Eklemeli üretim yani addictive manufacturing, halihazırda çeşitli sektörlerde yerini sağlamlaştırdı. 3 boyutlu yazıcı ürünleri, çeşitli sektörlerde hem üretici hem de tüketici tarafında popülerlik kazanıyor. Bu teknoloji, başta prototip ve tek parça üretiminde olmak üzere bariz avantajlar sağlıyor: Esneklik, maliyet düşürme ve hız. Bu sayede Eklemeli üretim, bir şirkete rekabet avantajı kazandırıyor. Gelecek, özellikle kullanılan malzemeler bakımından devasa değişikliklere gebe. Üstelik, bu teknolojiyi seri üretime de uyarlama çalışmaları var.
Dassault Systèmes Türkiye Ülke Müdürü Elif Gürdal, eklemeli üretim hakkında konuştu;
“Eklemeli üretimde, 3 boyutlu yazıcıda malzemenin dijital yapım verileri doğrultusunda katman katman yapılandırılması – eklenmesi- ile ürün ve parça elde ediliyor. Bunu modern makineler arasında optimum etkileşim, bulut tabanlı bir platformda akıllı bir ağ kurulması ve olgun 3 boyutlu yazdırma süreçleri ile gerçekleştirmek mümkün. 3 boyutlu yazıcılarda bugün başlıca malzeme olarak metaller, özel plastikler ve sentetik reçineler kullanılıyor.
Parça optimizasyonu, daha düşük ağırlıklar
Eklemeli üretim; otomotiv ve havacılık, metal işçiliği ve tıp gibi, hafifletilmiş parçaların önemli olduğu alanlarda halihazırda önemli bir yere sahip. Örneğin, havacılık sektöründe, uçakta kullanılacak parçaların ağırlıklarını en aza indirmek amacıyla eklemeli üretim yapılıyor. Bu sayede parça üretiminde azımsanmayacak bir malzeme tasarrufu sağlanıyor. Toplam ağırlığın azaltılması, aynı zamanda uçağın tüketim değerlerini de doğrudan etkileyerek çevreye uyum açısından da olumlu bir sonuç veriyor.
Airbus senelerdir Dassault Systèmes’in 3DEXPERIENCE platformunu ve CATIA tasarım ve geliştirme uygulamalarını kullanıyor. Dassault Systèmes ile güçlerini birleştiren Airbus, özel bir 3 boyutlu tasarım aracı da geliştirdi. “MyShape”, Airbus A350’nin parça üretiminde kullanılıyor. Airbus, yeni parçaları jeneratif tasarımla üretebiliyor yani yeni parçalar artık orijinal dizayn üzerinden değil işleve göre geliştiriliyor. Mühendisler, uçağın ihtiyaçlarını en iyi şekilde karşılayan parça şeklini bulmak istediklerinde, Dassault Systèmes’in yazılımı o parçanın optimum tasarımını baştan yaratıyor. Daha sonra yeni parçaların kullanımı üzerine yapılan simülasyonlarla ise örneğin olası farklı malzeme yapıları geliştiriliyor veya o parça daha da optimize ediliyor. Bu tür bir proses, yeni parça geliştirme sürecini büyük ölçüde hızlandırıyor.
Simülasyonun bir diğer avantajı da parçaların ısıl yamulma paylarının henüz planlama aşamasında hesaplanabilmesi. Malzeme özelliklerine bağlı olarak 3 boyutlu yazıcının üretimi sırasında ve sonrasında ortaya çıkan bu durum, nihai ürünün işlevselliğini etkileyebiliyor. Bu sorunu ısıl yamulma simülasyonu ile çözen CATIA, sonucun doğrudan geometrik hesaplamalarda kullanılmasına olanak tanıyor. Böylece parçanın son hali, tam olarak istenilen şekle sahip oluyor.
Malzeme maliyetlerinin düşürülmesi
Öte yandan, eklemeli üretimdeki tek önemli unsur, malzeme yapısı değil. Bir diğer amaç da değerli malzemelerden mümkün olduğunca tasarruf etmek. Şirketler, topoloji optimizasyonu ile malzeme kullanımının iyileştirilmesine odaklanabiliyorlar.
Böylece geleneksel üretim yöntemlerine kıyasla, örneğin metal parçalarda genellikle büyük makaralarda haddeleme sonucu oluşan malzeme fireleri de azalıyor. Geleneksel üretim sonrasında arta kalan malzemeler aynı amaçla yeniden kullanılamaz. Eklemeli üretimde ise parçalar katmanlar halinde üretiliyor ve malzeme artığı olmuyor.
