Otomotiv sektöründe 3B Printer Bacasız Sanayi Devri >> Dünyanın 3B printerla basılan ilk otomobili deneme sürüşünde

Kozan Demircan | 11/03/2013 | Bilim-Teknoloji | 1 Yorum

Jim Kor’un bir vizyonu var: Milyonlarca dolarlık robot montaj hatlarına ve ağır sanayi üretimine dayanan otomotiv sektöründe köklü bir değişiklik yapmak… Otomobil imal etmek yerine, 3B printerlarla “otomobil basmak” ve böylece sektörü KOBİ’lerin rekabetine açmak istiyor. Eskiden tekstile bacasız sanayi derdik, 3B printerlar ile otomotiv sektörü de bacasız sanayiye dönüşecek.

Kor geçen yıl Urbee 1’i basmış ve deneme sürüşlerini gerçekleştirmişti. Şimdi karoseriden kaportaya kadar pek çok parçasını 3B printerda bastığı Urbee 2’yi hazırlıyor. Adını İngilizce Büyükşehir Yerleşimi anlamına gelen Urban kelimesinden alan Urbee serisi (küçük kent taşıtı), bugün Türkiye’de 40 bin TL’ye satılan otomobilleri dörtte biri fiyatına almamızı sağlayacak.

3B printerla basılan otomobiller bizi ithalatçıların getirdiği az sayıda model arasında seçim yapmaktan da kurtaracak. Urbee 1 modelinin geçen yılki test sürüşü videosunda, 3B printer otomobillerin şehir trafiğinde her yere sığacak kadar kompakt olduğunu görebiliyoruz.

Aslında her şey James Bond’un son Skyfall filmiyle başladı. Filmde Bond, her zamanki gibi pahalı bir Aston Martin kullanacak ve trafikte yaptığı inanılmaz numaralarla arabayı hurdaya çevirecekti. Skyfall’un yapımcıları, filmde dublörlerin oynadığı sahnelerde gerçek bir Aston Martin parçalamak yerine, çekim maliyetlerini azaltmak amacıyla Voxeljet 3B printer kullandılar ve bizzat “Aston Martin’in dublörünü bastılar”.

Klasik otomotiv endüstrisinin temsilcisi olan güçlü Aston Martin markasına ait replikanın, bu sektördeki büyük şirketleri işinden etme potansiyeli taşıyan 3B printer atölyelerinde basılması çok ilginçti. Ancak Winnipeg, Manitoba’da yaşayan otomotiv mühendisi Jim Kor bunu bir adım ileri taşıdı ve otomobil replikası üretmek yerine, 3B printerlarla hususi otomobiller basmaya başladı.

Şehir trafiğine kesin çözüm

Doğrusu Urbee 2’nin dizaynı pek göz alıcı değil! Bu otomobil büyük bir kırmızı böceği andırıyor ama 3B printer teknolojisi geliştikçe daha estetik modeller de üretilecektir.

3 tekerlekli Urbee’yi basmak da çok kolay: 3B printerlar sayesinde gece dükkanı kapatıp eve gittikten sonra otomobil basmaya devam edebilirsiniz. Tümüyle uzaktan kumandalı olan ve kendi kendine çalışan bu sistem, KOBİ’lerin üretim maliyetlerini düşürmesi için benzersiz fırsatlar sunuyor.

Urbee çelikten hafif ama çelik kadar sağlam malzemelerle basılıyor. Elbette bu otomobil sanayi tipi bir printerdan tek parça halinde çıkmıyor, bunun yerine 50 farklı parçadan oluşuyor. Bu parçalar ayrı ayrı basılıyor, daha sonra tek bir otomobil halinde monte ediliyor. Normal bir otomobilde parça sayısı on binleri bulurken, sadece 50 ana parçadan oluşan Urbee 2 hem hafif hem de az yakıt yakıyor.

Aerodinamik olması için su damlası şeklinde üretilen ve 3B printerla basıldığından tasarımcının istediği şekli kolayca verebileceği Urbee 2 yalnızca 600 kg ağırlığında… Şimdilik iki parça halinde üretilen Urbee’nin montaj hattından çıkması ve anahtar teslim kullanıma hazır gelmesi 2500 saat sürüyor.

Gördüğünüz gibi Urbee tarzı otomobillerin sokaklarda klasik arabaların yerini almasına daha var. 2500 saat, 104 takvim günü ve 312 iş günü demek. Ancak, sanayi tipi 3B printerlar henüz başlangıç aşamasında. Birkaç yıl içinde 3B printer baskının pek çok sektörde standart fabrikaların yerini almaya başladığını göreceğiz.

