EKLEMELİ İMALATTA SÜRDÜRÜLEBİLİRLİK: TASARIM, MALZEME VE SAYISALLAŞMA YAKLAŞIMLARI

1. GİRİŞ
   Hızla gelişen teknoloji ve artan üretim talepleri sanayinin ve özellikle de imalat sektörünün bunlara paralel olarak değişim ve gelişimini zorunlu kılmaktadır. Rekabetin giderek arttığı küresel piyasalarda, imalat şirketleri ayakta kalabilmek ve pazar paylarını koruyabilmek için daha fazla üretmek ve etkin büyüme stratejileri benimsemek zorunda kalmaktadır [1]. Ancak bu yaklaşım, doğal kaynaklar üzerinde büyük bir yük oluşturmuş ve özellikle geleneksel imalat yöntemleri ile yüksek enerji tüketimi, malzeme israfı ve karbon salınımı gibi kavramların bir arada anılmaya başlanmasına neden olmuştur [2]. Buna ek olarak, Birleşmiş Milletler’in yayınladığı Sürdürülebilir Kalkınma Hedefleri, imalat sektörünün çevresel, ekonomik ve sosyal sorumluluklarını yeniden şekillendirmesini zorunlu kılmış ve sürdürülebilirlik kavramını sektör için vazgeçilmez hale getirmiştir [3]. Bu durum, üretim süreçlerinin sürdürülebilirlik ilkelerine uygun şekilde yeniden tasarlanmasını ve doğal kaynakların daha verimli kullanılmasını kaçınılmaz bir gereklilik haline getirmektedir.
   Yenilikçi imalat teknolojileri ve çevreci yaklaşımlar, imalat endüstrisini daha sürdürülebilir hale getirmek için kritik bir rol oynamakta ve sektörün, çevresel sorumluluk ile üretkenliği bir araya getiren bir dönüşüm sürecine öncülük etmesini sağlamaktadır [4]. Bu sürece en etkili katkı, karmaşık geometrili parçaların, üç boyutlu (3B) tasarım verilerinden yola çıkarak, katman katman üretimini mümkün kılan eklemeli imalat (Eİ) teknolojilerinin gelişimi ile sunulmaktadır [5]. Başlangıçta hızlı prototipleme amacıyla geliştirilmiş olan Eİ teknolojileri, günümüzde son kullanıcı ürünlerinin imalatında da etkin çözümler sunmaya başlamıştır. Yenilikçi tasarım olanaklarının kullanımını mümkün kılarak, malzeme israfının azaltılması, enerji tasarrufunun sağlanması, lojistik süreçlerin sadeleştirilmesi gibi sektörel alanda sunduğu üstünlüklerin yanında, çevresel, ekonomik ve sosyal boyutları ile de sürdürülebilir kalkınma hedeflerine katkı sağlamaktadır [6]. Son yıllarda kalite, fiyat ve işlem süreleri açısından kaydedilen iyileştirmeler, Eİ pazarını pek çok farklı sektörü etkileme gücüne sahip, hızla büyüyen bir pazar haline getirmiştir. Özellikle havacılık, otomotiv, sağlık ve tüketici ürünleri gibi sektörlerde hem ekonomik hem de çevresel sürdürülebilirlik açısından büyük bir yetenek taşımaktadır. Sürdürülebilirlik hedeflerine ulaşmanın, pazarda rekabet avantajı olarak kabul edildiği günümüzde, atıkların azaltılması ve üretimde kaynak verimliliğinin sağlanması sürdürülebilir imalatın en temel unsurlarını oluşturmaktadır. İmalatta sayısallaşma, sayısal ikiz, tasarım eniyilemesi (topoloji eniyilemesi, kafes yapılar gibi), üretken tasarım ve benzetim gibi teknolojik araçların kullanımını mümkün kılan Eİ, ürünlerin tasarım aşamasından itibaren daha verimli, hafif ve enerji tasarruflu olacak şekilde tasarlanıp, üretilmesine imkân sunmaktadır [7], [8]. Bunun yanında, yalnızca ihtiyaç duyulan malzemenin kullanılmasıyla atıkları en aza indirirken, üretim süreçlerini enerji kullanımı açısından daha verimli hale getirmektedir. Ayrıca, benzetim araçları, üretim öncesinde tasarımın başarımını ve dayanıklılığını analiz ederek, prototipleme sürecini hızlandırmakta ve kaynak kullanımını azaltmaktadır [9]. Bu yenilikçi yaklaşımlar hem çevresel etkilerin azaltılmasına hem de uzun vadeli ekonomik faydaların elde edilmesine olanak tanımaktadır [6].
   Bu yazıda, eklemeli imalatın sürdürülebilirlik açısından sağladığı üstünlükler, karşılaşılan zorluklar ve gelecekte bu teknolojinin çevresel etkilerini daha da iyileştirebilecek yenilikler çevresel, ekonomik ve sosyal boyutları ile ele alınmıştır. Eklemeli imalatın, Birleşmiş Miller Sürdürülebilir Kalkınma Hedefleri ile ilişkisi, tasarım eniyilemesi, sayısallaşma, süreç ve malzeme eniyileme araçları temel alınarak açıklanmış ve gelecekte karşılaşılabilecek durumlar değerlendirilmiştir.
