2 Aralık 2019

Oyunun Kuralları Değişiyor mu? 3D Baskı Yapılar

Hazırlayan: Gonca Gülbey

20.yüzyılın ikinci yarısında, bilim adamları ve araştırmacılar teknolojik gelişmelerin ve insan faaliyetlerinin çevre üzerindeki olumsuz etkilerini fark etmeye başladı. Bu farkındalık ancak 21.yüzyılda eyleme dönüştü ve sürdürülebilir ifadesi itibar kazanmaya başladı. Küresel anlamda kamuoyunun sürdürülebilirlik kavramıyla tanışması Birleşmiş Milletler bünyesinde çalışan Dünya Çevre ve Kalkınma Komisyonu’nun 1987 yılında yayımladığı “Ortak Geleceğimiz” isimli rapor sayesinde oluşmuştur. Bu raporda sürdürülebilirliğin tanımı şu şekilde yapılmıştır: İnsanlık; doğanın gelecek kuşakların gereksinimlerine cevap verme yeteneğini tehlikeye atmadan, günlük ihtiyaçları temin ederek, kalkınmayı sürdürülebilir kılma yeteneğine sahiptir.

Mimarlık pratiğinde de sürdürülebilir bir tasarım anlayışı olmadığı sürece, “fütüristik” bina diye bir yapının da mevcut olamayacağı kısa süre içerisinde anlaşıldı. Dünyanın önde gelen mimarları ve imar kalkınma uzmanları çevre konusunda sorumluluk taşıyan bina tasarımlarının sürdürülebilir bir yaşam tarzına hizmet ettiğini uzun zaman önce anladılar. İster dönüştürülebilir enerji kullanımı olsun, ister akıllı inşaat teknolojileri artık geleceğin binalarını hayal etme biçimimizin kritik bir önemi var.

Toprak ve pirinç imalatı atıkları gibi doğal malzemeler kullanılarak,
3D baskıyla imal edilen Gaia Evi.

Günümüzde sürdürülebilir mimari ve tasarım bir opsiyon olmaktan ziyade bir zorunluluk. Artık binaları enerji performanslarına ve çevre üzerindeki etkilerine göre değerlendiren sistemler mevcut. Ayrıca, dikey ormanlar, yeşil çatılar, çatı katı bahçeleri ve yeşil duvarlar gibi konseptler de hayatımıza girmiş durumda. Binaların hayat boyu sürdürülebilirliğini ve bina yapımı esnasında çevreye karşı sorumluluk bilinciyle hareket etmeyi prensip olarak benimseyen bu yaklaşımda sürdürülebilir inşaat teknolojilerinden faydalanılıyor.

Güneş enerjisi, doğada çözünebilen malzemeler, yeşil yalıtım, akıllı uygulamalar, sıfır enerji tüketimli bina tasarımları, sıkıştırılmış toprak kullanımı gibi yöntemler sürdürülebilir binaların yapı taşıyken, yakın zamanda oyunun kurallarını tamamen değiştirebilecek yeni bir aktör devreye girdi: 3 Boyutlu Baskı. Henüz bütün potansiyeli açığa çıkmamış olsa da 3D baskı inşaat, sağladığı bir dizi avantajla sadece geleneksel inşaat anlayışına rakip olmakla kalmıyor, çevre dostu, sürdürülebilir mimari anlayışına büyük destek veriyor.

Johannes Gutenberg 15.yüzyılda baskı makinesini icat edip, Rönesans’ın kapılarını açtığında, insanlar devrim niteliğindeki bu teknoloji karşısında hayretler içerisindeydiler. 20.yüzyılın ikinci yarısına gelindiğinde mürekkep püskürtmeli ve lazer baskı geliştirildi. O günden bugüne baskı makineleri günlük hayatımızın bir parçası haline geldi. Ebatları küçülen, fonksiyonları artan, fiyatları düşen ve eskisine göre çok daha hızlı iş yapan baskı makineleri artık sadece yayınevlerinin ya da büyük kurumların kullandığı araçlar değil. Şu anda bütün işyerleri bu makinenin verdiği hizmetten faydalanıyor. 2D Baskı dünyası fethedildiğine göre, sırada bir sonraki aşamaya geçip 3D Baskıyla tanışmak vardı.