Nasıl basıyorlar? Plastik hamuruyla!

Urbee 2 Kaynaşık Tortu Modelleme (Fused Deposition Modelling) olarak adlandırılan bir yöntemle basılıyor. Bu sistemde erimiş plastik hamuru, tıpkı 9 kat tat gofret gibi, 0,04 milimetrelik katmanlar halinde baskı kalıbına döşeniyor. Plastiğin baskı kalıbına bir gofretin üzerine çikolata döker gibi döşendiği sistemin büyük bir avantajı var: Bu yöntemle basılan bir otomobil kapısının kalınlığını ve ne kadar sağlam olacağını kontrol edebilirsiniz… Yani daha kalın veya hafif bir kapı üretmek için başka bir malzeme kullanmanıza gerek yok. “Baskı kalitesini” siz ayarlıyorsunuz.

Kor bu yöntemi kuş kemiğine benzetiyor. Kuş kemiklerinin içi boştur ve bu da kuşların vücut ağırlığını azaltarak havada uçmalarını kolaylaştırır. Öte yandan bu kemiklerin kesitine baktığınızda, ince ve içi boş olmakla birlikte, tabiatın sağladığı özel tasarım sayesinde darbelere son derece dayanıklı olduklarını görürsünüz. Urbee 2 de işte böyle hafif ve sağlam malzemelerden basılıyor.

Nerede basıyorlar?

Kor, otomobilin şasesini ve diğer dış parçalarını RedEye 3B printer şirketine bastırıyor. RedEye, Stratasys’in bağlı kuruluşu olarak sanayi üretimi için master kalıplar, konsept maketleri ve prototipler basmakta uzmanlaşan bir şirket.

Kor, Urbee 2’yi tasarlarken kilometre başına en az yakıt harcayan veya elektrik motoru varsa en az enerji tüketen bir otomobil hayal etmiş. Urbee 2’nin üretim, kullanım ve geri dönüşüm aşamasında çevreyi kirletmemesi için özel çaba gösterildi. Aslında, 3B printer kullanan bir otomotiv sektörünün en güçlü yanı da bu…

Yerel üretim imkanı olduğu için, 3B printer atölyesini yan sanayi tedarikçilerinin yanına kurabilirsiniz. Tek bir ülkede ve tek bir fabrikada yılda yüz binlerce otomobil üretmek yerine, 20 ülkedeki 100 ayrı atölyede aynı miktarda yerel üretim yapabilirsiniz. Bu da lojistik ve dağıtım maliyetlerini büyük ölçüde azaltacaktır. Örneğin Urbee 2’nin kaputunu defalarca geri dönüştürebilirsiniz. Eskiden bunu yapamıyorduk, çünkü alüminyum veya demiri geri dönüştürmek fazla enerji tüketen, pahalı bir süreçtir ve bu tür uzmanlaşmış geri dönüşüm şirketleri bulmak zordur.

Oysa Urbee 2’nin kaportasını bir kazana koyup eritebilirsiniz. Ardından basit bir arıtma işlemi ile geri dönüştürdüğünüz plastik hamuru, yeni Urbee 2’ler basmak üzere tekrar tekrar kullanabilirsiniz. Bütün bu 3B printer süreci Efsane Avcıları (Mythbusters) belgeselinde kullanılan balistik jele benziyor. Programın sunucuları Jamie Hyneman ve Adam Savage, ateşli silahların penetrasyon gücünü ölçmek için balistik jel kullanıyorlardı. Tek yaptıkları kendi yüzlerinin kalıbını almak, bu kalıba sıcak balistik jel dökmek ve kuruduktan sonra da kendi “jöle büstlerine” tabanca ile ateş etmekti!

40 yıllık rüya

3B printer teknolojisi yeni değil. Türkiye’de Tay Yayınları’ndan çıkan 1983 tarihli Atlantis (Martin Mystère) çizgi romanlarında 3B printerların prototiplerini görebilirsiniz. Atlantis’in bir macerasında, bulaşık makinesi büyüklüğündeki metal bir dolabın içine poliüretandan yapılma kalın silindirler yerleştiriyordunuz. Kızılötesi lazerler de kopyasını çıkarmak istediğiniz eşyayı deney tablasının üzerinde tarıyor, 3B ızgara grafiğini çıkarıyordu. Ardından demir dolabın içindeki ikinci bir lazer seti, poliüretan silindiri kesin ışın darbeleriyle nokta nokta buharlaştırarak, eşyanızın poliüretandan yapılma 3 boyutlu bir kopyasını basıyordu.

