3 Boyutlu Yazıcı ve 3 Boyutlu Baskı Nedir?
3D baskı veya katmanlı üretim, dijital bir dosyadan üç boyutlu nesneler yapma işlemidir. Bu nesneleri üreten araca da 3 boyutlu yazıcı denmektedir. 3D baskılı nesneler, yazıcının istenen şey ‘basılana’ kadar malzeme katmanlarını parçalar halinde yerleştirdiği ilave bir süreç yoluyla oluşturulmaktadır. Her katman, yazdırılan öğenin ince dilimlenen bir kesiti olarak düşünülebilir. 3D baskı ile kullanıcılar, geleneksel üretim yöntemlerinin gerektirdiği kadar malzeme tüketmeden karmaşık şekiller üretebilmektedirler.
3 Boyutlu Yazıcıyı Kim Buldu?
3 Boyutlu Yazıcıyı Kim Buldu: 3D baskının nasıl çalıştığını açıklamak için en iyi örnekten; Star Trek: The Next Generation adlı TV dizisini kaynak vererek bahsedilebiliriz. Bu kurgusal fütüristik evrende, bir uzay gemisindeki mürettebat, yiyecek ve içeceklerden oyuncaklara kadar hemen hemen her şeyi yaratmak için çoğaltıcı adı verilen küçük bir cihaz kullanmaktadır. Bu cihazın üç boyutlu nesneler oluşturma yeteneği çok kapsamlı gibi gözüksede, 3D baskısı o kadar karmaşık bir sistem (dizi için geçerli) değildir. Kısacası; bir kopyalayıcı ve atom altı parçacıkları, akla gelen küçük nesneyi üretmek için manipüle ederken; 3D yazıcılar, nesneyi oluşturmak için art arda katmanlar halinde malzemeleri “bastırır”.
Neyse, konuyu çok da fazla uzatmadan bu müthiş fütüristik zekâ örneği olan aygıtı kimin bulduğuna gelelim. Cihazın resmi mucidi olarak bilinen Charles Hull’un icadından birkaç yıl önce, Nagoya Belediyesi Endüstriyel Araştırma Enstitüsü’nden Doktor Hideo Kodama; “sıvı foto-sertleştirici polimerin ultraviyole ışınlarına maruz bırakılmasıyla katı bir modelin nasıl üretildiğini, enine kesitsel katılaşmış katmanları istifleyerek” nasıl detaylandırıldığını anlatan bir makale yayınladı. Kodama, bazı parçalar bile yaptı, ancak patent spesifikasyonunu tamamlamayı asla başaramadı. Ardından Jean-Claude André, Olivier de Witte ve Alain le Méhauté’den oluşan Fransız bir ekip, birşeyler icad edip patentin peşine düşmeye çalıştılar; ancak amaçları ağırlıklı olarak ticarete dayanmadığı için bu deneme de ikinci başarısız girişim olarak tarihe geçti.
3 Boyutlu Yazıcıyı Kim İcat Etti?
Cihazın, daha doğrusu 3D baskı olarak bilinen ve aynı zamanda prototipleme teknolojisi olan stereolitografinin mucidi böylelikle Charles Hull oldu. Hull, aygıtı üretmek için daha öncesinde yapılan başarısız girişimleri; üç boyutlu parçalar üretmek için; konsantre UV ışığı ve UV ile kürlenebilir plastik kullanma fikri ile başarılı bir girişime dönüştürdü.
Hull, 3D baskı fikrini ilk bulduğunda; masalar için sert ve dayanaklı kaplamalar tasarlamak için UV lambaları kullanan bir şirkette çalışıyordu. Bilimci, böyle bir yazıcıyı çalıştırmanın anahtarının; ultraviyole ışığa tepki veren ve sıvı halde kalan fotopolimer olduğunu çözümledi. Hull sonunda, stereolitografi olarak bilinen sistemi; UV ışık demeti kullanarak sıvı fotopolimer teknesinde nesnenin şeklini çizerek başardı. Işık demeti yüzey boyunca her bir katmanı sertleştirdikçe; platform bir sonraki katmanın sertleşebilmesi için aşağı doğru hareket edecekti. Bunun ardından Hull, 8 Ağustos 1984’te stereolitografi terimini türeten; “Stereolitografi ile üç boyutlu nesnelerin üretimi için aparat” patentine başvurdu. Patent, 11 Mart 1986’da Hull’a taktim edilmiştir. Buluşu özellikle baskı endüstrisinin kaderini değiştirmiştir. Buluş kısa sürede hızlı prototipleme ve doğrudan imalatta yaygın olarak kullanılan bir teknik haline geldi.
Hull’un ilk icadı, o zamanın şartılarına uygun olarak; birbiri üzerine yığılmış ince baskılı ultraviyole kürlenebilir malzeme katmanlarıyla çalışmıştı. Hull, sonrasında California’da ticari olarak hızlı prototiplemeye başlamak adına 3D sistemi kurdu. Başlangıçta buluşu yalnızca katı görüntüleme teknolojisiyle çalışıyor olsada; sadece bir yıl sonra, yani yıllar 1987’i gösterdiğinde ilk 3D yazıcıyı üretti.
Günümüzde 3 Boyut Teknolojisi
Hull’un 3D baskı teknolojisi; otomobil üreticileri, havacılık sektörü ve tıbbi ekipman tasarlayan şirketler arasında ciddi satış başarıları elde etti. Kısa süre sonra General Motors ve Mercedes-Benz gibi endüstri ve otomobil devleri, prototipler oluşturmak için Hull’un sistemlerini kullandı. Bugün Chuck Hull’un kendi adına 93 ABD ve 20 Avrupa patenti vardır. Aynı zamanda çığır açan bu çalışmasıyla 2014 yılında Avrupa Patent Ofisi tarafından; Avrupa Dışı Ülkeler kategorisinde Avrupa Mucit Ödülü ve 2015 yılında Endüstriyel Araştırma Enstitüsü‘nün IRI Başarı Ödülü‘ne layık görülmüştür.
Bu cihazlar günümüzde; özellikle spor ayakkabılardan, uçak bileşenlerine, yapay uzuvlardan, sanat eserlerine, sanat eserlerinden; müzik aletleri ve giysilere kadar pek çok nesnenin üretimi için kullanılmaktadır.
