3D baskı gerçek oluyor

3D baskı (3 boyutlu baskı) ya da katmanlı üretim(l), basit plastik prototiplerin üretimiyle başlayan ilk çıkışının ardından büyük bir mesafe kaydetti. Günümüzde 3D yazıcılar sadece titanyumdan insan kıkırdağına kadar olan kısıtlı bir yelpazedeki malzemeleri işlemekle kalmıyor, artık içinde karmaşık mekanizmaların, pillerin, transistörlerin ve LED’lerin de olduğu tam işlevsel bileşenleri de üretebiliyor.

Bu arada 3D baskı donanımının kapasiteleri de büyük bir hızla evrimleşiyor. Artık daha büyük bileşenler üretebiliyorlar ve hem daha yüksek hızlarda hem de daha düşük maliyetlerle muhteşem hassasiyette ve üstün çözünürlükte ürünler yapabiliyorlar.

İlerlemeler sayesinde bu teknoloji, bugün bir taşma noktasına geldi. Yani o artık eski niş konumundan kurtulmaya hazır ve giderek artan sayıda uygulamadaki konvansiyo-nel imalat süreçlerinin yerini alabilir bir alternatif olmuş gibi görünüyor.

Şayet bu gerçekleşirse o zaman bu teknoloji imalatın elastikiyetinde bir devrim yaratabilir. Örneğin şirketlerin geliştirme sürelerini kısaltmasını sağlayarak malzeme işleme maliyetlerini ortadan kaldırabilir, üretim döngülerini basitleştirebilir ve daha önceleri yapılamayan karmaşık şekillerin ve yapıların üretilmesini mümkün kılabilir.

Üstelik katmanlı üretim sayesinde şirketler, geleneksel (eksiltmeli) üretimde ortaya çıkan atıkların ortadan kalkmasıyla malzeme verimliliklerini de artırabilir ve dolayısıyla kazançlı bir döngüsel ekonominin oluşmasına katkıda bulunabilirler.~
3D baskının olası ekonomik sonuçları çok dikkate değerdir: McKinsey Global Institute araştırmacıları, 2025 yılı itibariyle bunun yıllık 550 milyar doları bulabilecek bir etkisi olabileceğini tahmin ediyor.

3D baskının diğer üretim teknolojilerine kıyasla avantajları, pek çok şeyin tasarlanma, geliştirilme, üretilme ve desteklenme yöntemleri üzerinde adamakıllı değişikliklerin yapılmasına neden olabilir. Aşağıda üst düzey yöneticilerin daha şimdiden hazırlık yapmaya başlaması gereken 5 adet 3D baskı bozucusu tanımlanıyor.

1- Hızlandırılmış ürün geliştirme döngüleri
Ürün prototiplerinin imalatını hızlandırmak (ve bazı durumlarda üretimdeki işin bitiş süresini günler veya haftalar mertebesinden sadece saatlere indirgemek) üzere tasarlanmış ilk 3D baskı makinelerinin kilit faydası, ürün geliştirme süresini azaltmasıydı.

Günümüzde katmanlı ve eksiltmeli (konvansiyonel) üretim arasındaki sınır giderek belirsizleştikçe çoğu endüstri ikinci bir hızlanma dalgasına karşı hazırlık yapıyor. Örneğin bugün daha çabuk ve ayrıntılı geribeslemeler almak için müşterilerin ellerine prototiplerin daha hızlı ulaştırılmasında katmanlı üretim daha şimdiden kullanılıyor bile.

(Bu aslında müşterilerin nihai ürünü gözlerinde canlandırabilmelerine yarayan yazıcı çözünürlüğünde kaydedilen ilerlemeler, üstün renklendirme teknikleri ve elastomerler gibi daha geniş kapsamlı malzemelerin kullanımı sayesinde başarılabiliyor).

İşlemeksizin prototip üretebilme becerisi sayesinde şirketler, müşteri tercihlerini belirleyebilmek için çabucak çoklu kurulumları test edebiliyor ve dolayısıyla ürünün piyasaya çıkarılma riskiyle pazara eriştirilme süresini azaltıyorlar.~
Şirketler bugün hatta 3D baskılı parçaları kullanarak da üretime gidebilir ve geleneksel üretim araçları halen üretilirken veya onların üretilme karar verilmeden önce bile bu ürünleri satmaya başlayabilirler. Şirketler bu araçların düzeneğini gerçekten oturttuklarında, paradan ve zamandan daha da fazla kazanmak için katmanlı üretim tekniklerini kullanabilir.


