3D Yazıcılar Yeni Sanayi Devrimini Gerçekleştirecek

Günümüzde insanlar tarafından oyuncak üreten cihaz olarak benimsenen 3 boyutlu yazıcılar, aslında çok daha geniş ve kapsamlı bir kullanım alanına sahip. 2010 yılından bu yana popülerleşmeye başlayan ve kullanım alanını genişleten 3 boyutlu yazıcılar, ilk olarak 1984 yılında üretilmiştir. İlk 3 boyutlu yazıcı 1984 yılında Chuck Hull of 3D Systems firması tarafından üretilirken, maliyet sorunları nedeniyle uzun süre boyunca atıl bir proje olarak hayatını sürdürmek zorunda kalmıştı. 2014’e geldiğimizde ise, 3 boyutlu yazıcıların, atölye ve fabrikalardan çıkıp, evlere kadar girdiğini görmek mümkün. Neredeyse her sektörün faydalanabileceği bir cihaz olan 3 boyutlu yazıcılarla birlikte, oyuncak, yedek parça, kemik ve hatta silah üretmek bile mümkün hale geldi.

3 Boyutlu Yazıcılar Nasıl Çalışıyor?

İlk etapta yazdırılacak nesnenin tasarım programlarıyla bilgisayar üzerinde 3 boyutlu modeli çiziliyor ya da varolan bir obje, AutoCAD ve Solidworks gibi programlar vasıtasıyla taranıyor. Daha sonra bilgisayar üzerinde oluşturulan 3 boyutlu model, yazıcıya aktarılıyor. 3 boyutlu yazıcılarda kullanılan plastik ya da polikarbon gibi maddeler, ince katmanlar halinde üst üste serilerek, model yazdırılıyor.

Yazdırma işlemi konusunda farklı 3 boyutlu yazdırma teknikleri mevcuttur ancak en sık kullanılan yöntem Kaynaştırılmış Yığma Modellemesi’dir. Bu yöntemde misina gibi polimer malzemeden üretilmiş bir plastik malzeme, ince bir uçdan geçerken 200 dereceye kadar ısıtılıp eritilerek, ince katmanlar olarak üst üste yığılır ve 3 boyutlu malzemenin üretimi sağlanır.

Üretimde kullanılan maddeye göre basım tekniği değişimler gösteriyor. Titanyum bir obje yazdırılırken Direkt Metal Lazer Katılaştırma yöntemi ile kalınlığı 20-40 mikron aralığında değişen titanyum tozu lazer vasıtasıyla eritilerek katmanlar oluşturulur. Daha sonra her yeni bir katman oluşturulması için tekrar metal tozu belli bir kalınlıkta tekrar serpilip, lazer vasıtasıyla eritme işlemi tekrarlanır.

Yeni Sanayi Devrimi 3 Boyutlu Yazıcılarla Gerçekleşecek

Yapılan araştırmalara göre 3 boyutlu yazıcı ve baskı piyasası önümüzdeki birkaç yıl içerisinde önemli oradan büyüme yaşaması bekleniyor. Yıldan yıla yüzde 23’lük bir büyüme oranı yaşaması beklenen 3 boyutlu yazıcı sektörü, 2020 yılına ulaşıldığında 8.4 milyar dolarlık bir ekosistem haline gelecek.

Büyümenin önemli bir kısmının sağlık ve havacılık sektörlerinden gelmesi beklenirken, 3 boyutlu yazıcıların hobi amaçlı kullanımı da gözle görülür şekilde artacak. Yine 2020 yılına geldiğinde tüketimi geride bırakması beklenen sektör, özellikle ABD ve Asya-Pasifik ülkelerinde yoğun bir biçimde kullanılacağı öngörülüyor.

Gartner’ın 3 boyutlu yazıcıların günümüzdeki durumuna ilişkin raporu da, yukarıdaki bilgileri doğrular nitelikte. Rapora göre, 3 boyutlu yazıcı sektörü büyük bir hızla gelişiyor olsa da, teknolojinin toplum tarafından önümüzde 5 yıllık süreçte benimsenmesi oldukça zor görünüyor. Medikal ve işletme bazında 3 boyutlu yazıcı kullanımı diğer sektörlere göre daha önce olurken, bu cihazların son kullanıcı tarafından benimsenmeden yaygınlaşması biraz zor görünüyor. Gartner’ın raporu da bize 2020 yılını işaret ederken, bu yıla gelindiğinde yeni bir sanayi devriminden söz etmek mümkün hale gelebilir.