Eski 3B printerlar, bir kalıba sıcak plastik hamur / jöle dökerek şekillendirme tekniğini kullanıyordu. 30 yıl önce bu sistem fabrikalarda tencere, otomobil kaputu ve türlü eşyayı imal etmek için gereken “master pres kalıplarının” üretilmesinde işe yarıyordu. Tasarımcıların bilgisayarda dizayn ettiği kalıplar, alçı kalıpların da işin içine girdiği birkaç aşamada, preslerde kullanılan kalıplara dönüştürülüyordu. Konsept maketleri ve master kalıpların plastik örnekleri bu tür 3B printerlarla basılıyordu.

Bugün ise Inkjet printerlarda olduğu gibi, tablaya sıcak plastik hamur püskürterek baskı yapan yeni 3B printerlar geliştiriliyor. Yakında dokuma tezgahlarına benzeyen bir sistem, 3B kumaş basmakta kullanılacak.

3B printerla basılan otomobiller yaygınlaşırsa, bu sanayinin klasik otomotiv şirketlerine entegre edilmesi de mümkün. Sonuçta bugün bir otomobilin motorunu tümüyle 3B printerda basmamız imkansız… Her ne kadar bazı süspansiyon takımlarını 3B printerda basmak mümkün olsa da plastiğin demir ve çeliğin yerini tutamadığı durumlar var. Şimdilik otomotiv üreticileri sadece şase, kaporta ve kokpit üretimini ve zamanla koltuk üretimini 3B printerlara kaydıracaklar.

Bu da kaporta ve karoseri üretimini yan sanayi tedarikçilerin üstlendiği, Mercedes gibi üreticilerin ise motor ve diğer gelişmiş sistemlerde uzmanlaştığı yeni bir hibrit sanayi (karma sanayi) devri başlatacak. Ancak, klasik sermayenin bir gün tümüyle ortadan kalkması ve yerini 3B printer kullanan yerel sanayiye bırakması kaçınılmaz görünüyor.

Kapitalizmin ayrıştığı bir lokal üretim dönemine mi giriyoruz?

Geçen yıl dünyanın farklı ülkelerinde üstlenen küçük startup’ların internette bir araya geldiklerini ve vergi açısından avantajlı ülkelerde 3B printer atölyeleri açtıklarını gördük. Bu atölyeler ideal şartlar altında 20 kişilik bir işletme kadar masraf çıkarıyor ama 400 kişilik bir tekstil fabrikası kadar ciro yapabiliyor (uluslararası e-ticaret üzerinden). Üstelik 3B printer teknolojisi fabrika imalatından çok daha ucuz olduğu için, cironun yüzde 80’i net kâra değil ama gelire dönüşebiliyor.

Bir 3B printer atölyesinde, 3B printerın bazı yedek parçalarını bile basmanız mümkün. Ayrıca, dünyanın farklı ülkelerinden gelen diğer şirketlerle birlikte, aynı printerı dönüşümlü olarak da kullanabilirsiniz. Bir şirket sabah tabak basarken, diğer şirket öğle saatlerinde ayakkabı tabanı ve son şirket de gece yarısı otomobil aynası basabilir. 3B printerlar seri baskıya geçmeden önce bu ürünlerin kalıbını da basacaktır.

Bu da girişimci bir KOBİ’nin otomotiv, mutfak eşyaları ve tekstil gibi tümüyle farklı alanlarda uzmanlaşmış birden fazla şirketin işini tek başına üstlenebileceği anlamına geliyor. Örneğin bir printerda 5 farklı işkolunda üretim yapıyorsanız, o atölye aslında 5 ayrı şirket olarak rekabet ediyor demektir.

Bunun için ihtiyacınız olan hammadde plastiktir ve bu yıl Türkiye’de olduğu gibi, işe 3000 TL’ye satılan mikrodalga fırın büyüklüğündeki printerlarla başlayabilirsiniz. Otomobil basmak zorunda değilsiniz… Eşantiyon ve promosyon ürünleri de basabilirsiniz. Üretiminiz yerel ama pazarınız, internet sayesinde bütün dünya olacaktır.

Yukarıda size ideal bir örnek verdim. Ancak 3B printer teknolojisi ve yerel üretim ekonomisi henüz o kadar gelişmedi. Yine de bu daha başlangıç ve kendinize şu soruyu sorabilirsiniz:

Bu tür yerel üretime dayalı bir ekonomide büyük şirketlerin ayakta kalması mümkün mü? 3B printer atölyeleri karşısında, devletleri etkileyecek ölçüde güçlü olan şirketler ekonomik bir avantaja mı sahipler, yoksa esnek üretim yapamadıkları için İngilizlerin dediği gibi “Ne kadar büyükse yere o kadar sert mi düşecekler?”

