4. DİJİTAL ÜRETİM ARAÇLARI VE FAB LAB PROJESİ
4.1 Dijital üretim teknolojilerinin evrimi
Dijital üretim, geçtiğimiz yüzyıl boyunca, üretim geliştirme süresini, maliyetini azaltmak, ürünün kişiselleştirilebilmesi için gereken ihtiyacı karşılayabilmek, ürün kalitesini yükseltmek ve kullanıcı- merkezli bir biçime evrilen pazarın talep ettiği ürün çeşitliliğine daha hızlı yanıt üretebilmek hedeflerini gerçekleştirmeyi vaadeden bir dizi teknoloji olarak gündeme gelmiştir. Dijital üretimin beraberinde getirdiği ortak yazılım dili aynı zamanda farklı üretim süreçleri ve departmanlardan gelen bilginin entegrasyonunu sağlamakta; farklı üretim kaynaklarında yer alan çeşidi artmakta olan parça ve ürünlerin merkezi olmayan bir şekilde üretimini ve diğer şirket ve üreticilerle uyumlu çalışmayı mümkün kılmaktadır (Chryssolouris, 2009).
1980'lerde geliştirilen bilgisayara uyumlu üretim, kısaltılmış haliyle CIM (computer- integrated manufacturing) bilgi teknolojilerinin üretimle buluşmasının ilk örneklerindendir. Ertesinde mikroişlemci teknolojilerinin gelişmesi, internetin doğuşu, yazılım arayüzlerinde standartlar oluşturulması, yazılım tasarım ve geliştirme tekniklerinin geniş bir kabul görmesi ile belirli yazılımların olgunluğa ulaşması (CAD gibi) bağımsız yazılım uygulamalarının uyumlu çalışmaları için kolaylaştırıcı etmenler olmuştur. Parçaların üretimi için yeterli kodları içeren, üst düzey üretim teknikleri ve cihazlarıyla uyumlu, böylece firmalar için vazgeçilmez hale gelen CAD (computer aided design) teknolojisini; bilgisayar destekli üretim kısaltılmış haliyle CAM (computer aided manufacturing) konsepti izlemiştir. (Chryssolouris, 2009). CAD sistemlerinin uygulanmasında en büyük adım ise bilgisayar sayımlı yönetim anlamına gelen CNC’nin (computer numeric control) ortaya çıkışıdır. CNC, üç boyutlu CAD modeli ile üretilmiş model arasında doğrudan bir bağlantı kurabilmeyi gerçekleştirmiş; böylece kalıp ve döküm gibi yöntemlerin aksine girilen dijital veri üzerinde yapılan oynamanın üretilen ürün üzerindeki uygulamasının anında görülebilmesini mümkün kılmıştır (Özcan, 2013).
Her geçtiğimiz yüzyıl, daha önce sadece uzmanlar tarafından ulaşılabilir olan bir takım yeni teknik beceri ve entelektüel faaliyetleri demokratikleştimeyi beraberinde getirmektedir (Blikstein, 2013). İlk başta endüstrinin prototip üretimi, üretimdeki
hataların önceden tespit edilmesi gibi ihtiyaçları doğrultusunda geliştirilen dijital üretim teknolojilerinin, yazılım ve donanım arayüzleriyle ve ekonomik olarak kişisel kullanıma izin verecek biçimde evrilmesi de üretimin demokratikleşmesi anlamına gelmektedir. Bu noktada Bonsiepe’nin “Tasarım ve Demokrasi” arasındaki ilişkiden bahsettiği makalesindeki (2009) “demokratikleşme” sözünün ne ifade ettiğine dair notu açıklayıcı olacaktır. Kastedilen, uluslararası sahnede görmeye alıştığımız üçüncü dünyaya “demokrasi götürmek” adı altında işlenen insanlık suçları değil; “katılımcı” bir yapının kurulmasıdır. Demokratikleşme; egemenliği ele geçiren vatandaşların kendi kaderlerini tayin edebilecekleri alanlar açmaları, ve gerçekleştirdikleri faaliyetlerde dış güçlerin etkisinden olabildiğince bağımsız hareket edebilmeleri anlamlarına gelmektedir (Bonsiepe, 2009).
Kişisel dijital üretim araçları, endüstriyel sistemde farklı kişilerle çözülecek üretim sürecini tek bir kişinin başarabilmesine olanak sağlayan dijital ortak dili kullanarak üretim yapan araçlardır. Bilgisayar kontrollü bu araçların kullanımı ve üretime yönelik gerekli model çizimlerinin gerçekleştirilmesi için kişilere gereken teknik bilgi, kişisel kullanımda üzerinde durulabilecek en problemli nokta olarak görünmektedir. Kişiselleşen araçların arayüzleri de her ne kadar buna uygun kolay anlaşılır olma yönünde gelişme gösterse de, gerekli teknik beceri henüz herkesin hızla kazanabileceği kolaylıkta değildir.
