3D baskı olarak da adlandırılan eklemeli üretim, havacılık endüstrisinde tasarımdan üretime ve ötesine kadar birçok uygulamada kullanılıyor.

Havacılık endüstrisi, icat edildiğinde 3D baskının veya eklemeli imalatın ilk ticari uygulayıcılarından biriydi. Birçok tedarikçi ve devlet kurumu onlarca yıldır 3D baskıyı kullanıyor. En yeni nesil ticari uçaklar 1000’den fazla 3D baskılı parça ile uçuyor. Peki 3D baskının, tasarımdan üretime ve ötesine kadar havacılık ve uzay endüstrisinde yeniliği güçlendirmesinin dokuz temel yolu nedir?

Havacılık Ürün Geliştirme için 3D Baskı

1. İşlevsel Roket Testi için 3B Baskılı Hızlı Prototipler

Gravity Industries, bir bilim kurgu filmine aitmiş gibi görünen jet giysileri geliştiriyor. Jet giysileri, arama kurtarma gibi bir helikopterin ulaşamadığı veya güvenli bir şekilde iniş yapamadığı durumlarda kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Birden fazla türde 3D baskı teknolojisi kullanmak, termoset fotopolimer reçinenin mevcut en iyi seçim olduğu bazı testler de dahil olmak üzere prototip ve test sürecini hızlandırdı.

Test pilotu ve baş tasarımcı Sam Rogers, girdap soğutmalı bir roket motoru ateşleyicisinin tasarımını geliştirmek için Form 3’te Clear Resin’de yapılan parçaları kullandı. Şeffaf malzeme, test ortamı için harikaydı. Bu nedenle Rogers, test teçhizatının içindeki yanma modellerini gözlemleyebildi.

Tasarım testleri sırasında Rogers, hazneyi modüler olacak şekilde tasarladı. Böylece hem haznenin hem de nozülün farklı versiyonlarını karıştırıp eşleştirebildiler. En yüksek ısıyı hazne duvarlarından uzak tutan bir “dönen oksijen kalkanı” ile reçine parçalarının her biri birkaç saniye dayanabildi. Bu yeterince uzundu. Çünkü her test ateşlemesinin yalnızca ateşleme düzenini gözlemlemek için yeterince uzun olması gerekiyordu.

Rogers düzinelerce farklı tasarımını metalden yaptırmış olsaydı, çok pahalıya patlardı. Bunun yerine, testler kısa olduğundan ve parçaların malzeme maliyetleri çok düşük olduğundan, en az harcama ve hazırlık süresi ile yüksek performanslı bir tasarımda karar kıldı.

2. 3D Baskı ile Karmaşık Roket Parçaları Oluşturun

Masten Uzay Sistemleri, dikey kalkış ve dikey iniş roketçiliğinde uzmanlaşmıştır. Masten, 2014 yılında küçük test iticileri ile başlayan ve ardından 2016 yılında 25.000 pound itiş gücü geniş kılıç motoruna kadar ölçeklendirerek 3D baskı roket motorlarını başlattı. Masten’de Araştırma ve Test Mühendisi Kimberly Devore’ye göre şirket, roket motorları üretmek için hem geleneksel işlemeyi hem de 3D baskıyı kullandı. Masten, eski motorlarında hala bazı geleneksel üretim yöntemlerini kullanıyor olsa da, tasarım esnekliği ve üretim hızı için 3D baskıyı benimsedi.

3D baskı ile ilgili güzel olan şey, onu tam istediğiniz gibi modelleyebilmeniz. Ayrıca, üzerinde geleneksel işleme yapıyormuşsunuz gibi aynı düzeyde yineleme gerektirmez. Gerçekten, onu ihtiyacınız olan şekilde tasarlayabilirsiniz. Çoğu zaman, geleneksel işlemeyle muhtemelen işleri oldukça basit hale getirmeniz gerekir. Eklediğiniz her bir ek özellik, ödemek zorunda kalacağınız ek bir paradır.

Araştırma ve Test Mühendisi, Kimberly Devore.

Ancak 3D baskıda, performansı artırmak için karmaşıklık eklemek ekstra maliyet getirmediği gibi risk alma da gerektirmez. Çoklu yapmak nispeten hızlı ve ucuz olduğundan, yeni şeyler deneyebilirler. 

3. 3D Baskı ile Havacılık Aletlerini Prototipleme

CNC makinelerinin programlanması beceri ve zaman alır. Bir parçanın metal olması gerekmiyorsa, 3D baskı, prototipleri veya üretim araçlarını çok daha hızlı ve daha düşük maliyetle oluşturmak için pratik bir araç olabilir.

A&M Tool and Design havacılık, optik ve robotik için parçalar ve özel makineler üretir. Mağaza, güvenilir geleneksel teknolojiye ve iyileştirilmiş çözümlere ek olarak 3D baskı da dahil olmak üzere bir dizi yeni ekipmanı tanıtmak için yıllar içinde modernize edildi. 

Prototipleme için mağaza, uygunluğu ve işlevi test etmek için 3D baskıları kullanmaya başladı. 3D baskı, bir CNC makinesinde üretilmesi maliyetli ve zaman alıcı olan geometriler için özellikle verimlidir.

3D baskı, Little ve ekibinin parçaları çok daha hızlı yapmasına ve günün tüm saatlerinden faydalanmasına, baskıları gece çalışacak şekilde ayarlamasına ve ertesi gün parçaları kullanmasına olanak tanır. 

Havacılık ve Uzay İmalatı için 3D Baskı

4. Uçak Parçaları İçin 3D Baskılı Özel Aletlerle Para Tasarrufu

Lufthansa Technik, dünyanın en büyük havacılık tedarikçilerinden ve bakım, onarım ve revizyon (MRO) sağlayıcılarından biridir. Tescilli Kılavuz U kaçış yolu işaretleri, uçak kabinlerinde satış sonrası kurulum için tasarlanmıştır. Bu yenilikçi zemin işaretleri fotolüminesandır. Yani normal kabin ışığıyla şarj edilen ve elektrik olmadığında acil bir durumda karanlıkta parlamaya devam eden kendinden ışıklı renk pigmentleri ile donatılmıştır. 

Üretimden önce, çeşitli takım malzemeleri ve fabrikasyon süreçleri test edildi. 3D baskı özel ekstrüzyon nozullarının en uygun maliyetli ve esnek üretim yöntemi olduğu bulundu. 

Teorik olarak, parçalarımızı enjeksiyonla kalıplayabiliyoruz. Ancak memenin şekli ve ayarı konusunda asla bu kadar esnek olamazdık. 3D baskının büyük avantajını burada görüyorum.

Guide U proje mühendisi Ulrich Zarth.

Bu üretim aracı, Formlabs ortağı myprintoo ile işbirliği içinde Form 3L üzerine basılmıştır. Form 3L’deki yapı platformunun geniş alanı, tek bir baskı işleminde 72 memenin üretilmesine izin verdi. Çeşitli Formlabs malzemeleri test edildi ve doğru stabilite ve yüzey kalitesini sunmanın yanı sıra Lufthansa Technik’in üretim sürecini sürekli olarak optimize etmesine yardımcı olan Clear Resin tercih edildi.

Özellikle plastik sektöründe hassas geometriler istiyorsanız ve bunları hızlı bir şekilde istiyorsanız, her zaman 3D baskıyı kullanırdım.

Guide U Proje Mühendisi, Ulrich Zarth.

Zarth ve ekibi, bu küçük parçayı şirket içinde 3D baskı yaparak üretim süreçlerinde muazzam miktarda zaman ve para tasarrufu sağladı. Bu tip imalat takımlarının geleneksel yöntemleriyle karşılaştırıldığında, yüksek minimum sipariş miktarlarından da kaçınabildiler. Böylelikle süreç optimizasyonlarında önemli ölçüde daha esneklik kazandılar.

5. 3D Baskılı Maskeleme Aparatları ile Havacılık ve Uzay İmalatında Zaman Kazanma

AMRC’deki Integrated Manufacturing Group, ileri teknolojileri bir araya getirmek ve entegre sistemler geliştirmek için endüstriyel ortaklarla birlikte çalışır. Araştırma grubu, Avrupa’nın en büyük havacılık ve uzay üreticisi olan Airbus için yüksek toleranslı delme ve karbon fiber, alüminyum ve titanyum bileşenlerin işlenmesini içeren bir proje üzerinde çalıştı. 