2. SÜRDÜRÜLEBİLİRLİK KAVRAMI VE TEMEL BİLEŞENLERİ
   Sürdürülebilirlik, “gelecek nesillerin kendi gereksinimlerini karşılama yeteneğini tehlikeye atmadan bugünün gereksinimlerini karşılamak” olarak tanımlanmaktadır [10]. Doğal kaynakların tükenmesini önleyerek çevresel, ekonomik ve sosyal dengenin korunmasını amaçlayan sürdürülebilirlik kavramı, çevresel sürdürülebilirlik, ekonomik sürdürülebilirlik ve sosyal sürdürülebilirlik olmak üzere üç temel bileşen üzerine kurulmuştur. Çevresel sürdürülebilirlik, ekosistemlerin korunmasını ve doğal kaynakların verimli kullanılmasını hedeflerken, ekonomik sürdürülebilirlik uzun dönemli kalkınmayı destekleyen üretim ve tüketim modellerini kapsamaktadır. Sosyal sürdürülebilirlik ise toplumsal eşitliği, adil yaşam koşullarını ve gelecek nesillerin refahını gözeten karar ve eylemleri içerir [11]. Bu üç temel unsurun dengeli bir şekilde uygulanması hem bugünün hem de geleceğin gereksinimlerini karşılayan bir yaşam ve üretim modelinin oluşmasını sağlamaktadır [9].
   Sürdürülebilirliğin çevresel bileşeni ekolojik bütünlüğün korunmasını amaçlamaktadır. Çevresel sürdürülebilirlik; doğal kaynakların verimli kullanılması, ekosistemlerin korunması ve karbon ayak izinin azaltılması yoluyla, kısaca dünyanın kendini yenilemesini sağlayan sürdürülebilir ve sorumlu tüketim ile doğayı ve ekosistemi korumayı hedeflemektedir. Sürdürülebilirliğin ekonomik bileşeni; çoğunlukla insan topluluklarının ihtiyaçlarını karşılamak ve sürdürmek için gerekli kaynaklara erişebilmesini hedefler. Bu bileşen, özellikle güvenlik sistemleri ve var olan geçim kaynaklarına eşit erişimi konu almaktadır. Sosyal sürdürülebilirlik ise çoğunlukla insan haklarının ve gerekliliklerinin elde edilmesini, sağlıklı ve güvenli bir toplumu koruyabilecek yeterli kaynaklara eşit erişimi ve sürdürülmesini hedeflemektedir. Bu üç unsur bir arada yürütüldüğünde hem mevcut nesillerin hem de gelecek kuşakların gereksinimlerini karşılayan sürdürülebilir bir yaşam ve kalkınma modeli oluşturulabilecektir [11].
   Birleşmiş Milletler (BM) 2015 yılında üye devletleri için on yedi sürdürülebilir kalkınma hedefi (SKH) ile desteklenen 2030 Gündemini kabul etmiştir. SKH’ler, 2030 yılına kadar üye devletlere, dünya, insanlık, refah, barış ve ortaklık ekseninde daha sürdürülebilir bir geleceğe ulaşmaları için ortak bir yol haritası sunmaktadır [3]. Bu hedefler, çeşitli sosyal ve çevresel alanlarda ilerleme kaydederek daha adil, yaşanabilir ve dengeli bir dünya kurulmasını amaçlamaktadır. Bununla birlikte, üretken faaliyetler, yaratıcılık ve yenilikçi sistemler aracılığıyla ekonomik verimliliğin artırılması hedeflenmektedir. Aynı zamanda, yeni ve daha uygun malzemeler, yenilenebilir enerji kaynakları, enerji verimli süreçler ve teknolojik gelişmeler sayesinde kaynakların daha etkin ve sürdürülebilir bir şekilde kullanılması amaçlanmaktadır. Enerji kullanımının, hammadde tüketiminin ve hammadde dönüşümünün en uygun konuma getirilmesi, 2050 yılına kadar sera gazı salınımlarını 1990 yılı seviyelerine kıyasla %80-95 oranında azaltma hedefine ulaşmanın etkili yollarından biridir [12].

3. SÜRDÜRÜLEBİLİRLİK VE EKLEMELİ İMALAT
   İmalat sistemlerinin sürdürülebilirliğinin analiz edilmesinde kullanılan en temel yaklaşım “Ürün Yaşam Döngüsü” yaklaşımıdır. Bu yaklaşım, tasarım, malzeme, imalat ve geri dönüşüm ölçütleri bakımından bir ürünün çevresel etkisini değerlendirerek, her bir bileşenin çevre üzerindeki etkisini sayısallaştıran kapsamlı bir değerlendirme sunmaktadır. Hammaddenin elde edilmesinden kullanım ömrü sonuna kadar kapsamlı bir analiz olanağı sunan ürün yaşam döngüsü yaklaşımı özellikle geleneksel imalat yöntemleri ile Eİ’ın sürdürülebilirlik açısından değerlendirilmesine ve en uygun yöntemin belirlenmesine olanak tanımaktadır [13], [14].