Eklemeli (additive) veya eksiltmeli (subtractive) üretim presiplerini kullanan dijital üretim araçlarının en geniş beceriye sahip örnekleri; lazer kesiciler, CNC frezeler ve üç boyutlu yazıcılardır (Mota, 2011). Üretimde yararlanılan malzemeler ise araçlara göre çeşitlilik göstermektedir. Lazer kesiciler ve CNC frezeler, levha şeklinde ahşap, akrilik, metal, mukavva ve benzeri yassı yüzeyli malzemeler kullanabilirken (Mota, 2011); varolan yöntemler olan kalıplı üretim ve eksiltmeli üretime, eklemeli bir alternatif getiren 3B yazıcılar ile kullanılabilen malzemeler günden güne çeşitlenmektedir.
4.1.1 Üç boyutlu yazıcılar
Üç boyutlu yazıcılar, fiziksel objelerin imalatını yapabilmek için malzemeyi katmanlar halinde biriktiren veya katılaştıran bilgisayar kontrollü cihazlar olarak tanımlanmaktadır (Walter & Davies, 2010). Son gelişmelerin maliyetini çok aşağıya çektiği teknolojilerin diğer dijital üretim yöntemlerine göre avantajları; “katı parça üretiminde talaşlı imalata göre çok daha düşük güç gerektirmesi; bütün üretim teknolojilerinin içinde bilgisayarla otomatik kontrol açısından en kolayı olması;
bugünkü en fazla beceriye sahip teknoloji olması” olarak sıralanmaktadır (Jones vd., 2011).
Jones vd. (2011), 2004’te yani RepRap projesinin başlangıcında, bugün bütün hızlı prototipleme ve 3B yazıcı teknolojileri için ortak kullanılan “eklemeli üretim” terimindense “hızlı prototipleme” kavramının popüler olduğundan bahsetmektedir. Kullanımdaki bu değişiklik, 3B yazıcı teknolojisinin yaygın amacının da prototiplemeden üretime kaydığının bir göstergesidir.
3B yazıcılar ürün tasarımı açısından düşünüldüğünde, yeni malzemelerle gerçekleştirilen denemeler ilham vericidir. Örneğin seramik, bu teknolojiyle üretim denemesi başarıya ulaşmış malzemelerden biridir. Bir çok seramik üreticisi, konsept tasarımların modellerinin üzerinde çalışabilmek ve üretim öncesi hazırlıklar için zaten CAD yazılımlarını ve 3B yazıcı teknolojilerini kullanmaktadır. Ancak asıl üretimde yine geleneksel yöntemleri kullanacaklarından, 3B yazıcı teknolojisinin sağladığı olanaklardan yararlanırken üretimi düşünmek ve kendilerini kısıtlamak zorundadırlar (Huson, 2011).
Şekil 4.1 : Unfold Tasarım Stüdyosu’nun seramik ürünleri (Url-15)
.
Oysa ki 3B yazıcı teknolojisi doğrudan seramik malzeme ile çalışmaya başladığı andan itibaren, seramik üretimi de dijital teknolojilerin ve yazılımın sunduğu bütün imkanlardan yararlanabiliyor hale gelecek, dijital yazılım teknolojilerinin önerdiği örneğin karmaşık biçimler, fiziksel üretim için de gerçekleşebilir olacaktır. Bir başka deyişle, diğer yöntemlerle üretilmesi zor ya da imkansız olan yeni formları üretilebilir kılan 3B yazıcı teknolojisi (Hudson, 2014) malzemeyle buluştuğu oranda bu formları son ürüne taşıyabilecektir. Örnek olarak Unfold Tasarım Stüdyosu’nun RepRap
projesi tabanlı olarak ve Bits from Bytes yazıcı kiti kullanarak geliştirdikleri 3B seramik yazıcısıyla ürettiği ürünler Şekil 4.1’de görülebilir.
Bugün neredeyse bütün eklemeli üretim, plastik ve metal gibi sert malzemeler kullanarak kusursuz formlar üretmeye odaklanmışken, yumuşak malzeme önerileri de gündeme gelmektedir (Hudson, 2014). Malzeme olarak keçeli iplik kullanılacak şekilde geliştirilen 3B yazıcı ile Teddy Bear üretme projesi bunun bir örneğidir (Şekil 4.2). Proje aynı zamanda elektronik parçalar da içererek 3B yazıcı ile üretilen yumuşak ve interaktif bir ürün sunmayı hedeflemektedir.
Şekil 4.2 : 3B yazıcı teknolojisiyle Teddy Bear projesi (Hudson, 2014)