4D Yazıcılar ve Akıllı Malzemeler
Günümüz üretim yöntemlerinde malzemenin sünek veya iletken olması gibi özellikler tek başına yeterli olmamakta ve malzemeden ‘akıllı’ olması beklenmektedir. Dijital çağa adım attığımız bu dönemde sadece eşyalar ve makineler değil, malzemeler de akıllı hale geliyor. Bu yazımızda akıllı malzeme kavramını ve son nesil baskı teknolojisi olan 4D yazıcıları inceledik.
3D yazıcılar üretim süresi, modülerlik ve maliyet gibi parametrelerde sağladığı avantajlar ile son yılların akıllı üretim teknolojilerinde kritik bir öneme sahip. 3D yazıcılarla ev, otomobil gibi büyük ölçekli çıktılar alınmasının yanında endüstriye kolay entegre olabilen makine parçaları gibi küçük ölçekli mekanik aksamlar da basılabiliyor. Önemli bir pazar haline gelen 3D yazıcı sektörü akıllı üretimin yaşandığı 4. sanayi devrimine yön veren oluşumlardan biri konumunda. Ancak bu baskı üretim teknolojisi 3D yazıcılar ile sınırlı kalmayacak gibi gözüküyor.
Yakın gelecekte sadece ürünün akıllı olması değil, ürünün basımında kullanılan malzemenin de akıllı olması gerekiyor. Akıllı ve programlanabilir malzemeler, kendi kendini inşa ederek proses işleyişinde zaman ve verimlilik sağlıyor. Bu akıllı malzemeler ile baskı üretim ise 4D yazıcılar ile yapılabiliyor. 4D yazıcılar ve akıllı malzemelerin kullanımına ilişkin ilk haberi Skylar Tibbits, 2013 yılında yaptığı TED konuşmasında vermişti. Skylar yaptığı konuşmada; şu an inşaat ve imalatta kullanılmakta olan malzemelerin çevresel değişiklik durumunda kullanılamaz hale gelebildiğini ve bu tip durumlarda yeni maliyetlerin ortaya çıktığını belirtmişti. Peki bu son nesil akıllı ürünler ve 4D baskı bizlere ne gibi yenilikler sunuyor?
Bilindiği gibi 3D yazıcılar en, boy ve yükseklik girdileri ile 3 boyutlu baskı yapıyor. 4D yazıcılar ise en, boy, yükseklik girdilerine uzayın 4. Boyutu olan ‘zaman’ girdisini de ekliyor. Ancak buradaki 4. Boyut olan zaman boyutu sürekliliği değil, etkiye bağlı bir şekil değiştirme fonksiyonunu oluşturuyor. Buradaki şekil değiştirme fonksiyonunda zaman, ışık, ısı, nem gibi değişkenler bulunuyor. Yani 4D yazıcıda akıllı ve programlanabilir malzeme kullanarak bastığınız ürün, sizin dışarıdan bir müdahaleniz olmadan ortam koşullarına göre kendini ayarlayabiliyor.
Bunu daha net açıklamak için enerji üretim santralinde kombine çevrim kısmındaki bir su/buhar vanasını örnek verebiliriz. Boru içinden geçen su/buhar sıcaklığı önceden ayarlanan set değerini geçtiği anda akıllı malzeme ile yapılan vana kendi kendini kapatabilir. Böylelikle ek bir kontrol, izleme sürecine gereksinim duyulmaz. Tabii 4D baskı teknolojisi sadece on/off ile kısıtlı değil. Gelecekte sipariş ettiğiniz eşya ufacık bir paket halinde size ulaşabilir ve bu pakete şekil değiştirme fonksiyonundaki değişkeni (sıcaklık, su vb) uyguladığınızda o ufacık paket istediğiniz eşya haline dönüşecek.
4D yazıcılar, 3D yazıcıların bastığı her ürünü basabilecek özellikte olmasının yanı sıra tek seferde monte edilemeyecek ürünlerin de birleşmesini sağlıyor. Bu yazıcıların özellikle inşaat, robotik ve tıp sektöründe yaygınlaşacağı ön görülüyor. Şu anda 4D yazıcı sektörü gelişim aşamasında. Wollongog Üniversitesi’nden ”ACES” adlı kuruluş günümüz 4D yazıcı sektörüne öncülük ediyor.
Kaynak:
► TED Talks
