Yörüngede Üretim: Metal 3D Baskı ile İlerleme

Metal 3D baskı teknikleri son 5 yılda büyük ilerleme kaydetti. Malzeme bilimlerindeki, teslimat yöntemlerindeki ve otomasyondaki gelişmeler, 3D baskının ekonomide daha yaygın hale gelmesini sağladı. Şimdi, 3D baskı atmosferin dışına çıkmaya hazır. İşte bilmeniz gerekenler.

3D Baskı Büyük Bir Sektör

3D baskı sektörü faaliyetlerini genişletmeye devam ediyor. BGC araştırmacıları, sektörün değerinin 2032’ye kadar 95 milyar doları aşacağını tahmin ediyor. Bu, 2022’de 18 milyar dolar değerindeki pazara kıyasla büyük bir büyüme anlamına geliyor. Dünyanın önde gelen uzay araştırma ekipleri yolculuklarında karşılaştıkları sorunlara çözüm ararken pazar daha da büyümeye hazırlanıyor.

Metal 3D Baskı

Günümüzde birçok 3D baskı yöntemi kullanılıyor. Son yıllardaki en önemli gelişmelerden bazıları metal 3D baskıda gerçekleşti. Metal 3D yazıcılar, ısıtılmış metali önceden belirlenmiş bir desen boyunca katman katman ekler ve şekillenerek soğumasını sağlar. Bu yöntem, uçaklarda ve tıbbi bileşenlerde kullanılabilecek karmaşık ve hafif parçalar üretebilir.

Kaynak – ESA

Uzayda Baskı

Gelecekteki uzay araştırma ekiplerinin kaynak eksikliklerini telafi etmek için bu tür cihazları kullanması gerekecek. Bu nedenle Dünya dışı koşullarda 3D baskıyı incelemek için yoğun çaba harcanıyor. ESA araştırmacıları da farklı yerçekimi kuvvetlerinin malzeme ve süreçlere etkilerini araştırmak istedi.
Uzayda nesne üretmek, insanlığın yeni hedeflere ulaşma çabalarını hızlandırabilir. Bu cihazlar atıkları azaltır, esnekliği artırır ve ağırlığı düşürür. Ancak gerçek potansiyeline ulaşabilmesi için uzayda baskının bazı sorunlarının aşılması gerekir. Özellikle basınç ve yerçekimi kuvvetlerinin eksikliği, malzemenin katmanlar hâlinde biriktirilmesini zorlaştırır.

Uzay İstasyonunda İlk Metal 3D Baskı

ESA’nın (Avrupa Uzay Ajansı), Uluslararası Uzay İstasyonu için mikro yerçekiminde birden fazla metal bileşeni başarıyla 3D yazdırdığını duyurması, bu ay uzayda 3D baskı açısından önemli bir dönüm noktası oldu. Bu, 3D baskı sektörünün uzay alanına girişinin ilk örneklerinden biridir. AB, sektörde devrim yaratma potansiyeli taşıyan son araştırmalarıyla şu anda bu pazara öncülük ediyor.

Metal 3D Yazıcı Teknoloji Gösterim Cihazı

ESA’nın yenilikçi araştırma ekibi, bu test için mikro yerçekimi koşullarına uygun özel bir metal 3D yazıcı geliştirdi. 180 kilogramlık cihaz, paslanmaz çelik teli sırayla uygulanan çok ince katmanlara dönüştürerek sert metal ürünler ve aletler oluşturuyor. Teli ısıtmak için güçlü bir lazer kullanılıyor. Lazer, metali sıvıya dönüştürecek kadar güçlü; sıvı metal, baskı uygulayıcısını besleyen bir eriyik havuzuna damlıyor.

Güvenlik Özellikleri

Yazıcıdaki bazı önemli güvenlik özellikleri uzay yolculuğuna özgü. Örneğin cihaz, ısıyı soğurmak ve kabine yayılmasını önlemek için tasarlanmış bir kutunun içine tamamen kapatılmış durumda. Bu koruma, derin uzay araştırmacıları için ölümcül olabilecek dumanların uzay aracına yayılmasını da önlüyor.

Uzaktan İzleme

Geliştirilmiş 3D yazıcının bir başka özelliği, tamamen otomatik olması ve yer kontrolünden yönetilebilmesi. Yer ekibi tüm teknik gereksinimleri karşılayabilirken mürettebatın yükü azalıyor. Astronotların tamamlaması gereken tek adım, araçta uygun havalandırmayı sağlayacak şekilde azot gazını açmak.
Bu kontrol yönteminin önemi, belirli bir araştırmacı göreve devam edemese bile uzun uzay yolculuklarının sürmesini mümkün kılmasıdır. Yer ekibi, gerektiğinde görevde kalan mürettebata uygun lojistik ve malzeme desteği sağlayabilir.

