3D Baskı Saat Yapımı

3D baskı saat yapımcılığında radikal değişimlere gebe bir geleceğin habercisi.

San Jose Devlet Üniversitesi Mekanik Mühendislik Bölümü öğrencisi Karel Bachand, saatler için ayırdığı bütçesinin oldukça üzerinde komplike olanlara çok meraklıydı. Özellikle Urwerk UR-202 gibi zamanın dönen bir kadran üzerinden okunabildiği kadranların hayranıydı. 150 bin dolardan fazla satış fiyatıyla bu saat, onu farklı bir düşünceye sevk etti. Saati bilgisayarında modellemeye başlayan Bachand, “Böylece mekanik etkileşimlerden bazılarını görselleştirebilecektim” diyor.

Öngörülü Meşgale

Bachand, hayatında hiç gerçek bir Urwerk görmemişti. Ama bir yıllık zahmetli bir tersine mühendislik sürecinin ardından sanal UR-202’sinin tüm fonksiyonları çalışıyordu. Saati yapmaksa ayrı bir meseleydi. UR-202, 2008’de piyasaya çıktığında bileşenlerin her biri özel işlem gerektirdiğinden sayısız tekrardan sonra her parçayı prototiplendirmek inanılmaz masraflıydı. Ama 2013’te, yani Bachand üniversitedeyken pratikte herhangi bir şekil 3D baskıyla ucuza imal edilebiliyordu. 3D baskıyla ürettiği UR-202, Urwerk’in kurucuları Felix Baumgartner ve Martin Frei’yi o kadar etkiledi ki, versiyonları mukayese etmek için kendisini Cenevre’deki 2015 Salon International de la Haute Horlogerie’ye davet ettiler.

3D baskılı üretim parçaları tozdan imal etme yöntemidir. Tanecikler tamamen sıvılaşmadan ısıtılır ve yüksek hassasiyetli lazerlerle katman katman birbirine bağlanır. Farklı materyaller ve farklı detaylandırma seviyeleri için sayısız teknik içerir. Bachand’ın anladığı kadarıyla en ileri horolojik amaçlara hizmet etme kapasitelerinin ötesinde bu teknikler, saat yapımcılığı endüstrisinin temel iskeletini başta ayağa değiştirmeye hazır.

Devler Ligi

Panerai Araştırma & Geliştirme Müdürü Federica Carpano, “3D baskıdan her gün olmasa da her hafta yararlanıyoruz” diyor. Tasarımları stil ve konfor bakımından hızla test etmek amacıyla kasalar polimerden basılıyor. Panerai’ın yeni hızlı açılan kordon değiştirme sistemi gibi mekanizmalarının da örnek modellemede kullanılmak üzere nihai boyutlarından beş ya da 10 kat büyük çıktısı alınıyor. Panerai’ın yapmadığı –daha doğrusu İsviçre’de hiçbir büyük şirketin yapmadığı– şey 3D yazıcı ile prototip mekanizmalar hazırlamak. En iyi 3D yazıcılar bile henüz endüstride standart olan mikron ölçekte hata payı oranını veremiyor. Parçalar yazıcıdan çıktığında hâlâ elle düzeltilmeye ihtiyaç duyuyorlar. Saat yapımcıları mekanizmaları ve mekanik parçaları parlatılmış akrilikten yaparak bu sorunlardan kaçınıyor.

Panerai bu mahareti şirketin 3D basılmış kasada sattığı ilk saat olan Lo Scienziato Luminor 1950 Tourbillon GMT Titanio ile gözler önüne serdi. “Hedefimiz esnekliğini korurken saatin ağırlığını azaltmaktı” diye açıklıyor Carpano. Buradan hareketle mühendisler yazıcıyı titanyum kasayı içi oyuk olarak çıkaracak şekilde programladı. Dış kasaya klasik Panerai görünümü kazandırmak için de titanyum yüzey CNC makineleriyle yeniden kaplandı.

