3D yazıcıların basılı elektroniklerle entegrasyonu hayatımızı değiştirecek

Dünyanın önde gelen teknoloji ve iş süreç yönetimi şirketlerinden Xerox’un, realbusiness.com adlı sitesinde “printed electronics” (basılı elektronik devreler) ve 3D yazıcılarla ilgili önemli açıklamalar yer aldı. Xerox’un Palo Alto’daki ünlü AR-GE merkezi Xerox PARC’ın Pazar Stratejileri Direktörü Leon Wong, 3D yazıcılar ile basılı elektronik devre çalışmaları birbirine entegre edildiğinde gerçekten dünyayı değiştirecek gelişmeler olacağını söylüyor. Bağımsız kaynaklara göre, sadece “printed electronics” pazarının önümüzdeki 10 yıl içinde 50 milyar doların üzerinde bir büyüklüğe ulaşacağı tahmin ediliyor. Basılı elektroniklerin, 3D yazıcılarla entegre olduğunda oluşacak pazar büyüklüğü ise şu an için öngörülemiyor.

Teknolojik gelişmelere yön veren birçok şirket şu an Xerox gibi printed electronics (basılı elektronik devreler) üzerine çalışmalar yapıyor. Xerox, plastik, metal, kağıt, film, cam, kumaş gibi farklı maddeler üzerinde gümüş alaşımını kullanarak elektronik devreler basmayı veya yerleştirmeyi sağlayacak bilimsel çalışmalar yürütüyor. Xerox, A.B.D Palo Alto’daki AR-GE labarotuvarı Xerox PARC’da, sürdürdüğü çalışmalarda basılı elektronik devreleri normal bir yazıcıdan basabilecek kadar kolay ve ucuza mal edebilmenin yollarını da arıyor.

Kişiye özel ve sıfır atıklı üretim dönemi

Xerox PARC Pazar Stratejileri Direktörü Leon Wong’a göre, 3D yazıcılarla ortaya çıkacak düşük ölçekli ve kişiselleştirilmiş üretim anlayışı, dünyadaki üretim biçimlerini değiştirecek. Maliyetleri azaltacak, kolay ve hızlı üretim yapılabilmesini sağlayacak. Klasik bir çok üretim ve dağıtım süreci ortadan kalkacak. Tahmini talebe göre üretimin yarattığı atık miktarı neredeyse sıfırlanacak. Özellikle de 3D yazıcıların bastıkları ürünlere, basılı elektronik devreler (printed electronics) eklendiğinde sınırsız bir kişiselleştirmenin hakim olduğu, talebe göre üretimin esas alındığı bir yaklaşım benimsenecek. Bu yeni üretim biçimi gerçek anlamda çevreci hale gelecek, sınırlı kaynaklar daha verimli ve uzun ömürlü kullanılacak. Michigan Teknoloji Enstitüsü’nün araştırmasına göre 3D yazıcılarla yapılacak üretim biçimi, geleneksel üretim biçimlerine göre yüzde 41 ile 64 arasında daha az enerji tüketecek.

Hafif, katlanabilir kendi enerjisini üreten akıllı cihazlar

Leon Wong, gelecekte vücut ve yaşam alanlarımızın birebir ölçülerine göre, 3D yazıcılarla üretilmiş ürün ve cihazları kullanacağımızı söylüyor. Basılı elektronik devrelerin; 3D yazıcılarla basılmış nesneleri hafif, katlanabilir formlarda, kendi enerjisini üreten, hafızası ile kayıt tutabilen, sensörleri ile ısı, ışık ve kokuyu ölçebilen, veri transfer edebilen ürünlere dönüştüreceğini vurguluyor.

