3 boyutlu yazıcılar (3DP)’ın getirdiği avantajlar ile havacılık ve uzay sanayisinde devrim niteliğinde gelişmeler yaşanıyor.
3 boyutlu yazıcılar hayatlarımıza her gün daha da entegre olmaya başlıyor. Bir önceki yazıda üç boyutlu yazıcıların genel olarak ne gibi yenilikleri getirdiğini incelemiştik. Bu yazımızda ise havacılık ve uzay sektörü perspektifinden 3 boyutlu yazıcı teknolojisini inceleyeceğiz.
Havacılık ve uzay sektöründe üretim dinamikleri
3 boyutlu yazıcılar (3DP), geleneksel üretim yöntemlerine kıyasla çok daha farklı teknikler kullanmaktadırlar. Geleneksel yöntemlerde (CNC vb.) hammaddeler kesilerek ya da oyularak hedeflenen ürüne ulaşılmaya çalışır. 3 boyutlu yazıcılar ise hammaddeleri toz, sıvı ya da şerit şeklinde işlemeye alarak çoklu katmanlar üzerine baskı yöntemi ile ürün elde etme prensibine sahiptir.
Havacılık ve uzay sektöründe uluslararası bir kural olan “buy-to-fly” oranları ile üretim aşamaları dizayn edilmektedir. Özetle, bir ürünün ya da parçanın son haline ulaşabilmesi için materyal girdisi olarak eklenen hammadde oranları birbirine endekslenir. Farklı ürünler için farklı “buy-to-fly” oranları olmasına rağmen, havacılık ve uzay sektöründe ortalama 4:1 ile 20:1 arasında bu oranlar değişmektedir. Bu da yüksek miktarda hammadde kullanımı sebebiyle artan maliyetleri beraberinde getirmektedir.
Maliyetlerin dışında, üretim sonucu doğan atık madde miktarı ise hayli fazladır. Geleneksel yöntemlerin ekonomik ve çevresel olarak sorunlara sebep olduğu göz ardı edilemez bir problem olarak sektörde tartışmalara sebep vermektedir. Havacılık ve uzay sektöründe üretime 3DP entegrasyonu ile bu sorunlara çözümler doğmuştur.
3 boyutlu yazıcılar (3DP) ve getirdikleri çözümler
3DP, doğası gereği ile tasarruflu bir üretim yöntemidir. 3DP, üretim için yalnızca gereken miktarda hammadde girişi sağlayarak; hammadde masraflarını düşürmekte ve üretim sonucu doğan atık madde birikimine de engel olmaktadır. Geleneksel yöntemlere kıyaslandığında, 3DP kullanımının eskiye kıyasla sadece %5 ile %10 oranları arasında değişen atık madde üretimine sebebiyet verdiği gözlemlenmektedir. 3DP için gereken materyal özellikleri hesaba katılınca, atık maddenin büyük çoğunluğu üretimde tekrar kullanılabilecek seviyede ve geri dönüştürülebilirdir.
Üretim için gereken hammadde girdisi konusunda da, 3DP entegrasyonunun “buy-to-fly” oranlarında 1:1’e kadar verimlilik sağladığı gözlemlenmiştir. Bu verimlilik oranının havacılık ve uzay sektörü açısından getireceği ekonomik ve çevresel kazanımlar hayli fazladır. Uçaklarda ve uzay araçlarında kullanılan materyallerin kalite standartları hayli yüksek olduğu için, maliyetler de bir o kadar artmaktadır. Hammadde gereksiniminin azalması, üretim maliyetlerinde büyük düşüşlere neden olmaktadır.
3 Boyutlu yazıcılar ile hafifleyen ürünler
3DP yöntemleri ile daha önce mümkün olmayan geometrik şekillerin üretimi mümkün hale gelmekte. İçi boş yapılar ve doğayı taklit eden (biomimicry) dizaynların üretilebilirliği ise önceki ürünlere kıyasla daha hafif, daha sağlam ve daha verimli ürünlerin oluşumuna katkı sağlamakta. Hafifleyen uçakların en büyük getirisi ise azalan yakıt tüketimi olarak öne çıkıyor. Airbus’ın geliştirdiği THOR isimli insansız uçak sistemi, 3DP teknolojisinin başarısını test etmek amacı ile uçuş testlerine ve Ar-Ge çalışmalarına katkıda bulunmakta. Hafifleyen uçakların daha düşük yakıt tüketmeleri ise, yakıt tüketiminden doğan karbondioksit salınımlarının azaltımasına büyük katkıda bulunacak.
