İngilizce “Three Dimensional” kelimesinin kısaltılmış hali olan 3D teknolojisinin hayatımızı etkileyen en önemli unsuru 3D yazıcılar elbette. Hemen hemen tüm sektörlerde kullanıma uygun olan bu teknoloji, üretime dair büyük bir potansiyeli içinde barındırıyor. Hazır giyim ve tekstil, çeşitli nedenlerle henüz bu potansiyeli tam anlamıyla kullanamıyor. Ancak atılan adımlar ve yapılan araştırmalar, önümüzdeki yıllarda 3D yazıcıların bu sektörde biraz daha etkili olabileceğinin ipuçlarını veriyor.

3boyutlu (3D) baskı teknolojisi, 1986’daki icadından bu yana küresel çapta imalat sektörlerini etkiledi ve kullanıldığı alanlar her geçen gün artıyor. Bu teknolojiyle birlikte otomotiv firmaları çoğu arabanın prototiplerini daha az maliyetle hazırlayabiliyor, Airbus şirketi bazı modellerinin parçalarını daha hızlı üretebiliyor ve NASA uzayda gıda üretimi yapabiliyor.

Kısaca anlatmak gerekirse, Eklemeli İmalat (Eİ) olarak da tanımlanan 3D baskı teknolojisi, katman katman yazdırılan malzemeleri birbirlerine ekleyerek 3 boyutlu nesneler oluşturmak için kullanılan sayısız teknolojiyi tanımlayan bir terim. Bazı araştırmacılar, 3D yazıcı teknolojisinin ilk olarak 80’lerin başında Hideo Kodama tarafından, ürün geliştirme sırasında prototipleri daha verimli bir şekilde üretmek için icat edildiğini öne sürse de, 3D Systems’in kurucu ortağı ve CTO’su (Chief Technology Officer - Teknoloji Başkanı ) Chuck Hull’un asıl yaratıcı olduğunu söyleyenler de mevcut. 3D yazıcılar; endüstriyel imalat, tıp ve sağlık, havacılık ve uzay, mimarlık ve inşaat, askeri uygulamalar, tekstil, gıda, eğitim ve diğer birçok alanda kullanılıyor.

Bebek adımlarıyla da olsa ilerleme kaydediliyor
Tekstil ve hazır giyim sektörleri bu teknolojinin sunduğu potansiyeli henüz tam olarak hayata geçiremedi. Bu gecikmenin nedeni 3D yazıcılarda hammadde olarak kullanılan polilaktik asit gibi sentetik malzemelerin tekstil veya hazır giyimde kullanılabilecek kadar esnek, dökümlü ve elastikiyetli olmamasından kaynaklanıyor. Bu sentetik malzemeyle yazdırılan ürünler rijit bir yapıda olup, kumaşlar gibi havanın geçmesine izin veren boşluklardan yoksundurlar.

Paris Anlaşması, Avrupa Birliği (AB) Yeşil Mutabakatı ve iklim değişikliğiyle mücadele alanındaki diğer gelişmeler tekstil ve hazır giyim sektörlerini daha sürdürülebilir bir üretim için dönüştürmeye başladı.

Henüz tekstil alanında emekleme aşamasında olan 3D yazıcılar, minimum atık seviyesinde üretim yapabildikleri için sıfır atık üretim tekniklerinde ön plana çıkıyor. Bu yüzden üniversiteler, şirketler ve araştırma enstitüleri, yukarıda daha önce belirtilen engellerin üstesinden gelmek için çözümler geliştirmektedirler. Bu sorunların üstesinden gelmek için vücudun yumuşak dokularının çoğunu oluşturan, tendonlar ve kaslarda bulunan kolajen proteininden ilham aldıklarını belirten ABD’deki Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) araştırmacıları, mikroskop altında elastik şeritli, kıvrımlı, iç içe geçmiş iplikler gibi bir moleküler yapıya sahip kolajene benzer bir baskı malzemesini araştırmaya koyuldular. Birçok farklı malzeme türünü deneyen araştırmacılar, termoplastik poliüretan (TPU) ile en iyi sonuca vararak 3D yazıcıda meş diyebileceğimiz dalgalı desenler tasarladılar. Bu prototipi geliştirerek daha esnek ve cilt kadar yumuşak olduğunu iddia ettikleri bir kumaş ürettiler. Araştırmacılar üretilen bu ürünün kullanım alanlarının tekstil endüstrisine yönelik uygulamaların yanı sıra aynı zamanda korse, cerrahi ağ veya kardiyovasküler stent gibi tıbbi uygulamalarda da kullanabileceğini belirttiler.