 3 boyutlu yazıcı

3 Boyutlu Yazıcılarla Oluşan Hammadde Pazarı

3 boyutlu yazıcılar, sektörleri yeniden şekillendirirken, bir yandan da kendi içerisinde bir hammadde pazarı oluşturuyor. Genellikle polikarbon ve plastik gibi maddelerle çalışan 3 boyutlu yazıcılar, basılacak objenin türüne göre cam, kauçuk ve titanyum ve bunun gibi birçok maddeyi kullanabiliyor.

Yapılan araştırmalarda bu tarz pazarların hızla oluşmaya başladığını gösteriyor. Yapılan araştırmalara göre, 3 boyutlu yazıcılarda kullanılan plastik ve metal malzemelerin toplam pazar değeri 2018 yılına kadar 408,5 milyon dolara ulaşabileceği öngörülüyor. 2012 senesinde basım esnasında en fazla tercih edilen madde olan plastik malzemelerin toplam değeri 70 milyon dolar civarında olurken, bu rakamın 2018 yılına gelindiğinde 210 milyon dolara ulaşması bekleniyor.

3 boyutlu yazıcıların kullanım alanlarının artmasıyla birlikte, kullanılan malzemeler çeşitlenmeye başladı. Özellikle ev kullanıcılarının 3 boyutlu yazıcılarda kullanmayı tercih ettikleri polimer esaslı plastik malzemeler,sundupu maliyet avantajıyla da birçok kullanıcının ilk tercihi olmayı sürdürüyor.

Metal maddeler üzerinden yapılan baskılarda ise genelde yüksek teknoloji kullanılmış parçalar tercih ediliyor. Getirdiği yüksek maliyet sebebiyle çok fazla tercih edilmeyen metal 3 boyutlu baskı yöntemi, yine de özel bir ürün tasarlayıp, basmak isteyen kullanıcıların ilk tercihi konumunda.

İlerleyen dönemde plastik bazlı ham maddelerinin yerini alması beklenen seramik malzemeler, hali hazırda birçok sanayi dalında kullanılırken, gelecek dönemde plastik malzemelerle beraber en fazla kullanılan ham madde türü olacağı öngörülüyor.

Pazarın genel durumuna bakarsak, Kuzey Amerika ve Asya-Pasifik bölgelerinin açık ara hakimiyetini görüyoruz. 3 boyutlu yazıcıların yaygınlaşmaya başladığı son 2 senede, hammadde pazarının yüzde 68’I bu bölgedeki ülkeler tarafından kontrol ediliyor. Sektörün geleceğini oluşturmaya başlayan bu bölgelerde, 2018 yılına gelindiğinde 3 boyutlu baskılarla üretilen ürünlerin daha fazla tüketilmesi beklenirken, bu durum hammadde pazarının kontrolünün uzun bir süre daha bu bölgedeki ülkelerde olacağını gösteriyor.

Önümüzdeki 5 yıllık süreçte, hammadde pazarında ikinci sırada yer alan Asya-Pasifik bölgesinin her sene yüzde 28 oranında büyüme yaşayacağı belirtilirken, hızla gelişmekte olan Avrupa pazarı da yüzde 16 oranında büyüme kaydedecek.

Hammadde pazarına malzeme sağlayan şirket sayısı ise şu an oldukça kısıtlı. Pazarın gelişmesiyle birlikte yeni oyuncuların sayısının da artması bekleniyor. Hali hazırda 3D Systems Inc. , Stratasys Ltd. ,Arcam AB ve ExOne Gmbh toplam üretiminin büyük bir bölümünü gerçekleştirirken, yeni oyuncularında da eklenmesiyle birlikte fiyatlarda da gözle görülür değişimler yaşanacağına kesin gözüyle bakılıyor.

Geniş Kullanım Alanlarıyla 3 Boyutlu Yazıcılar

Geçtiğimiz 5 yıl içerisinde 3 boyutlu yazıcılar, şirketler ve bireyler tarafından hızla benimsenmeye başladı. Basit bir plastik oyuncaktan, bir insanın omurga kemiğine kadar geniş bir alanda üretim yapılabilen 3 boyutlu yazıcılar, gerektiğinde kendi parçalarını bile üretebiliyor. Sektörün geleceğini oluşturması beklenen sanayi ve sağlık sektörleri ise, 3 boyutlu yaxıcı teknolojisinden en fazla faydalanan alanlar olarak dikkat çekiyor.