Bir deliği açıp bir sonraki deliğe geçtikten sonra, oluşan herhangi bir hurdanın ikinci deliği kirletmemesi için ilkini kapatmamız gerekiyordu.

Ekip önce küçük bir kauçuk O-halkası olan bir alüminyum parça kullanmayı denedi. Ancak bu, sorunu yeterince çözmedi. Üstelik iki ek kırışıklık daha vardı. Birçok boyutta kapaklara ihtiyaç duyuluyordu. Son teslim tarihlerini karşılamak için toplamda 500 kapak tedarik etmek için yalnızca on günleri vardı.

Özel ürünler için bu kadar kısa bir geri dönüş ile 3D baskı dışında neredeyse tüm diğer üretim seçenekleri uygulanamaz. O sırada AMRC’nin şirket içi yeteneklerinden emin olmayan Sleath, üç harici baskı bürosundan fiyat teklifi istedi, ancak fiyat teklifleri pahalıydı. 

“Daha sonra Tasarım ve Prototipleme Grubumuzdan Mark Cocking ile konuştum ve herhangi bir şeyi kendi bünyemizde üretip üretemeyeceğimizi sordum. Aslında 24 saat boyunca ondan haber alamadım ama duyduğumda ‘Evet, yarısını yazdırdık bile’ dedi. Bu sondaj kapaklarından 250 tanesi 24 saat içinde üretildi. Bu şaşırtıcı bir geri dönüş oldu,” dedi Sleath.

Sonunda, Cocking tüm bileşenleri iki gün içinde üretmeyi başardı. Kapaklar tam olarak sahada amaçlandığı gibi performans gösterdi. Parçaların büyük çoğunluğu tam olarak amaçlandığı gibi çalıştı. Hiçbiri çalışma sırasında kırılmadı.

6. Galvanik Kaplama ile 3D Baskılı Son Kullanım Havacılık Parçaları

Elliptika, radyo frekansı (RF) ve mikrodalga ürün ve çözümlerinin tasarımı ve geliştirilmesinde uzmanlaşmıştır. Şirket otomotiv, savunma, tıp ve eğitim sektörlerinde araştırma ve geliştirme için kullanılan özel filtreler ve antenler tasarlıyor. Radyo frekansı tasarımcıları Gwendal Cochet ve Alexandre Manchec’in karmaşık geometriler elde etmesi, maliyetleri düşük tutması ve tasarımları hızla teslim etmesi gerekiyor. Bu zorlu parametrelere ulaşmak için geleneksel üretim tekniklerinin ötesine bakmayı öğrendiler. 

Elliptika’nın ekibi, farklı eklemeli üretim süreçleriyle çalıştı ve baskılı parçaların pürüzsüz yüzeyleri nedeniyle stereolitografi (SLA) 3D baskının galvanik kaplama için en iyi eşleşme olduğunu gördü.  Elliptika, Formlabs 3D yazıcısında yalnızca iki işle olumlu bir yatırım getirisi elde etti. Harici bir tedarikçi tarafından yapılan bir parçanın maliyeti yaklaşık 3000 EUR’dur. Bir anteni şirket içinde 3B yazdırmak ve elektrolizle kaplamak için malzeme ve işçilik maliyetleri yalnızca 20 EUR’dur. 

Çalışma tempoları da hızlandı. Geleneksel üretim teknikleriyle, bir antenin imal edilmesi üç aya kadar sürebiliyordu. 3D baskı ile iki günde çalışan parçalar oluyor. 

Havacılık Araştırma ve Eğitiminde 3D Baskı

7. 3D Basılı Parçaları Uzayda Test Etme

NASA araştırmacıları, elektrolizle kaplanmış SLA parçalarının uzayda nasıl performans gösterdiğini araştırıyorlar. NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi’ndeki mühendisler, Formlabs yazıcılarında 3 boyutlu olarak basılan, elektrolizle kaplanan ve Uluslararası Uzay İstasyonu’na (ISS) 2022 yazında SpaceX ticari ikmal hizmetleri (CRS-25) görevinde uzaya gönderilen braketler tasarladı.

Alpha Space’in Uluslararası Uzay İstasyonu test platformu Materials Uluslararası Uzay İstasyonu Deneyi (MISSE-16) kullanılarak, numuneler uzay istasyonunun dış ortamına maruz bırakılacak ve daha sonra ileri testler için dünyaya geri gönderilecek. Elde edilecek sonuçlar, NASA ve muhtemelen diğer havacılık ve uzay üreticilerinin galvanik kaplama ve eklemeli üretimi gelecekteki potansiyel ürün planlarına nasıl dahil edebilecekleri konusunda bilgi verebilir.

8. 3D Baskılı Rüzgar Tüneli Test Parçaları

Texas A&M Oran W. Nicks Düşük Hızlı Rüzgar Tüneli, çok çeşitli projeler için rüzgar tüneli testleri yürütür. Texas A&M Rüzgar Tüneli’nde yönetici ve mühendis olan Lisa Brown, araştırmacıların test planlarını geliştirmelerine, modelleri tasarlamalarına ve ilgili verileri toplamalarına yardımcı olan kodu oluşturmalarına yardımcı olur. Ekibi, çeşitli nesneleri test etmek için ölçekli modeller oluşturmak üzere 3B baskı kullanıyor.

Atlantik Okyanusu’nun diğer tarafında, Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü’nün (KIT) rüzgar tüneli de 3D baskılı parçaları test ediyor. Doktora öğrencisi Lars von Deyn, türbülanslı akışları tahmin etme yöntemlerini inceliyor. Çalışmaları, hareketlilikteki sürtünmeyi azaltmak için malzeme ve tasarım seçimlerini bilgilendirme potansiyeline sahiptir.

Von Deyn, test parçalarını oluşturmak için Form 3L’yi seçti. Çünkü geniş yapı alanı, rüzgar tüneli test alanını daha az bireysel parça ile kaplayabileceği ve dolayısıyla modelde daha az kesinti yapabileceği anlamına geliyordu.

9. Yeni Nesil Mühendisleri 3D Baskı ile Eğitmek

Amerika Birleşik Devletleri Deniz Akademisi, genç erkek ve kadınları ABD Donanması ve Deniz Piyadeleri’nde profesyonel subaylar olmaya hazırlar. USNA’da Doçent olan Yüzbaşı Brad Baker, mühendislik öğrencilerinin yinelemeli sürecinin ve dolayısıyla öğrenme hızının, üretim yeteneklerine erişim eksikliği nedeniyle engellendiğini fark etti. Öğrencilerin bitirme projelerine tahsis edilmiş bir makine atölyesinde bile her bir birey veya takım bir yıl boyunca üç veya dörtten fazla yineleme yapamadı. 

Kaptan Baker, kampüste öğrencilere dersleri için 3D yazıcılar sunan ilk profesör değildi Ancak MakerSpaceUSNA’yı başlattığında tasarım ve üretim yeteneklerini tek bir merkezi konumda topladı. Başlamak için sadece birkaç kaynaşık biriktirme modelleme (FDM) yazıcısıyla, makineleri makine mühendisliği müfredatına entegre etmeye ve makineleri bitirme projelerini tamamlayan öğrencilerin kullanımına sunmaya başladı. 

Öğrenciler mühendislik müfredatına girdiklerinde, önce CAD yazılımını nasıl kullanacaklarını, ardından FDM yazıcılarını nasıl çalıştıracaklarını öğrenirler. Ardından stereolitografiye (SLA) geçerler ve son olarak seçici lazer sinterleme (SLS) 3D yazıcılara geçerler. Sonrasında 3D taramayı bile öğreniyorlar. Öğrendikleri tüm araçları kullanarak tam tersine mühendislik projelerini tamamlayabiliyorlar.

FDM, SLA ve SLS teknolojilerini kullanan yüksek kaliteli, güvenilir yazıcılara sahip olmak, MakerSpaceUSNA’nın her bir USNA öğrencisine çok çeşitli katmanlı üretim teknolojileri deneyimi sunmasını sağlar. Kaptan Baker’ın uygulamalı eğitim felsefesi ve başarısızlık yoluyla öğrenme yaklaşımı, mühendislik öğrencileri için bu maruziyeti bir adım öteye taşıyor.

Havacılık için eklemeli imalat üretiminde sırada ne var?

