki şirket vardı. Bu şirketler ise büyük bir rekabet ve anlaşmazlık içindeydi. Dolayısıyla Carbon üç hafta gibi kısa bir sürede yeni ve basılabilir bir burun çubuğu tasarladı ve seri üretime geçti. Böylece birçok insanın ihtiyacı karşılanırken aynı zamanda üretim çok hızlı bir şekilde sağlandı. 

Sürdürülebilirlik ve 3D Baskı

Hızlı üretim birçok açıdan iyi olsa da dünyamızın yuvarlandığı tüketim çöptüğüne varış süremizi de aynı şekilde kısaltabilir. Üretim arttıkça artan tüketim ve tüketim arttıkça artan üretim sayısız atık oluşturduğu gibi daha birçok açıdan da dünyamıza zarar verebilir. Bu noktada üretim-tüketim döngüsünü kırmak için 5R döngüsünün desteğini alabiliriz. Diğer bir açıdan üç boyutlu baskı bu etkileri azaltmak için de kullanılabilir. 

Ham madde çeşitliliği ve mekanik güç

Fotopolimer ile ilgili hiçbir kısıtlama olmadığı için aynı ürünün sert, yumuşak, esnek, kırılmaz, dayanıklı hallerini basmak mümkün olabilir. Böylece bir spor ayakkabının tabanından bir uçak parçasına kadar her alanda üç boyutlu yazıcı ile basılmış ürünler karşımıza çıkabilir. Biyoteknolojik açıdan değerlendirdiğimizde ise durum daha da heyecan verici hale geliyor. Çünkü kişisel olarak tasarlanmış ve vücudumuzun yabancılık çekmeyeceği ürünler artık mümkün. Örneğin stente ihtiyaç duyduğunuzda standart boydaki herhangi boydaki bir stent değil sizin vücudunuza uygun ve özel olarak üretilmiş bir stent kullanılıyor. Mekanik açıdan bakmak gerekirse basılan ürün katman katman olmak yerine bir bütünlük içinde olduğunda hem parça daha uzun ömürlü oluyor hem de kullanım alanı artıyor.

Sonuç olarak CLIP sürekli sıvı yüzey oluşturarak kimyasal tepkimenin durmadan devam etmesini ve böylece üretim sürecinin kısalmasını sağlıyor. Ürünü pürüzsüz bir şekilde bastığı için mekanik olarak daha güçlü ve fotopolimer çeşitliliğinden dolayı istenilen birçok özellikte ürün elde edilebiliyor. Böylece geleceğe ayak basmak için geleceğimizin parçalarını birer birer basıyoruz. 

Kaynak: Gear Patrol, TedX

Share:

Robert Kolej’de 9. sınıf öğrencisi olan Melis tiyatro ve hikaye anlatıcılığıyla ilgileniyor. İnsan haklarının ve şiddetsiz iletişimin gücüne inanan Melis sosyal girişimcilik, tasarım odaklı düşünme ve sürdürülebilir kalkınma hedefleri üzerine çalışmayı seviyor. Geleceğin nerede olduğunu araştırıyor.