3B yazıcılar 100 kat hızlı olsaydı neler olurdu?

Joe DeSimone, 3B baskı olarak düşündüğümüz şeyin aslında sadece yavaşça üst üste basılan 2B baskı olduğunu söylüyor. TED2015 sahnesinde, 25 ila 100 kat hızlı ve pürüzsüz, güçlü parçalar yaratan iddialı yeni bir tekniği -evet, Terminatör 2'den esinlenilmiş- açıklıyor. Bu yazıcı, sonunda 3B baskının büyük vaatlerini yerine getirmeyi başarabilecek mi?

İki yıldır üzerinde çalışmakta

olduğumuz bir şeyi sizinle paylaşmak için

burada olduğumdan dolayı çok heyecanlıyım

ve bu 3B baskı olarak da bilinen

katmanlı üretim konusuyla ilgili.

Burada bu objeyi görüyorsunuz.

Oldukça basit görünüyor,
ama aynı zamanda oldukça kompleks.

Birbiri arasında bağlantıları olan

eşmerkezli jeodezik bir yapı seti.

Bu kapsamda, geleneksel üretim
teknikleriyle üretilemez.

Simetrisinden dolayı enjeksiyon
kalıplama yapamazsınız.

Frezeleme ile bile imal edemezsiniz.

Bu 3B yazıcının yapabileceği bir iş,

ama çoğu 3B yazıcının bunu imal etmesi
üç ila on saat arasında sürer.

Bu akşam bu 10 dakikalık
konuşma sırasında sahnede

bunu imal etme riskini alacağız.

Bize şans dileyin.

3B baskı aslında yanlış bir tanımlama.

Aslında bu tekrar tekrar 2B basım yapmak

ve doğrusu 2B baskıyla ilgili
teknolojileri kullanıyor.

Mürekkep püskürtmeli yazıcıyla basımı düşünün.
Harfleri elde etmek için sayfaya

mürekkep bırakırsınız ve üç boyutlu bir obje
oluşturmak için bunu üst üste yaparsınız.

Mikro elektronikte buna
benzer şeyler yapmak için,

transistör ve entegre
devreler yapmak için,

pek çok defa bir yapıyı elde etmek için

litografi denen şey kullanılır.

Bunların hepsi 2B baskı teknolojileri.

Ben bir kimyagerim
ve bir malzeme bilimciyim,

yanımdaki mucitler de malzeme bilimci,

biri kimyager, diğeri fizikçi

ve 3B baskıyla ilgilenmeye başladık.

Bildiğiniz gibi çoğunlukla yeni
fikirler farklı alanlardan,

farklı deneyimlere sahip insanlar
arasındaki basit bağlantılardır

ve bu bizim hikâyemiz.

Biz Terminatör 2'deki T-1000

sahnesinden esinlendik

ve neden bir 3B yazıcı bu şekilde
çalışmasın diye düşündük.

Harika bir obje yapmak üzere

gerçek zamanlı olarak,

hiçbir atık olmadan

sıvı içinden çıkan bir objeniz var.

Evet, aynı filmdekiler gibi.

Hollywood'dan esinlenip gerçekte

bunun olması için yollar bulabilir miydik?

İşte bu bizim uğraştığımız şeydi.

Bizim yaklaşımımız,
bunu yapabildiğimiz zaman,

aslında 3B baskının üretim
süreci olmasını önleyen

üç soruna çözüm getirebilmiş olmaktı.

Birincisi, 3B baskı çok uzun sürüyor.

3B ile basılan parçalardan daha hızlı
büyüyen mantarlar var. (Gülüşmeler)

Katmanlı süreç

mekanik özelliklerde
hatalara sebep oluyor.

Eğer kesintisiz büyümesini sağlarsak,
o hataları önleyebilirdik.

Aslında gerçekten çok hızlı büyümesini
sağlarsak, kendiliğinden kürlemeyi sağlayan

malzemeleri kullanmaya da başlayabilirdik
ve harika özelliklere sahip olurduk.

Eğer bunu başarabilirsek,
Hollywood'u taklit edebilirsek,

doğrusu 3B üretime çözüm bulabilirdik.

Yaklaşımımız, parçaları
kesintisiz büyütmek için

ışığı ve oksijeni kullanmak üzere

polimer kimyasındaki bazı
standart bilgileri kullanmak.

