3D yazıcının tek bir mucidi yok: 1981'de Japonya'da Hideo Kodama ilk katmanlı üretim düzeneğini tarif etti, 1984'te ABD'de Chuck Hull stereolitografi için patent başvurusu yaptı ve bugün "3D yazıcı" deyince çoğumuzun aklına gelen filament yöntemini 1989'da Scott Crump patentledi. Teknolojinin evlere girmesi ise bir icattan değil, 2009 civarında temel patentlerin süresinin dolmasından ve açık kaynak bir topluluğun makineyi herkes için yeniden tasarlamasından geldi. Bu yazıda o kırk yıllık yolu, kimin neyi neden yaptığıyla birlikte anlatıyoruz.
Kullanım alanlarına odaklandığımız 3D baskı kullanım alanları yazımızda tarihi dört maddede özetlemiştik. Burada o maddelerin arasını dolduruyoruz: unutulan ilk mucit, bir dosya formatının neden hâlâ yaşadığı, bir ticari markanın yeni bir terimi nasıl doğurduğu ve "evinize bir fabrika" vaadinin neden tam tutmadığı.
3D yazıcıyı ilk kim icat etti?
Kısa cevap Chuck Hull, ama hikâye biraz daha eskiye gidiyor. 1981'de Nagoya'daki bir araştırma enstitüsünde çalışan Hideo Kodama, ışığa duyarlı bir sıvıyı ultraviyole ışıkla katman katman sertleştirerek üç boyutlu bir model çıkarmanın yolunu tarif etti. Fikir bugünkü reçine yazıcıların atası sayılabilir. Ancak patent başvurusunun gerekli adımları süresi içinde tamamlanmadı ve patent hiç alınamadı. Bu yüzden Kodama'nın adı ders kitaplarında çoğu zaman bir dipnot olarak kalıyor.
Birkaç yıl sonra ABD'de Chuck Hull, masa kaplamalarını UV ışıkla sertleştiren bir işte çalışırken benzer bir sonuca ulaştı. 1984'te yöntemi için patent başvurusu yaptı, sürece stereolitografi adını verdi ve 1986'da patenti aldı. Aynı yıl kurduğu şirket, ticari olarak satılan ilk 3D yazıcıyı piyasaya çıkardı. Yani "ilk" sorusunun cevabı neyi saydığınıza bağlı: fikri ilk yazıya döken Kodama, onu patentleyip satılabilir bir makineye dönüştüren Hull.
STL dosyası neden 40 yıldır kullanılıyor?
Hull'un bıraktığı en uzun ömürlü miras belki makinenin kendisi değil, bir dosya formatı. Bir nesneyi katman katman basabilmek için önce bilgisayarın o nesnenin yüzeyini tarif edebilmesi gerekiyordu. Bunun için geliştirilen STL formatı, her yüzeyi küçük üçgenlerin birleşimi olarak saklar. Basit, neredeyse kaba bir yöntem: renk bilgisi yok, ölçü birimi yok, sadece üçgenler.
Ama tam da bu sadelik onu ölümsüz yaptı. Her tasarım programı STL üretebildi, her yazıcı STL okuyabildi. Bugün daha gelişmiş formatlar olsa da internetten indirilen modellerin büyük kısmı hâlâ bu uzantıyla dolaşıyor. Bir tasarımın ekrandan masaya yolculuğu, 1980'lerde tasarlanmış bir üçgen listesinden geçiyor.
SLS ve FDM: 1980'lerin sonunda ne değişti?
Stereolitografi sıvı reçineyle çalışıyordu. 1980'lerin ikinci yarısında iki farklı yol daha açıldı ve bugün kullanılan yöntemlerin neredeyse tamamı bu üç ailenin torunu.
- SLS (seçici lazer sinterleme): Teksas Üniversitesi'nde öğrenciyken Carl Deckard, danışmanı Joe Beaman ile birlikte toz hâlindeki malzemeyi lazerle katman katman eriterek birleştiren bir yöntem geliştirdi. Bugün naylon parçalardan metal baskıya kadar pek çok endüstriyel üretim bu fikrin üzerine kurulu.
- FDM (eriyik yığma modelleme): Scott Crump, rivayete göre kızına oyuncak bir kurbağa yapmak için sıcak tutkal tabancasıyla denemeler yaparken şu soruyu sordu: eriyik plastiği bir makine, bir nozuldan katman katman yığamaz mı? 1989'da bu yöntemi patentledi ve eşiyle birlikte kurduğu şirketle ticarileştirdi. Patent 1992'de verildi.