1981 senesinde ilk 3D baskı makinesi piyasaya sürüldü. O tarihten bu yana 3D baskı hızla ilerliyor. 3D baskı, çeşitli endüstrilerde kullanışlı olduğunu kanıtladı ve bilgisayar modelleme yazılımıyla birlikte tasarım dünyasında bir devrim yarattı.

3D Yazıcı Nedir?

Sanal ortamda tasarlanmış 3 boyutlu nesneleri katı formda somut nesnelere dönüştüren makinelere 3 boyutlu yazıcı deniyor. 3D baskı katmanlı imalat denilen bir üretim yöntemiyle çalışır. 3D baskı için tasarımları ve verileri hazırlamak için özel bilgisayar yazılımı uygulamaları kullanılır.

İlk 3D yazıcılar 1980’lerde imal edildi ve o günden bugüne yeni baskı teknikleri ve optimum ürün elde etmek için farklı materyal kullanımı üzerinde çalışmalar devam ediyor.

3D Baskı teknolojisi ile 17 gün içerisinde üretilen ve iki günde kurulumu tamamlanan Office of the Future (Geleceğin Ofisi) adlı bu yapı dünyanın ilk tam fonksiyonel binası olma özelliği taşıyor.

3D Baskı ve Mimarlık Pratiği

3D Baskı her türlü alanda geniş bir uygulama yelpazesine sahip. Örneğin, vücut organlarının tam kopyalarını oluşturmak ve engelliler için protez yapmak gibi tıbbi amaçlar için kullanılıyor.

Ayrıca, moda ve mücevher tasarımı alanlarında da uygulamaları var; prototip oluşturma veya seri üretim kıyafet ayakkabı ve aksesuarları basabilmek mümkün. Otomotiv endüstrisi alanında da üreticiler otomobillerin ve uçakların tüm parçalarını oluşturmak için 3D yazıcıları başarıyla kullanıyorlar.

3D baskının İnşaat ve mimari tasarım üzerinde pozitif etkisi olduğu muhakkak. Bu teknoloji sayesinde tasarımların kalitesi arttığı gibi, mimari modellerin üretilmesi için gereken süre de azalıyor. Mimarlara sağladığı bu avantajların yanı sıra, geleneksel inşaat teknikleriyle kıyaslandığında 3D baskı teknolojisiyle imal edilen binaların daha sürdürülebilir ve çevre dostu bir mimari pratiği sağlayacağı da giderek kabul gören bir yaklaşım.

Saxon Üniversitesi, Uygulamalı Bilimler Bölümünden akademisyen Ivo Kothman ve Niels Faber 3D Baskı Teknolojisinin bu anlamda“ oyunun kurallarını değiştirdiğini” söylüyorlar. Kothman ve Faber iki senelik bir araştırma programının bir parçası olarak 3D baskı betonu fizibilitesi üzerine araştırma yapıyorlar ve bulgular gerçekten kayda değer. Araştırmanın temel noktalarını aşağıdaki gibi özetlemek mümkün.

Daha Kısa Tedarik Zinciri ve Daha Hızlı Tasarım Süreci

Sahada yapılan 3 boyutlu baskı, zaman kaybettiren bir dizi aşamanın tasarım sürecinden çıkarılabileceği anlamına geliyor. Normalde, bina tasarım süreci, mimarlar, mühendisler, müteahhitler, müşteriler ve yürütme birimleri dahil olmak üzere beş farklı tarafın temin ettiği veriyle yürüyor.

