Üç Boyutlu Yazıcılarda Kullanılan Destek Yapılarına Yönelik Çözümler

Üç boyutlu yazıcılar günümüzde farklı alanlarda parça üretiminde kullanılıyor. Fakat bu süreçte bazı zorluklarla karşılaşılabiliyor. Biz de Bilim Genç olarak üç boyutlu yazıcılarda kullanılan destek yapılarının yol açtığı zorluklara yönelik çözüm geliştiren, ODTÜ Makine Mühendisliği Bölümünden Doç. Dr. Ulaş Yaman ile bir söyleşi gerçekleştirdik.

TÜBİTAK Bilim Genç: Sizi tanıyabilir miyiz?

Doç. Dr. Ulaş Yaman: 1984 yılında Ankara’da doğdum. İlk, orta ve lise eğitimimi Ankara’nın farklı okullarında tamamladıktan sonra 2007 yılında ODTÜ Makine Mühendisliği Bölümünden mezun oldum. Makine mühendisliğinin yanı sıra mekatronik yan dal programını da aynı zamanda bitirdim. Yüksek lisans ve doktora eğitimlerimi ODTÜ Makine Mühendisliği Bölümünde tamamladıktan sonra doktora sonrası çalışmalarımı yürütmek için 2014 yılında ABD’deki Purdue Üniversitesi Bilgisayar Bilimleri Bölümüne katıldım. 2016 yılından beri ODTÜ Makine Mühendisliği Bölümünde öğretim üyesi olarak görev yapıyorum.

TÜBİTAK Bilim Genç: Hangi konularda araştırmalar yapıyorsunuz?

Doç. Dr. Ulaş Yaman: Doktora eğitimimi tamamlayana kadar çalışmalarım daha çok CNC (bilgisayar denetimli) üretim makineleri, kontrol yöntemleri ve mekatronik uygulamaları üzerineydi. Doktora sonrası çalışmalarımla birlikte daha çok üç boyutlu yazıcılar ve eklemeli imalat (üç boyutlu yazıcı kullanılarak üretilecek parçaların ince katmanlar şeklinde üst üste birleştirilmesi) alanlarına yoğunlaşmaya başladım.

TÜBİTAK Bilim Genç: Üç boyutlu yazıcı teknolojisinden ve hangi amaçlarla kullanıldığından bahsedebilir misiniz?

Doç. Dr. Ulaş Yaman: Üç boyutlu yazıcı teknolojisini farklı şekillerde tanımlamak mümkün. Kendi tanımımla “nesnelerin farklı malzemeler kullanılarak tek bir makine ile üretilebilmesini sağlayan teknoloji” şeklinde özetleyebilirim. 

Üç boyutlu yazıcıların kullanım amaçları üç evreye ayrılabilir. Bu yazıcılar başlangıçta daha çok prototiplerin, yani ürünlerin örneklerinin, üretilmesi amacıyla kullanılıyordu. Fakat bu teknolojinin patent süresi dolduğunda çok sayıda firma kendi üç boyutlu yazıcısını üretmeye başladı ve böylece maliyetler azaldı. Bu durum herkesin üç boyutlu yazıcılara erişmesine imkân sağladı. İnsanlar artık bu yazıcılarla oyuncak, bardak, kalemlik gibi doğrudan kullandığımız ürünleri üretebiliyor. Günümüzde ise üç boyutlu yazıcılar daha çok kişiselleştirilmiş ürünlerin (örneğin yüz ölçülerinize göre tasarlanmış maske) üretilmesi için kullanılıyor. İlerleyen yıllarda üç boyutlu yazıcıların Mars’ta koloni kurma planı çerçevesinde inşa edilecek yaşam alanlarının yanı sıra yiyecek, organ ve doku üretimi gibi farklı alanlarda da kullanıldığını görebiliriz.

Üç boyutlu yazıcı teknolojisi ile üretilen yapay kalp

TÜBİTAK Bilim Genç: Güncel projelerinizden bahseder misiniz? 

Doç. Dr. Ulaş Yaman: Üç boyutlu yazıcıların en büyük problemlerinden biri parça üretiminde kullanılan destek yapıları. Üç boyutlu yazıcı teknolojisinin doğası gereği, üretim yapılan düzleme (tabla da deniyor) paralel yapıların üretilebilmesi için özel destek yapılarının kullanılması gerekiyor. Eğer kullanılmazsa malzeme bırakıldığı konumda kalmayıp aşağıya doğru akıyor ve istenilen şekil elde edilemiyor. Fakat destek yapılarıyla birlikte parça üretildikten sonra bu yapıların temizlenmesi gerekiyor. Bu iş için uzun bir süre harcanıyor. Temizlenen destek yapılarıysa tekrar kullanılamıyor. Bu da atık plastik miktarını artırıyor.

Üretilen parçada destek yapılarının el ile tek tek temizlenmesi gerekiyor.

Destek yapısı ihtiyacını gidermek için çözüm olarak önerdiğimiz yaklaşımda temel olarak iki farklı üç boyutlu yazıcı teknolojisini aynı anda kullanıyoruz. Bunlar parçaların üretimi için eriyik yığma modelleme yöntemi ve destek işlevinin yerine getirilmesi için de toz yatağı yöntemi. Bu iki yöntem bir arada kullanıldığında katmanlar arasına toz serilerek -destek için özel bir yapıya gerek duyulmadan- akıtılan plastiğin olduğu yerde kalması sağlanıyor. Böylece parçalar toz yatağı içinde üretiliyor ve üretim sonrasında ek bir işleme gerek kalmadan parçalar doğrudan elde edilebiliyor. Kullanılan tozlar da geri dönüştürülerek bir sonraki üretimde tekrar kullanılabiliyor.

Toz yatağı tabanlı sistem ve eriyik yığma modelleme yöntemi bir arada kullanılıyor.

TÜBİTAK Bilim Genç: Başka hangi alanlardan araştırmacılarla birlikte çalışıyorsunuz?

Doç. Dr. Ulaş Yaman: Daha çok makine mühendisliği alanı olmak üzere elektrik-elektronik mühendisliği, bilgisayar bilimleri ve bilgisayar mühendisliği alanlarından araştırmacılarla çalışmalar yürütüyoruz.

TÜBİTAK Bilim Genç: Kariyer tercihi yapacak gençlere neler tavsiye edersiniz? 

Doç. Dr. Ulaş Yaman: İlgi duydukları alanlarda çalışan farklı yaşlardaki insanlarla konuşmalarını, hayatlarının ilerleyen dönemlerinde mutlu olmaları için hayallerinin peşinden gitmelerini ve bu doğrultuda sürekli çalışmalarını öneriyorum. Son olarak, alan fark etmeksizin kodlamanın temellerini öğrenip herhangi bir platform için uygulama geliştirebilecek seviyeye gelmelerini tavsiye ediyorum. Bunun katkılarını her alanda göreceklerdir.