Işık ve oksijen farklı şekillerde işler.

Işık reçineyi alıp bir
katıya dönüştürebilir,

bir sıvıyı katıya dönüştürebilir.

Oksijen bu süreci engeller.

Yani kimyasal bakış açısıyla,
ışık ve oksijen

birbirinin tam tersidirler.

Eğer ışık ve oksijeni uzaysal
olarak kontrol edebilirsek,

bu süreci kontrol edebiliriz.

Buna CLIP [Sürekli Sıvı Arayüz Üretimi]
adını veriyoruz.

Üç işlevsel bileşeni var.

Birincisi, sıvıyı tutan bir
rezervuarı olması,

tıpkı T-1000 gibi.

Rezervuarın altında özel
bir penceresi bulunuyor.

Buna sonra değineceğim.

Buna ek olarak, sıvının içine doğru inen

ve objeyi sıvıdan çıkaran bir tablası var.

Üçüncü bileşeni ise rezervuarın
altında bulunan

dijital ışık yansıtma sistemi,

morötesi bölgede ışıkla aydınlanıyor.

Kilit nokta, rezervuarın
altındaki bu pencerenin

kompozit olması,
çok özel bir pencere olması.

Sadece ışığa geçirgen değil,
aynı zamanda oksijene de geçirgen.

Kontak lens gibi özellikleri var.

Sürecin nasıl işlediğini görebiliyoruz.

Görülmeye başlandığı gibi,
orada tablayı alçalttığınızda,

geleneksel süreçte,
oksijeni geçirmeyen bir pencereyle

iki boyutlu desen yaparsınız

ve geleneksel pencere olunca pencereye
yapıştırmak durumunda kalırsınız.

Bir sonraki katmanı başlatmak için,
ayırmak zorundasınız,

yeni reçine koyup, yeniden yerleştirip,

tekrar tekrar bu süreci
yapmak zorundasınız.

Ama çok özel penceremizle

yaptığımız şey, ışık vurup

alttan oksijen geldiğinde,

o oksijenin reaksiyon oluşturması

ve ölü bir kuşak oluşturmamız.

Bu ölü bölge yaklaşık onlarca
mikron kalınlığında,

bu iki veya üç çap
kalınlığında alyuvar kadar,

tam pencere arayüzünde sıvı olarak kalıyor

ve bu objeyi yukarı çekiyoruz.

Bir bilim dergisinde bahsettiğimiz gibi,

oksijen içeriğini değiştirince, ölü kuşak
kalınlığını değiştirebiliyoruz.

Yani kontrol edebildiğimiz
birkaç kilit değişkenimiz var:

Oksijen içeriği, ışık, ışık yoğunluğu,
kürlemek için dozaj,

akışkanlık, geometri

ve bu süreci kontrol etmek için çok
sofistike bir yazılım kullanıyoruz.

Sonuç oldukça şaşırtıcı.

Geleneksel 3B yazıcıdan
25 ila 100 kat daha hızlı,

ki bu da oyunu değiştiriyor.

Ayrıca o arayüze sıvı aktarma
kabiliyetimiz yüzünden,

inanıyorum ki, 1.000 kat hızlı yapabiliriz

ve aslında bu durum çok fazla ısının
yaratılmasına imkân sağlıyor.

Bir kimya mühendisi olarak,
ısı transferi ve bir gün

suyla soğutulan 3B yazıcıların olması
fikri ile ilgili olarak heyecanlanıyorum,

çünkü çok hızlılar.

Buna ek olarak, nesneleri büyüttüğümüz
için katmanları elimine ediyoruz

ve parçalar yekpare.

Yüzey yapısını görmüyorsunuz.

Moleküler olarak pürüzsüz
yüzeyleriniz var.

3B yazıcıda yapılan çoğu
parçanın mekanik özelliklerinin,

bastığınız yöne bağlı olan özelliklere
sahip olmasıyla bilinmesinin

sebebi ise katmanımsı yapısı.

Ancak objeleri bu şekilde büyütürseniz,

özellikler basım yönüne
bağlı olarak değişmez.

Bunlar enjeksiyon kalıplama ile
yapılan parçalara benziyor,

geleneksel 3B üretimden çok farklılar.