3D Baskıyla birlikte bu rollerin tamamını mimarın üstlenmesi mümkün; elbette yapısal bütünlüğü sağlamak için simülasyon teknikleri ve modelleme de yardım alarak. 3D temsiller kullanıcıların tasarımı gözünde canlandırmasını sağlıyor bu da inşaat aşamasına geçmeden önce her türlü değişikliğin yapılabileceği anlamına geliyor.

Daha Kısa Lojistik Süreç ve Daha Az Atık

Araştırmada görüşülen yükleniciler, 3D baskının taşımacılık lojistiği ile ilgili üç ana faktörü ortadan kaldırma potansiyeline sahip olduğuna inanıyor.

Öncelikle taşıma esnasında çoğu parça hasar görüyor. Bu sorunu, üç boyutlu yazıcıyla yapıyı sahada basarak halletmek mümkün. Bir diğer konu parçaların taşımaya sürecine dayanıklı hale gelmesi için ekstra mühendislik işlemlerine maruz kalmaları ve dolayısıyla maliyetin artması. Sahada yapılacak üç boyutlu baskı işlemi bu süreci de ortadan kaldırıyor. Ayrıca güvenli taşıma ve parçaların vinçle güvenli şekilde kaldırılabilmesi için parçaların ilave özelliklere sahip olması gerekiyor; bu da montaj sonrasında ilave iş anlamına geliyor. Sahada yapılacak 3D baskıyla bu sorun da çözülmüş oluyor.

Dahası, 3D baskıyla birlikte geleneksel inşaatçılıkta kullanılan tahta kalıplara da ihtiyaç kalmıyor çünkü 3D baskıda hammadde doğrudan yapıya dökülüyor.

Kişiye Özel Ev Tasarımlarından Daha Geniş Kitleler Faydalanabilecek

Üretim sürecinin büyük bir kısmının dijital olması kompleks ürünlerin minimal düzeyde ilave maliyetle kişiye özel hale getirilebileceği anlamına geliyor.

Geleneksel olarak çoğu tüketici için bir mimarın yardımıyla ev inşa etmek epeyce pahalıdır ve bunun sebebi mimarlık ücretinin maliyeti değil, yapı yöntemlerinin uyarlanması zorunluluğunun ortaya çıkmasıdır.

3D beton baskıda ise çıktısı alınan gerçek biçimin maliyetle bir ilgisi yoktur; bu da daha çok sayıda insanın kendi ihtiyaçlarına göre ev yaptırmaya gücünün yeteceği anlamına geliyor.

Borular ve Elektrik Tesisatı Daha Basit ve Daha Verimli bir şekilde Kurulabilecek

Geleneksel inşaatlarda ısıtma sistemleri, yalıtım, içme suyu ve elektrik tesisatı donanımı işçilik gerektiren saha kurulum süreçleridir. Oysa 3D beton baskı da bu kurulumların bazılarını 3D baskı sürecine dahil etmek mümkündür.

İçi boş duvar baskıları daha az malzeme kullanımına olanak tanıdığı gibi ileri düzey yalıtımı da mümkün kılar. Ayrıca 3D ile basılmış kanallarla sıcak ya da soğuk su taşınmasına da olanak tanır. Ayrıca sahada kuruluma gerek kalmayacağı için ortaya çıkan atık da azalacaktır.

İnşaat İçin Daha Temiz Bir Yöntem

3D Baskının modern inşaat sektörü için çevreci bir çözüm olabileceği konusunda giderek artan bir görüş birliği var. Madrid’de imal edilen ilk 3D yaya köprüsü konusunda proje sahiplerini açıklamaları da bu savı destekler nitelikte.

14 Aralık 2017 tarihinde halka açılan ve dünyanın 3D baskıyla imal edilmiş ilk yaya köprüsü olma özelliğini taşıyan yapı, Alcobendas, Madrid’deki Castilla La Mancha Parkında bulunuyor. Institute of Advanced Architecture of Catalonia (IAAC)’nın yürüttüğü projenin tasarım da dâhil olmak üzere toplam imalat süreci bir buçuk sene sürmüş. 12 metre uzunluğunda ve 7.5 metre genişliğindeki yapı mikro-betonarmeyle üretilmiş.