Carpano’ya sorarsanız Lo Scienziato kasasının kusursuz pürüzsüzlüğü Panerai’ın titanyum sinterleme ve işlemedeki ustalığını yansıtıyor. Mimar ve saat üretimi girişimcisi Michiel Holthinrichs ise 3D baskının avantajlarından yararlanmak için Hollanda’da kendi saat şirketini kurdu.  Hothinrichs, 3D basılmış parçaların pütürlü yüzeylerinin saklanmak bir yana vurgulanması gerektiğini söylüyor. Kendi adını taşıyan şirketinin ilk ürünü Ornament 1, bunun kanıtı. “3D üretim tasarım yöntemlerini tamamen değiştiriyor” diyor. “Yeni ve alışılmadık formlar için bir dolu fırsat var.”

Sektördeki kimi yetkililer sadece kasaları değil mekanizma formlarını da göz önünde bulundurarak bu yeni üretim tekniklerine kafa yormaya başladı. Sellita’nın inovasyon ve pazarlama direktörü Sébastien Chaulmontet, 1960’larda plastiğin endüstriyel tasarımdaki etkileri kadar muazzam bir değişimin, bir tasarım devriminin ufukta göründüğünü düşünüyor.

“Mobilyalar asırlarca düz hatlar ve birbirine vidalanan parçalarla tahtadan yapıldı” diye açıklıyor. Başlangıçta üreticiler tek parça halinde kalıplanmış plastik mobilyalara değişik formlar verilip verilemeyeceğini anlamak için plastiğe sanki tahtayla aynı materyal özelliklerine sahipmiş gibi yaklaştı. “Geleneksel mekanizmada tıpkı bir İkea mobilyasındaki gibi birbirine tutturulmuş yatay ve dikey parçalar vardır” diyor Chaulmontet. “3D baskıyla geleneksel beş eksenli makinelerde kısmen mümkün olan akıcı formlar yapma ihtimalimiz olacak. Bileğinizde bir heykel taşıyormuş gibi hissedeceksiniz.”

Chaulmontet gelecek zaman kipiyle konuşuyor, çünkü birçok İsviçreli gibi o da teknoloji saat yapımcılığı maharetlerine layık özellikler eklemeden önce 3D baskının mevcut saat yapımcılığı standartlarını karşılaması gerektiğine inanıyor. Bu üretime uygun materyallerin azlığı, CNC’lerde hâlâ noksan olan kesinlik sıraladığı sınırlayıcı faktörler arasında.

Asi Markalar

Sektör dışındakiler ise İsviçreli üreticilerin muhafazakârlığını geçmişte işe burnunu sokanlara ağzının payını veren bir pazara girmek için bir fırsat olarak görüyor. Vortic Watch Co.’nun CEO’su R. T. Custer, “İsviçreliler mükemmel olmak zorunda” diyor. “Öte yandan benim müşterilerim yaptığımız her saatin benzersizliğinin farkında. Kusurlu olsunlar diye ürettiğimiz bir dolu eğlenceli ürünümüzün varlığından da haberdarlar..”

Custer, Vortic’i 2013’te Pennsylvania Devlet Üniversitesi’nde mühendislik eğitimi alırken  kurdu. Antika Amerikan cep saatlerinin mekanizmalarından büyülenen – genellikle kasaları hurda diye satıldıktan sonra öksüz kalan mikro-mekanik şaheserleri – o ve birçok arkadaşı mekanizmaları kol saati kasalarına takarak onlara ikinci bir şans vermek istedi. Mekanizmalarının şekil ve boyut farklılıkları yüzünden seri üretim imkansızdı. Katmanlı üretim ise form faktörünün yanı sıra finansal bakımdan da ihtiyaç duydukları esnekliği sunuyordu. 3D baskı garajlarında çalışıp tek seferde sadece bir kasa yapmalarına olanak verdi.

Artık yılda 400 saat üreten Vortic kasa ölçüleriyle oynamadan 10 farklı üreticiden çok çeşitli mekanizmalar tedarik edebildiği bir ek parça sistemi geliştirdi. Yine de Custer 3D baskıyı hala temel değer olarak görüyor ve bunun tek nedeni basılan her kasanın diğerinden biraz farklı olması da değil. “Basmak sürekli yineleme imkanı veriyor” diyor. “Asla tek bir tasarıma ya da tek bir mühendislik özelliğine sıkışıp kalmıyoruz.”

