Kitlesel Özelleştirme ile Biçim Özgürlüğü: 3D Baskıda Teknik Zorluklar

3D baskı teknolojisinin inanılmaz bir hızla geliştiği açıktır. İlk yıllarda kavramı gelecek için uzak bir olasılık olarak veya küçük ölçekli örneklerle gözlemlesek de, son yıllarda tüm basılı binaların ve giderek daha karmaşık hacimlerin üretildiğini gözlemledik. Bilgisayar dosyası okunarak geliştirilen imalat, beton veya diğer inşaat malzemeleri ile eklemeli imalat yoluyla gerçekleştirilir. 3D baskı, konstrüktif tekniğin yaygınlaşmasını sağlayan verimli bir süreç sağlamada sayısız zorluklar barındırır. Örneğin Huizenprinters konsorsiyumu tarafından basılan pavyon bu süreci iyi bir şekilde göstermektedir.

Süreç, 2018 yılında robotik katmanlı imalat geliştirme için ilk somut geliştirme testleri ile başladı. Ekibe göre, o zamanlar robotik hakkında çok az bilgileri ve çökmeden önce ellerinde yalnızca 30 cm yüksekliğinde istiflenebilecek bir malzeme karışımı vardı. Konsorsiyum, inşaat şirketi Heilijgers BV, Van der Kamp BV beton tedarikçisi, Blueways inovasyon uzmanları ve De WAR yaratıcı yenilikçi topluluğundan oluşuyor. Daha önce bahsedilenlere ek olarak, yapısal tasarım, parametrik modelleme ve mühendislik sağlayan Jelle Feringa ve Summum Engineering de projede yer aldı.

Yeni Üretim Biçimleri, Yeni Düşünme Biçimleri Gerektiriyor

Projenin odak noktasının öğrenmek olduğu düşünüldüğünde, daha fazla araştırma ve benzeri girişimlere katkıda bulunmak amacıyla üretilen tüm bilgilerin yayınlanmasına karar verildi. Grup, öğrendiklerini bir dizi bilgi paylaşımı etkinliği ve bulgularını yayınladıkları bir web sitesi aracılığıyla paylaşmaya karar verdi. Bu bilgi, geleneksel telif hakkının aksine, copyleft ilkesi altında yayınlandı. “İnovasyonu hızlandırmak için bilgi paylaşımı çok önemlidir. Buluş, tartışmasız, mevcut fikirleri yeni bir şekilde birleştirmekten başka bir şey değildir. Fikirleri hasat etmenin açık bir topluluktan daha iyi bir yolu yoktur. De WAR'dan Harmen Zijp, “Bu projede Creative Commons 4.0 ilkesiyle paylaş ve paylaş eşit olarak çalışıyoruz.” dedi.

Herhangi bir prototipleme sürecinde beklendiği gibi, proje sırasında düzeltilmesi gereken birkaç sorun meydana geldi. Ağızlıktaki sıcaklık dalgalanmaları veya çok büyük olan parçaların basılmasının imkansızlığı gibi sorunlar süreçte birtakım yeniliklere yol açtı. Projenin basın bülteninde açıklandığı gibi:

"Bunu takip eden teknolojiyi geliştirmek ve tasarım ile üretim stratejilerini güncellemekle geçen birkaç yıl oldu. Birçok makine ve yazılım yinelemesi, betonun sertleşmesini güçlü bir şekilde hızlandırmak için bir sürecin geliştirilmesiyle sonuçlandı. Yazıcı kafasına bir hızlandırıcı ekleyerek, beton karışımı dakikalar içinde kurulur, son derece karmaşık tasarımların üretilmesine izin verir.”

Çatıyı basmak, işin içindeki en büyük zorluk olduğunu kanıtladı. Atılım, tüm yapının 8 parçaya bölünmesiyle geldi. Bu, teoride sorunu çözse de, pratikte sonuç baskı için son derece karmaşık bir geometriydi. Uzun, ince baskılar, karışım tasarımının ayarlanması, kürleme bileşiğinin kullanılması ve tamamlandıktan sonra baskıların kaplanmasıyla azaltılan büzülme çatlaması riskini artırdı. Çift eğrilik, burkulma potansiyeli ile sonuçlandı; kaburga yapısı tanıtıldı. Bir uçtan diğerine çok büyük (%80) bir yükseklik farkı var. Ortaya çıkan eğim, ulaşımı zorlaştırdı. Ek olarak, form, baskı kafasının karşılık gelen yönü ile düzlemsel olmayan bir baskı stratejisinin gerekli olduğu anlamına geliyordu. Kısacası 3D baskı, büyük bir sorunu çözmek bir dizi yeni zorluk yarattı.

Ucuz ve Düşük Karbon Ayak İzi

3D olarak basılan beton yapılar, kalıp gerektirmez. Bu da kendi içinde malzeme kullanımını daha da azaltır, çünkü kalıp kısa bir ömre sahip olma eğilimindedir. Diğer bir sorun ise 3D baskılı parçaların yalnızca sıkıştırma yoluyla hareket ederek yapıya çeliği dahil etme ihtiyacını ortadan kaldırmasıdır. Potansiyel olarak daha ucuz ve daha küçük bir karbon ayak izine sahip olmanın yanı sıra, bu yıkım durumunda betonun geri dönüşümünü çok daha basit hale getirir. Gelecekte, baskının geri dönüştürülmüş beton agregalarını içermesi bekleniyor.

4 yıl sonra inşa edilen pavyon, geliştirilen tüm bilgi sürecini içeriyor ve herhangi bir kalıp veya çelik inşaat demiri gerektirmiyor. Küçük olmasına rağmen, bilgi birikiminin ve teknolojiye yapılan yatırımların yaygınlaştırılmasının inşaatın geleceğinde nasıl önemli bir rol oynayabileceğini göstermektedir. Ayrıca, projenin sonuçlarından biri, üç boyutlu baskı teknolojilerine odaklanan bir şirket olan Vertico BV'nin yaratılmasıydı. “Herhangi bir endüstride 3D baskının vaadi, toplu kişiselleştirme ile form özgürlüğüdür. Bizi teknolojimizi sürekli geliştirmeye iten bu beton potansiyelini gerçekleştirmenin henüz çok başındayız.” – Volker Ruitinga, Vertico BV'nin kurucusu