Biz bu gibi tekniklerin kullanımının yaygınlaşmasıyla önümüzdeki on yıllık dönemde ürün geliştirme döngüsünün süresinde ciddi kısalmalar olmasını bekliyoruz. (Örneğin, 3D baskıyla basit laboratuvar araç gereçlerinin üretilmesi gibi günlük bazı AR-GE işleri oldukça verimli bir hale getirilebilir).

Teknolojik gelişmeler farklı bölgelerdeki kişilerin fikirlerinin toplanmasını artırdı. Bu göz önüne alındığında 3D baskının zaman içinde şirketlerin AR-GE hakkında daha kapsamlı düşünmelerini nasıl sağlayabileceği de kolaylıkla anlaşılıyor.

Bazı şirketler açısından farklı kaynaklardan elde edilen beyin gücü bir gün AR-GE faaliyetlerinin ayağını kaydırmaya başlayabilir ve AR-GE’nin yönetimini yepyeni bir öncelik haline getirebilir.

2- Yeni üretim stratejileri
2011 yılı itibariyle katmanlı üretim pazarının, sadece yaklaşık yüzde 25’i nihai ürünlerin doğrudan üretimi işiyle ilgilenmişti. Ancak yıllık yüzde 60’lık büyüme hızıyla şu anda bu endüstrinin en hızlı büyüyen sektörü.

Maliyetler düşmeye ve 3D yazıcıların kapasiteleri artmaya devam ettikçe katmanlı teknikler kullanılarak ekonomik bir şekilde üretilebilen parçaların yelpazesi de dramatik boyutlarda genişleyecek.~
Örneğin Boeing şirketi daha şimdiden 10 farklı uçak türünün 200 parçasını üretebilmek için bu yazıcılardan faydalanıyor ve tıbbi ürünler satan şirketler de bu yazıcıları kalça protezi sunumları yaratmakta kullanıyor.

Bununla beraber maalesef ki her bileşen, bu teknolojiye talip olamayacak ve onun nimetlerinden yararlanamayacak (maliyet azaltma, performans artırma veya her ikisi yüzünden). Şirketlerin bunlardan hangilerinin olduğuna karar vermesine yardımcı olacak karakteristikleri kavraması şart.

Bunların arasında (el emeği isteyen montaj ve ikincil makine süreçleri) yüksek emek maliyetli, karmaşık işleme zorunlulukları veya oldukça düşük hacimleri ya da modası geçme veya ıskartaya çıkma hızı yüksek olan bileşenler vardır.

İleriye bakan üreticiler, daha şimdiden hangilerinde en fazla potansiyel olduğuna karar vermek için mevcut parça envanterlerinin önceliklerini bulmanın yollarını araştırıyor. Katmanlı üretim tekniklerinin aynı zamanda üretim ayakizi kararları için de gizli anlamları vardır.

Her ne kadar 3D baskılı parçalarda halen manidar bir emek bileşeni var ise de bunun konvansiyonel anlamda üretilmiş olanlardakinden çok daha düşük olduğu gerçeği, üretimin son tüketicilere daha da yaklaşmasını engelleyemez.

Şirketler alternatif olarak 3D baskının tamamen dijital olan doğası sayesinde, karmaşık parçaların aslında elektrik ve işgücü için düşük girdi maliyetleri olan uzak ülkelerde üretilebileceklerini de dikkate alabilirler.

Yöneticilerin büyük bir dikkatle takip etmesi gereken bir başka bağlantılı alan ise yazıcı tüketim malzemeleri pazarındaki gelişmelerdir. Günümüzde çoğu yazıcı, bu cihazın kendi üreticisi tarafından patenti alınmış tescilli tüketim malzemelerini kullanıyor oldurilirse bunun üretim stratejileri geliştiren ve ayakizi kararları veren yöneticiler açısından sonuçları çok hızlı ve çok önemli olacaktır.~
3- Kâr kaynaklarını değiştirmek
Katmanlı üretim teknolojilerinin, şirketlerin kendi ürün ve hizmetlerine değer katma yöntemlerini değiştirmesi şart. Konvansiyonel üretimin dışkaynaklandırılması sayesinde Nike gibi şirketlerin kendi tasarım becerilerine daha fazla odaklanabilmesinin önü açılmıştı.

