Bir mekanik hesap makinesini çalışır halde üç boyutlu yazıcıdan çıkarmak, yalnızca parçaları küçültme meselesi değil. Dişlilerin, tamburların ve bağlantı noktalarının çok dar toleranslarla birlikte çalışması gerekiyor. YouTube yayıncısı 3D all Workshop ise iki ay süren denemelerin ardından bunu tamamen plastik filament kullanarak cep boyutunda bir cihazla başardı.
Ortaya çıkan model, mekanik hesap makineleri denildiğinde akla gelen en bilinen cihazlardan biri olan Curta'yı hatırlatıyor. "Biber değirmeni" lakabıyla da bilinen Curta gibi bu tasarımın merkezinde de 200 yıldan daha eski bir mekanizma bulunuyor: Alman filozof ve matematikçi Gottfried Wilhelm Leibniz'in geliştirdiği basamaklı tambur.
Hesaplama işlemi dişlerin konumuna dayanıyor
Leibniz tamburunda farklı uzunluklara sahip dişler kullanılıyor. Her tamburda 1 ile 9 arasındaki değerleri temsil eden dokuz diş var; sıfır konumunda ise herhangi bir diş devreye girmiyor.
3D all Workshop'un geliştirdiği cihazda her basamak için ayrı bir tambur kullanılmış. Böylece 1 ile 999 arasındaki sayılar işlenebiliyor. Kullanıcı, kol yardımıyla dişliyi tambur üzerinde hareket ettirerek seçilen sayı kadar dişi mekanizmaya dahil ediyor.
Temel çalışma prensibi Curta ile aynı olsa da iki cihaz arasında önemli bir fark var. Curta'da işlenmiş alüminyum ve çok daha hassas parçalar kullanılırken bu model tamamen plastik filamentten üretildi. Bu tercih, tasarımı erişilebilir hale getirse de mekanik hassasiyet açısından ciddi sınırlamalar doğurdu.
Küçük gövde bazı işlemleri dışarıda bıraktı
Hesap makinesi toplama işlemini doğrudan yapabiliyor. Çoklu çark sistemi sayesinde aynı sayı art arda eklenebildiği için çarpma işlemini yapmak da mümkün. Ancak Curta'nın aksine çıkarma ve bölme özellikleri bu tasarımda yer almıyor. Tasarımcıya göre bunun temel nedeni boyut. Çıkarma ve bölme için gereken ek mekanik parçaları avuç içine sığacak bir gövdeye yerleştirmek mümkün olmadı.
Asıl zorluk ise üretim sırasında ortaya çıktı. Baskıdaki çok küçük sapmalar bile dişlilerin sıkışmasına ya da mekanizmanın senkronunu kaybetmesine yol açtı. Parçalar arasındaki boşluklar hareket düzenini bozarken bazı bileşenler kırıldı. Hatta cihaz elde kaldırıldığında oluşan titreşimlerin bile mekanik düzeni etkilediği görüldü.
2 ay, yüze yakın farklı tasarım denemesi
Yaklaşık iki ay süren çalışma boyunca 100'e yakın farklı tasarım denendi. Senkronizasyon sorunları için özel üç boyutlu yazıcı yayları ve bir mandal mekanizması geliştirildi. Son haline ulaşan hesap makinesi 109 ayrı parçadan oluşuyor. Baskı işlemi toplam 17 saat sürdü ve yaklaşık 90 gram filament kullanıldı. Tasarımın dosyaları ise henüz paylaşılmış değil.