Testler

Test sürecinin bir parçası olarak dört parça tasarlandı ve Dünya’dan uzay istasyonundaki yazıcıya gönderildi. Tam ölçekli 3D baskı süreci yer kontrol ekibi tarafından başarıyla başlatıldı, yönetildi, izlendi ve değerlendirildi. Basılan parçalar şimdi ek testlere gönderiliyor.
Dört parçadan ikisi Avrupa Astronot Merkezine ve Danimarka Teknik Üniversitesine (DTU) gidiyor. Diğer ikisi Hollanda’daki ESTEC’in saygın Malzeme ve Elektrik Bileşenleri Laboratuvarında test edilecek. Burada, gelecekteki görevleri tehlikeye atabilecek kalite, dayanıklılık, tutarlılık ve diğer etkenlerde fark olup olmadığını incelemek için Dünya’da basılan sürümleriyle karşılaştırılacak.

3D Yazıcının Kurulumu

Gelişmiş metal 3D yazıcının bir başka özelliği modüler olmasıdır. Yazıcı, Columbus modülündeki European Draw Rack Mark II’ye doğrudan yerleşecek şekilde tasarlandı. Bu yaklaşım, cihazın uyumlu tüm uzay ajanslarında kullanılmasını kolaylaştırıyor. Kurulum görevi ESA astronotu Andreas Mogensen’e verildi.

Uluslararası Uzay İstasyonu

Kasım 2000’de faaliyete geçen ISS (Uluslararası Uzay İstasyonu), uluslararası işbirliğinin simgelerinden biridir. Yaklaşık 100 yard uzunluğundaki bu devasa, 460 tonluk uzay aracı altı uyku bölmesi ve tam donanımlı bir spor alanı içerir. Bu bilimsel test platformu, saatte 28.800 kilometre hızla Dünya’nın çevresinde günde 16 tur atar. Bu nedenle yolcular her 24 saatte 16 gündoğumu görür. Üstelik bu etkileyici anları istasyonun geniş, 360 derecelik görüş sunan penceresinden izleyebilirler.

Bilimsel Araştırma Faaliyetleri

ISS günümüzde yeni teknolojilerin uzayda araştırılması ve test edilmesinin önemli bir parçasıdır. Yörüngedeki laboratuvar, uzun süreli mikro yerçekiminde nesneleri test etmek için eşsiz bir ortam sunar. İstasyonun faaliyete geçmesinden bu yana binlerce deney ve test yapıldı. ISS, gerçekten uzun süreli mikro yerçekimi deneyimi elde edilebilen az sayıdaki yerden biri olmayı sürdürüyor.

Düşük Yerçekiminde Kalite Kontrolü

Bu testlerin gelecekteki araştırmalar için önemli olmasının başlıca nedeni, metallerin uzayda 3D baskısıyla ilgili verilerin sınırlı olmasıdır. Normal yerçekiminde cihazlar kompozit malzemeleri kolayca katmanlayabilir. Mikro yerçekimi, türbülans ve diğer koşullarda süreç zorlaşır.
Araştırmacıların test etmek istediği önemli bir nokta, uzayda basılan parçaların Dünya’da basılan eşdeğerlerine göre ne kadar dayanıklı olduğudur. Mikro yerçekiminin özellikle katmanlama sırasında metal malzemeyi olumsuz etkileyip etkilemeyeceğini öğrenmek istiyorlar. Bu nedenle basılan parçaların nihai değerlendirmesi büyük merakla bekleniyor.

Uzayda Metal 3D Yazıcıların Avantajları

Metal 3D yazıcıların uzayda şimdiden çalışıyor olması dikkat çekicidir. Bu cihazların faydaları o kadar büyüktür ki uzay ajansları ve 3D baskı şirketleri, çok düşük yerçekiminde üretimin karmaşıklıklarını çözmek için yıllardır birlikte çalışıyor.
3D baskının temel avantajlarından biri, gereken nesnelerin bulunduğunuz yerde üretilebilmesidir. Uzay yolcuları için bu en iyi seçenek olacaktır. Uzay araştırmalarını konu alan dizilerin aksine, bir mürettebat üyesinin ikmal yapmak için bir gezegene ışınlanması pek olası değildir. Çoğu durumda astronotların araçta bulunan malzemelerle ihtiyaçlarını üretmesi gerekecek. İşte diğer bazı avantajlar.

Daha Düşük Ağırlık ve Maliyet

Uzaya yalnızca bir pound yük götürmek bile binlerce dolara mal olur. Bu nedenle anahtar, tornavida ve gerekli olsa da her zaman kullanılmayan diğer basit tamir aletleri için bütçe sınırlıdır. 3D baskı, yörüngeye malzeme taşıyan roket göndermekten daha hızlı ve daha ucuz, uygulanabilir bir alternatif sunar.

Yeni Alet Tasarımları

Bu metal 3D yazıcının bir başka önemli avantajı, yeni alet ve araç türlerini icat edildikçe üretebilmesidir. Gelecekteki uzay yolcuları, nadir ve hayal edilmesi güç ortamlarla başa çıkmak için özel tasarlanmış aletlere ihtiyaç duyabilir. Metal 3D yazıcılar, ekiplerin görev gereksinimlerini karşılamak için esnek kalmasını ve gerektiğinde uyum sağlamasını mümkün kılar.

