4D Baskının Mimaride Gelişimi
Nüshet Çamuşoğlu / nushet@ekoyapidergisi.org
Halen üç boyutlu baskı ve katmanlı imalatın olanaklarını ve sınırlarını anlamaya çalışırken, kelime dağarcığımıza yeni bir terim ortaya çıktı. 4D baskı, yeni bir boyut olan geçici boyutu içeren bir dijital üretim teknolojisinden (3D baskı) başka bir şey değildir. Bu, basılı materyalin hazır olduğunda çevresel uyaranlara yanıt veren içsel özellikleri nedeniyle bağımsız olarak değiştirilebileceği, dönüştürülebileceği veya hareket edebileceği anlamına gelir.
Konsept, Stratasys ve Autodesk ile işbirliği içinde Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) Self-Assembly Lab’ı koordine eden araştırmacı Skylar Tibbits tarafından popüler hale getirildi. Teknoloji henüz oldukça yeni ancak biyobaskı ile birlikte inşaattan altyapıya, otomobilden havacılık ve hatta sağlık hizmetlerine kadar pek çok alanda kullanılması bekleniyor.
4D baskı, doğrudan nesneyi oluşturmak için kullanılan malzemelere bağlıdır. Araştırmacı Anna Ploszajski'nin derste gösterdiği gibi sözde akıllı malzemeler, ısı, ışık, nem, basınç veya manyetizma gibi dış uyaranlara tepki olarak değişen bir özelliğe (şekil, boyut veya renk) sahip olan katılardır. İç malzeme özellikleri nedeniyle basittir. Anna'ya göre: “Günümüzün üç boyutlu maddi dünyası tuğla, çelik ve cam gibi pasif, cansız malzemelerden oluşuyor. Dört boyutlu yapılar, otonom olarak hareket eden (bir uyarıya tepki olarak şişen, büzülen veya bükülen) aktif, animasyonlu, "akıllı malzemeler" olarak adlandırılan pasif malzemelerle bir araya getirilerek yapılır. Bu onların robotik, elektronik veya motor olmadan hareket etmelerine ve şekil değiştirmelerine olanak tanıyor."
Doğal zekaya sahip bir malzeme olan çam kozalağı örneğini veriyor. İşlevi, koninin açılmasına veya kapanmasına izin veren, farklı yönlerde uzanan iki sert lif tabakası aracılığıyla gerçekleşir; böylece tohumlar yalnızca toprakta çimlenme için uygun zaman (sıcak ve kuru) olduğunda salınır. Nem yüksek olduğunda koni kapalı kalır ve tohumları korur. Bu, doğanın karmaşık uyarlanabilirlik, dayanıklılık ve verimlilik süreçlerini anlama ve kopyalama çabasının malzeme mühendislerini nasıl motive ettiğinin bir örneğidir. Aynı zamanda 4D baskının teknolojinin henüz başaramadığı birçok fikri hayata geçirebildiği biyomimikrinin arkasındaki itici güçtür.
4D baskının temel amacı, malzemeyi programlayarak çevresel parametrelere göre tepki vermesini sağlamaktır. Peki bu ne için kullanılabilir? Skylar Tibbits, nesnelerin ısıtıldığında veya bir şekilde uyarıldığında büküldüğü ve başka üç boyutlu hacimler kazandığı bazı devam eden deneyleri gösteriyor. Araştırmacı ayrıca altyapı alanında 4D baskı için çeşitli diğer olasılıklardan da bahsediyor: örneğin, su akışıyla birlikte büzülebilen veya genişleyebilen bir drenaj borusu; veya arazideki eğimlerin üstesinden gelebilen, bağırsağın peristaltik hareketlerine benzer şekilde kasılma ve gevşeme yoluyla atıkları taşıyabilen bir kanalizasyon sistemi.
"Parçaların insan müdahalesi olmadan hammaddeden nihai yerleşik yapılara kendi kendine dönüşebildiği inşaat ve imalat veya ileri malzeme endüstrilerinde gelecekteki uygulamalar görülebilir. Bu, bugüne kadar statik ve katı kalan (havacılık, otomotiv, inşaat endüstrileri vb.) yapılara ilişkin anlayışımızda gerçekten radikal bir değişimdir ve yakında dinamik, uyarlanabilir ve isteğe bağlı performansa göre ayarlanabilir hale gelecektir. Çoklu malzeme teknolojisiyle geliştirilen 4D Baskı, fikir oluşturma aşamasından baskı şekli değiştiren dönüşümlere kadar malzemeleri kontrol etme ve hassas bir şekilde programlama yeteneğimizde muhtemelen devrim yaratabilir.” (Skylar Tibbits | Kendi Kendine Montaj Laboratuvarı, MIT)
Ayrıca doku ve organ rejenerasyonu ve hatta kemik rekonstrüksiyonu için polimerik malzemelerin 4D baskısıyla ilgili ciddi araştırmalar da mevcut. Olasılıklar sonsuzdur ve deneyler çok daha ileri gidebilir. Akıllı malzemelerin ve 4D baskının, iklime uyum sağlayan ve çok çeşitli uyaranlara yanıt veren bina kaplamalarına sağlayabileceği her şeyi hayal edin. Teknoloji henüz başlangıç aşamasında olmasına ve dünya genelindeki birkaç teknoloji laboratuvarında yoğunlaşmış olmasına rağmen, umut verici bir geleceğe sahip gibi görünüyor. Doğaya hakim olmak yerine onu anlamaya ve taklit etmeye çalıştığımızda sonuçlar genellikle etkileyici olur. Tarih, en güçlü olanın değil, değişime en iyi uyum sağlayanın hayatta kaldığını gösteriyorsa, akıllı malzemelerle 4D baskı dikkate alınması gereken bir şey gibi görünüyor.