Benzer şekilde 3D baskı teknikleri de diğer üretim tarzlarının maliyetlerini ve karmaşıklık seviyelerini azaltabilir ve şirketleri kendi ürünlerini başka yollardan farklılaştırmaya zorlayabilir. Bunların içine ürünleri daha kolay tamir edilebilir hale getirmekten (ve dolayısıyla daha uzun ömürlü olmalarını sağlamaktan), kişiye özel tasarımlar yaratmaya kadar her şey girebilir.

Aslında (birbirinin aynısı binlerce kalemin üretilmesini sağlayan) kaba işlemeye olan bağımlılığın azaltılması, kişiye özel veya ısmarlama tasarımların daha düşük fiyatlardan sunulması ve daha geniş bir müşteri yelpazesine ulaşılabilmesi için büyük bir fırsat yaratmaktadır.

Kişiye özel diş tellerinin katmanlı üretimi bile tek başına bu teknolojinin potansiyellerini çok iyi gözler önüne sermektedir. Bu gibi sunumların üretimi teknolojik olarak daha çok mümkün oldukça, şirketler de onlardan hangilerinin yeterince cazip ve ticari anlamda değerli olduklarına karar vermek zorunda kalacak.

Müşteri eksenli kitlesel üretimle yeni tasarım imkanlarının birleşmesi, çok sayıda şirketin kalitesini artıracak ve bazı pazar dilimlerindeki geleneksel oyuncular için fevkalade bozucu bir etki yaratabilecektir.

Değer zincirinin belirli halkalarında katmanlı üretimin uygulanması, her ne kadar çok şiddetli bir etki yaratabilecek olsa da bu etki müşterilerin gözüne pek çarpmayacaktır. Örneğin geleneksel satış sonrası değer zincirlerine yönelik kilit bir meydan okuma da bilhassa eski ve modası geçmiş ürünlerin yedek parçalarının envanterlerinin gerektiği gibi yönetilmesinde ortaya çıkacaktır.

3D yazıcılar kullanılarak değiştirilebilir parçaların talep üzerine üretilebilme yeteneği, tüm satış sonrası hizmetlerin ekonomilerini ve endüstrilerin yapılarını baştan aşağıya değiştirebilir. Büyük bölgesel depoların yerini bir anda kendi işyerinde katmanlı üretim kapasiteleri olan bir hayli küçük tesisler alabilir.~
Hatta servis parçalarının tedariki bile dışkaynaklandırılabilir: Örneğin havaalanları, hastaneler veya büyük imalat mahallerinde konumlandırılmış küçük fabrikatörler (fab’ler) ile bu gibi yerlerde kullanılan çoğu ekipmana ait bu servis parçaları, doğrudan imalatçısından alınacak veriler ışığında üretilebilir.

Kuşkusuz perakendeciler de mesela oyuncak veya yapı malzemesi gibi müşteriye özel ürünlerin kendi gereksinimlerine uydurulmaları için bir gün bu fab’lerden faydalanabilirler. Bu iş modeli üreticiler için bir değer zinciri oyununu temsil edebilirdi, eğer ki örneğin makinelerin, çekirdek tasarımların veya her ikisinin de mülkiyeti onlarda olsaydı.

4- Yeni yetenekler
Tasarım doğası gereği fabrikasyon yöntemlerle bağlantılıdır. Mimarlar inşaat tekniklerini dikkate almadan evler tasarlayamaz ve mühendisler de dökümün, dövmenin, frezelemenin, tornanın ve kaynaklamanın getirilerini ve sınırlamalarını dikkate almaksızın makineler tasarlayamaz.

Her ne kadar imalata yönelik tasarım hakkında ortalıkta geniş bir bilgi hazinesi var olsa da baskıya yönelik tasarım hakkında ondan çok daha azı vardır. Bizim imalatçı şirketlerdeki üst düzey yöneticilerle yaptığımız sohbetler, onların çoğunun bu uçurumun farkında olduklarını ve kendi tasarım bilgi birikimlerinin listesini çıkarabilmek için çırpındıklarını gösteriyor.