Atıkları Azaltma

Uzay çöplerinin en küçük parçaları bile uydulara, uzay araçlarına ve astronotlar dâhil diğer hassas unsurlara zarar verebilecek kadar hızlı hareket eder. Ne yazık ki alçak Dünya yörüngesi şimdiden uzay çöpleriyle doludur. 3D baskı, atıkların azaltılmasına ve dolayısıyla uzay çöpü oluşumunun önlenmesine yardımcı olabilir.

Gelişmiş metal 3D yazıcılar, mevcut nesneleri eritip malzemelerini başka cihazlar üretmek için yeniden kullanabilir. Bir astronotun anahtar kullandıktan sonra onu eriterek görevi tamamlamak için gereken başka bir değerli aleti bastığını düşünün. Bu yaklaşım gereksiz atıkları ortadan kaldırır ve gelecekte daha güvenli uzay yolculuğunun önünü açar.

Araştırmacılar

ESA’dan Rob Postema, Sébastien Girault ve diğer saygın mühendisler, uzayda metal 3D baskı için iyileştirilmesi gereken temel alanları belirlemek amacıyla bu testleri yürüttü. Proje, Airbus’ın finansmanı sayesinde mümkün oldu. Airbus, dünyanın önde gelen havacılık şirketlerinden biri ve AB’de güçlü bir oyuncudur.

Metal 3D Baskının Geleceği

Metal 3D baskının geleceği parlak görünüyor. Son gelişmeler ve artan yapay zekâ kullanımı, bu teknolojinin teknik ve mali engellerini azaltmaya devam ediyor. Bazı araştırmacılar, evlerin, aletlerin, yedek parçaların, hatta insan organlarının basılacağı bir gelecek öngörüyor.

3D Baskıya Öncülük Eden Şirketler

3D baskı sektörü yalnızca yazıcı üreticilerinden oluşmaz. Birçok şirket gelişmiş 3D baskı ürünlerinde uzmanlaşır. Filament ve diğer baskı malzemesi sağlayıcıları, tasarımcılar, yazılım geliştiricileri ve daha fazlası bu ekosistemde yer alır. Tüm bu unsurlar 3D baskının yaygınlaşmasını destekler. İşte uzayda 3D baskıya ilişkin son araştırmalardan yararlanabilecek birkaç şirket.

1. Desktop Metal

Desktop Metal, dünyanın önde gelen 3D baskı donanımı sağlayıcılarından biridir. Şirket, o dönemde sektörün farklı bileşenlerini bir araya getirmek amacıyla 2015’te kuruldu. Google Ventures, BMW ve Ford Motor Company (F ) gibi önde gelen yatırımcılardan 438 milyon dolar finansman sağladı.

Massachusetts merkezli bu üretici, endüstriyel müşteriler için hem metal hem de karbon fiber 3D yazıcılar tasarlamaktadır. Şirketin müşterileri arasında büyük otomotiv ve havacılık-uzay firmaları bulunmaktadır. Şirket bu nedenle önemli ölçüde takdir görmüş, MIT Technology Review’un En Akıllı 50 Şirket listesine girmiş ve Dünya Ekonomik Forumu’ndan destek almıştır.

Şirketin piyasadaki konumu ve metal 3D baskı sektörünün büyümesi nedeniyle DM hissesi iyi bir alım seçeneği olarak görülüyor. Bu etkenler, projeye verilen güçlü destekle birlikte Desktop Metal’i potansiyel taşıyan akıllı bir portföy eklemesi hâline getiriyor.

2. Eastman Chemical Company

EMN Fiyat Grafiği

Eastman Chemical Company (EMN ), 3D baskıda gereken kimyasalları ve diğer malzemeleri sağlıyor. George Eastman tarafından 1920’de kurulduğundan beri endüstriyel müşterilere kaliteli hizmet ve ürün sunmasıyla tanınıyor. Günümüzde de piyasada öncü bir güç olmayı sürdürüyor.
Eastman Chemical Company geçmiş başarıları nedeniyle çeşitli ödüller aldı. Örneğin Amerikan Kimya Konseyi (ACC), 2013’te şirkete prestijli “Yılın Sorumlu Bakım Şirketi” ödülünü verdi. Bu etkenler, Eastman Chemical Company’yi dengeli portföyler için akıllı bir ekleme hâline getiriyor.

Gelişmiş Metal 3D Baskı: Kullanıma Hazır Bir Teknoloji

Metal 3D baskının uzay yolcuları ve ulaşılması zor yerlerde çalışanlar için ideal olmasının birçok nedeni var. Neredeyse sınırsız sayıda tasarım oluşturup üretebilmesi, bu araçları her operasyon için değerli kılıyor. Malzemeler ve süreçler geliştikçe gelecekte 3D yazıcıların fiyatı düşmeye devam edecek. Bu nedenle yeni fırsatlar için sektörün gelişmelerini takip etmek akıllıca olacaktır.

Diğer İlgi Çekici Üretim Teknolojileri hakkında bilgi edinin