Esneklik derken… Bir 3B printer atölyesindeki baskı işini, üretimin ortasında durdurabilirsiniz. Müşteriniz, yurtdışında bir CAD programıyla çizdiği yeni çay altlığının grafik tasarımını size internet üzerinden yollayabilir. Hatta ofiste fatura basar gibi, bu tasarımı doğrudan 3B printerın hafızasına gönderebilir ve siz de üretime farklı bir çay tabağı ile devam edebilirsiniz (buna bulut bilişim diyoruz 🙂 ).

Peki, Mercedes fabrikasında otomobil üretimine 2 gün ara verip, aynı makinelerle buldozer üretebilir misiniz? İşte 3B printerların dünyayı değiştirecek gücü bu!

HTC gibi bazı akıllı telefon üreticilerin, üretim hatlarında 3B printer teknolojisine geçmek için hazırlık yapmaya başladıklarına dair söylentileri zaman zaman duyuyoruz. Çünkü 3B printerlar ile telefon çipsetlerini, bilgisayar parçalarını ve elbette telefon kapakları basabilirsiniz

Nitekim Nokia, renkli telefon kapağı basmak için gereken 3B Printer Kitini internette çoktan paylaştı. Bu kite şu başlıkla arama yaparak ulaşabilirsiniz: “The mechanical drawings of Nokia Lumia 820 back panel for 3D printing”. Samsung, iPhone ve diğer üreticiler için de 3B printerla kapak basan aksesuar şirketleri var.

3B Printerların 10 avantajı

1) Basit ve ucuz üretim: Robotlar ve makinelerin kullanıldığı geleneksel imalatta, çok sayıda parçası ve detayı olan kompleks ürünlerin üretilmesi pahalıdır. Bir otomobilin en pahalı parçasının kaputu değil de motoru olmasının sebebi budur. Oysa 3B printer ve özel bir 3B scanner kullanarak, bugün Justin Bieber’in yüzünü bir dergideki fotoğraftan tarayabilir ve ünlü şarkıcının Londra Madame Tussauds Müzesi’ndeki balmumu mankenlerden çok daha gerçekçi bir plastik heykelini, 3B printerla son derece ucuza basabilirsiniz. Hatta Pirate Bay sitesinde 3B printer ile basabileceğiniz pek çok eşyanın grafik çizimlerini ücretsiz bulabilir, bunları bilgisayarınıza indirerek istediğiniz eşya ve bibloyu basabilirsiniz.

2) Çeşitlilik bedava: Bir printerda birden fazla baskı kalıbı çıkarabilir ve birden fazla eşyanın “çıktısını alabilirsiniz”. Bir gün biblo basarken ertesi gün su tabancası üretebilirsiniz. Bütün planlar dijitaldir. İnternette sevdiğiniz Uzay Yolu veya Star Wars gemilerinin 3B grafiklerini bile bu mesh’leri tasarlayan kişilerden izin isteyerek elde edebilir, en sevdiğiniz gemilerin maketlerini evinizde imal edebilirsiniz.

3) Montaj derdi yok: 3B printerda bir arabayı tek parça halinde basmak imkansız olabilir ama kahvaltı tabağı veya para çantası gibi birçok eşyayı tek parça basabilirsiniz. Bu da bir 3B printer atölyesi açtığınızda ne kadar az işgücüne ihtiyacınız olduğu hakkında size fikir verir. İşin içine vida, kaynak, tutkal girmediği için, atmosfere salınan karbondioksit sera gazı azalacak ve buna bağlı olarak küresel ısınma yavaşlayacaktır. 3B printerlar sayesinde kimyasal atıkların azalması ise çevre kirliliğini önleyen bir diğer önemli faktördür.

4) Tabak üretmekten bardak üretmeye geçerken hiç beklemezsiniz: 3B printer ile istediğiniz eşyayı istediğiniz zaman basabilirsiniz. Gerekirse yeni bir kalıp basarsınız. Yarın öbür gün mutfak dolabının kapağının menteşesi çıktığında, o menteşe artık piyasada bulunmuyorsa, kendi yedek parçanızı basabilirsiniz. Böylece küçük ev tamiratları için alışveriş yapmanıza veya tamirci çağırmanıza gerek kalmaz (patlayan su boruları dahil).

5) Kalıplara bağlı değilsiniz: Çünkü Inkjet tarzı 3B printerlar ile baskı kalıbı kullanmak zorunda değilsiniz. Böylece kahve tepsisi, gece elbisesi, apartman kapısı gibi birbirinden tümüyle farklı eşyaları tek bir sanayi tipi printerda basabilirsiniz. Ünlü model Dita Von Teese, dünyanın ilk 3B baskı gece tuvaletini geçenlerde tanıttı ve resmini buraya koyuyorum. Kalıplarınızı kırın!

