3D Yazıcı Nedir, Nasıl Çalışır ve Ne İşe Yarar?

Günümüzde teknoloji ile yapılan birçok ürün olduğunu hepimiz biliyoruz. Belki üretilen bu ürünlere artık şaşırmış gözüyle bile bakmıyoruz. Fakat ne kadar gelişme görmüş olsak bile aklımızda kalan birkaç ürün vardır ve kuşkusuz bunlardan biri de 3D yazıcılardır.

3D Yazıcı Nedir?

Katkısal üretim olarak da bilinen 3 boyutlu üretim “additive manufacturing”, bilgisayar üzerinde tasarlanmış veya 3 boyutlu olarak hazırlanmış modelleri, çeşitli malzemeler kullanarak hızlı bir şekilde, ekstra bir kalıp ya da fikstüre ihtiyaç duymadan üreten bir cihazdır.3D yazıcıların kullanım amaçlarından en önemlisi kuşkusuz maliyettir. Özellikle makine mühendisleri için büyük avantaj sağlayan 3D yazıcılar, parçaların tek partiden oluşan küçük hacimlerde dahi düşük maliyetli üretilebilmesinden bu makine bizim için vazgeçilmez oluyor.

3D Yazıcılar Nasıl Çalışır?

3D yazıcıların çalışma mantığı, herhangi bir üç boyutlu modelin katmanlama teknolojisi ile plastiği eriterek direkt olarak üretimine dayanır.

3D yazıcıların çalışma mantığını daha iyi anlamak için şu şekilde maddelere ayırabiliriz:

Modelleme: Yukarıda da bahsettiğimiz gibi üretilecek ürünün ilk olarak 3 boyutlu tasarım programları (CAD) ya da 3 boyutlu tarama sistemleri ile bilgisayar datası oluşturulur. Oluşturulan modeli ise genellikle STL dosya formatına çevrilerek 3D baskı sürecinin ilk adımını atmış oluruz.

3D Baskı: Asıl inanılmaz olan bölüm olarak da 3D baskı işleminin yapıldığı bu bölümü sayabiliriz. 3D baskıya gönderdiğimiz model, baskı işleminde obje katmanlar halinde üst üste serilerek oluşturulur. Bu katmanlar plastik ergitme, laset sinterleme, sterolitografi gibi farklı yöntemler ile gerçekleştirilir.

Yüzey İyileştirme: Sonunda 3D yazıcı ile oluşturduğumuz objeler geleneksel teknolojiler ile karşılaştırıldığında boyutsal açıdan hatalar içerebilir. Bu durumda kritik objelerde son bir yüzey temizleme, iyileştirme veya geliştirme son ölçüye getirme işlemi uygulanabilir.

D yazıcılarda birçok teknoloji kullanılabilir. Teknolojiler arasında farklılıklar genellikle katmanların nasıl oluşturulduğu ile ilgilidir. Bu teknolojilerin bazılarını sıralamak gerekirse; SLS (Selective Laser Sintering), FDM (Fused Deposition Modelin), Stereolithography en çok kullanılan teknolojiler arasındadır.

 

Bu muhteşem teknolojiye sahip olma kısmına gelirsek 1 milyon dolarlık 3D yazıcılar olduğu gibi 2000$ ile 10000$’lık bir bütçeyle siz de evinizde istediğiniz gibi 3 boyutlu materyaller oluşturabilirsiniz.

3D Yazıcı ile Neler Yapılabilir? 

SLA yazıcılar yüksek çözünürlüklü baskı alma özellikleri ile özellikle kuyumculukta ve dişçilikte, diş tedavileri teknolojilerinde sıklıkla kullanılmaktadır. Fakat FDM'e oranla da baskı alanları daha küçük, baskı süreleri daha kısadır. FDM teknolojisinde ise baskı sürenizi katmanlama boyutunuzu değiştirerek artırabileceğiniz gibi, daha yüksek çözünürlük olması için de katman boyutunu minimalize edebilirsiniz. FDM'in ham maddesi plastik olduğu için çok daha ucuza mal etmek mümkündür ve piyasada çok fazla çeşidi mevcuttur. Piyasada ahşap katkılıdan, bronz katkılıya kadar pek çok flement çeşidi bulunuyor. Bunları FDM yazıcınızda rahatlıkla kullanabiliyorsunuz.