   Eİ, geleneksel yöntemlere oranla sunduğu pek çok üstünlük ile SKH’ler kapsamında endüstri, çevre, sağlık, eğitim ve ekonomi gibi birçok alanda sürdürülebilir gelişime doğrudan veya dolaylı olarak katkı sağlamaktadır. SKH 3 – Sağlık ve Kaliteli Yaşam çerçevesinde, kişiye özel ortopedik implantlar, protezler ve tıbbi aygıtlar üreterek sağlık sektörüne önemli yenilikler sunmakta, biyouyumlu malzemeler ve doku mühendisliği ile gelişmiş medikal çözümler üretmektedir. SKH 4 – Nitelikli Eğitim kapsamında, eklemeli imalat teknolojileri mühendislik ve tasarım alanlarında uygulamalı öğrenme fırsatları sunmakta, okullarda ve üniversitelerde 3B yazıcı kullanımı ile yaratıcı düşünme ve problem çözme becerilerini geliştirmektedir. SKH 8 – İnsana Yakışır İş ve Ekonomik Büyüme hedefi ile bağlantılı olarak, düşük yatırım maliyetleri ile KOBİ’ler için rekabet üstünlüğü yaratmakta ve sayısal üretim süreçleri ile uzaktan imalat ve siparişe dayalı imalat gibi yeni iş modellerinin gelişmesini sağlamaktadır. SKH 9 – Sanayi, Yenilikçilik ve Altyapı hedefi doğrultusunda, yenilikçi imalat teknikleri ile sanayi süreçlerini dönüştürerek altyapıyı güçlendirmekte, atık miktarını azaltarak, tasarım özgürlüğü sunmakta ve yerinde üretim olanağıyla tedarik zincirlerini eniyilemektedir. SKH 11 – Sürdürülebilir Şehirler ve Topluluklar hedefi doğrultusunda, afet sonrası geçici konutlar, su arıtma sistemleri ve temel altyapı bileşenleri hızlı bir şekilde üretilebilirken, beton ve biyomalzeme bazlı 3B baskı teknolojileri sürdürülebilir şehirlerin inşasında kullanılmaktadır. SKH 12 – Sorumlu Üretim ve Tüketim kapsamında, Eİ sayesinde yalnızca gerektiği miktarda malzeme kullanılarak hammadde israfı minimize edilmekte ve üretim fazlası önlenerek çevresel etki azaltılmaktadır. Son olarak, SKH 13 – İklim Eylemi ile bağlantılı olarak Eİ, yerinde üretimi destekleyerek lojistik kaynaklı karbon salınımını düşürmekte, geleneksel talaşlı imalat süreçlerine kıyasla daha az enerji tüketerek iklim değişikliğiyle mücadeleye katkıda bulunmaktadır [15], [16], [17]. Ayrıca sunduğu tasarım serbestliği imkânı ile havacılık ve otomotiv sektörlerinde daha hafif ve eniyilenmiş parçalar üreterek yakıt tasarrufu sağlamaktadır. Sonuç olarak, Eİ’nin sağladığı tasarım eniyilemesi, yapay zekâ, sayısallaşma, malzeme ve süreç eniyilemesi gibi temel avantajlar, sürdürülebilir kalkınma hedeflerine ulaşmada en temel unsurları oluşturmaktadır. Sürdürülebilir imalat sistemlerini destekleyerek döngüsel ekonomiye önemli katkı sunan Eİ, ekonomik büyümeyi desteklerken, ekolojik ayak izini azaltan yenilikçi bir üretim modeli de oluşturmaktadır [18], [19].

3.1 Tasarım Eniyilemesi
Ürün yaşam döngüsünde sürdürülebilirliğin sağlanabilmesi için tasarım aşamasından başlayarak belirli stratejilerin temel alınması gerekmektedir. Sürdürülebilir tasarım yaklaşımı, çevresel etkileri en aza indirmek için en uygulanabilir seçeneklerden biri olarak değerIendirilmektedir [18]. Ürünün ilk tasarım yaklaşımı, daha sonraki ürün yaşam döngüsü aşamalarının (yani üretim, kullanım ve kullanım sonu) çevresel yükleri üzerinde son derece önemli bir etkiye sahiptir. Ek olarak, çevresel etkileri azaltmak için ürün tasarımı aşamasında gerçekleştirilen eylemlerin maliyeti, diğer ürün yaşam aşamalarında gerçekleştirilen eylemlerin maliyetinden çok daha düşüktür [20]. Bu nedenle, tasarım ilkelerinin uygun şekilde ele alınması, Eİ süreçlerinin sürdürülebilir başarımını arttırmada en önemli etkenlerden biri olarak değerlendirilmektedir [21].
Bir ürünün tasarım eniyilemesi, boyut, şekil ve topoloji eniyilemesinden oluşan yapısal eniyilemeyi kapsamaktadır [22]. Eİ’de ürünlerin yapısal eniyilemesi, üretilebilir bir tasarımın geliştirilmesi ve beklenen ürün kalitesinin elde edilebilmesi için hayati önem taşımaktadır [23]. Havacılık, otomotiv ve medikal sektörleri başta olmak üzere, ürünlere işlevsellik, etkinlik, hafiflik ve yüksek dayanım özellikleri kazandırmak amacıyla farklı tasarım eniyileme yöntemleri tek başlarına veya birlikte kullanılmaktadırlar [24]. Kaynaklar incelendiğinde topoloji eniyilemesi, üretken tasarım, kafes yapılar, doğadan esinlenme (biyomimetik) gibi araçların tasarım eniyilemesi için farklı sektörler açısından yoğun olarak çalışıldığı görülmektedir [25], [26], [27].