Ayrıca, eklemeli üretim sayesinde normalde montaj gerektiren parçalar tek parça halinde de üretilebiliyor. Yani burada, çok zaman alan makine kurulumları yok. Aksine, parça takımının tamamı 3 boyutlu yazıcıda katman katman üretiliyor. Bu da sadece üretim süresini değil takımın parçalarını tek tek yazdırma sürelerini de kısaltmış oluyor. Bir şirket, üretime ayırdığı süreden tasarruf ederken malzeme maliyetlerini de sürdürülebilir biçimde azaltabiliyor.
Airbus, eklemeli üretimle “buy to fly” oranını geleneksel parça üretiminin onda birine indirmeyi başardı. “Buy to fly” oranı, satın alınan malzemenin miktarı ile , son noktada uçağa yerleştirilen malzemenin miktarı arasındaki ilişki anlamına geliyor. Airbus, bir A350 uçağında eklemeli olarak ürettiği 1.000’den fazla parça kullanıyor.
Özel taleplere esnek çözümler
Eklemeli üretimin başka bir avantajı da prototiplerin veya tek parçaların, esnek olarak ve klasik üretime kıyasla daha düşük maliyetlerle geliştirilebilmesi. Şirketler, müşteri taleplerini karşılama süreçlerini optimize edebiliyor. Bu teknoloji özellikle tüketici ürünleri sektörünün işine yarayacak. Ayakkabı markası ECCO, 3 boyutlu tarama ve 3 boyutlu yazdırma teknolojilerini buluşturan “QUANT-U” adlı bir kişiselleştirme projesi başlattı. Seçili mağazalarda, müşterilerin ayak ölçümleri yapılıyor ve kendilerine uygun ayakkabı ölçüleri belirleniyor. Ardından hızlıca kişiselleştirilmiş bir ayakkabı modeli üretiliyor. Hemen mağazada!.
Bu esneklik, özel prototip veya yedek parça üreten şirketlere de fayda sağlıyor. Eklemeli üretim, müşteriyle yakın işbirliği halinde hızlı ve esnek imalat olanağı tanıyor. Mesela imalat faaliyetleri büyük oranda Avrupa’da olan bir şirketin Hindistan’da yedek parça ihtiyacı doğarsa kolayca yerinde 3 boyutlu üretim yapmak mümkün. Bu iş sizi sadece müşterinize yakınlaştırmakla kalmıyor, nakliye masraflarına da yardımcı oluyor.
Gelecekte bizleri neler bekliyor?
Eklemeli üretim şu anda prototip veya özel parça üretimi ya da küçük ölçekli seri üretim yapmak isteyen sektörlerde öne çıkıyor. Yine de 3 boyutlu yazdırma teknolojisinin seri üretimde kullanımına yönelik çalışmalar mevcut.
Tıp sektöründe, özellikle malzeme kullanımına dair yoğun bir Ar-Ge süreci yürütülüyor. Otto Bock Healthcare, inovasyon ürünü olan “Michelangelo” biyonik eli rekor sürede ve kusursuz biçimde üretti. Tıp mühendisliği şirketi, Dassault Systèmes’in 3DEXPERIENCE platformu ve CATIA Imagine & Shape uygulaması ile biyonik elin yüzey tasarımını optimize etti ve bu modele “hayat verdi”. Günümüzde organ onarımı alanındaki umut vadeden projeler de ileride pek çok kişiye yardımcı olabilir.
Biçim katsayısının en aza indirilmesinin önemli olduğu ileri teknoloji ve elektronik sektörlerindeki olası kullanımlar da ilginç bir tablo çiziyor. Bu alanlarda da sensör teknolojisinin veya elektronik cihazların, eklemeli üretim çıktılarına doğrudan entegrasyonu akla geliyor. Örneğin, ölçüm aletlerinin sensörleri doğrudan elektronik cihazlara takılacak şekilde yazdırılabilir. Bugün normalde 50 gün süren karmaşık ve çok katmanlı devre kartı üretimini 3 boyutlu yazdırma teknolojisiyle 15 saatte yapabilen ilk tedarikçiler ortaya çıktı bile.
Eklemeli üretim, bir trendden çok daha fazlası; yıkıcı bir teknolojiye dönüşmesi kaçınılmaz ve gelecekte daha da önem kazanacak. Şirketlere inovatif geliştirme, esnek üretim ve sürdürülebilir maliyet düşüşleri ile daha çevik operasyonlar ve rekabet avantajları sunuyor.”