Katmanlı üretim tekniklerinden en iyi şekilde yararlanmak aynı zamanda içinde şekil bozukluklarını engelleyecek ortamsal parametrelerin belirlenmesi, baskı hızının optimumlaştırılması ve katışıksız malzemelerin özelliklerinin ayarlanmasının da bulunduğu birtakım teknikmeydan okumalarla ilgilenilmesini de gerektirir.

Gerçekten de malzemelerin ayarlanması oldukça büyük bir meydan okumadır. Her ne kadar plastiklerle çalışmak kolay bir iş olsa da metaller çok daha fazla zorluk çıkartır. Sıvı hamurlarla jölelerin (örneğin hava pillerindeki baskılı çinko için malzeme veya canlı doku) işlenmesi ise olağanüstü zordur.

En başarılı oyuncular, bu meydan okumaları gayet iyi anlayanlar arasından çıkacaktır. Bunlardan bazıları daha şimdiden mükemmellik merkezleri kuruyor ve eklemeli imalatta oldukça tecrübeli mühendisleri işe alıyorlar.~
5- Bozucu rakipler
3D baskının çok sayıda getirisiyle pazara yeni oyuncuların girmesinin maliyeti azaltılabilir: Örneğin işleme maliyetlerini düşüren teknolojilerin kullanımıyla hatta niş pazar dilimlerine hitap eden çok düşük hacimlerde bile imalata başlamanın maliyeti düşmüştür.

Nihai ürünlerin dolaysız üretimi sayesinde bir tasarımcının işi olağanüstü basitleşmiştir. Çünkü tek yapacağı ürünleri bilgisayar ekranından alıp ticari rüştünü ispatlayıp ispatlamayacağını görmektir. Artık ortalıkta mantar gibi biten ve bir hayli özelleştirilmiş veya işbirlikleriyle tasarlanmış ürünlerle ortaya çıkan çok sayıda yeni şirket var.

Diğerleri ise kendi müşterileri tarafından çevrimiçinde tasarlanan ve satılan ürünlerin imalatı ve dağıtımı için birer platform olma görevini sürdürüyor. Bu gibi şirketler, müesses kuruluşların bir türlü sahip olamadıkları türden tüketici damak tadı içgörüleri ediniyor ve ilişkiler kuruyorlar.

Başlangıçta bu yeni rakipler, tüketicilerin ısmarlama bir tasarım, karmaşık bir geometri veya çabuk teslimat için yüksek bir bedel ödemeye hazır olduğu alanlarda faaliyet gösteren niş oyuncular olacak.

Ancak uzun vadede onlar rekabet avantajı kaynağını, düşük maliyetlerde ve yüksek hacimlerde üretme yeteneğinden, değer zincirinin tasarım veya müşteri ağlarının mülkiyeti gibi diğer alanlarına kaydırarak endüstrileri hiç de umulmadık yollardan baştan aşağıya değiştirebilirler.

Üstelik 3D baskılı ateşli silahlara yönelik açık kaynak tasarımlarının bolluğu, bu gibi teknolojilerin ne kadar fazla etik ve düzenleyici ikilemler yaratma ve endüstrileri bozma potansiyeline sahip olduklarını da çok iyi gösteriyor.

1- Katmanlı üretim teknikleri, eritme veya makine aracılığıyla işleme gibi “eksiltmeli” tekniklerle değil, nesneleri katman katman üstü üste ekleyerek oluşturur.
2- McKinsey Global Institute raporunun tamamı için, bkz. Bozucu Teknolojiler: Yaşamı, iş hayatını ve global ekonomiyi dönüştürecek ilerlemeler, 2013 Mayıs, mckinsey.com.
3- Mesela Mayo Clinic, ameliyat öncesinde hastanın CT taramasına dayalı 3D baskılı kalça eklemi modellerinden faydalanıyor. Sonra bu modeller, özel implantlar üretmesi için imalatçı firmaya gönderiliyor.

Yazarlar bu makaleye katkıları için Michael Chui ile Markus Hammer'a teşekkürü bir borç bilir.

Daniel Cohen, McKinsey’in New York ofisinde çalışan bir danışmandır. Matthew Sargeant, Stamford ofisinde çalışan bir danışmandır ve Ken Somers de Antwerp ofisinde çalışan bir baş uzmandır.