1987 yılında basılan Quantum Evreni kitabının başarısından sonra quantum meakniği alanında pek çok yeni gelişme kaydedildi. Yeni Quantum Evreni, quantum fiziğinin temellerine güncel ve anlaşılması kolay bir giriş yapıyor ve günlük yaşamımızı nasıl etkilediğini anlatıyor.
Mimar Skylar Tibbits şekilde değiştiren malzemelerle ilgili bir projeyi duyurarak bu sene başında 3D baskı konusuna tekrar dikkatleri çekti.
Minneapolis’teki Stratasys ile işbirliği içinde Tibbits MIT’de kendi kendine monte olan malzemeler geliştirmek üzere bir laboratuar kurdu. Çalışmasının odak noktası farklı malzemeler kullanarak 3D baskı yapmak ve ürün geometrisinde farklı noktalarda farklı özelliklerin oluşmasını programlayabilmekti. Çok malzemeli baskı, fonksiyonel bir ürünün, parçaları bir araya getirmeye ihtiyaç duymadan farklı özelliklerde imal edilebilmesi ve bu parçaların farklı su emme kabiliyetlerinden dolayı, neme maruz kaldıklarında şekil değiştirmeleri, ana çıkış noktası.
Böyle bir prosesle, örneğin kendi kendine monte olan mobilyalar ya da ne zaman genişleyip daralması gerektiğini bile su boruları yapılabilir.
Tibbits, “daha önce görülmemiş bir devrim gerçekleşiyor. Bu devrim, malzemelerin fiziksel ve biyolojik olarak şekil ve özellik değişiminin programlanması; hatta silikon esaslı malzemeler dışında da bu programlamanın yapılabilmesi” diyor. Ancak, insan örneğine baktığımızda nano ölçekli teknolojilerle henüz çözülememiş pek çok problem var. İnşaat ve imalata baktığımızda, enerji kullanımı ve insan gücü konusunda verimsizlik görüyoruz.
Kendi kendine montaj konusunda kaydedilen gelişmelerin yanı sıra, çok malzemeli 3 boyutlu baskı, imalat aşamalarının sayısını düşürüyor. Tek malzemeli 3D printing ile karşılaştırıldığında, parçaları bir araya getirme ihtiyacı duymadan farklı özelliklerde bir ürünü tek işlemde ortaya koyabiliyor. Böylece son derece komplike parçaların prototipinin üretilmesini kolaylaştırıyor, ürünün piyasaya çıkma süresini düşürüyor ve tam gerektiği kadar malzeme kullanarak atık miktarını azaltıyor.
Farklı malzemelerle 3 boyutlu baskı konusunda ilgi ve çalışmalar devam ederken, önemli bir konuya da dikkat çekiliyor, endüstri, henüz bilinen imalat yöntemleri ile rekabet edebilecek, çok malzemeli üç boyutlu baskı yapan printer geliştiremedi.
Şu aşamada “çok malzemeli” olarak nitelendirilen tek ticati 3D printer Stratasys’in Objet Connex serisi. Bu sistemler, Stratasys’in tamamı aksilik bazlı fotopolimer reçine olan 120 farklı 3D printing malzemesini kullanarak çalışıyor. Bu malzemeler sıvı olarak, saniyede 7 milyon piksel hızda yalıtılmış kartuşlardan püskürtülüyor. Bir katmanın püskürtülmesi tamamlandığında UV ışık ile katılaştırılıyor ve diğer katman püskürtülüyor.
Faklı hammaddeler kullanmak yerine Connex sistemleri benzer malzemelerin harmanını kullanarak farklı özellikler elde ediyor. Stratasys’ten Joh Jones, “Malzeme simülasyonu yapıyoruz. Pek çok çalışmada gerçek malzeme karakteristiklerine yaklaşabiliyoruz ama malzemeyi yeniden üretmiyoruz. Bunun önündeki engel de farklı hammaddelerin üskürtme kafalarından geçebilecek viskoziteye sahip olamaması ve yeterince hızlı pişirilememesi” diyor.
Objet’in Connex 3D baskı makinaları ticari olarak farklı malzemeler kullanarak 3D baskı yapabilen tek makina serisi
Öte yandan bu simüle edilmiş malzemeler, gerçeklerinin, rezistans, esneklik ya da yaşam süresi gibi özelliklerini de karşılayamıyor. Bu sebeple de faklı malzemelerle 3 boyutlu baskı konusu prototipleme ötesine geçmekten henüz uzak. Böyle olsa bile faydaları son derece bariz. Örneğin Jaguar Land Rover Objet Connex500 ile reçine esaslı prototipleme kabiliyetini geliştirmiş. Bu makina ile rijit malzemeler kullanarak gövde ve hava genleşme kanatlarında kullanılmak üzere tamamen yeni bir havalandırma plakası; kauçuk benzeri malzemelerle de hava keçeleri geliştirmişler.
Havacılık endüstrisinde de prototiplemeyi bırakıp, doğrudan nihai ürünü üretme eğilimi var. Örneğin Airbus, komplike büyük boyutlu parçaların üretiminde titnayum tozu esaslı katkılı katman imalatı uygulaması üzerinde çalışmalar yapıyor. Bu çalışma ile ilgili gayet iyimser olan grup, 2050 itibariyle hangar büyüklüğünde çok malzemeli 3 boyutlu baskı makinası ile bir uçağı üretebileceğini düşünüyor. Raporlara göre printer boyutunun 80 x 80 m olması gerekiyor.
MIT ve CALM gibi gruplar da bu konuda iyimserler. Önümüzdeki 5-10 yıl içinde çok malzemeli baskı teknolojisinin imalat devrimini yapacağı düşünülüyor. İngiliz araştırmacılar içinse elektroniğin entegrasyonu çalışmaların odak noktası. Warwick Üniversitesi’nde “karbomorf” adı verilen elektronik cihazların üretilebileceği iletken plastik kompozit, mühendislerin 3D printing ile elektronik devre ve sensörleri yerleştirmesini sağlıyor. Araştırma ekibinin açıklasına göre, bir elektronik devreye entegre edilebilecek dokunmatik kısımlar bile 3D printer ile yapılabiliyor. Şimdiye kadar bu şekilde bilgisayar oyunları için esnek sensörler ya da dokunmatik butonlar yapılmış.
Bir sonraki aşama kablo ve tellerin de 3D printer ile basılıp, bilgisayarlara bağlanması.Kendi kendine montaj ve daha güçlü, hafif ve esnek malzemelerin tasarlanması ile 3D baskı potansiyeli üzerindeki yoğunlaşma daha da artacak Özellikle de çok malzemeli 3D baskı radikal bir değişim yaratacak ve malzeme dünyası ile ilgili anlayışımızı değiştirecek.