Ayrıca, buna bütün polimer kimyası

ders kitabını dâhil edebildik

ve bir 3B basılan objede gerçekten
istediğiniz özellikleri ortaya çıkaracak

madde yapılarını tasarlayabildik.

(Alkış)

İşte burada. Bu harika.

Bunun gibi bir şeyin sahnede başarılı
olmaması riskini hep alırsınız, değil mi?

Ancak harika mekanik özelliklere sahip
malzemelere sahip olabiliriz.

İlk defa yüksek esneklik veya
yüksek nemlendirmeye

sahip elastomerlere sahip olabildik.

Örneğin, titreşim kontrolü veya
iyi lastik ayakkabıları düşünün.

Olağanüstü mukavemete,
yüksek dayanım-ağırlık oranına,

gerçekten dayanıklı materyallere,
gerçekten harika elastomerlere

sahip malzemeler yapabiliriz.

Bunu burada seyirciye atalım.

Yani harika malzeme özellikleri.

Şimdiki fırsat şu,

final parça olacak özellikleri olan
bir parça gerçekten yaparsan

ve bunu oyunu değiştiren
bir hızda yaparsan,

gerçekten de üretimi değiştirebilirsin.

Şu an üretimde olan şey,

dijital üretimdeki
dijital ip adı verilen şey.

BDT (CAD) çizimden, tasarımdan
prototipe, üretime gidiyoruz.

Dijital ip çoğunlukla prototip
aşamasında kopuyor,

çünkü üretime kadar gidemiyorsunuz,

çünkü parçaların çoğunluğunun final parça
olabilecek özellikleri bulunmuyor.

Artık dijital ipi başından
sonuna, tasarımdan

prototiplemeye ve üretime
kadar bağlayabiliriz.

Bu olanak her türlü
şeyin kapılarını açıyor,

harika kafes özellikleriyle,
yüksek dayanım-ağırlık oranıyla

daha fazla yakıt tasarrufuna
sahip arabalar,

yeni türbin kanatları,
her türlü harika şey.

Acil bir durumda stente
ihtiyacınız olduğunu düşünün,

doktorun standart büyüklükteki bir stenti

raftan alması yerine,

sizin için, kendi anatominiz için,

kendi kanallarınızla tasarlanan,

18 ay sonra kaybolacak özelliklerle acil
durum anında gerçek zamanlı

olarak basılan bir stente sahip olmak:
Gerçekten oyunu değiştirici.

Ya da dijital dişçilik
ve hâlâ dişçi koltuğundayken

bu tür yapıları yapmak.

Kuzey Karolina Üniversitesi'nde
öğrencilerimin yaptığı

yapılara bakın.

Bunlar inanılmaz mikro ölçekteki yapılar.

Biliyorsunuz ki, dünya nano
fabrikasyonda gerçekten iyi.

Moore Yasası, nesneleri 10 mikronun
altına indirdi.

Bunda gerçekten iyiyiz,

ama 10 mikrondan 1.000 mikrona
kadar, orta ölçekte

şeyler yapmak oldukça güç.

Silikon endüstrisindeki
eksiltici teknikler

bunu çok iyi yapamıyor.

Devre levhalarını o kadar
iyi aşındıramıyorlar.

Ancak bu süreç çok hassas,

bu objeleri aşağıdan yukarıya

katmanlı imalat ile büyütebiliyoruz

ve onlarca saniye içinde
harika şeyler yapabiliyoruz,

yeni sensör teknolojileri
ortaya çıkarabiliyoruz,

yeni ilaç teslimi teknikleri,

yeni yonga üstünde laboratuvar (lab-on-a-chip)
uygulamaları, gerçekten oyunu değiştiren şeyler.

Yani final bir parçanın
özelliklerine sahip

bir parçayı gerçek zamanlı
olarak yapma olanağı

3B imalatı gerçekten geliştiriyor.

Donanım, yazılım ve moleküler bilim
arasındaki kesişime

gerçekten sahip olmak açısından
bu bizim için çok heyecan verici.

Dünyanın dört bir yanındaki tasarımcıların
ve mühendislerin bu harika araçla

neler yapabileceğini
görmek için sabırsızlanıyorum.

Dinlediğiniz için teşekkürler.

(Alkış)