Her zamankinden daha güçlü ve erişilebilir katkı teknolojileriyle sektör, daha geniş bir katılımcı yelpazesine hitap edecek. Önümüzdeki 5-10 yıldaki en büyük atılımların tedarikçilerden mi, kamu kurumlarından mı, yeni başlayanlardan mı yoksa akademiden mi geleceğini söylemek zor. Ancak her zamankinden daha fazla insanın 3D baskıyı uygulamalı hale getirmesiyle, bu yenilikler daha hızlı gelecek. 3D baskı teknolojisi anlayışı havacılık endüstrisinde yayılmaya devam ettikçe ve mevcut malzeme tabanı çok yönlü hale geldikçe, aditif teknoloji, uçak ve uzay aracı inşa etme ve bakımını yapma şeklimizi yeniden şekillendirmeye devam edecek.

3D baskı teknolojisi daha kullanışlı ve ucuz bir hale geldikçe prototipleme, üretim ve diğer alanlarda kullanımı artıyor. Bununla birlikte büyük nesneleri yazdırmak için yazdırma nesneleri, 3D yazıcıların yazdırma alanı ile sınırlı kalıyor. Bu sorunu çözmek için büyük 3D modeli en uygun şekilde ayırabilir ve ayrı parçaları yazdırdıktan sonra bölümleri birleştirebiliriz.

3D model bölümlerinin optimizasyonu için ilk tasarım aşaması, 3D üretilen nesnelerin kalitesi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Eklemeli üretim (AM) ile geleneksel üretim süreci tersine çevrilir. Nesneler, geleneksel ‘çıkarma’ yöntemleri yerine malzeme katman katman ‘eklenerek’ oluşturulur. Bu, yazıcıya yüklenen dilimlenmiş dosyaların tam olarak tasarımcının amaçladığı gibi olması gerektiği anlamına gelir. Aksi takdirde, baskı başarısız olabilir veya tasarımcının istediğini tam olarak yansıtmayabilir. Bu sorunlardan ilk tasarım aşamasında kaçınılmalıdır.

Büyük Baskıları Bölümleme

Böyle yüksek bir tasarım standardı kaçınılmaz olarak birden fazla sorun yaratır. Bunlardan ilki baskıların boyutudur. FFF yazıcıların artan kalitesi, endüstriyel düzeyde sonuçları daha uygun maliyetli hale getirse de küçük boyutları nihai baskının boyutlarını sınırlayabilir. Sorunun çözümü tasarım aşamasındadır. Baskının CAD kullanılarak bölümlere ayrılması ve her parçanın yazıcıdaki kullanılabilir alanı en üst düzeye çıkaracak şekilde bölünmesi gerekir. 

Bölümleme Optimizasyonu

Bir nesnenin bölümlenmesi birçok yolla gerçekleştirilebilir. Bölümün optimizasyonunu başarılı kılmak için düşünülen ana hususlar şunlardır:

• Basılabilirlik- parçalar yazıcıya sığmalıdır.
• Birleştirilebilirlik- parçaları kolayca bir araya getirmek mümkün olmalıdır.
• Estetik- dikişler çıplak gözle görülmemeli ve nihai nesnenin doğal simetrisini takip etmelidir.

Akademisyenler, tasarımcının en iyi sonucu elde etme yeteneğini geliştirmeye yardımcı olacak algoritmalar geliştirmeye çalıştı. Bu konuyu ele alan son on yılda en çok bahsedilen çalışmalardan biri, Princeton Üniversitesi Bilgisayar Bilimleri bölümünden Profesör Luo Linjie tarafından 2012 yılında geliştirilen ‘Chopper’ adlı otomatik segmentasyon sistemi oldu. Aşağıdaki resim, ‘Chopper’ algoritması kullanılarak bölümlenmiş bir nesneyi göstermektedir. Algoritmanın, nesnenin yazdırılabilirliğini ve montaj sırasını optimize etmeyi amaçlayan ek gereksinimleri vardır.

Algoritma, Binary Space Partitioning’e (BSP) dayanmaktadır. Bu, nesne analiz edilirken, bölümlere ayrılmadan önce karşılanması gereken bir dizi koşulla değerlendirileceği anlamına gelir. O baskı için ‘optimum’ bir değere ulaşana kadar nesneyi değerlendirmeye ve parçaları bölmeye devam edecektir. Bu koşullar, otomatik veya kullanıcı tarafından ayarlanabilen, algoritma tarafından keşfedilen bir dizi hedeftir. Bunlar şunları içerir:

• Birkaç parça – nesneyi tamamlamak için mümkün olan en az baskı sayısının tahmini.
• Bağlayıcı fizibilitesi – bağlayıcı yerleşiminin potansiyel kalitesinin ve sonuçta ortaya çıkan nesne sağlamlığının en üst düzeyde elde edilmesi.
• Yapısal sağlamlık – nesnenin yüksek gerilimli alanlarında kesiklerden kaçınılması.
• Kırılganlık –  estetik için kullanıcının istemediği alanlarda kesiklerden kaçınılması ve simetrik kesimlerin teşvik edilmesi.

Daha Küçük Baskıları Bölümleme

Tasarım sorunları sadece boyutla sınırlı değildir. İçi boş veya düzensiz şekilli baskılar gibi karmaşık tasarımlar geçici destek yapıları kullanılarak basılabilir. Bu başlı başına bir sınır değildir ancak destek yapıları ek malzeme maliyeti, daha uzun baskı süreleri ve nihayetinde daha fazla işlem süresi gerektirir. Bölümleme, desteklerin kullanılmasından kaynaklanan olumsuzluklardan kaçınmanın etkili bir yolu olabilir.

Dijital bölümleme algoritmaları özellikle tek nesneler için kullanışlıdır. Bu, özellikle her bölüm farklı bir yüzey malzemesine sahip olduğunda ve her parçanın montajının kolay olması gerektiğinde geçerlidir. ‘Surface2Volume’, Chrystiano Araùjo’nun 2019 tarihli bir makalesinde sunulan bir algoritmadır. Çok malzemeli, çok renkli baskılar kullanılarak test edilen algoritma, yazdırılabilirlik yerine birleştirilebilirliği ele alır. Karmaşık tasarımlara sahip bir nesneyi bölmek, yine de uygun bir kenetleme konfigürasyonu bulmak zor olabilir. Bu nedenle algoritma, makalenin “mümkün olduğunca birleştirilebilir-bölümleme” dediği şeyi bulmak için tasarlanmıştır.

Bu, bir nesnenin şeklinin, mümkün olan en iyi kesimin nereye yerleştirileceğini seçmek için bir dizi öncelikli kilitleme konumu aracılığıyla analiz edildiği anlamına gelir:

• Yön Başlatma – İki parça arasındaki en iyi çıkarma yönünü değerlendirir.
• Ayrık Bölümleme – Çıkarmanın mümkün olduğu ve yapının daha sağlam olduğu noktalara öncelik verir.
• Arayüz Optimizasyonu – Tüm uygulanabilir parçalar için arayüz çıkarılabilirliğini zorlar ve üretimi daha kolay parçalar üretmek için bu arayüzleri pürüzsüzleştirir.

Algoritma, yalnızca tasarlanan tüm parçalar çıkarılabilir olduğunda bir çözüme ulaşıyor

Elde edilen sonuçlar, bu yöntemin on dakika içinde elde edilen çıkarılabilir bölümleme ile hem basit hem de karmaşık tasarımlar için çalışabileceğini gösteriyor. Öte yandan araştırmacılar, bu sonuçların tek bir materyalden elde edildiğini ve diğer materyallerin daha az etkileyici sonuçlar sağlayabileceğini itiraf etti. Daha iyi sonuçlar için daha uzun bir hesaplama süresi gerekiyor. Bölümleme konsepti, kullanıcılara sınırlı 3D yazıcı boyutuyla büyük ölçekli ürünlerin nasıl yazdırılacağı konusunda uygun bir konsept sağlıyor. Ancak otomatik bölümleme yazılımı daha da gelişene kadar kullanıcılar bir süre daha elle bölümlemeye devam etmek zorunda kalacaklar.

Kaynak: raise3d

Birçok alanda kullanılabilen 3D baskı teknolojisi kimileri için bir hobi kimileri içinse iş süreçlerinin vazgeçilmez bir parçası. Özellikle evde 3D yazıcı kullanımının artmasıyla birlikte bunların çevre dostu olup olmadığı, canlı sağlığı üzerine etkileri merak ediliyor. Çok çeşitli sayıda plastik içeren ve aynı anda günlerce çalışan yazıcıların çevre için iyi olması pek mümkün değil. Bununla birlikte, 3D baskı eski üretim yöntemlerine kıyasla daha çevre dostu seçenekler sunuyor.