6) İmalattan anlamaya gerek yok: Normalde bir tekstil fabrikasında çalışmak için tekstil imalatından, kumaştan, boyadan ve patron kağıdından az da olsa anlamak gerekir. 3B printerda böyle bir şey gereksizdir. Baskı işini bilgisayarla otomatik olarak yaparsınız. Bu da sizi KOBİ’nizde yapılacak her üretim için ayrı bir beyin takımı kiralamaktan kurtarır ve 3B printer işine iki notebooklu bir startup olarak da atılabilirsiniz.

7) 3B printerları ve atölyenizi yanınızda taşıyın: 3B printerlar küçük ve hafiftir. Sanayi tipi bir printerı parçalarını ayırıp başka yere taşımanız mümkündür. Mikrodalga fırın büyüklüğündeki küçük modelleri ise yanınızda çantayla taşıyabilirsiniz. Sanayi tipi printer için bir kamyonet yeter. Üstelik atölye kiralamanız gerektiğinde aranjmanı önceden yaparsanız, bütün işyerinizi başka bir binaya taşımanız, neredeyse 3B printerı yeni fişe takmak kadar kolaydır. Bu da merdiven altı imalat kavramını yeniden tanımlamaktadır.

8) Fire vermezsiniz: Çelik tencere üreten bir fabrikada bile, üretimin bütün aşamalarını dikkate aldığınızda, fabrikaya giren ham metalin önemli bir kısmının küçük kıymıklar halinde fabrika zeminini süslediğini görebilirsiniz. 3B printerda ise plastik baskı hamuru hiçbir şekilde ziyan olmaz. Bir kilo plastik kullanıyorsanız, bir kilosunu da basmış olursunuz. Şirketler için çok kârlı bir seçim.

9) İstediğiniz renkte ve tonda: Siyah bir BMW ile mavi bir BMW arasındaki tek fark (aynı modelse) otomobilin boyasıdır. Ancak, otomobilleri boyamak da insan sağlığına zararlı olan ve çevreyi kirleten bir süreçtir. 3B printerda ise böyle bir şey yoktur. Mavi otomobil kaportası basmak istiyorsanız, mavi plastik hamur kullanırsınız.

10) Aslından daha gerçekçi baskılar: Bunu Justin Bieber örneğinde verdim. Sevdiklerinizin 3B boyutlu bibloları ile evinizi süsleyebilirsiniz. Bunlar aslından daha gerçekçidir. Orijinal üretim ve insan çabası anlamında Michelangelo ve Davut heykelinin sanatsal değerinin yerini tutmaz tabii… Ancak, babanızın heykelini yaptırmak için ne kadar para vereceğinizi düşündüğünüzde önemli bir fark ve bakir bir pazar ortaya çıkmaktadır.

Bu yazıda 3B printerların ekonomik üretim biçimlerini nasıl değiştireceğine ve KOBİ’lere holdingler karşısında nasıl büyük bir güç kazandıracağına değindik. Ancak, uzun bir yolun henüz en başındayız. Yukarıda sıralanan avantajların tümüyle gerçekleşmesine en az 20 yıl var (sermaye dönüşümünün tamamlanması ise yüzyılın ikinci yarısına kalacaktır)…

Ve çelikten dayanıklı plastiklerle 3B printer baskı yapma teknolojilerini geliştirene kadar, otomobil ve uçak motorları gibi özel sanayi kollarında 3B printerlara geçilmesine uzun bir zaman var

Yine de 3B printer ile basılmış kolonların, tül perde gibi detaylı yapı elamanlarından oluşan bu inşaat kolonlarının, çelikten 10 bin kat güçlü olacağını tespit etmiş bulunuyoruz.

Bugün 3B printerlar ile kağıttan elektronik devre basma aşamasına geldik. Yakın gelecekte ise şeffaf elektronik stickerlar ve akıllı dövmeler sayesinde, giyilebilir bilgisayarlar kullanarak “eşyaların internetine” geçeceğiz. 3B printerların potansiyeli sandığımızdan büyük ve bu sistem dünyayı kökten değiştirecek derken bunları dikkate almamız gerekiyor.

Saydam Elektronik 1 >> Kâğıttan üretilen şeffaf devreler sayesinde sudan ucuz “esnek bilgisayarlar”

Tıpta biyoprinter dönemi >> Canlı mürekkep ve 3B printer ile akciğer “basıyoruz”

Urbee 2 atölyede: