• 3 July Wednesday
  • MMO
Gelişen İmalat Teknolojileri ve Geleceğin Tasarım Yöntemi: Generative Design

Geleneksel imalat yöntemlerini incelediğimizde günümüzde ivmelenerek gelişen teknolojik yenilikler karşısında ne kadar geri kaldığını görmek çok da zor olmasa gerek. Bu yazımda bahsetmek istediğim konulardan birisi son zamanlarda adını sıkça duyduğumuz katmanlı imalat (additive manufacturing) teknolojisi olacak. Ek olarak, tüm bu imalat teknoloji sürecinin gelişmesi ile doğan veya bu teknolojilerin ortaya çıkmasını sağlayan, geleceğin tasarım yöntemlerinde değineceğim yenilikçi süreçlerden olacak.

Cengiz Kurtoğlu

Makina Mühendisi

Acıbadem Üniversitesi Kuluçka Merkezi Tasarım Koordinatörü

Profesyonel ve sosyal hayatımızda adını sıkça duyduğumuz “3 boyutlu yazıcılar” aslında literatürde katmanlı imalat teknolojisi olarak da anılmaktadır. Üretimin ve prototiplendirmenin olduğu her sahada, tasarım fikirlerinin daha özgürce ortaya çıkması, dayanımdan ödün vermeden daha hafif ürünlerin/parçaların elde edilmesi, elbette, imalat yöntemlerinden kaynaklanan kısıtlamaların ortadan kalkması sonucu ortaya çıkabilecek bir hedeftir. Tam bu noktada isteklerimizi karşılayabilen katmanlı imalat teknolojisi; eklemeli üretim yaparak, karmaşık geometrilere sahip (geleneksel imalat yöntemleri ile üretilmesi zor veya imkansız olan) tasarımları farklı teknikleri kullanarak elde etmek için birçok avantaj sağlıyor. Bir yandan da dünyanın önde gelen firmalarının tercih ettiği ve yenilikleri yakalamak isteyen tüm üreticilerin dikkatini çeken önemli bir yöntemdir.

Bahsettiğimiz katmanlı imalat teknolojisinin kısaca tekniklerini listelemek gerekirse, 3 ana tipte inceleyebiliriz. İlk tip olarak, en çok kullanılan ve diğerlerine kıyasla daha ekonomik diyebileceğimiz, katı malzeme kullanılarak üretim yönteminin en çok bilinen tipi erimiş malzeme şekillendirme (fused deposition modeling) yöntemidir. FDM olarak İngilizce kısaltmasını oldukça duyduğumuz bu yöntem, masaüstü 3B yazıcılarda en yaygın gördüğümüz üretim makinalarıdır. Kısaca çalışma yöntemini açıklayan görsel 1’de, tasarladığımız özel bir parçanın nasıl bir yöntem kullanılarak üretildiği hakkında fikir sahibi olabiliriz. Genellikle plastik ve polimer malzemelerin kullanıldığı bu yöntemde, malzemeler filament adı verilen makara halinde sarılmış bir tel gibi düşünebileceğimiz hale getirilip hareketli bir kafaya iletilir. Ekstrüzyon başlıklarının bulunduğu kısımda eriyik hale geleceği şekilde ıstılıp, aşağı doğru itilir ve katmanlar halinde üst üste yapıştırılarak istenen şekil oluşturulabilir. Farklı mekanizmalarda olabilen bu üretim aracını, son zamanlarda oldukça duyduğumuz kendin yap, İngilizcesi ile DIY (do it yourself) sürecini kullanarak, kendi yazıcısını yapan birçok projede bu FDM tipini kullanarak üretim makinalarını tasarlamaktadır. Toz halindeki malzemeler ve sıvı malzemeleri kullanarak diğer iki ana başlıkta katmanlı imalat yöntemlerini çok basitçe düşünebiliriz. Ancak kullanılan çok çeşitli ve farklı avantajlara sahip tipleri, dikkatinizi çekiyorsa araştırmanızı öneririm.

Bahsettiğimiz yenilikçi üretim yöntemlerini kullanmamız için, elbette, mühendisler olarak proje bazlı üretim yapılması gerektiğinde, öncelikle bir tasarım süreci gerekmektedir. Tasarım kavramını, bilgisayar destekli katı modelleme (computer aided design) olarak özelleştirmek gerekirse; birçok yazılım firmasının oluşturduğu tasarım araçlarını düşünebiliriz. Yıllardır hayatımızın içinde bulunan bu profesyonel tasarım yazılımları, ihtiyacımız olan parçaları, ürünleri veya projeleri bilgisayar ortamında oluşturmamızı sağlayan araçlardır. Peki, yazılım konusunda son dönemlerde çığır açan gelişmeleri incelediğimizde, bu tasarım yönetiminin de bir tasarımcı tarafından yapılıyor olması, çok “geleneksel” bir yöntem olabilir mi acaba? İşte tam bu noktada, insanoğlunun yine bilgisayar gücünden faydalanarak oluşturduğu, üretken tasarım (generative design) kavramı tasarımda sınırları kaldırıyor. Üretken tasarım yapay zeka ve bulut bilişimini kullanarak farklı algoritmalar aracılığıyla girilen parametreler ile sayısız farklı tasarım oluşturma seçenekleri sunmaktadır. Aynı katmanlı imalat teknolojisinde varmış olduğumuz sonuçlar gibi ağırlık olarak daha hafif ve dayanım olarak daha yüksek tasarımlı ürünler oluşturmak bu yazılımsal yöntem olarak mümkün. Gelecekten çok sıkça kullanılacağını düşündüğüm bu yöntem, tasarım kriterlerini göz önünde bulundurarak alternatifler arasında indirme işlemi yapmakta ve bu de tasarımcı için zamandan tasarruf anlamına gelmektedir.

Son zamanlarda makina öğrenmesi (machine learning), yapay zeka (artificial intelligence), artırılmış gerçeklik (augmented reality), katmanlı imalat teknolojisi gibi konularda her gün yeni bir projeler gördüğümüz bu devrim niteliğinde ki gelişmelerde hem mühendisler olarak hem de ülke olarak tüm değişimlerin içinde olmamız gerektiğini düşünüyorum. Unutmayalım ki gelişen teknolojileri ne kadar yakından takip edersek eğitim sistemimize ne kadar entegre edebilirsek işte o zaman gelişimi yakalamış ve geliştirici olacak bir konuma gelebiliriz. Öğrenci arkadaşlara nacizane tavsiyem; yazıda bahsettiğimiz gibi teknolojinin hızlı ilerlemesi ve değişiminden de gözlemleyebileceğimiz gibi bugün için değil yarın için hep beraber çalışalım.

Görsel 1; Erimiş Malzeme Şekillendirme Yöntemi Örneği