SLS teknolojisinde ise ham madde maliyetleri oldukça yüksektir. Bunlar profesyonel segmentte yazıcılardır. Siz tamamı renkli basabiliyorsunuz ama burada tamamı renkli modeli tedarik etmeniz gerekli. Bu modeli ona yükleyerek ham maddeden katmanlayarak, aslında aynı teknolojiyi kullanarak baskı alabiliyorsunuz.

FDM teknolojisinin en büyük avantajlarından bir diğeri ise fiyatının oldukça uygun olması ve her seviyeden kullanıcıya hitap edebilmesidir. Buna ek olarak piyasada açık kaynaklı model sitelerinde FDM 3d teknolojisine uygun yaklaşık 3-4 milyon model bulunabilmektedir. Böylece istediğiniz modelleri ücretsiz olarak indirip kendi FDM 3d yazıcınızdan çok hızlı bir şekilde baskı alıp hemen kullanabilirsiniz.

3D Yazıcı ile yapabileceklerinizin herhangi bir sınırı yok. Ürün prototipleme, ev dekorasyonu, hediyelik eşya gibi kullanım amaçları hali hazırda yaygın olanlar.

Örneğin çiçekleriniz için tasarladığınız veya hazır tasarımını bulduğunuz bir vazo basabilirsiniz. Yapmayı düşündüğünüz bir robotun gövdesinde 3D baskılara yer verebilir, hatta gövdenin tamamını 3D baskı ile yapabilirsiniz.Çikolata basan 3D yazıcılar ile kendi tasarladığınız çikolatalar elde edebiliyorsunuz. Çikolatanın dışında 3D yazıcı teknolojisi gıda sektöründe hızla gelişmekte.

NASA (Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi) astronotları ihtiyacı olan materyalleri uzaya gönderdikleri özel bir 3D yazıcıdan basarak elde ediyorlar.

3D yazıcı teknolojisi ayrıca giyilebilir teknoloji ve tekstilde de kendine yer bulmuş durumda.

Ortopedik çözümlerde, giysilerde, saat ve bileklik gibi aksesuarlarda 3D baskı teknolojisinden yararlanılmaktadır.

Ünlü spor markaları son dönemlerde spor ayakkabılarının tabanlarında ve çeşitli bölgelerinde 3D baskı kullanarak seri üretime geçirdiler. Bu sürece baktığımızda yüksek maliyet ve seri üretim sorunlarını bir nebze aştıkları görülüyor.

Medikal alanda ise gelişmeler fazlasıyla olumlu. 3D yazıcı ile protezler ve hastalara özel anatomi modelleri elde edilmekte. Hatta 3D baskı organ yapımı bile var.

Hollanda’da 23 yaşındaki bir hastanın kafatası ile 3D yazıcı ile üretilmiş bir kafatası değiştiriliyor ve hastanın operasyona olumlu tepkiler verdiği sonucu elde ediliyor.

Son olarak, 3D yazıcı ile ev inşaa etmek de mümkün . Çin’de WinSun adlı şirket 3D yazıcı ile tanesi 5.000$ değerinde günde tam 10 adet ev inşaa etmeyi başarmıştır.

3D Yazıcı Teknolojisi Gelişimi

2009 yılında, 3D yazıcıların füzyonlu birikim modelleme yöntemine dair temel bir patentin süresi dolduğunda 3D yazıcıların yakında dünyayı değiştireceğini düşünmeye başlamıştık. Bu süresi dolan patent, isteyen her firmanın tüketici odaklı 3D yazıcılar üretmeye başlayabileceği anlamına geliyordu ve uygun fiyatlı yazıcılar pazara hızlı bir giriş yapmıştı. Sonraki birkaç yıl içinde bu yazıcılar daha da sofistike ve uygun fiyatlı cihazlar haline geldi, üstelik kullanımları da kolaylaşmıştı.

