apple stories
3D yazıcıda yazdırılmış titanyum Apple Watch kasalarıyla geleceği şekillendiriyoruz
Her şey kulağa hayal gibi gelen bir fikirle başladı: Daha önce prototipler oluşturmak için kullanılan 3D yazdırma teknolojisinden, Apple’ın tasarım standartlarına tamamen uygun, yüksek kaliteli geri dönüştürülmüş metalden yapılan, birbirinin aynı milyonlarca kasa üretmek için de yararlanılabilir miydi?
“Bu öylesine bir fikir değildi. Gerçekleşmeyi çok isteyen bir fikirdi.” diyen Apple’ın Ürün Tasarımından Sorumlu Başkan Yardımcısı Kate Bergeron sözlerine şöyle devam ediyor: “Bu soruyu sorduğumuz andan itibaren bu fikri test etmeye başladık. Sürekli prototip oluşturarak, süreç optimizasyonu yaparak ve çok büyük miktarda veri toplayarak bu teknolojinin istediğimiz yüksek kalite standardını karşılayabileceğini kanıtlamak zorundaydık.”
Bu yıl Apple Watch Ultra 3 ve titanyum Apple Watch Series 11 kasalarının tamamı, yüzde 100 geri dönüştürülmüş uzay endüstrisi standardında titanyum tozu kullanılarak 3D yazıcıda yazdırıldı. Bu gelişme, daha önce büyük ölçekte mümkün olmadığı düşünülen bir başarıydı. Apple’daki tüm ekipler ortak bir amaç uğruna birlikte çalıştı. Series 11’deki parlak ışıldayan yüzey mükemmel olmak zorundaydı. Ultra 3 ise maceraperest kullanıcıların taleplerini karşılayacak şekilde dayanıklılığını ve hafifliğini korumalıydı. Aynı zamanda her iki modelin de performanstan ödün vermeden gezegenimiz için daha iyi olması ve ürünlerde aynı ya da daha yüksek kalitede malzemeler kullanılması gerekiyordu.
Apple’ın Çevre ve Tedarik Zinciri İnovasyonundan Sorumlu Başkan Yardımcısı Sarah Chandler şöyle açıklıyor: “Apple’da tüm ekipler çevreyi temel değerlerimizden biri olarak ele alıyor. 3D yazdırmanın malzeme verimliliği açısından büyük potansiyel taşıyan bir teknoloji olduğunu biliyorduk. Bu konu, Apple 2030 hedefimize ulaşmamız için kritik önem taşıyor.”
Şirketin bu on yıllık dönemin sonuna kadar ayak izinin tamamını karbon nötr hale getirmeyi amaçlayan iddialı hedefi Apple 2030 kapsamında, üretim tedarik zinciri ve ürünlerin ömür boyu kullanımı da yer alıyor. Daha şimdiden Apple Watch’un üretiminde kullanılan elektriğin tamamı rüzgar ve güneş gibi yenilenebilir enerji kaynaklarından elde ediliyor.
Eklemeli bir işlem olan 3D yazdırma tekniğinde, nesne gereken son şekline olabildiğince yakın hale gelene kadar katman katman yazdırılıyor. Geçmişte dövme parçaların işlenmesi çıkarmalı bir işlemdi ve malzemenin büyük kısmının tıraşlanması gerekiyordu. Bu değişim, Ultra 3’te ve Series 11’deki titanyum kasalarda önceki nesillerin yalnızca yarısı kadar hammadde kullanılmasına olanak tanıyor.
“Yüzde 50 oranında bir düşüş inanılmaz bir başarı. Tek bir saat için kullanılan malzeme miktarıyla iki saat üretebiliyorsunuz.” diyerek açıklıyor Chandler. “Geriye dönük bir analiz yaptığımızda, bu sürecin gezegenimiz için inanılmaz bir tasarruf sağladığını görüyoruz.”
Apple, bu yeni süreç sayesinde yalnızca bu yıl toplam 400 tondan fazla ham titanyumdan tasarruf sağlanacağını tahmin ediyor.