Tasarım eniyilemesi, belirli bir başarı ölçütünün sağlanması veya işlevselliğin elde edilmesi için yapısal düzeni eniyilemek etmek üzere, belirtilen yüklere ve kısıtlamalara uyan bir tasarım alanında kullanılacak olan malzemeyi de eniyilemeyi hedeflemektedir [28]. Makine öğrenmesi modelleri veya hesaplamalı analiz yöntemleri kullanılarak gerçekleştirilen tasarım eniyilemeleri, ağırlığı artırmadan, hatta azaltarak, farklı işlevlere uygun, gerekli dayanıma sahip karmaşık yapıların oluşturulmasını amaçlamaktadır [29]. Böylelikle daha dayanıklı ve daha hafif işlevsel yapıların, daha az malzeme kullanımı, daha kısa işleme süreleri ve daha az enerji sarfiyatı ile imalatı mümkün hale gelmektedir [30].

3.2 Malzeme ve Süreç Eniyilemesi
Endüstriyel imalat süreçleri küresel enerji tüketiminin %15’ini ve küresel malzeme tüketiminin ise %35-40’ını oluşturmaktadır. Bu oranlar dikkate alındığında imalat sektöründe enerji veya kaynak kullanımında sağlanacak en küçük iyileştirme küresel sürdürülebilirliğe ciddi oranda katkıda bulunacaktır [18]. Sürdürülebilir imalatın en temel bileşeni, ham madde üretiminden geri dönüşüm aşamasına kadar, ürün yaşam döngüsündeki malzeme ve süreçlerin eniyilenmesidir. Bu alanda kullanılan en temel yaklaşım “Döngüsel Ekonomi” modelidir. Döngüsel ekonomi, kaynak kullanımını en aza indirmek için imalat süreçlerinde malzemelerin tekrar kullanımını, geri dönüştürülmesini, yeniden imalat süreçlerinde kullanımını, tasarımın ve sürecin iyileştirilmesini amaçlayan bir üretim modelidir [31]. Eklemeli imalat, bu ilkeye uygun olarak geri dönüştürülebilir malzemelerin kullanımı, atık malzemelerin yeniden işlenmesi ve ürünlerin kullanım ömrünün uzatılması gibi önemli katkılar sunma yeteneğine sahip bir imalat teknolojisi olarak öne çıkmaktadır [32]. Leino vd. yönlendirilmiş enerji yığma (YEY) yöntemini metal malzemelerin onarım, yenileme ve yeniden üretimine olanak sağlayan Eİ yöntemlerinden biri olarak ele almış ve yöntemin döngüsel ekonomi modeline uygun, sürdürülebilir imalata katkı sağladığını raporlamıştır [33].
Öte yandan toz yataklı eklemeli imalat sistemlerde ergimeyen tozun yeniden kullanımına yönelik yapılan çalışmalar, büyük oranda tozun özelliklerini koruduğu, malzemenin çeşidine ve imalat sürecine bağlı olarak çok sayıda tekrarlı kullanımının da olanaklı olduğunu göstermektedir. Kullanılmış tozun farklı oranlarda yeni toz ile karıştırılmasının ise son derece güvenilir sonuçlar sağladığı raporlamıştır [32], [34], [35]. Bunun yanında destek yapıların ve hasarlı üretim parçalarının geri dönüşüm süreçlerinin geliştirilmesi ve toz formundaki geri dönüşüm malzemelerinin Eİ işlemlerinde yeniden kullanılabilirliğini inceleyen çalışmalar ve elde edilen sonuçlar da sürdürülebilir Eİ süreçlerinin gelişimine son derece önemli katkılar sunmaktadır [36], [37].
Burada dikkat edilmesi gereken konu gerek yeniden kullanılan gerekse geri dönüşüm süreçleri ile elde edilen tozun özelliklerinin ayrıntılı bir şekilde karakterize edilmesidir. Örneğin, metal toz yataklı sistemlerde kullanılmak üzere geri dönüştürülmüş veya yeniden kullanılmakta olan tozların oksidasyon oranı, akışkanlığı, kimyasal bileşimi, yoğunluğu, tane şekli, boyutu ve dağılımı gibi özellikleri malzemenin cinsine, kullanıldığı imalat yöntemine, süreç değişkenlerine, uygulanan ardıl işlemlere ve geri dönüşüm sürecine bağlı olarak farklılık göstermektedir [38], [39]. Bu nedenle, Eİ süreçlerinde geri dönüştürülmüş malzemelerin kalitesini ve başarım özelliklerini korumak günümüzde teknik bir zorluk olmayı sürdürmektedir. Ayrıca gerek metal gerekse polimer Eİ sistemlerinde geri dönüştürülebilir malzeme çeşitliliğinin yetersiz olması ve var olanların geri dönüşüm süreçlerinin maliyetli olması, malzeme eniyilemesi başlığı altında çözüm bekleyen kısıtlardan bir diğeridir. Son olarak, üretim sırasında kullanılan destek yapıları, hatalı üretilen parçalar ve kullanım ömrü sona ermiş Eİ ürünleri için verimli toplama ve geri dönüşüm sistemlerinin eksikliği, Eİ’nin döngüsel ekonomi açısından sürdürülebilirliğinin sağlanması yönünde çözüm bekleyen bir diğer konudur [17], [37].