Bir diğer başarılı örnekte Maryland Üniversitesi’nde Liangbing Hu tarafından yönetilen bir araştırma grubundan geldi. 3D yazıcı kullanarak pamuğa göre yüzde 55 daha fazla soğutma etkisine sahip bir iplik üreten araştırmacılar, bor nitrür, polivinil alkol veya PVA’dan oluşan bir baskı malzemesini kullanarak uniform ve yoğun bir nanolif üretmeyi başardılar. Bu lifle dokunmuş kumaşlar, iyi bir mekanik mukavemete sahip olmasının yanı sıra çok güçlü bir soğutma etkisi gösterdiler.

Nanyang Teknoloji Üniversitesi ve California Teknoloji Enstitüsü (ABD) araştırmacıları tarafından geliştirilen, baskılandığında ve sıkıştırıldığında kendi ağırlığının 25 katından fazla yükleri taşıyabilen zincir zırh benzeri bu akıllı kumaşın detaylı makalesi Nature dergisinde yayınlandı. 3D yazıcıda üretilen ve birbiriyle kenetlenen sekiz yüzlülerden (oktahedron) oluşan kumaşta, baskı hammaddesi olarak naylon plastik polimer kullanıldı.

Alüminyum da dâhil olmak üzere çeşitli metallerden yapılmış baskı hammaddesi üzerinde çalıştıklarını belirten araştırmacılar, kumaşın kurşun geçirmez yeleklerde, yaşlılar veya engeliler için dış iskeleti güçlendirecek tıbbi yapılarda ve kişisel koruyucu ekipmanların yapımında potansiyel bir hammadde olabileceğini aktardılar. Köprüler veya binalar gibi daha fazla taşıma kapasitesi gerektiren büyük ölçekli endüstriyel uygulamalar için de ürünü geliştirip ilerde kullanabileceklerini iddia ettiler.

Zincir zırh benzeri yapıların başka bir örneği ise NASA’nın Jet Propulsion Laboratuvarı’ndaki araştırma ekibinden geldi. Uzayda kumaşın çeşitli uygulamalar için üretilip kullanılacağı bilincinde olan bilim insanları, 3D baskılı zincir yapısının ölçeklenebilir bir versiyonunu geliştirdiler. Araştırmacılar, 4D baskı teknolojisi adını verdikleri bu yöntemle sadece yapısal değil, aynı zamanda yansıtıcılık, pasif ısı yönetimsi, katlanabilirlik ve gerilme mukavemeti gibi fonksiyonlarını da istenilen düzeyde yazabiliyor.

Günümüzde, başarılı çoğu araştırmacı en iyi baskı hammaddesi olarak naylon veya TPU’ya yöneliyor. Bununla birlikte, Uzak Doğu’daki bazı araştırmacılar pamuk tozu içeren baskı hammaddeleri üzerine de çalışıyor. Bu alternatif malzemenin PLA malzemesine kıyasla daha yumuşak, daha iyi aşınma direncine ve çekme mukavemetine sahip olduğu iddia ediliyor. Hazır giyim ve tekstil sektörlerinde 3D yazıcıların hâlâ istenilen seviyede kullanılmamasının en önemli nedenlerinden biri olan doğru baskı malzemesini bulma engelini aşmamız gerekiyor. Bu amaçla esnek polimerler araştırılıyor olsa da endüstrinin kullanabileceği dökümlü, elastik ve hava geçirgen özelliklerine sahip nihai ürün için kullanılacak daha geniş bir hammadde yelpazesine ihtiyaç var. Bir diğer büyük sorun ise giyilebilir kumaşları daha hızlı basabilen özel 3D yazıcıların geliştirilmesi. 3D yazıcılar tekstil ve hazır giyim sektörlerini tamamen değiştirme potansiyeline sahip olsalar da, istenilen seviyeye ulaşmaları birkaç yıl ve hatta on yıllar alabilir.