Parlak Bir Gelecek

Dünyanın önde gelen yazıcı üreticilerinden 3D Systems’ın eski kreatif direktörü ve ödüllü bağımsız tasarımcı Janne Kyttanen’e göre gelecek nesil daha azını talep etmeyecek. “Milenyum insanları işin içine girmek, yaratıcılıkta pay sahibi olmak istiyor” diyor. “Şöyle diyebilmek istiyorlar: ‘Hey, saatimi kendim yaptım.”

Kyttanen, 3D baskının Chaulmontet’i tatmin edecek hata paylarıyla kasadan eşiklere ve hatta dişli mekanizmalarına dek her bileşeni üretmesine engel teşkil eden teknik bir neden göremiyor. “Temelde lazerler CNC frezeleme aletleri kadar hassas hale getirilebilir” diyor. Asıl zorluk zaruri yenilikler için gerekli motivasyon; başka bir deyişle 3D yazıcı üreticilerini bu konuda yatırım yapmaya ve ihtiyaç duyulan makineleri inşa edecek kıvama getirmek.

“3D yazıcı şirketlerinde iş modeli materyal satmak üzerine kuruludur” diye açıklıyor Kyttanen. “Paranın yüzde 80’i materyalden, yüzde 20’si makine satışlarından gelir.” Saatlerin küçük objeler olduğu ve lüks saatlerin büyük miktarda üretilmediği hesaba katılırsa, “Onlar açısından sizin sisteminizi geliştirmelerini gerektiren bir sebep yok” diyor. 3D yazıcı şirketlerinin işi ciddiye almalarını sağlamak ancak telif paylaşımı gibi yeni türden düzenlemelerle mümkün.

Böyle bir avantaj herkes için anlamlı olabilir. Aslında saat yapımcılığı endüstrisi son zamanlarda LIGA diye bilinen bir üretim tekniğiyle (Almanca Lithographie, Galvanoformung, Abformung yani taş baskı, elektro kaplama, kalıba basma kelimelerinin kısaltması) galvanize ediliyor – kelimenin gerçek anlamıyla. LIGA işleminde elektro kaplama uygulaması bileşenleri atomik ölçekte büyütmek amacıyla kullanılıyor ve Chaulmontet’e göre saat yapımcılığının önünde eskiden akıl sır ermeyen yollar açıyor. En dikkate değer örneklerden biri Agenhor’dan Jean-Marc Wiederrecht’in geliştirdiği oynama payı olmayan dişli. Bu dişliler komplike zaman göstermede yaşanacak değişimin habercisi.

Ciddi işbirlikleri ancak 3D baskıyla mümkün olabilen aynı derecede önemli yeniliklere öncülük edebilir. Yeni geometrik şekiller parçaların birleştirilmesini izin vererek bileşen sayısını hatırı sayılır miktarda azaltabilir ve materyallerin bileşik halde basılmalarıyla fonksiyonellik artabilir. “Bir saat makineden tamamen montajlı halde bile çıkabilir” diye öngörüde bulunuyor Kyttanen.

Oysa Karel Bachand, muhalif yaklaşımına sadık kalarak endüstrinin fonksiyonel parça üretiminde 3D baskı yöntemiyle deneyler yapmaya başlayacağı zamanı beklemedi. Üniversiteden mezun olduktan sonra markasını kurdu ve yakın bir tarihte tamamen kendi tasarımı olan bir saat çıkaracak. 3D yazıcıyla plastik prototipini hazırladığı projeye Barrelhand Project 1 adını verdi. Barrelhand Project 1 sıçrayarak ilerleyen saatler ve 20. yüzyıl pikaplarından esinlenerek tasarladığı bir mekanizmayla işleyen retrograd dakika göstergesi içeriyor. Fonksiyonel parçaların çoğu CNC makineleriyle üretilse de Bachand üst plakayı çelikten basmayı planlıyor; hatta bu nedenle imalat esnasında oluşan ısıyı dağıtmak için petek deseni geliştirdi. “Bu yeni üretimin kapasitesini ispatlayan saatimi Ar & Ge sırasında kullanılan tüm katmanlı üretim tekniklerine ithaf ediyorum” diyor.

Belki de yeni bir Karel Bachand’ın ufukta belirmesine de yardım eder –Project 1’i tersten mühendislikle incelemesi ve 3D yazıcıyla basması için cesaretlendirir.