Peki, 3D baskının çevresel etkisi nedir ve çevre dostu olabilir mi?

3D Baskı Nedir?

3D baskı, bitmiş ürün tamamlanana kadar katman katman bir nesne oluşturan bir eklemeli üretim sürecidir. Örneğin bir tahta parçasıyla başlayıp, onu nihai ürününe, belki bir tahta kaşık belki de bir kesme tahtasına kadar yontarak kesen eksiltici imalattan farklıdır. Katkı işlemi olarak 3D baskının faydalarından biri, daha az atık içermesidir. Bir malzeme yığını ile başlamak yerine, nihai ürünü yapmak için sadece gerekli miktarda ham madde kullanarak sıfırdan başlayabilirsiniz.

Nesneler üretmek için kullanılan 3D baskıyı akıllı bir seçim ve çevre dostu bir seçenek yapan şeylerden biri budur. Üstelik seri üretimi yapmadan evlerinde DIY nesneleri inşa etmeyi seven hobi tasarımcıları ve üreticileri tarafından da kullanılmaktadır. Ancak bu teknolojiyle birlikte üretim süreçlerine ve dolasıyla dünyaya daha önce var olmayan plastik nesneleri dahil etmeye başlıyoruz. Baskı sürecinde kullanılan filament çeşitlerini şöyle bir inceleyelim:

Filament Çeşitlerini İnceleyelim

Birkaç farklı 3D yazıcı ve malzeme türü vardır. Odağı daraltmak için en popüler seçeneklerden biri olan FDM’den bahsedeceğiz. 3D baskı nesneleri basmak için plastik filament malzeme kullanıyor. Kullanılan iki ana tip filamenti ABS (akrilonitril bütadien stiren) ve PLA (polilaktik asit) oluşturuyor.

ABS

– Petrol türevi ürün (yağ bazlı plastik)

– Yüksek sıcaklık dayanımı

– Güçlü ve dayanıklı

– Zehirli dumanlar çıkarır

– Bozulma yapmaz

– Geri dönüştürülemez

PLA

– Mısır bazlı termoplastik

– Düşük sıcaklık dayanımı

– Duman salmaz

– Dayanıklı parçalar için uygun değil

– Zamanla biyolojik olarak parçalanabilir

– Geri dönüştürülebilir

Filament Seçimi Önemli

PLA, yenilenebilir bir kaynaktan yapıldığından, geri dönüştürülebilir ve biyolojik olarak parçalanabilen çevre dostu bir özelliğe sahiptir. Aynısını geri dönüştürülemeyen ve parçalanamayan yağ bazlı termoplastik ABS için söyleyemeyiz.

Bu, ilk etapta neden ABS filamentinin tercih edildiğini merak etmenize neden olabilir. PLA ile karşılaştırıldığında, ABS ile üretilen nesnelerin dayanıklılıkları iyi olduğu için kullanım ömürleri de uzun oluyor. LEGO’yu düşünün: Muhtemelen hala mükemmel kullanılabilir durumda olan o küçük plastik tuğlalardan bir kutunuz vardır. Bunun nedeni, ABS plastikten yapılmış olması ve çok uzun süre dayanacak kadar güçlü olmasıdır.

Enerji Tüketimi

3D baskı ile bir nesne basmak birkaç saat veya  birkaç gün sürebilir. Kulağa çok fazla güç gibi geliyor, değil mi? Uzun baskı sürelerine rağmen bir 3D yazıcı çalıştırmanın maliyeti sizi son derece mutlu edecektir. Bu noktada yazıcının gücüne ve üretilecek tasarıma dikkat etmek gerekiyor. Örneğin, Flashforge Creator Procan’ı çalıştırmak saatte yaklaşık üç sente mal olurken, Monoprice Mini Delta’yı çalıştırmak saatte bir sent kadar düşük bir maliyete sahip olabilir.

Bunların hepsi makul görünüyor ancak mürekkep püskürtmeli veya makine frezeleme gibi diğer üretim süreçleri bağlamında ele alındığında, 3D yazıcılar aslında daha fazla güç tüketiyor. Bununla birlikte 3D baskı diğer üretim yöntemlerine göre ham madde israfını önlüyor. Her iki durumda da bir 3D yazıcıyı çalıştırmak size çok pahalıya mal olmasa da enerji tüketiminin farkında olmak ve elektriği korumak genel olarak çevremiz için daha iyi sonuçları beraberinde getirir. 

Enerji Kullanımında Güncel Kalmak

3D baskıda kullanılan enerjinin çoğu plastiği eriten nozülü ısıtmaktan ve buna ek olarak, varsa, baskı yatağını ısıtmaktan geliyor. PLA filamenti ABS’den daha düşük bir noktada erir ve bu nedenle baskı için daha az güç gerektirir. Bununla birlikte nesneniz için ABS filamenti kullanırsanız, ek ısıtma gereksinimleri ekleyerek, bükülmeyi önlemek için bir ısıtma yatağına ihtiyacınız olacaktır. PLA filamentini seçmek kesinlikle düşük enerjili bir seçenektir. 

Güç Farkları

3D yazıcınızın kaç watt kullandığına dikkat etmek, diğer seçeneklere kıyasla 3D yazıcınızın ne kadar enerji kullandığı konusunda size bir fikir verecektir. 3D yazıcıların güç açısından nasıl farklılık gösterdiğini anlamak için daha önce bahsedilen iki yazıcıyı karşılaştırabiliriz. Uygun fiyatlı Monoprince Mini Delta, yazdırma işlemi sırasında yaklaşık 60W, daha büyük ve daha pahalı Flashforge Creator Pro ise 250W kullanır.

Bu, hangi modelin daha çevre dostu olabileceğini düşündüğünüzde, size sunulan 3D yazıcılar arasında büyük bir fark olduğunu gösterir. Diğer bir düşünce de ısı kaybını önlemeye ve enerji tüketiminizi daha da düşürmeye yardımcı olacak entegre kapağa sahip bir 3D yazıcı satın almaktır. Bununla birlikte, 3D yazıcınızın ne kadar güç çekeceği konusunda hala endişeleriniz varsa, diğer elektronik cihazlar bağlamında ele alındığında, yine de oldukça enerji tasarruflu olduğunu aklınızın bir köşesinde bulundurmaya değer. Daha önce karşılaştırdığımız iki 3D yazıcının enerji tüketimi 0,07 kwh ile 0,24 kwh arasında değişirken, tipik bir masaüstü bilgisayar yaklaşık 1,05 kwh, yani bu miktarın dört katından fazla enerji tüketecektir.

Nesne Ömrü

3D baskının etkisini anlamak karmaşıktır ve birden fazla faktöre bağlıdır ancak akılda tutulması gereken basit bir şey vardır: “Ürünüm ne kadar yaşayacak?”. Amaca yönelik ve muhtemelen gelecek yıllar boyunca saklanacak ürünler yaratmak, plastiğin gereksiz yere kullanılmasını önlemeye yardımcı olacaktır. Bir sonraki 3D basılı nesnenizi düşünürken, kendinize bunun uzun süre saklayacağınız bir eşya olup olmadığını veya alternatif olarak, geri dönüştürülebilir mi, başka bir amaçla kullanılabilir mi veya artık istemiyorsanız başkasına verilip verilmeyeceğini sorarak başlayabilirsiniz.

Peki, 3D Baskı Çevre Dostu mu?

Genel olarak, plastik kullanımı, yazıcıların güç tüketimi ve bir nesnenin kısa bir ürün ömrüne sahip olma potansiyeli 3D baskıyı tamamen çevre dostu olmaktan bir nebze uzak tutuyor. PLA gibi yenilenebilir bir malzeme seçmek geri dönüşüm için daha iyi bir seçenekken, 3D baskı teknolojisindeki ilerlemeler zamanla daha az güç tüketen makineler üretecek. Eklemeli üretim süreci aynı zamanda önceki üretim yöntemlerine göre çok daha az malzeme israfı yaparak onu takip etmeye değer bir yenilik haline getiriyor. Çevre bilincine sahip tasarımcılar ve üreticilerin artmasıyla birlikte, 3D baskı teknolojisinin çok daha olumlu yönde ivme kaydettiğini görebiliriz.