Malzeme ve süreç eniyilemesi açısından geleneksel imalat yöntemleri ile karşılaştırıldığında Eİ’nin sürdürülebilirlik süreçlerine pek çok üstünlük sunduğu görülmektedir. Geleneksel talaşlı imalat yöntemlerinden farklı olarak gerektiği kadar malzeme kullandığından atık miktarı yaklaşık olarak kullanılan destek yapısı ve hasarlı üretilen parça miktarı kadardır. Bu oran talaşlı imalat yöntemlerinde çok daha yüksek değerlere ulaşmaktadır [40], [41]. Sonuç olarak, Eİ yöntemlerinin malzeme kaynaklarını çok daha verimli kullanması, döngüsel ekonomiye ve karbon ayak izinin azaltılması sürecine önemli katkı sağlamaktadır [42].
Süreç eniyilemesi açısından, Eİ yöntemleri yalın üretime katkı sağlayarak üretim hazırlık süresini önemli ölçüde kısaltma yeteneğine sahiptir. Huang vd. yaptıkları çalışmada [43], eniyilenmiş Eİ teknolojisinin, enjeksiyon kalıplarının işlenmesine oranla hazırlık süresinde %12 ile %60 arasında bir azalma sağlayabileceği öngörülmüştür [43]. Öte yandan, çelik, alüminyum ve titanyum malzemeler için yapılan bir değerlendirmede ise döküm, ekstrüzyon, haddeleme, dövme ve tel çekme gibi geleneksel imalat yöntemleri ile Eİ yöntemlerinden toz yataklı sistemler ve YEY yöntemleri karşılaştırılmıştır. Çalışma sonucunda metal Eİ yöntemlerinin kg malzeme başına çok daha yüksek CO2 ayak izi yarattığı raporlanmıştır [44]. Sonuç olarak, Eİ’nin katmanlı üretim esası, yalnız gereken miktarda malzeme kullanımını sağlaması bakımından geleneksel talaşlı imalat yöntemlerine oranla hammadde israfını önemli ölçüde azaltmakta ve enerji verimliliğinin arttırılması, karbon ayak izinin düşürülmesi, üretim atıklarının en aza indirilmesi gibi çevresel yararlar sağlamaktadır [45]. Ancak bu durum döngüsel ekonomi açısından, Eİ’nin bütün geleneksel imalat yöntemleri için etkin bir seçenek oluşturduğu anlamına gelmemelidir. Bu nedenle döngüsel ekonomi modeli ile Eİ yöntemlerinde malzeme eniyileme analizleri, üretilecek parçanın işlevselliği, tasarımı, kullanılan malzeme, üretim sayısı ve kullanılacak imalat yöntemi dikkate alınarak yapılmalı ve değerlendirilmelidir.

3.3 İmalatta Sayısallaşma
İmalatta sayısallaşma, bir ürünün tasarım, analiz, malzeme seçimi ve imalat aşamalarından, işlevsel hayatının sonuna kadar, ürün yaşam döngüsünün izlenebilirliğini sağlayarak, sürdürülebilir eklemeli imalat süreçlerini iyileştirilmesine, kaynak verimliliğinin arttırılmasına, atıkların en aza indirilmesine ve enerji tüketiminin eniyilenmesine öncülük etmektedir. Tasarım aşamasında kullanılan yapay zekâ destekli üretken tasarım [46], topoloji eniyilemesi [28], kafes yapı tasarımının yanında baskı yerleşimi (oryantasyonu), destek yapı tasarımı, baskı değişkenlerinin eniyilenmesi ve ürün özelliklerinin öngörülebilmesine yönelik modeller eklemeli imalatta sürdürülebilir süreçlerin geliştirilmesini desteklemektedir [9]. İmalatta sayısallaşmanın sunduğu en etkin araçlardan biri de sayısal ikizdir. Sayısal ikiz, “tüm yaşam döngüsü boyunca çift yönlü veri alışverişi için fiziksel bir sisteme bağlı olan sistemin sanal hareketli bir temsilidir.” [47].
Esas olarak, bir sistemin tüm yaşam döngüsü boyunca davranışını yansıtma ve öngörme yeteneği sayesinde, sürdürülebilir tasarıma ve süreç yönetimine önemli bir katkı sunmaktadır [6], [48]. Akıllı sensörler, büyük veri analitiği ve yapay zekâ destekli süreç yönetimi ile imalat aşamaları gerçek zamanlı olarak izleyebilmekte ve eniyilenebilmektedir. Böylece gereksiz malzeme kullanımı ve hata oranı azaltılarak sürdürülebilir imalat süreçleri desteklenmektedir [29]. Sayısal malzeme dökümü (dijital envanter) yönetimi ve bulut tabanlı üretim planlaması, lojistik süreçlerinden kaynaklanan karbon ayak izini düşürerek daha sürdürülebilir tedarik zinciri planlamalarına olanak sağlamaktadır [1]. Ayrıca, sayısal benzetimler ve sanal prototipleme araçları ile fiziksel testlerin yerini alacak sayısal testler geliştirilerek malzeme, enerji, zaman ve maliyet yönünden tasarruf sağlanmaktadır [49]. Böylece sayısallaşma, eklemeli imalatın çevresel etkilerini en aza indirirken üretim süreçlerinin daha verimli ve sürdürülebilir olmasına yardımcı olmaktadır [45].