Bu getirinin uzun vadede gezegeni tehdit eden iklim değişikliğine dolaylı olarak müdahale etmesi beklentiler arasında. Havayolu şirketleri ve müşteriler için de hafifleyen uçakların getirileri bir hayli fazla. Daha düşük operasyonel maliyetler ile, havayolu şirketlerinin kâr oranlarını arttırmaları mümkün. Azalan maliyetlerin tüketicilere yansımasının ise daha ucuz uçak biletleri olması bekleniyor. General Electric, şuan için 3DP teknolojisini uçak üretiminde kullanmaya başladı. Yeni nesil uçak motorlarının üretiminde yüksek miktarda 3DP katkısı kullanılmakta. Ayrıca General Electric, 2020 sonuna kadar 100.000 uçak motoru parçasının 3DP yöntemleri ile üretilmesini hedeflediğini belirtti.
Uzay teknolojileri ve 3 boyutlu yazıcılar
Uydu tasarım ve üretiminde de 3DP yöntemleri umut vaat eden gelişmeler getirmekte. Avrupa Uzay Ajansı (ESA) verilerine göre, uzaya 1 kilogramlık madde göndermenin maliyeti 20.000€ gibi maliyetlere ulaşmakta. Sadece tek bir roket fırlatma operasyonunun ise multi-milyon dolarlık maliyetleri olduğunu göz önünde bulundurursak, hafifleyen uydular ve uzay araçları çok büyük maliyet tasarruflarına yol açabilir. Havacılık ve uzay sanayisi için 3 boyutlu yazıcı üreten firmalardan biri olan EOS, yeni uydu parçaları geliştirip test ettiklerini ve uçuş izni aldılarını belirtti.
Yeni geliştirilen anten braketi ile 660 gramlık ağırlık azalımı sağlamalarına ek olarak, yeni geliştirilen hafif anten braketinin ise eskisine kıyasla çok daha sağlam olduğu belirtildi. Airbus firması ise uyduların konnektör braketlerinde 1 kilogram ağırlık azalımı sağlayan yeni 3DP eseri uydu parçalarını geliştirdiğini duyurdu. Ağırlık azalımına ek olarak 3DP teknolojisi ile çok daha hızlı üretimin sağlandığını belirten Airbus mühendisleri, üretimin 15 gün kısaltıldığını belirtti. 3DP teknolojisinin daha fazla uydu parçası imalatında kullanımlası, yüzbinlerce dolarlık maliyet azalımına sonuç olabilir.
Lojistik alanındaki değişimler
3DP kullanımı ile merkezi üretim ve dağıtım sistemlerine olan bağlılıklar azalmakta. Buna ek olarak, havayolları acil durumlarda gereken yedek parça teminlerini kendi bünyelerinde elde edebilecekleri 3 boyutlu yazıcılar ile yapabilme kabiliyetine sahipler. Dijital üretimin getirilerinden birisi olarak, tedarikçi firmalar dijital üretim planlarını kullanıcı firmalar ile paylaşarak yedek parça üretim ve tedarik giderlerinden kurtulabilirler. Bunun kullanıcı firmalara getirisi ise yedek parça tedariğinin pahalı olması ve uzun sürmesi gibi sorunlarla da başa çıkılması olarak ön plana çıkıyor. Uzun vadede, önemli hava ulaşımı merkezlerinin bu teknik kabiliyete sahip olması beklenmekte. Ekonomik getirilerin yanı sıra, lojistik süreçlerde yaşanan hasarlar, bekleme süreleri ve taşımaya bağlı karbondioksit salınımının da önüne geçilmesi diğer faydalar arasında sayılıyor.
Sektörde daha verimli bir gelecek
Özetle, 3DP teknolojilerinin pek çok sektörde büyük değişimlere sebebiyet vermesi beklenmekte. Maliyetlerin düşürülmesinin ve çevresel katkıların sağlanmasının, 3DP teknolojilerinin entegrasyonunu hızlandırması bekleniyor. Orta vadede daha fazla 3DP uygulamalarının sektörü etkilemesi beklenirken, tedarikçi şirketlerin de işletme stratejilerinde buna odaklı olarak değişim yapmaları kaçınılmaz olacak. Daha iyi bir gezegende yaşamamıza katkıda bulunan 3DP teknolojilerinin daha ne gibi getirileri olacağını zamanla göreceğiz.