Son on yıl içinde Apple, 3D yazdırma teknolojisiyle denemeler yaptı. Bu süre zarfında 3D yazdırma sektörü yükselişe geçti. Hastane laboratuvarlarında doktorlar 3D yazıcıda yazdırılmış ilk protezleri ve yapay organları kullanmaya başladılar. Dünyanın atmosferinin dışında bile astronotlar, Uluslararası Uzay İstasyonu’ndayken yaşamsal araçları 3D yazıcıda yazdırmanın hızını ve kolaylığını keşfettiler.
“Uzun süre bu teknolojinin olgunlaşmasını izledik ve prototiplerin tasarımlarımızı daha iyi temsil etmeye başladığını gördük.” diyen Apple Watch ve Vision Üretim Tasarımından Sorumlu Apple Kıdemli Direktörü Dr. J. Manjunathaiah sözlerini şöyle sürdürüyor: “Ürünlerimizi üretirken daha az malzeme kullanmak her zaman amaçladığımız bir şeydi. Kozmetik parçaları 3D yazdırma ile büyük ölçekte üretmeyi daha önce başaramamıştık. Bu nedenle kozmetik parçaları üretmek için 3D yazıcıda yazdırılmış metalle deneme yapmaya başladık.”
Apple’da işlevsellik, göz alıcılık ve dayanıklılık, temel şartları oluşturuyor. Üzerine titiz güvenilirlik testleri, performans ve hatta malzeme bilimindeki gelişmeler ekleniyor. Bütün bunlar, Apple’ın 2030’a kadar tüm ürünlerini karbondan arındırma hedeflerinden geri adım atmaması sağlanarak gerçekleştiriliyor.
Yukarıdan bakıldığında, Legodan yapılmış beyaz gökdelenleri andıran sıra sıra bloklar yerden yükselmiş, gece gündüz çalışırken görünüyor. İşte bunlar, Apple Watch Ultra 3 ve Series 11’deki titanyum kasaları üretmek için çalışan 3D yazıcılar.
Her bir makinede altı lazer barındıran bir galvanometre bulunuyor. Bu lazerlerin tümü, tek bir kasanın tamamlanması için aynı anda çalışarak 900’den fazla katmanı tek tek üretiyor. Ancak henüz yazıcılar çalışmaya başlamadan önce ham titanyumun atomizasyon işlemiyle toza dönüştürülmesi gerekiyor. Bu işlemle malzemedeki oksijen içeriği ayarlanarak titanyumun ısıya maruz kaldığında patlayıcı hale gelen özellikleri azaltılıyor.
“Bu işlemde en ileri malzeme biliminden yararlandık.” diyor Bergeron.
Manjunathaiah ise şöyle açıklıyor: “Tozun 50 mikron çapında olması gerekiyordu. Çok ince bir kum tanesi gibi diyebiliriz. Lazer uygulandığında bu malzeme, oksijen içerip içermemesine bağlı olarak çok farklı davranışlar gösteriyor. Bu nedenle oksijen içeriğini düşük tutmanın yollarını bulmamız gerekti.”
“Kalınlığı her katman tam 60 mikron olacak şekilde ayarlamak, bu tozun çok ince bir şekilde yayılması anlamına geliyor.” diye ekliyor Bergeron. “Bu süreci büyük ölçekte üretime uygun hale getirmek için olabildiğince hızlı, gereken hassasiyeti sağlamak için de olabildiğince yavaş çalışmak zorundaydık. Bu sayede hem verimli çalışmayı hem de tasarım hedeflerini karşılamayı başardık.”
Yazıcılar çalışmayı bitirdiğinde bir operatör, kaba toz giderme adı verilen bir işlemle baskı tablasında kalan toz artığını vakumla temizliyor. Baskılar kasada kullanılması gereken tüm bağlantılar için neredeyse son şekline getirilerek yazdırıldığından, kasaların en küçük boşluklarında hâlâ toz kalabiliyor. İnce tozdan arındırma aşamasında, kalan tozlar ultrasonik çalkalayıcıyla temizleniyor.