Ancak, eklemeli imalatta sayısallaşma süreci henüz başlangıç aşamasında olduğundan, sürdürülebilirlik açısından tam istenen düzeye henüz ulaşabilmiş değildir [50]. Teknolojilerin endüstriyel ölçekte yaygınlaşması için daha fazla alanında uzman iş gücüne, Ar-Ge çalışmasına, standartlaşmaya ve yatırıma gerek duyulmaktadır. Sayısallaşma araçlarının sürdürülebilir eklemeli imalatta tam anlamıyla uygulanabilmesi için hem teknolojik hem de politik düzeyde daha kapsamlı ve bütüncül yaklaşımların benimsenmesi gerekmektedir [51].

4. SONUÇLAR VE GELECEĞE BAKIŞ
   Bu yazıda, eklemeli imalatın sürdürülebilirlik ile ilişkisi, Birleşmiş Miller Sürdürülebilir Kalkınma Hedefleri temelinde, tasarım eniyilemesi, malzeme eniyilemesi ve sayısallaşma araçları çerçevesinde ele alınmıştır. Yapılan çalışmalar değerlendirildiğinde ulaşılan sonuçlar ve gelecek öngörüsü aşağıdaki gibi listelenmiştir.
   • Eİ, sağladığı tasarım serbestliği, düşük malzeme israfı, enerji verimliliği, teknolojiye kolay uyum sağlayabilme yeteneği gibi üstünlükleri ile sürdürülebilirlik ve döngüsel ekonomi ilkeleriyle doğrudan uyumlu bir imalat yöntemidir.
   • Sürdürülebilirliğin sağlanması için tasarım eniyilemesi, malzeme eniyilemesi ve sayısallaşma önemli stratejiler olarak öne çıkmaktadır.
   • Yapay zekâ destekli üretken tasarım, topoloji enyilemesi, kafes yapı gibi araçlar ile eniyilenmiş tasarımlar, minimum malzeme kullanımı ile daha hafif ve daha dayanıklı parçaların imalatına olanak tanımaktadır. Böylelikle hem kaynak tüketimi hem de üretim sürecinde ortaya çıkan atıklar azalmaktadır.
   • Havacılık ve otomotiv endüstrilerinde daha hafif parçaların kullanımı ile yakıt tüketiminin azaltılması sağlanmakta ve bu durum gerek karbon ayak izinin düşürülmesi gerekse süreç maliyetlerinin azaltılması ile döngüsel ekonomiye önemli katkı sunmaktadır.
   • Eİ’nin sunduğu yerinde imalat üstünlüğü, lojistik süreçlerin azalmasına ve dolayısıyla ulaşım kaynaklı karbon salınımının da azaltılmasına katkı sağlamaktadır.
   • Gelecek bakışı açısından, Eİ’nin sürdürülebilirlik araçlarının daha geniş ölçekli endüstriyel uygulamalarla bütünleştirilmesi büyük önem taşımaktadır. Döngüsel ekonomi ilkelerine uygun Eİ süreçlerinin geliştirilmesi, geri dönüştürülebilir malzemelerin kullanımının yaygınlaşması, sayısal dönüşüm ve ilgili teknoloji araçlarının Eİ sistemleri ile bütünleşmesinin sağlanması, bu alanda ilgili standartların geliştirilmesi ve gerek teknolojik gerekse politik düzeyde kapsamlı ve bütüncül yaklaşımların benimsenmesi ile hız kazanacaktır.

KAYNAKÇA
1. Ige, A. B., Adepoju, P. A., Akinade, A. O., & Afolabi, A. I. (2025). Machine learning in industrial applications: An In-depth review and future directions, 6(1)
2. Söderholm, P. (2020). The green economy transition: the challenges of technological change for sustainability. Sustainable Earth, 3(1), 6.
3. United Nations, THE 17 GOALS Sustainable Development https://sdgs.un.org/goals- 02.02.2025.
4. Bose, S., & Khan, H. Z. (2022). Sustainable development goals (SDGs) reporting and the role of country-level institutional factors: An international evidence. Journal of Cleaner Production, 335, 130290.
5. Li, S., Xin, Y., Yu, Y., & Wang, Y. (2021). Design for additive manufacturing from a force-flow perspective. Materials & Design, 204, 109664.
6. Kos, J., Schröder, P., Trauer, J., Endress, F., Mörtl, M., & Zimmermann, M. (2024). Improving sustainability of additive manufacturing processes based on digital twins–a case study. Proceedings of the Design Society, 4, 2089-2098.
7. Wang, Y., Du, W., Wang, H., & Zhao, Y. (2021). Intelligent generation method of innovative structures based on topology optimization and deep learning. Materials, 14(24), 7680.
8. Maksum, Y., Amirli, A., Amangeldi, A., Inkarbekov, M., Ding, Y., Romagnoli, A., & Akhmetov, B. (2022). Computational acceleration of topology optimization using parallel computing and machine learning methods–analysis of research trends. Journal of Industrial Information Integration, 28, 100352.