Dünya, üretim sürecini sonsuza dek değiştirebilecek harika bir teknoloji olarak resmedilen 3D yazıcılar için çıldırıyordu. Eğer tüketiciler evlerinde bütün bu şeyleri icat edebilir, özelleştirebilir ya da tamir edebilirse, ortaya atılan argümanlara göre, çok daha az ziyanın yanında çok daha fazla yaratıcılığa tanık olabilirdik. Her türden tüketici ürünü bu durumdan etkilenecekti. Uzun lafın kısası, 3D yazıcılar heyecan verici cihazlardı.

3D yazıcıya ilgi duyanlar, bu teknolojiye dair daha çok patentin süresi doldukça daha da heyecan verici şeylerle karşılaşacağımızın farkındaydılar. Geçtiğimiz yıl lazer sinterlemeyle ilgili bir patentin süresi dolunca, materyalleri katmanlandırmadan ziyade onları keserek 3 boyutlu nesneler yaratabilen ev yazıcıları için yeni bir dalganın kapıları açılmış oldu. Yine yepyeni bir dünyanın eşiğindeydik!

Fakat bu potansiyel aslında tam olarak açığa çıkmadı gibi görünüyor. 3D yazıcılar halihazırda şimdiye kadar olduklarından çok daha erişilebilir durumda. Ülkemizde bazı popüler teknoloji perakende mağazalarında rahatlıkla bulunabiliyor, internet üzerinden de satılıyorlar.

Çok ucuz değiller fiyatlar on binlerce liradan birkaç bin liraya düştü. Etraftaki tüketici odaklı 3D yazıcıların büyük bir kısmı, yalnızca mühendislik bölümlerini bitirenler tarafından değil, bu tarz şeylere dair başlangıç düzeyinde bilgisi olanlar tarafından da kullanılabiliyor

Sunulan avantajlar

3D yazıcıların kullanım alanları teoride sınırsız. Üstelik halihazırda 3D yazıcıları tüm kalpleriyle benimsemiş olan birçok endüstri de var. Buna verilebilecek iyi örneklerden biri, hastaların ağız modellerinin ve diğer materyallerin yazdırılabildiği diş hekimliği. Bir diğeri ise prototip parçaların hızlıca yazdırılabildiği, test edilip özelleştirilebildiği ve dolayısıyla geliştirme döngüsünü belirgin bir biçimde hızlandıran havacılık endüstrisi.

Diğer yandan, bütün bunlara rağmen son zamanlarda 3D yazıcıların endüstriyel kullanımlarına dair fazla bir haber duymadık. Bunun nedeni söz konusu teknolojinin artık bir doygunluk noktasına ulaşması. Yani 3D yazıcı kullanmak isteyen herkesin bu cihazları kullandığı ya da kullanabildiği bir duruma ulaşılması olabilir ya da artık 3D yazıcıların yeni kullanımlarını duymak heyecan verici olmaktan çıkmış olabilir.

Özellikle iddialı olan kullanımlar aslında gazetelerde hâlâ hak ettikleri yeri buluyorlar. Buna dair en yeni bazı örneklerden bahsetmek gerekecek olursa Mars yüzeyinde yapılabilen ve içinde yaşanabilen 3D olarak yazdırılmış bir ev konseptinin bir hayli ilgi gördüğünü hatırlatalım. Ayrıca 3D olarak yazdırılmış bir göğüs kafesinin cerrahi bir operasyonla yerleştirilmesi sayesinde hayatı kurtulan İspanyol kanser hastasının öyküsü de yine en az bir önceki kadar büyüleyiciydi.

Fakat öyle görünüyor ki 3D yazıcı konseptinin kendisi harika bir fütüristik konsept olmaktan artık yapılabileceğini bildiğimiz bir şeye dönüşmüş durumda. Birileri onlarla gerçekten sıra dışı bir şeyler yapmadığı sürece herhangi bir şeyi yazdırabilmek artık yeterli değil.