Dişçilik, mimarlık, havacılık, ayakkabı sanayi, mücevher, robot, heykel, aksesuar, müzik aletleri,  inşaat mühendisliği, uçak-otomotiv sanayi, tıp sektörü, kimyasal alan gibi birçok sektörde üretim teknolojisine devrim yaratması beklenen teknolojinin, kullanım alanlarına biraz geniş açıdan bakalım.

 3 boyutlu yazıcı

3 boyutlu yazıcıların günümüzde en fazla tercih ediliş amacı yedek parça üretimi olabilir. Her tür araç ve gerecin yedek parçası 3 boyutlu yazıcılar tarafından üretilebilirken, mimari tasarımlar da bu akımın faydasını görmeye başladı. Rodin’in heykellerinin bir bölümü analiz edilerek, eksik ya da hasar görmüş yanları 3 boyutlu yazıcılar tarafından üretilen malzemelerle gideriliyor. Bunun yanı sıra arkeologların bulduğu insan iskeletleri gibi bulgular, yine 3 boyutlu yazıcılar tarafından tamamlanarak, tarihe ışık tutulması sağlanıyor.

3 boyutlu yazıcılar, sinema sektöründe de sıklıkla kullanılmaya başladı. Özellikle setlerde dekor yapımında kullanılan ürünler, 3 boyutlu yazıcılarla üretilirken, bu sayede maliyet bakımından avantaj sağlanabiliyor. Bunun yanı sıra üretilmek istenen ürünü bazı durumlarda piyasada bulmak neredeyse imkansız olabiliyor. Günümüzde ise bu sorun 3 boyutlu yazıcılarla ortadan kalkmış durumda. Geçtiğimiz yıllarda James Bond Serisi’nin son filmi Skyfall’da James Bond tarafından kullanılan Aston Martin, 200 parça kullanılarak 3 boyutlu yazıcı tarafından üretildi. Bu sayede nadir bulunan bir araç olası hasarlardan korunmuş oldu.

Sağlık sektörü belki de 3 boyutlu yazıcıların en fazla kullanıldığı ve ileride 3 boyutlu yazıcı sektörünü şekillendirecek alan olarak göze çarpıyor. 3 boyutlu yazıcılar henüz çok yaygınlaşmamalarına karşın, daha şimdiden kafatası, gaga, doku ve aort kapakçığı gibi tıpta hayati önem taşıyan birçok alanda kullanılmaya başlandı.

3 boyutlu yazıcı

Bu yılın başlarında Varşova Hayvanat Bahçesi’ndeki şanssız bir penguen, alt gagasını bir kavgada ya da düşme sonucunda yitirdi. Bu kaybın pengueni yemek yiyemez hâle getirmesinden ötürü, kuşun açlıktan ölebileceğine dair endişeler vardı. Ancak Polonyalı üç boyutlu yazıcı şirketi Omni3D pengueni kurtardı ve ölü bir penguenden yola çıkarak, naylon gibi maddelerle yeni bir gaga üretmek çin devreye girdi.

Omni3D, penguen için en iyi hangi materyalin olacağını bilmeden, üç adet gaga ürettiler. Ancak gagaları üretmek iki haftalarını aldı. Şans eseri penguenin gagası yeniden çıkmaya başladı ve üretilen gagaya gerek kalmadı ama bu ilham verici deneme, üç boyutlu yazıcının tüm zamanların sınırlarının nasıl ötesine geçtiğini ve yeni fırsatlar açtığını gösterdi.

3 boyutlu yazıcılar hayvanların olduğu kadar insanlar için de umut ışığı oldu. TÜBİTAK’ın destek verdiği projeyle Sabancı Üniversitesi tarafından üretilen aort damarı üretildi. 3 boyutlu biyoyazıcı ve insan canlı hücreleri kullanılarak üretilen aort damarı, tıp dünyası için oldukça büyük bir adım olarak gösteriliyor.

Aort Damarı Nasıl Üretildi?

İlk etapta aort damarı doku örneğinin MR  taramasıyla dataları çıkarılıyor. Daha sonra uzman bir ekip tarafından geliştirilen algoritmalar kullanılarak, üretilecek dokunun anatomisine göre hücrelerin basım yolları en uygun şekilde hesaplanıyor.

Aynı zamanda hücreleri desteklemek için destek yapılar belirleniyor. Bu çalışmanın diğer yapılanlardan en büyük farkı, tüm hücrelerin tamamen birbirini desteklemiş şekilde dokunun üç boyutlu anotomisine uygun olarak belirlenmesi. Biyo-yazıcıyı kontrol etmek için komutlar dosyaya kaydediliyor. Daha sonra bu komutları kullanarak biyo-yazıcının nereye hücre, nereye destek yapı basacağı kontrol ediliyor. Sonunda yazıcı aort benzeri, anatomik yapısına uygun büyük damar dokusunu kat kat canlı hücre ve biyomalzemeleri kullanarak 3 boyutlu olarak basıyor.