9. Nyamekye, P., Lakshmanan, R., Tepponen, V., & Westman, S. (2024). Sustainability aspects of additive manufacturing: Leveraging resource efficiency via product design optimization and laser powder bed fusion. Heliyon, 10(1).
10. Asokan, A., Murshid, A., Benny, M., Francis, A., & Mirza, A. (2019). A Review on Green Chemistry and Green Engineering on Environmental Sustainability. Asian Journal of Applied Science and Technology (AJAST), 3(3), 194-201.
11. Montiel-Hernández, M. G., Pérez-Hernández, C. C., & Salazar-Hernández, B. C. (2024). The Intrinsic Links of Economic Complexity with Sustainability Dimensions: A Systematic Review and Agenda for Future Research. Sustainability, 16(1), 391.
12. Lawrence, A., Thollander, P., Andrei, M., & Karlsson, M. (2019). Specific energy consumption/use (SEC) in energy management for improving energy efficiency in industry: Meaning, usage and differences. Energies, 12(2), 247.
13. Mele, M., & Campana, G. (2020). Sustainability-driven multi-objective evolutionary orienting in additive manufacturing. Sustainable Production and Consumption, 23, 138-147.
14. Saade, M. R. M., Yahia, A., & Amor, B. (2020). How has LCA been applied to 3D printing? A systematic literature review and recommendations for future studies. Journal of Cleaner Production, 244, 118803.
15. Romani, A., Levi, M., & Rognoli, V. (2021, December). Sustainable Development Goals Enabled by Additive Manufacturing: A Design Perspective. In UNIDCOM/IADE International Conference Senses & Sensibility (pp. 382-397). Cham: Springer Nature Switzerland.
16. Muth, J., Klunker, A., & Völlmecke, C. (2023). Putting 3D printing to good use—Additive Manufacturing and the Sustainable Development Goals. Frontiers in Sustainability, 4, 1196228.
17. Faheem, A., Hasan, M. A., Badhotiya, G. K., & Ali, S. M. (2024). A Systematic Literature Review to Examine the Role of Additive Manufacturing in Achieving Sustainable Development Goals. Sustainable Operations and Computers.
18. Hegab, H., Khanna, N., Monib, N., & Salem, A. (2023). Design for sustainable additive manufacturing: A review. Sustainable Materials and Technologies, 35, e00576.
19. Machado, C. G., Despeisse, M., Winroth, M., & da Silva, E. H. D. R. (2019). Additive manufacturing from the sustainability perspective: Proposal for a self-assessment tool. Procedia CIRP, 81, 482-487.
20. Yi, L., Glatt, M., Sridhar, P., de Payrebrune, K., Linke, B. S., Ravani, B., & Aurich, J. C. (2020). An eco-design for additive manufacturing framework based on energy performance assessment. Additive Manufacturing, 33, 101120.
21. Wang, Y., Peng, T., Xiong, Y., Kim, S., Zhu, Y., & Tang, R. (2024). An ontology of eco-design for additive manufacturing with informative sustainability analysis. Advanced Engineering Informatics, 60, 102430.
22. Esfarjani, S. M., Dadashi, A., & Azadi, M. (2022). Topology optimization of additive-manufactured metamaterial structures: A review focused on multi-material types. Forces in Mechanics, 7, 100100.
23. Qin, J., Hu, F., Liu, Y., Witherell, P., Wang, C. C., Rosen, D. W., … & Tang, Q. (2022). Research and application of machine learning for additive manufacturing. Additive Manufacturing, 52, 102691.
24. Nazir, A., Arshad, A. B., Lin, S. C., & Jeng, J. Y. (2022). Mechanical performance of lightweight-designed honeycomb structures fabricated using multijet fusion additive manufacturing technology. 3D Printing and Additive Manufacturing, 9(4), 311-325.149.
25. Gürkan, D., Sagbas, B., & Dalbayrak, B. (2023). Investigating mechanical and biological properties of additive manufactured Ti6Al4V lattice structures for orthopedic implants. Journal of Materials Research, 38(2), 507-518.
26. Ren, Y., Ran, W., Li, Y., Xue, B., & Chen, W. (2025). Enhancing the energy absorption capacity of Ti-6Al-4V lattice structure manufactured by additive manufacturing through β-annealing. Journal of Materials Research and Technology.
27. Sajjad, M., & Lu, W. (2022). Honeycomb‐based heterostructures: An emerging platform for advanced energy applications: A review on energy systems. Electrochemical Science Advances, 2(5), e202100075.
28. Jihong, Z. H. U., Han, Z. H. O. U., Chuang, W. A. N. G., Lu, Z. H. O. U., Shangqin, Y. U. A. N., & Zhang, W. (2021). A review of topology optimization for additive manufacturing: Status and challenges. Chinese Journal of Aeronautics, 34(1), 91-110.
29. Xie, Y., Liu, W., Yang, Q., Sun, X., & Zhang, Y. (2025). SharkNet Networks Applications in Smart Manufacturing Using IoT and Machine Learning. Processes, 13(1), 282.
30. Arshad, A. B., Nazir, A., & Jeng, J. Y. (2020). The effect of fillets and crossbars on mechanical properties of lattice structures fabricated using additive manufacturing. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 111, 931-943.