Tekilleştirme sürecinde ince bir elektrikli tel kasaları keserek birbirinden ayırıyor ve aynı anda kesme işlemine bağlı oluşan ısının düşük tutulması için sıvı bir soğutucu püskürtülüyor. Ardından otomatik optik denetim sistemi her bir kasayı ölçerek boyutların ve kozmetik özelliklerin doğruluğunu kontrol ediyor. Bu adım, kasaların son işleme için hazır olduğundan emin olmak üzere gerçekleştirilen son kalite kontrolü.
“Makine mühendisleri, tüm dünyada bulmaca çözme konusunda en becerikli kişiler olmalılar.” diyor Bergeron. “Devre kartının, ekranın, pilin ve son montajda kasaya yerleştirilen her şeyin kasanın içine sığmasını sağlıyorlar. Bu süreçte saatin işlevsel olduğundan emin olmak için testler yapıyoruz. Ardından yazılımı ekleyip saati bir süre çalıştırarak işlevselliğin şartlarımızı karşılayıp karşılamadığını kontrol ediyoruz.”
3D yazdırma teknolojisinin olanak tanıdığı önemli bir diğer tasarım geliştirmesi de daha önce dövme yönteminde erişilemeyen konumlara yazdırma tekniğinde doku eklenebilmesi oldu. Apple Watch’ta bu, cellular modellerdeki anten muhafazası için suya dayanıklılık sürecinin iyileştirilebilmesi anlamına geliyordu. Cellular modellerin kasasında anten işlevi için plastikle doldurulmuş bir girinti bulunuyor. Metalin iç yüzeyine 3D yazıcıyla spesifik bir dokunun yazdırılabilmesi sayesinde Apple, plastikle metalin birbirine daha iyi bağlanmasını sağlamayı başardı.
Yapbozun parçalarını birleştirmek uzun yıllar süren bir yolculuk gibiydi. Bu yolculuk, spesifik alaşım bileşiminden yazdırma işlemine kadar, bu reçeteyi daha iyi hale getirecek bir dizi demo ve pilot projeyle başladı. İşlemi önceki nesil ürünler üzerinde çok daha küçük ölçeklerde test eden ekip, yöntemin titanyumla çalışmanın kendine özgü zorluklarına çözüm getireceğinden emin oldu.
“Bir sonraki adıma geçebilmek için her zaman o küçük adımları atmaya çalışıyoruz.” diyen Bergeron sözlerine şöyle devam ediyor: “Bu yöntem, şimdiye kadar sahip olduğumuzdan daha da fazla tasarım esnekliğine kavuşmamıza fırsat tanıdı. Çığır açıcı bu atılımı büyük ölçekte, gerçekten sürdürülebilir bir şekilde ve istediğimiz kozmetik ve yapısal düzeyde gerçekleştirdiğimize göre, artık olasılıklarımız sınırsız.”
Bu tasarım esnekliği, Apple Watch’un ötesinde bir başka avantaj daha sağladı: yeni iPhone Air’deki USB-C bağlantı noktası. Yine geri dönüştürülmüş titanyum tozu kullanılarak 3D yazıcıda yazdırılmış titanyum kasaya sahip tamamen yeni bir bağlantı noktası yaratan Apple, bu inanılmaz incelikteki dayanıklı tasarımı gerçeğe dönüştürebildi.
Fizik kuralları, malzeme alanındaki inovasyonlar, benzersiz tasarım ve çevre konusunda ödün verilmeyen bir kararlılık bir araya geldiğinde sihirli sonuçlar doğabiliyor.
“Sistem değişikliği konusunda son derece kararlıyız.” diyor Chandler. “Hiçbir şeyi yalnızca bir kez yapmış olmak için yapmıyoruz. Kullandığımız her yeni yöntemin, sistemin işleme şekli haline gelmesini amaçlıyoruz. Tüm çalışmalarımıza yön veren temel prensibimiz, her zaman insanlar ve gezegenimiz için daha iyi ürünler tasarlamak oldu. Tasarım, üretim ve çevreyle ilgili hedeflerimizden asla ödün vermeden inovasyon yaratmak için bir araya geldiğimizde, hayal bile edemeyeceğimiz kadar büyük avantajlar elde ediyoruz.”
Yazıyı Paylaş
Media
-
Bu makalenin metni
-
Bu makaledeki medya içeriği