Evde, okulda ve bizim ürünlerimizde kullanılan yöntem bu ikincisi: makaraya sarılı plastik bir tel ısıtılır, ince bir nozuldan akıtılır ve katman katman üst üste konur. Aşağıdaki havluluğun gövdesindeki dikey oluklar bu tekniğin nasıl çalıştığını güzel gösteriyor: yazıcı her katmanda aynı dalgalı çizgiyi tekrar çiziyor, katmanlar üst üste bindikçe oluk yukarı doğru kesintisiz uzuyor.
"3D baskı" adı nereden geliyor?
İlginç bir ayrıntı: 1980'lerde bu makinelere kimse "3D yazıcı" demiyordu. Sektördeki adı hızlı prototiplemeydi, çünkü asıl işleri mühendislerin bir parçayı kalıba göndermeden önce elde tutabilmesini sağlamaktı. "3D printing" ifadesi ilk kez MIT'deki bir araştırma grubunun geliştirdiği, toz yatağına mürekkep püskürtme yazıcısı gibi bağlayıcı sıvı damlatan yöntemin adı olarak öne çıktı; bu yöntemin patenti 1993'te verildi. Kâğıt yazıcıya benzeyen çalışma şekli ada da yansıdı ve zamanla bütün ailenin halk arasındaki adı oldu.
Türkçede de benzer bir ikilik var: teknik metinler eklemeli üretim derken günlük dilde "3D baskı", "3 boyutlu yazıcı" ya da kısaca "3D yazıcı" diyoruz. Hepsi aynı şeyi anlatıyor.
3D yazıcılar evlere nasıl girdi?
1990'lar ve 2000'lerin ilk yarısı boyunca 3D yazıcı, fabrika ve üniversite laboratuvarlarının cihazıydı. Fiyatları, kurulumları ve kullandıkları malzemeler bireysel kullanıcıya göre değildi. Değişim üç parçanın aynı anda yerine oturmasıyla geldi.
1. Kendini kopyalayan yazıcı fikri
İngiltere'de Bath Üniversitesi'nden Adrian Bowyer, 2005'te RepRap projesini başlattı. Amaç iddialıydı: parçalarının önemli bir kısmını kendisi basabilen, tasarımı herkese açık bir yazıcı. Yani bir yazıcı sahibi, arkadaşına ikinci bir yazıcının plastik parçalarını basabilecekti. Projenin ilk makinesi 2008'de, kendi plastik parçalarının yarısından fazlasını basabildiğini gösterdi.
2. Patentlerin süresinin dolması
Crump'ın 1989 tarihli FDM patenti yirmi yıllık korumasının sonunda, 2009 civarında sona erdi. Artık filament yöntemini kullanan bir makine yapmak için kimseden izin almak gerekmiyordu. Aynı yıl ABD'de kurulan girişimler RepRap'in açtığı yoldan giderek kitler hâlinde satılan, görece uygun fiyatlı masaüstü yazıcılar çıkarmaya başladı; ardından onlarcası geldi.
Burada küçük ama öğretici bir dil kazası da yaşandı. "FDM" adı bir şirketin tescilli ticari markası olduğu için RepRap topluluğu aynı yöntemi özgürce anlatabilmek için yeni bir terim üretti: FFF (fused filament fabrication, eriyik filament imalatı). Bugün iki kısaltmayı da görürseniz şaşırmayın; teknik olarak aynı işi anlatıyorlar.
3. Paylaşılan tasarım kütüphaneleri
Makine tek başına yetmiyordu, basılacak bir şey de lazımdı. 2008'den itibaren kullanıcıların tasarımlarını yükleyip birbirinin modellerini indirip değiştirebildiği çevrimiçi kütüphaneler kuruldu. Bir kişinin tasarladığı kulp, bir başkasının elinde yeni bir ölçüye uyarlanıp tekrar paylaşılabiliyordu. Bu "remiks" kültürü, 3D baskıyı bir mühendislik aracından bir topluluk hobisine dönüştürdü.
Bu dönemde yaygınlaşan malzeme de tesadüf değildi. Görece düşük sıcaklıkta eriyen, basması kolay, kokusu az PLA, ucuz masaüstü makineler için biçilmiş kaftandı. Neden bugün hâlâ ev ve dekor ürünlerinin ana malzemesi olduğunu, diğer malzemelerle farklarıyla birlikte PLA, PETG, ABS ve reçine karşılaştırmamızda anlattık.
"Her eve bir 3D yazıcı" neden gerçekleşmedi?
2010'ların başında beklenti tavan yaptı. Büyük yayınlar "yeni bir sanayi devrimi" manşetleri attı; yakında herkesin bozulan bulaşık makinesi parçasını evde basacağı, alışverişin bir dosya indirmeye dönüşeceği konuşuluyordu. Birkaç yıl içinde bu heyecan yerini daha gerçekçi bir tabloya bıraktı.