Kaynak: muo

Quad Lock güvenli bir şekilde ve yüksek kalitede kayıt almak ve fotoğraf çekmek isteyen sürücüler için motosiklet telefon tutucu aparatları üretiyor.

Birden fazla lens, görüntü sabitleme ve gelişmiş yazılımlarda donatılan yeni nesil akıllı cep telefonları fotoğraf ve video kalitesinde profesyonel kameralarla yarışır hâle geldi. İhtiyaçların teknoloji ile şekillendiği ve çeşitlendiği bu ortamda, girişimler ve yeni fikirler açısından zenginlik yaşanıyor diyebiliriz. Telefonların bu görüntü kapasitesini, motosiklet yolculuğu sırasında da verimli şekilde kullanabilmek isteyen kişiler için Quad Lock 3D baskı motosiklet telefon tutucu aparatları geliştiriyor.

Motor kullanırken yüksek titreşim ve sarsıntı nedeniyle düşük fotoğraf ve video kalitesi sorununa ek olarak, bir de telefonun çarpma, düşme vb. durumlarda fiziksel hasardan korunması riski var. Bu sorunlara çözüm olarak, Quad Lock yüksek görsel kalitesini ve cep telefonunu fiziksel olarak koruyan akıllı telefon kılıfları geliştirdi.

The Quad Lock Vibration Dampener titreşimleri emen ve motosikletler tarafından üretilen yüksek frekanslı titreşimlerin %90’ından fazlasını azaltan, yüksek hassasiyetle tasarlanmış silikon rondelalara sahip çift şasili bir süspansiyon sistemi.

Motosiklet Telefon Tutucu Aparatlar için Titreşim Sönümleyici Sistem Tasarımı

Bu sistemin tasarımında ilk adım, motosikletlerin gerçek hayatta ürettiği titreşimleri tekrar tekrar üreten bir yöntem geliştirmek oldu. Bunun için ekip, kullanıcıların sürüş davranışlarını ve modellerini analiz ederek bir test yöntemi geliştirmek için önde gelen titreşim uzmanlarıyla birlikte çalıştı. Son kullanıcılar tarafından kapsamlı bir şekilde test edilmesiyle birlikte, tasarım oldukça hassas performans testlerini başarıyla geçti.

Geri bildirim toplamak ve tasarım denemelerinde hızla değişiklik taleplerini uygulamak için Quad Lock ekibinin, test donanımlarında ve gerçek dünya uygulamalarında kullanılabilecek kadar güçlü fiziksel bileşenler oluşturması gerekiyordu. Bu noktada 3D baskı teknolojisi, özellikle Ultimaker S3, Ultimaker 3 ve Ultimaker 2+, yardıma koştu denebilir.

Ürün geliştirme süreci temelde iki aşamadan oluşuyor: hızlı konsept yineleme ve gerçek ortam testi. 100’den fazla tekrar ile denemesi yapılan üründe, her bir tekrarda boyutsal değişikliklerin etkisi, boşluklar ve malzeme dayanımları gibi test faktörleri incelendi.

Geçerlilik Testleri

Bu hızlı ve çevik yöntem sayesinde, ekibin geri bildirim toplaması, bunları uygulaması ve bir sonraki tekrarı mümkün olduğunca ucuz ve hızlı bir şekilde üretmesi sağlandı. Hatta bazen bir gün içinde birden fazla tekrar üretilebildi. Bu tasarımların gücü, titreşim test teçhizatı üzerinde saatlerce yapılan testlere dayanabildi. Bu sayede ekibin moral ve motivasyonunu yüksek tutulurken, üretim iş akışları düzenlenince zamandan ve paradan tasarruf edilmesine yardımcı oldu.

Entegre Üretim

Bugün, Quad Lock’un üretim tesisinden milyonlarca uluslararası müşteriye ürün dağıtılıyor. Eklemeli üretim teknolojisi artık Quad Lock’un tasarım, prototip oluşturma ve üretim süreçlerine tamamen bütünleşmiş halde. Bu da otomobiller, koşucular, hatta evlerin veya ofis binalarının iç duvarları için montaj çözümleri ile ürün yelpazesini genişlettiği için şirkete büyük fayda sağlıyor.

Kaynak: Ultimaker

Tüm üretim ekipmanlarında olduğu gibi 3D yazıcılar da belirli bakımlar gerektiriyor. Üreticiler genellikle bakım faaliyetleri için kısa bir kontrol listesi sunar, ancak ne yazık ki bazı durumlarda kullanıcılar 3D yazıcı bakımını tamamen göz ardı etmese de erteleme eğiliminde olabiliyor. Bununla birlikte rutin bakımı sürdürmenin bir dizi faydası bulunuyor. Bakımı düzgün yapılan yazıcılar üretim faaliyetlerini daha iyi gerçekleştirebilir ve bu sayede aksamalar önlenebilir. Bakıma ayrılan zaman ve çaba, saatlerce sorun giderme ve hatta yedek parça teslimatlarını beklemek yerine günler ve haftalar kazandırabilir. Daha da önemlisi, düzenli bakım 3 boyutlu yazıcılarla çalışırken önemli ve kritik bir güvenlik faktörü olarak işler.

Teknik servis ihtiyaçlarınız için 7 yıllık tecrübeli takımımızdan hizmet alabilirsiniz.

Alet Kiti

Bakım işlemlerine başlamadan önce elinizin altında iyi bir alet kitine sahip olmak ilk adımlardan biri olarak kabul edilebilir. Bu kısımda hemfikirsek, hayatınızı kolaylaştıracak bu kit temel olarak neler içermelidir konusuna yönelmek iyi olabilir. Birkaç öncelikli önerimiz şu şekilde:

• Tornavidalar, alyan anahtarları ve pense
• Bir tel fırça (isteğe bağlı ancak önerilir)
• Eksenler ve kılavuzlar için gres veya yağlayıcı
• Bezler ve IPA gibi temizlik malzemeleri
• Elektroniğin tozunu almak için küçük bir fırça

Alet kitimiz tamamsa şimdi bakım adımlarına geçmeye hazırız demektir.

Hafif Temizlik ve Muayene

İşe ilk olarak yazıcıyı ve ana bileşenlerini incelemekle başlayabilirsiniz. Herhangi bir hasarı ve olası sorunları doğru bir şekilde değerlendirmek için hafif bir temizlik işinize yarayabilir. Şimdilik, yüzeysel bir toz almak yeterli olacaktır.

Tüm elektrik ve bağlantı kablolarının hasar açısından incelenmesi ve sıkı bir şekilde bağlanıp bağlanmadıkları kontrol edilmesi gerekiyor. Özellikle sıcak uç ve ısıtma tablası bağlantılarına dikkat etmelisiniz. Bunlar daha yüksek akım aldığından potansiyel bir yangın tehlikesi oluşturur.

Mekanik bileşenler de aşınma ve yıpranma açısından incelenmelidir. Özellikle zamanla gevşemeye meyilli olan plastik parçalara takılan vidalar yeniden sıkılmalıdır. Tüm kayış kasnak vidalarını kontrol ederek gerektiği şekilde sıkmaya özen göstermelisiniz.

Eksen ve Kılavuz Kontrolleri

Doğrusal kılavuzlar, eksenler boyunca düzgün ve hassas hareket sağlar. FDM, büyük ölçüde iyi kontrol edilen doğrusal harekete bağlı olduğundan, uygun şekilde bakım yapıldığında genel baskı kalitesini artırabilirler. Mekanik sürtünme ve hareket bozuklukları kademeli motorlardan daha fazla tork gerektiryor. Bu da genellikle aşırı ısınmaya yol açabildiğinden bu tür bir bakımın yangın güvenliği faydaları bulunuyor.

Hem bilyalı rulmanlı lineer çubuklar hem de taşıyıcı kızaklı lineer raylar, sürtünmeden kaynaklanan aşınma ve yıpranmayı azaltmak için bir yağlamaya ihtiyaç duyar . Aslında, bu bileşenlerin yağlama olmadan ne kadar süredir çalıştığına bağlı olarak kontrol etmek iyi olabilir. Kılavuz vidaların (genellikle Z ekseninde) yağlanması öneriliyor.

Yağlayıcı Seçme: Kelimenin tam anlamıyla düzinelerce farklı gres yağı bulunuyor. Bu nedenle 3D yazıcı üreticinizin ne önerdiğini kontrol ettiğinizden emin olun. Bununla birlikte, 3D yazıcılar için yaygın olarak kullanılan yağlayıcılar, beyaz lityum gresleri ve silikon ve Teflon gibi kuru yağlayıcıları içeriyor.