Ülkemizde bu benzeri birçok gelişme daha yaşanırken, yurtdışında da 3 boyutlu yazıcıların sağlık alanında kullanılmasının sonucu olarak birçok uzuv tekrar yerine konabilecek hale geliyor. Bu konuda dikkat çekici bir örnek de Sudan’dan geliyor. Sudan’daki savaşlar sebebiyle yaralanan ve uzuvlarını yitiren çocuklar, sağlık sorunlarına inovatif ve teknolojik çözümler üreten Not Impossible Labs.  Kurucusu Mick Ebeling’in dikkatini çekti. Ebeling, uzuvlarını kaybeden çocuklara yardım etmek için iki 3 boyutlu yazıcı ve malzemeleri ile geçtiğimiz Kasım ayında Sudan’a gitti.

Mick Ebeling, savaş sonrası uzvu kesilmiş yaralılarla ilgilenen Doktor Tom Catena ile beraber, yerel hekimlere ve halka 3 boyutlu yazıcılar ve malzemeler vererek protez organların yapımını öğretti. Böylece bölgedeki diğer yaralılara da protez kol ile tedavi edilmesini sağladı.  Dünyanın birçok yerinde tedavi için sıkça kullanılmaya başlanan  3 boyutlu yazıcılar, Sudan’da da yaralı insanların ve çocukların tedavisinde hem daha ucuz hem daha pratik bir yol olarak görülüyor.

3 Boyutlu Yazıcılar Silah Sektörünün de Gözdesi

3 boyutlu yazıcılar, sağlık konusunda birçok insana umut ışığı olmasına karşın, diğer yandan silah üretimine sağladığı kolaylıkla da bize bardağın boş tarafını gösteriyor. Defense Distributed adlı grup ürettiği tabanca ve ardından geliştirdiği yarı otomatik makinalı tüfek ile insanların evde kendi silahlarını üretmelerine imkan tanıyor. Silahın kriptosunu internet üzerinde paylaşan grup, geçtiğimiz yıl test edilen tabancayı eBay üzerinde 8 bin dolara satmayı başarırken, 3 boyutlu yazıcı ile geliştirilen tabanca ve yarı otomatik tüfeğin, insanlar tarafından yoğun bir şekilde talep edildiğini belirtiyorlar. Geçtiğimiz günlerde denemeye alınan yarı otomatik tüfeğin 600 mermi atmayı başardığını da eklemek gerek.

Avrupa Birliği ve ABD Hükümeti konuya oldukça ciddi bir şekilde yaklaşsalar da, 3 boyutlu yazıcılar ile evde üretilebilecek silahların önüne nasıl geçilebileceği konusunda henüz bir çözüm üretmeyi başaramadılar.

3 boyutlu yazıcı

Sonuç

3 boyutlu yazıcılar önümüzdeki 10 sene içerisinde yeni bir sanayi devrimi başlatarak, dünyadaki kurulu ekonomik ve sosyal düzeni değiştirecek gibi görünüyor. İnsanlar kendi ihtiyaçları olan ürünleri, kendileri üretecekler. Kendi ürünleri satmaya başlayacak insanlar, ekonominin yeniden şekillenmesine neden olurken, bir yandan da dünyada özellikle son 20 senede büyük artış gösteren “tüketim” çılgınlığının bir nebze de olsa önüne geçmeye başlayacak.

Birçok engelli ve sağlık problemi bulunan insana da umut ışığı olan 3 boyutlu yazıcılar sayesinde, insanların yaşam kaliteleri yükselecek. Geliştirilen kemikler, dokular ve organlarla beraber, tıp sektörü araştırma ve geliştirme yatırımlarını kronik hastalıklara verebilecek.

3 boyutlu yazıcıların olumlu yönleri kadar, olumsuz yönleri de mevcut. Özellikle silah sanayinin, 3 boyutlu yazıcılarla birlikte evlere kadar girecek olması, bireysel silahlanmanın artacağı endişelerini artırıyor. Devletlerin bu konuda nasıl önlemler alacağı bu konuda büyük önem taşıyor. Önümüzdeki 10 yıl bu konuda oldukça belirleyici rol oynayacaktır. 

Leave a Reply

Your email address will not be published.