31. Yang, S., Talekar, T., Sulthan, M. A., & Zhao, Y. F. (2017). A generic sustainability assessment model towards consolidated parts fabricated by additive manufacturing process. Procedia manufacturing, 10, 831-844.].
32. Moghimian, P., Poirié, T., Habibnejad-Korayem, M., Zavala, J. A., Kroeger, J., Marion, F., & Larouche, F. (2021). Metal powders in additive manufacturing: A review on reusability and recyclability of common titanium, nickel and aluminum alloys. Additive Manufacturing, 43, 102017.
33. Leino, M., Pekkarinen, J., & Soukka, R. (2016). The role of laser additive manufacturing methods of metals in repair, refurbishment and remanufacturing–enabling circular economy. Physics Procedia, 83, 752-760.
34. Demiralay, E., Sgarbossa, F., & Razavi, N. (2024). A Framework to Assess the Impact of Recycled or Reused Metal Powder on Circular Additive Manufacturing. IFAC-PapersOnLine, 58(19), 976-981.
35. Gorji, N. E., Saxena, P., Corfield, M., Clare, A., Rueff, J. P., Bogan, J., … & Brabazon, D. (2020). A new method for assessing the recyclability of powders within Powder Bed Fusion process. Materials Characterization, 161, 110167.
36. Chandrasekar, S., Coble, J. B., Yoder, S., Nandwana, P., Dehoff, R. R., Paquit, V. C., & Babu, S. S. (2020). Investigating the effect of metal powder recycling in Electron beam Powder Bed Fusion using process log data. Additive Manufacturing, 32, 100994.
37. Ford, S., & Despeisse, M. (2016). Additive manufacturing and sustainability: an exploratory study of the advantages and challenges. Journal of cleaner Production, 137, 1573-1587.
38. Tang, H. P., Qian, M., Liu, N., Zhang, X. Z., Yang, G. Y., & Wang, J. (2015). Effect of powder reuse times on additive manufacturing of Ti-6Al-4V by selective electron beam melting. Jom, 67(3), 555-563.
39. Sun, Y., Aindow, M., & Hebert, R. J. (2018). The effect of recycling on the oxygen distribution in Ti-6Al-4V powder for additive manufacturing. Materials at High Temperatures, 35(1-3), 217-224.].
40. Faludi, J., Bayley, C., Bhogal, S., & Iribarne, M. (2015). Comparing environmental impacts of additive manufacturing vs traditional machining via life-cycle assessment. Rapid Prototyping Journal, 21(1), 14-33.
41. Chen, D., Heyer, S., Ibbotson, S., Salonitis, K., Steingrímsson, J. G., & Thiede, S. (2015). Direct digital manufacturing: definition, evolution, and sustainability implications. Journal of cleaner production, 107, 615625.
42. Gebler, M., Uiterkamp, A. J. S., & Visser, C. (2014). A global sustainability perspective on 3D printing technologies. Energy policy, 74, 158-167.
43. Huang R, et al. Environmental and economic implications of distributed additive manufacturing: the case of injection mold tooling. J Ind Ecol 2017;21:S130–43. https://doi.org/10.1111/jiec.12641.
44. Van Sice, C., & Faludi, J. (2021). Comparing environmental impacts of metal additive manufacturing to conventional manufacturing. Proceedings of the Design Society, 1, 671-680.
45. Javaid, M., Haleem, A., Singh, R. P., Suman, R., & Rab, S. (2021). Role of additive manufacturing applications towards environmental sustainability. Advanced Industrial and Engineering Polymer Research, 4(4), 312-322.
46. Yadav, P., Yadav, V., Francis, V., & Kumar, N. (2023). Use of a Generative Design Approach for UAV Frame Structure Optimization and Additive Manufacturing. In Advances in Modelling and Optimization of Manufacturing and Industrial Systems: Select Proceedings of CIMS 2021 (pp. 197-207). Singapore: Springer Nature Singapore.
47. Trauer, J., Schweigert-Recksiek, S., Engel, C., Spreitzer, K., & Zimmermann, M. (2020, May). What is a digital twin?–definitions and insights from an industrial case study in technical product development. In Proceedings of the design society: DESIGN conference (Vol. 1, pp. 757-766). Cambridge University Press.
48. Mourtzis, D., Togias, T., Angelopoulos, J., & Stavropoulos, P. (2021). A digital twin architecture for monitoring and optimization of fused deposition modeling processes. Procedia CIRP, 103, 97-102.
49. Fenta, E. W., Tsegaye, A. A., Abere, A. E., & Tefera, G. T. (2025). Opportunities in Flexible Manufacturing Systems in the Near Future. Global Journal of Flexible Systems Management, 1-21.
50. Tomaschko, F., Reichelt, L., & Krommes, S. (2024). Digitalisation of Manufacturing Systems: A Literature Review of Approaches to Assess the Sustainability of Digitalisation Technologies in Production Systems. Sustainability, 16(15), 6275.
51. Jiang, R., Kleer, R., & Piller, F. T. (2017). Predicting the future of additive manufacturing: A Delphi study on economic and societal implications of 3D printing for 2030. Technological Forecasting and Social Change, 117, 84-97.