Kayış Gerginliği Hizalaması

Çoğu 3D yazıcı en az iki eksende triger kayışları kullanır. Hafif kayışlar hareketi çok verimli bir şekilde aktarır ancak tam olarak gerilmeleri gerekir. Eğer çok gevşeklerse kayış gevşeyebilir ve hatta dişleri atlayabilir. Ayrıca, hız ve yöndeki ani değişikliklere iyi yanıt veremezler. Yüzey kalitesi düşüşü özellikle yüksek baskı hızlarında fark edilir. Kayışlar çok sıkı olursa motorlar gerilir ve bu durum aşırı ısınmayla sonuçlanır.

Kayış gerginlik ayarı: 3D yazıcılarda kullanılan triger kayışları genellikle kauçuktan yapılır ve bazen fiberglas veya çelikle güçlendirilir. Yapısı ne olursa olsun sonunda sıkılığını kaybedecek ve ayarlama gerektireceklerdir. Birçok 3 boyutlu yazıcıda oldukça basit bir vida ayarı gerektiren yerleşik kayış gerdirici mekanizmalar bulunur. Diğer makineler gerilimi ayarlamak için biraz tamir gerektirebilir.

Nozül Bakımı

3D yazıcı bakımı sırasında özellikle yazıcınızın püskürtme ucuna dikkat etmeniz gerekiyor. Nozül, FDM 3D yazıcının en önemli parçalarından biri olmasına rağmen kullanıcılar herhangi bir tıkanmayla karşılaşıncaya kadar nozülleri ihmal etme eğiliminde olabiliyor. Tıkanma olmasa bile nozül dışarıdan oldukça kirlenebilir. Bu, baskı kalitesini düşürebilir ve aynı zamanda eklemeli üretim alanınızın bir anda korkunç yanmış plastik kokusuyla dolmasına sebep olabilir.

Nozülleri olabildiğince temiz tutmaya çalışın. Temizlemek içinse ilk olarak nozülünüzü ısıtın ve ardışık baskılarda biriken tüm erimiş ve erimemiş plastiği çıkarmak için bir tel fırça kullanın. Bakım sırasında küçük pense veya kalın bezler de kullanılabilirsiniz ancak herhangi bir yanma tehlikesine karşı oldukça dikkatli olmalısınız. Hazır bakımdayken ısıtıcı bloğunu da temizleyebilir ve belki üzerine bir silikon kapak ekleyebilirsiniz. Eğer tel fırça kullanıyorsanız, ekstra metal güç beslemeli bileşenler arasında kısa devreye neden olabileceğinden yazıcınızı kapatmanız önerilir. Hatta bazılarının ana kartlarına zarar verdiğine dair raporlar bulunuyor.

Baskı Tablası Kontrolü

Düzgün bir ilk katman yapışması FDM 3D baskı için en önemli adımlardan biridir. Bu adım olmadan parçalar, baskının ortasında ayrılabilir ve köşeler özellikle ABS gibi sıcaklığa duyarlı malzemeler üretilirken eğilebilir. Baskıları tablaya yapıştırmak için kullandığınız stratejiden bağımsız olarak tablayı mümkün olduğunca temiz tuttuğunuzdan emin olun. Toz ve kir çok kolay birikir ve parmak uçlarımızda bulunan organik yağlar bile plastik yapışmayı bozmaya yeterlidir. Cam tablalar için IPA kullanımı öneriliyor.

Yapıştırıcı çubuklarının kullanılması yaygın bir çözümdür, ancak yapıştırıcılar kalın tabakalar halinde birikebilir ve baskı tablasını bir lavaboda sabunla yıkamanız gerekebilir. Bant veya özel yapışkan etiket kullanıyorsanız hasar olup olmadığını kontrol edin ve gerektiğinde değiştirmeyi ihmal etmeyin.

Tabla Ayarı: Temizlendikten sonra tablanın düz olduğundan emin olun. Naylon veya PC gibi yüksek termal büzülme malzemeleri kullananlar için, PEI levhalar veya yeni bir ısıtmalı tabla daha uygun olabilir.

Filament Bakımı

Makaraların nasıl saklandığına veya yazıcıda ne kadar süredir kaldığına bağlı olarak filament üzerinde küçük toz parçacıkları birikebilir. Bu parçacıklar o kadar küçük olabilir ki genellikle fark edilmeyebilirler, ancak baskılarınızı ve nozülünüzü önemli ölçüde etkileyebilirler. Doğru depolama, partikül oluşumunu önlemek için 3D yazıcı bakımı işlemlerinde alabileceğiniz en etkili önlemlerden biri olabilir. Filamentlerinizi neme karşı korumak da avantajlar sunacaktır.

Toz filtreleri: Özellikle bir mağaza ortamında veya CNC’lerin yanında bulunan 3B yazıcılarda toz oldukça hızlı bir şekilde toplanabilir. Filamente ekstrüderden önce takılan sünger filament filtreler toz birikimi için kullanılabilir. Bu nedenle, yazıcınıza bir toz filtresi eklemeyebilirsiniz. 3B yazıcı bakım rutininizin bir parçası olarak süngeri temizlemeyi ve periyodik olarak değiştirmeyi unutmayın.

Kalibrasyon

Şimdiye kadarki 3B yazıcı bakımı adımları genellikle sökme ve ayarlamaları içerse de son adım yazıcının iyi çalıştığından emin olmak diyebiliriz. Her şeyin çalışır durumda olduğundan eminseniz, XYZ kalibrasyon küpü gibi basit bir baskı ile başlayın. Bu, tabla yapışmasını ve yüzey kalitesini kontrol etmenin iyi bir yoludur. Aynı zamanda başka hangi kısımların ayarlanması gerektiğini değerlendirmelerde bulunmanıza olanak tanır.

Son kapsamlı kalibrasyonunuzdan bu yana uzun zaman geçtiyse, ekstrüderin milimetre başına adımları da dahil olmak üzere eksiksiz bir kalibrasyon sürecinden geçmeniz faydalı olacaktır.

Nozül Değişimi

Yukarıda tartışılan rutin sıcak uçlu nozül temizliğinde bile çoğu FDM 3B yazıcıdan alınan standart pirinç nozüller hem harici hem de dahili olarak zamanla yıpranabilir. Bu, genellikle karbon fiber ve metalik filamentler gibi kompozit malzemeleri basan yazıcılarda daha hızlı gerçekleşebilir.

Nozzle uzun bir zaman içerisinde bozulduğundan bu hasarı tespit etmek oldukça zor olabilir. Baskı kalitesinde ani bir değişiklik olmamasına rağmen her baskıda küçük bir bozulma meydana gelir. Bu nedenle, nozülün her zaman iyi durumda olmasını sağlamak için yıl içinde rutin değişim planlamak çok önemlidir. Peki ya nozüller hangi sıklıkla değiştirilmelidir? Nozülün ne sıklıkla değiştirilmesi gerektiği kullanıma bağlıdır. Yalnızca PLA ile kullanılan bakımlı bir nozül uzun süre dayanabilir. Genel olarak her üç ila altı ayda bir değişim yapılmalıdır.

Doğru 3B Yazıcı Bakımı = Doğru Baskı

3B baskılarınızın niteliğini önemsiyorsanız yazıcı bakımlarını ihmal etmemeniz gerektiğini unutmamalısınız. Daha da önemlisi güvenli bir eklemeli üretim süreci için yazıcılarınızın bakımını aksatmadan düzenli olarak gerçekleştirdiğinizden emin olmalısınız. Bu temel adımları yerine getirmeden kaliteli bir eklemeli üretim sürecinden bahsetmemiz pek mümkün olmayacaktır.

Kaynak: All3DP, Ultimaker

3D yazıcı teknolojisi hem kişisel hem de endüstriyel düzeyde tüm üretim alışkanlıklarımızı değiştiriyor. 3 boyutlu baskı ekonomisi henüz geleneksel üretim süreçlerine tam olarak yetişmemiş olsa da sağladığı tasarım özgürlüğü ve tamamen dijital modellere dayanması daha yaratıcı fikirleri gerçeğe dönüştürmeyi kolaylaştırıyor.