3D yazıcının geleceği nasıl olacak

 Peki sırada ne var? Birçok kişinin 2009’da öngördüğü, evlere yönelik 3D yazıcı teknolojisi ütopik dünyası belki de hiç gerçekleşmeyebilir. Birçok insanın kendi evde kendi ürünlerini üretmek için yeterli zamanı yok. Bunun nasıl yapılabileceğini bilmiyorlar ya da kısaca buna meyilli değiller. Bu durum yine de bütün beklentilerden vazgeçilmesi gerektiği ya da 3D yazıcıların bir başarısızlık örneği olduğu anlamına gelmiyor. Az önce de belirtildiği gibi, 3D yazıcı teknolojisi birçok endüstride halen yaygın bir biçimde kullanılıyor. Ayrıca bu cihazlar tasarımcılar ya da bir defaya mahsus özelleştirilebilir nesnelere ihtiyaç duyulan alanlarda oldukça kullanışlı olmaya devam edecekler.

Tüketici gözüyle baktığımızda 3D yazıcılardan ziyade 3D yazdırma hizmetlerinin daha popüler bir hale geleceğini söyleyebiliriz. Büyük perakende mağazalarının da müşterilerine sunmak adına bu türden hizmetlerle işbirlikleri yapmaya hazırlandığı görülüyor. Bu doğrultuda adım atan firmalardan biri olan Staples’tan yukarıda da bahsetmiştik. Staples Türkiye’de hizmet vermiyor ama çok da uzak olmayan bir gelecekte yakınlarınızdaki bir alışveriş merkezinde 3D yazıcı kabinleri görmeye başlayabiliriz. Öte yandan Türkiye’de 3D modelinizi internet üzerinden gönderdiğinizde bunu yazdırıp size kargoya teslim eden birkaç hizmet var.

3D yazıcı teknolojisi konusunda daha birçok gelişmenin yaşanmaya devam edeceğine şüphe yok. Bu gelişmelere dair sıkça haber duymuyoruz diye, bu orada bir yerlerde bir şeylerin geliştirilmediği anlamına gelmiyor. Ev içi üretim üzerinde zaman harcayıp çaba sarf etmek isteyen herkes de giderek daha etkili, daha güvenilir ve daha düşük fiyatlı materyaller ve makinelerle karşılaşmalı diye düşünüyoruz.

Bir tahmin yapmamız gerekirse, 3D yazıcılara dair yeni bir ilgi ve heyecan dalgası yaratacak şey bizce ne daha ucuz bir tüketici odaklı yazıcı ne de kullanımı kolay bir yazılım… Asıl heyecanı yaratacak olan şey, elektronik cihazları yazdırmada yaşanacak bir buluş olacaktır. 

3 Boyutlu Yazıcı Çeşitleri

 Piyasada yaygın olarak kullanılan 3 farklı çeşitte 3D yazıcı mevcuttur. Bunu bir tanesi Selective laser sintering (SLS) - Seçici lazer sinterleme teknolojisi dediğimiz bir toz maddenin üst üste katmanlanarak tamamı renkli bir şekilde yazılabileceği bir teknolojidir.

Bir diğeri ise SLA dediğimiz teknoloji. Açılımı Stereolithography'dir. Tam olarak 3 boyutlu taşbaskı (litografi) anlamına gelir. SLA, tamamen sıvı bir ham maddenin bir tankın içerisinde alttan ışık vurdurularak katman katman 3 boyutlu model alınabilen bir teknolojidir.

Son olarak videoda uzmanın yanında bulunan üç boyutlu yazıcının da sahip olduğu teknolojidir. Fused deposition modeling (FDM), bir plastik ham maddenin eritilerek üst üste katmanlanmasıdır.

Aslında bütün 3d printer piyasasında yapılan teknoloji üst üste katmanlamaya dayanır. Siz bu katmanlama çeşidini değiştirerek 3d printer çeşitlerini değiştirmiş oluyorsunuz.

Fused deposition modeling (FDM) bazlı masaüstü teknolojiler hem fiyat hem de performans anlamında SLA'lere göre bazı noktalarda daha avantajlıdır. Tabii ki bazı noktalarda ise SLA 3d yazıcıların FDM'lere göre çok fazla avantajı bulunur.