Sebepler aslında basit:
- Yazıcı, bir fotokopi makinesi gibi çalışmıyor. Tasarım, dilimleme ayarı, malzeme seçimi, tabla ayarı, başarısız baskılar… Hepsi öğrenme gerektiriyor.
- Her ürün dosya olarak hazır değil. İyi bir ürün, doğru ölçü, doğru duvar kalınlığı ve doğru yönde basılmayı hesaba katan bir tasarım demek. Bu da ayrı bir uzmanlık.
- Seri üretim bazı işlerde hâlâ çok daha verimli. Aynı parçadan on binlerce gerekiyorsa kalıp yine kazanıyor.
Sonuçta 3D yazıcı her evin cihazı olmadı; ama her evin ulaşabileceği bir üretim yöntemi oldu. Hobi olarak basanlar, okullardaki tasarım dersleri ve ürünlerini bu yöntemle üreten küçük markalar bu dengenin parçası. Teknolojinin bugün nerelerde fark yarattığını merak ediyorsanız, malzeme ve dayanıklılık tarafını 3D baskı nedir ve PLA rehberimizde ele almıştık.
Bugün 3D baskının asıl gücü ne?
Kırk yıllık hikâyenin sonunda geriye kalan en önemli fikir şu: kalıp olmadığı için bir ürünü tek bir kişiye göre değiştirmek neredeyse hiç ek maliyet getirmiyor. Seri üretimde bir anahtarlığın üzerindeki yazıyı değiştirmek yeni bir kalıp demek; katman katman üretimde ise sadece dosyadaki birkaç harfi değiştirmek.
1980'lerin mühendisleri bu makineleri prototip çıkarmak için yaptı; bugün aynı prensip, sizin plakanızı, adınızı ya da aklınızdaki küçük bir fikri nesneye dönüştürmeye yarıyor. Bu tür ürünlere anahtarlık ve mutfak kategorilerinden, günlük kullanım parçalarının bütününe aksesuarlar koleksiyonundan göz atabilirsiniz. Katman katman üretimin en şaşırtıcı sonuçlarından biri olan, tek parça basılıp eklemli çıkan figürleri ise flexi figür rehberimizde anlattık.
Sık sorulan sorular
İlk 3D yazıcı ne zaman satışa çıktı?
Ticari olarak satılan ilk 3D yazıcı, Chuck Hull'un stereolitografi patentinin ardından 1980'lerin ikinci yarısında piyasaya çıktı. Bu makineler endüstriyel prototipleme için tasarlanmıştı; bireysel kullanıcıya yönelik masaüstü yazıcılar ancak 2009 sonrasında yaygınlaştı.
FDM ile FFF arasında fark var mı?
Teknik olarak yok. İkisi de eriyik plastik telin ısıtılmış bir nozuldan katman katman yığılmasını anlatır. FDM tescilli bir ticari marka olduğu için açık kaynak topluluğu aynı yöntem için FFF terimini kullanmaya başladı.
3D yazıcılar neden 2009'dan sonra ucuzladı?
Filament yönteminin temel patenti o dönemde sona erdi ve RepRap gibi açık kaynak projeler makinenin tasarımını herkese açtı. Birçok girişim bu tasarımlardan yola çıkarak uygun fiyatlı kitler üretti; rekabet arttıkça fiyatlar hobi seviyesine indi.
3D baskı ürünleri kim tasarlıyor?
Bir kısmını tasarımcılar sıfırdan modelliyor, bir kısmı ise çevrimiçi topluluklarda paylaşılan açık tasarımlardan türetiliyor. Aklınızda hazır ürünlerde bulamadığınız bir şey varsa, bunun için bir tasarım da hazırlanabiliyor: süreci özel üretim nasıl çalışır yazımızda adım adım anlattık.
Sipariş ettiğim 3D baskı ürün ne zaman kargoya verilir?
Hazır ürünler en geç 2 iş günü içinde kargoya teslim edilir; özel üretim siparişlerinde bu süre 5 iş gününe kadar çıkabilir. Cayma hakkınız 14 takvim günüdür; ayrıntılar kargo ve iade sayfamızda.
Özetle
3D yazıcının tarihi tek bir dâhinin buluşu değil, kırk yıla yayılmış bir bayrak yarışı: Kodama fikri tarif etti, Hull onu patentleyip satılabilir kıldı, Deckard ve Crump farklı yollar açtı, MIT ona bugünkü adını verdi, RepRap topluluğu ve süresi dolan patentler de makineyi masaüstüne taşıdı. Bugün elinize aldığınız katman katman üretilmiş her nesne, bu yarışın son turunda duruyor.
O son turun sonuçlarını görmek isterseniz aksesuarlar koleksiyonuna göz atın; aklınızdaki fikri nesneye dönüştürmek isterseniz özel üretim sayfasından bize yazın.