Eklemeli üretim teknolojisinin “demokratikleşme” süreci birkaç sorunu da beraberinde getiriyor. Her kullanıcı internetten indirdiği bir 3D modeli özgürce kullanabilmeli veya satabilmeli mi? 3D baskı bir ürünün neden olduğu herhangi bir kazadan kim sorumludur? Bu soruları yanıtlamak için 3D baskı ile ilgili mevcut ve gelecekteki yasal sorunlara odaklanalım.

Fikri Mülkiyet Hakkı

Fikri mülkiyet alanında pek çok kişiyi endişelendiren farklı problemler bulunuyor. Bir numaralı yasal sorunsa 3D baskının korsancılık faaliyetlerine alan oluşturabilecek olması. 3 boyutlu yazıcıya sahip olan herkes bastırmak istediği bir 3D modeli internetten indirebilir.

Tasarım patentine sahip bir nesneye dayalı olarak bir model oluşturulmuşsa, modelin kendisi nesnenin dijital bir kopyası olarak kabul edildiğinden fikri mülkiyet yasalarına tabi olacaktır. Bununla birlikte, patent korumasının bir ürünün gerçek 3D tarama ile oluşturulmuş 3D modelleri kapsayıp kapsamadığıysa hâlâ belirsizliğini koruyor.

Özellikle 3D tarayıcıların yaygınlaşmasıyla fiziksel bir nesneyi dijital bir modele dönüştürmek son derece kolay bir hale geldi. Erişilebilirliğin arttığı böylesi bir durumda bu tür modelleri dağıtma ve yeniden üretme olanağı modelin dayanak noktalarına bağlı olarak değişebilir. Dikkate alınması gereken üç olası koşul bulunuyor:

1.Telif hakkı ile korunan 3D modeller

3D baskı teknolojisinin sunduğu özellikler, hukuksal açıdan mahkemelerin kaçınılmaz olarak ele almasını gerektirecek birçok farklı uygulama alanı barındırıyor. Örneğin, bir nesne ilk kez bir birey tarafından tasarlandığında, başkaları tarafından dijital olarak modellendiğinde ve üçüncü bir kişi tarafından basıldığında bir nesnenin sahibi kim oluyor? Çalışmayı tasarlayan ve onu dijital olarak modelleyen kişi, telif hakkı yasası kapsamında ortak çalışmaya dayalı bir çalışmanın sahipleri olarak kabul edilebilir mi? Ve eğer nesne patent korumasına uygun görülüyorsa yine aynı kişiler ortak olarak kabul edilir mi?

Bu belirsizlik, çoğu patent yasasının yalnızca ürün veya herhangi bir kopyası için geçerli olmasından kaynaklanıyor. Bunun nedeni, 3D modelin bir ürün olarak kabul edilmemesidir. Bu durum bir ürünü yeniden üretmenin aynı modelin CAD dosyasını indirmek kadar basit olabileceği bir çağda oldukça sıkıntılı olabileceğini görmek mümkün.

2. IP koruması olmayan nesnelerden oluşturulan modeller

3D tarayıcılar dijital bir model oluşturmak için her türlü fiziksel nesneyi tarayabilir. Bazı ticari ürünler patentlerle korunurken, bazılarınınsa hiçbir koruması bulunmuyor. Fiziksel nesne üzerinde herhangi bir patent korumasının olmaması 3 boyutlu taramayla oluşturulan modelin de korumasının olmadığı anlamına geliyor. Bu, modelin indirilerek istenilen herhangi bir amaç için kullanmasına olanak tanıyor.

İzinsiz kullanımı engellemek içinse eğer nesne telif hakkı ile korunuyorsa, hak sahipleri, WIPO Telif Hakkı Anlaşması kapsamında atlatılması açıkça yasaklanmış olan teknolojik koruma önlemlerinden yararlanabilir. Bu önlemler, hem modeli hem de onunla ilişkili 3 boyutlu baskı dosyasını korumaya yardımcı olur.

Bu önlemlerin 3D yazıcılar için tasarlanan modellere uygulanmasında hak sahipleri ve 3D yazıcı üreticileri arasında yakın iş birliği faydalı olabilir. Benzer şekilde, 3D dosyaları herkese açık hale getiren paylaşım platformlarıyla ortaklıklar, izinsiz kullanımı engellemeye yardımcı olabilir.

3. Yaratıcılık ürünü olarak kabul edilen modeller

Tamamen yoktan var edileni yaratıcılık eseri olan 3D modeller bir sanat eseri ve sanatçının hayal gücünün bir ürünü olarak kabul ediliyor. Bu anlayış 3 boyutlu modelleri bir sanat eseri veya tasarım olarak telif hakkı korumasına sahip olmaya uygun hale getiriyor. Böyle bir durumda, sanatçı modelin telif hakkına sahiptir ve modelin dağıtılmasına, değiştirilmesine veya yeniden kullanılmasına izin verip vermeyeceğini ancak kendisi belirleyebilir.

3D yazıcıların inanılmaz derecede yaygın hale gelmesi ve 3D modellerin çevrim içi olarak yaygın bir şekilde dağıtılmasıyla, markalar olası IP ihlallerine ayak uydurabilir mi?

Artık mobilyalar veya cihazlar için yedek parça yazdırmada 3B yazıcı teknolojisi yaygın bir uygulama haline gelmişken bu yedek parçaları başka türlü satabilecek üreticilerin kârını azaltmaya başladı. Bununla birlikte, şirketlerin fikri mülkiyet haklarını korumak amacıyla bireysel tüketicilerin ve hatta küçük şirketlerin peşine düşmek için para harcamaları gerekiyor. Bu durumun sonucu olarak fikri mülkiyet haklarının uygulanması pahalı bir girişim haline gelebilir.

Ürün sorumluluğu

3D baskı teknolojisinden önce tedarik zinciri süreci oldukça basitti. Bir şirket bir ürün tasarlar ve üretir, başka bir şirket lojistik ve dağıtımla ilgilenir ve ürün bir tüketici tarafından satın alınırdı.

Günümüzdeyse bir ürün tasarımının alıcıya ulaşmadan önce geçmesi gereken birçok farklı süreç bulunuyor. Herhangi bir kişi bir 3D modeli indirebilir, başka bir şirketten baskı hizmeti alabilir ve ürünleri çevrim içi olarak satabilir. Hatta kullanılan 3D model, başka bir üründen üretilmiş bile olabilir. 3D baskı ürün başarısız olursa, tedarik zinciri sürecinin hangi kısmı sorumlu tutulmalıdır? Bu senaryoda, sürece dahil olan tarafların sayısının arttığını söylemeliyiz:

• Orjinal ürünün üreticisi
• 3D modeli tasarlayan kişi
• 3D yazıcının sahibi
• 3D yazıcının üreticisi
• Filament üreticisi
• Modeli indiren ve 3D baskıyı dış kaynak olarak kullanan kişi
• Alıcı

Sizce bu kişilerden hangisi sorumlu tutulmalı?

Maalesef henüz bu soruya net bir cevap verilemiyor. Üstelik ürün sorumluluğu kavramının 3B modeller için geçerli olup olmadığıyla ilgili de net bir bilgi bulunmuyor. Fikri mülkiyet, modeller ile fiziksel ürünler arasındaki ayrımı tanımlıyor. Ancak bir model çevrim içi olarak kullanıma sunulduğunda, modelin orijinal yaratıcısı herhangi bir sorumluluktan muaf olur mu?

Medikal Sektörde 3D Baskı

Sorumlu tutulma konusuna odaklanmışken bu durumla en sık karşılacabileceğimiz sektörlerden biri olan medikal sektörü es geçemeyiz. Tıp alanı, 3D baskının en üretken kullanıldığı sektörlerden birisi olduğunu kanıtladı. Özellikle protez, araç ve implantların tasarımından üretimine kadar birçok önemli süreçte kullanılan önemli bir kaynak olduğunu söyleyebiliriz. 3D baskı organ girişimlerini de atlamamak gerekiyor. Gerçek vücut parçalarının 3 bpyutlu taramasını 3D modellemeyle birleştirerek, implant ve protezlerin anatomik olarak son derece doğru olması sağlanıyor.