Veri aktaran implantlar protezler

Sağlık, tekstil, FMCG, mimarlık, endüstriyel tasarım, otomotiv, telekomünikasyon, askeriye, inşaat, mobilya, moda ve gıda gibi onlarca farklı sektörde kullanılan 3D yazıcılar basılı elektronik devrelerle birlikte kullanıldığında özellikle tıp alanında yaşamsal öneme sahip ürünler geliştirilmesini sağlayacak. Şu anda 3D baskı ile plastik, naylon gibi esnek madde ve malzemelerden diş, kulak, diz protezleri ve implantlar yapılıyor. Basılı elektronik devrelerin implant ve protez gibi tıbbi ürünlere eklenmesiyle; kablosuz, uzaktan kontrol edilebilen, sağlığımızla ilgili verileri anlık aktaran akıllı vücut eklentilerine sahip olacağız. Bununla birlikte bilim insanları şu an için teorik düzeyde de olsa, kan damarları, deri, doku, hatta embriyonik kök hücrelerini 3D yazıcılarla basmak için çalışmalar yapıyor.

Gümüşün ana iletken olduğu basılı elektronik devreler

Xerox, Gümüş Mürekkep adını verdiği proje ile gümüş alaşımını kullanarak plastiğin erime derecesinin altında plastik üzerine gümüş iletkeni elektronik devre olarak basmayı sağladı. Xerox’un başarısı 150 derece gibi düşük bir ısıda eriyebilen plastik ham maddesinin üzerine, plastiğin formunu bozmadan 140 derece gibi daha düşük bir ısıda gümüş alaşımlı elektronik devrelerin basılmasını sağlamak oldu. Xerox’un patent başvurusunda bulunduğu bu teknoloji ile gümüş alaşımının yakın gelecekte bakır ve diğer alaşımların yerine ana iletken madde olarak kullanılması bekleniyor. Bu gelişmeler yeni bir endüstri devriminin kapılarını aralarken, hayatı yaşayış biçimlerimizi de değiştirmeye hazırlanıyor.

Xerox, Uzak Doğu yapılanması Fuji Xerox’la beraber her yıl ortalama 1,5 milyar dolarlık bir kaynağı AR-GE çalışmalarına ayırıyor. Xerox’un bünyesinde 5 bin bilim insanı bulunuyor. A.B.D, Kanada ve Avrupa’da yer alan AR-GE laboratuvarlarında, iş uygulamaları, elektromekanik sistemler, dijital görüntüleme, bilgisayar, renk bilimi ve baskı teknolojileri alanlarında araştırmalar yapılıyor.

Basılı elektronik devrelerin gelişimi ve 3D yazıcı entegrasyonu

Basılı elektronik devreler (printed electronics) ilk önce RFID ve ürün takip etiketleri olarak kullanılmaya başlandı. Özellikle hızlı ürün tanıma, gruplama, stok kontrolü ve orjinal ürün tanımlayarak sahteciliği önleme gibi konularda yaygın kullanım alanı buldu. Daha sonra ilaç kutuları ve gıda ambalajları üzerinde yer almaya başlayan basılı elektronik etiketler, bir gıda ürününün son kullanma tarihini, ürünle ilgili bilgileri, bir ilaç şişesinde kaç hap kaldığını belirten vb uygulamalarla hayatımıza girdi. Basılı elektronik devreler bir sonraki aşamada, daha komplike işler yapabilen ve kendi enerjisini üreten (üzerine yerleştirilen güneş enerjisi panelleri ile) enerji hücreli elektronik uygulamalara dönüştü.

Daha sonra cam, plastik, beton gibi farklı 3 boyutlu yüzeyleri birer elektronik platforma dönüştürmek üzere basılı elektronikler geliştirildi. Çok ince bir formda büyük ebatlı cam, pencere, duvar hatta bina yüzeylerini elektronik filmlerle kaplayarak o yüzeyleri elektronik uygulama alanlarına dönüştüren basılı elektronik uygulamalar yapılmaya başlandı. Farklı yüzeylerin üzerine monte edilerek 3D animasyonlarla zenginleşitirilen bu çalışmaları farklı firmalar sıradışı yeni uygulamalarla geliştirmeye devam ediyor. Şu an ise basılı elektronik devreleri, 3D yazıcılara entegre ederek 3D yazıcıları prototip ürün basmaktan, elektronik özellikler taşıyan çalışmaya hazır cihazlar üreten makinelere dönüştürecek bir araştırma süreci  takip ediliyor.