Sağlık söz konusu olunca elbette güvenilirlik tıbbi 3D baskılar için göz ardı edilemeyecek bir faktör. 3D baskı protezleri insan vücuduna biyolojik olarak uyumlu hale getirmek için uygun malzeme ve uygun teknikler kullanılması önem arz ediyor. FDA bu teknolojik dönüşüme ayak uydurmayı başararak 3D baskı tıbbi ürün ve cihazlar için düzenlemeler oluşturdu. 2016 yılında FDA, suda neredeyse anında parçalanabilen çok sayıda toz ilaç katmanından oluşan bir tablet olan ilk 3D baskılı ilacın onayını aldı. Yasal düzenlemeler kapsamında dönüm noktası olan bu gelişme birçok iyileştirmenin de kapısını araladı.

3D baskı organlar ve diğer vücut parçalarının 3 boyutlu yazıcı teknolojisiyle üretilmesi veri gizliliği ve mülkiyeti gibi sorunları ortaya çıkardı. Bir hastane, hastanın vücudunun herhangi bir kısmının 3D modelini oluşturduğunda, bu modelin sahipliğini elinde tutuyor mu? Hastanelerin bu modelleri daha fazla araştırma veya iş birliği için kullanma ve dağıtma hakkı var mı? Hasta gizliliği 3D modellere uzanıyor mu?

3D Baskı Teknolojisi ve Yeni Hukuki Kavramlar

Hızla gelişen 3D baskı teknolojisi birçok yeniliği getirdiği gibi henüz cevapsız kalan pek çok soruyu da beraberinde getiriyor. 3D baskının müjdeleyebileceği tüm değişikliklerle, daha önce var olmayan hukuki sorunları gündeme gelmeye başladı. Dijital 3B modellerin telif hakkı koruması, buzdağının yalnızca görünen yüzü desek pek de yanlış olmaz. Veri gizliliği ve ürün sorumluluğu ile ilgili konularsa göründüğünden çok daha karmaşık.

Eklemeli üretim teknolojisi henüz tam potansiyeline ulaşmadı. Ancak ürün tasarımı, prototip oluşturma, kişiselleştirilmiş ürünler ve bazı büyük ölçekli üretim alanlarında işlerin yapılış şeklini çoktan değiştirdi. Daha önce bir üretim süreci bireyler için hiç bu kadar erişilebilir olmamıştı. 3D baskının hem endüstriyel ortamlarda hem de ev atölyelerinde dayanak noktası haline gelmesiyle şirketler ciddi bir paradigma değişiminden geçmek zorunda kalabilir. Hukuki dönüşüm bu değişimin en temel halkalarından biri olacağa benziyor.

Kaynak: Wipo Magazine, 3DInsider, Intepat

Yirmi yılı aşkın bir süredir 3D yazıcı üreticisi olarak hizmet veren Stratasys, ısıtmalı baskı haznesi patentini elinde tutuyor. Şirket, ilgili üç IP parçası sayesinde 2000 yılının haziran ayından bu yana FDM 3D yazıcılarında kendi ısıtmalı baskı haznesi tasarımını kullanmak için gerekli olan hakları kendi bünyesinde barındırıyordu. Peki bu ne anlama geliyor?

Bu durumu dünya çapındaki üreticilerin baskı haznesinden bağımsız olarak kendi elektronik kontrol bileşenleriyle donattıkları ticari 3D yazıcıları geliştirmelerine ve aynı zamanda satmalarına engel oluyor. Bunun sonucundaysa AON3D, INTAMSYS, Roboze ve 3DGence gibi yenilikçi çözümler arayan şirketler yüksek sıcaklığa sahip endüstriyel FDM pazarına girmekte zorlanmaya başladı.

Üç patentten US7297304B2 ve US20040104515A1 2020 kasım ayında sona ermişti. Üçüncü ve son patent olan US6722872B1 ise birkaç yıl önceki uzatmayla birlikte 27 Şubat 2021’de sona erdi. Son ablukanın ortadan kalkmasıyla birlikte yakın gelecekte yüksek ısıya sahip FDM 3D yazıcıların üretim biçiminde büyük değişiklere tanıklık edebiliriz.

Zamanda Yolculuk

Son patent olan US6722872B1’in sona ermesinin ne tür bir etkiye sahip olabileceğini tahmin etmek için şirketin tarihsel zaman çizelgesine de bakmak gerekiyor. Stratays, Scott ve Lisa Crump ortaklığında 1989 yılında kuruldu. Aynı yıl Scott, bir yıl önce kızı için bir oyuncak kurbağa üretmeye çalışırken geliştirdiği bir 3D baskı işlemi olan erimiş yığma modelleme ismini verdiği, bugün FDM olarak bildiğimiz teknoloji için bir patent başvurusunda bulundu.

Tam 20 yıl sonraysa 2009 yılına gelindiğinde bu FDM patentinin süresi doldu. Patentin sona erişi aslında yeni bir gelişmenin kapısını aralıyordu. Bu gelişme Dr. Adrian Bowyer’ın Bath Üniversitesi’ndeki çalışmasının önderliğindeki RepRap Projesi aracılığıyla sürdürülen tüketiciye yönelik 3 boyutlu baskının doğuşu olarak kabul ediliyor. Resmi olarak 2004’te başlayan RepRap projesi’nin yıl dönümü bir diğer 3D yazıcıyı ürettiği tarih olan 29 Mayıs’ta (2018) kutlanıyor.

2009 yılında engellerin ortadan kalkması ve açık kaynaklı RepRap hareketinin yayılmasıyla birlikte yüzlerce 3D yazıcı start up’ı kurulmaya başladı. Ve 3D yazıcı sahibi olmak çok kolay hale geldi. Ultimaker, MakerBot, FlashForge ve Prusa gibi birçok start up’ın kuruluşu bu döneme denk geliyor. Hobi amaçlı 3D baskıyla ilgilenenlerin vazgeçilmezi olan FDM / FFF 3D baskı bugüne kadar en yaygın kullanılan eklemeli imalat teknolojisidir.

US6722872B1’in Zamanı Doldu

US6722872B1’in sona ermesinin 2009 olayıyla aynı sismik etkiye sahip olmayacağını söylesek pek de yanlış sayılmaz. Öte yandan, yaşanan bu gelişme muhtemelen basit ısıtmalı baskı haznelerinde yeni bir akıma yol açabilir. Aynı zamanda yüksek ısılı endüstriyel FDM pazarını çok daha rekabetçi hale getirecektir.

Daha küçük ölçekteki üreticiler artık genellikle tüm sistemin fiyatını artıran daha dayanıklı elektronik bileşenler kullanmaya başvurmak zorunda kalmayacak. Motorlarını ve diğer elektronik bileşenlerini ısıtılmış baskı haznesinden izole edebilme olanağı ile şirketlerin PEEK, PEKK ve ULTEM baskı özelliklerine sahip yüksek sıcaklık FDM sistemleri geliştirmeleri daha kolay hale gelecek. Son patentin de rafa kalkmasının üretici pazarı üzerindeki etkisini bu şekilde özetleyebiliriz.

Tüketici Pazarını Nasıl Etkiliyor?

Tüketici pazarı üzerindeki etkisine baktığımızdaysa, US6722872B1’in varlığı muhtemelen 2010 yılında RepRap kurucusu Dr. Adrian Bowyer MBE’nin daha önce Chris Palmer’a (Nophead) atfettiği ısıtmalı tablanın icadına kapı araladı. Artık çoğu FDM 3D yazıcıda bulunan ısıtmalı tabla, baskının tablaya yapışmaması ve katmanların tutunmaması ve bükülme gibi sorunlarının en aza indirilmesinde büyük rol oynuyor. Geçtiğimiz yıl Bowyer, FDM 3D yazıcılarla kullanılmak üzere kendi açık kaynaklı solenoid tabla ısıtıcısının tasarımını detaylandıran bir blog yazısı dahi yayınladı.

Isıtmalı tabla, günlük 3 boyutlu baskının ayrılmaz bir parçası olsa da mühendislik filamentleri söz konusu olduğunda yetersiz kalabiliyor. Michigan Teknoloji Üniversitesi’nden Joshua Pearce, ısıtmalı baskı haznesinin önemini gösteren, PEKK ve ULTEM ekstrüzyon özelliklerine sahip düşük maliyetli bir FDM yazıcı için açık kaynak tasarım planlarını yayınladı. “Cerberus” olarak adlandırılan üç kafalı makine 1000$’dan daha düşük bir fiyata üretilebiliyor ve Stratasys tasarımına benzer şekilde tüm düşük çalışma sıcaklığı elektroniklerini ısıtmalı tablanın dışında barındırıyor.

Kaynak: 3D Printing Industry