Enstitü yaptığı basın açıklamasında parametrik tasarımın malzemenin optimal dağılımına olanak tanıdığını ve hammaddenin üretim esnasında geri dönüştürülmesiyle atık oranının minimal düzeyde kaldığını belirtiyor. Tasarım aynı zamanda maksimum yapısal performansa olanak tanımış. Malzeme sadece ihtiyaç duyulan kısımlarda kullanılmış. Form konusunda ise 3D baskı tam bir özgürlük sağlıyor ve bu anlamda da geleneksel inşaat tekniklerine meydan okuyor.

Dünyanın ilk 3D baskı yaya köprüsü Madrid’in güneyindeki bir parkta yer alıyor

GAIA EVİ- İTALYA

Gaia evi toprak ve pirinç imalatı atıkları gibi doğal malzemeler kullanılarak 3D baskıyla imal edilmiş. İtalyan 3D-baskı teknolojileri şirketi WASP’ın modüler 3D-yazıcı Crane Wasp’in bir dizi farklı formda ve ebatta ev imal edebildiğini göstermek için ürettiği Gaia evi de 3D baskının sürdürülebilir mimari konusundaki potansiyel rolünü kanıtlar nitelikte.

30 metrekare alana sahip ev, Ekim 2018 tarihinde İtalya’nın Emilia Romagna bölgesinde yer alan Massa Lombardo kasabasında doğrudan sahada üretilmiş.

Evin baskısında sahanın etrafından alınan topraktan üretilen doğal bir çamur karışımı kullanılmış. Bunun yanı sıra, kırpılmış saman ve pirinç çeltiği gibi pirinç üretimin atık malzemelerinden de faydalanılmış.

WASP konuyla ilgili olarak “Gaia evi, sınırlı ve optimize tarımsal kaynakların teknoloji aracılığıyla karmaşık bir binaya dönüştürülmesinin sonucu üretilmiştir ve bu binanın çevre üzerinde minimal etkisi vardır,” diyor.

Şirket ayrıca evin toprakta çözünebilme özelliği taşıdığını belirtiyor.

Evin duvarlarının içindeki dikey boşluklara doldurulan pirinç çeltikleri yalıtımı sağlıyor. Şirket bu yalıtım tipinin ısıyı içeride tuttuğunu ve bu şekilde kış aylarında bile harici bir ısıtmaya gerek duyulmayacağını belirtiyor. Duvarın dış kısmındaki oyuk ise doğal havalandırma için boş bırakılmış.

WASP yöntemin efektif ve ucuz olduğunu söylüyor. Çamur karışımının maliyeti bin poundun altında, imalatı ise sadece on gün sürmüş. Şirket “Gaia enerji anlamında oldukça başarılı bir yapı, çevre üzerinde ise neredeyse herhangi bir olumsuz etkisi yok,” diyor.

Bu projede pirinç üretim atıkları kullanılmış olsa da WASP, 3D inşaat imalatında başka doğal ve geri dönüştürülebilir malzemelerin de kullanılabileceğini söylüyor. “Yıkılan binalardan çıkan atıkları dahi kullanabileceklerini de ekliyorlar.

OFFICE OF THE FUTURE/DUBAİ

17 gün içerisinde üretilen ve iki günde kurulumu tamamlanan Office of the Future (Geleceğin Ofisi) adlı bu yapı dünyanın ilk tam fonksiyonel binası olma özelliği taşıyor.

3D baskı sayesinde inşaat süresi ve işçilik maliyeti ciddi ölçüde azalmış. Ayrıca atık miktarı da azaldığı için yapının çevre üzerindeki etkisi minimal düzeyde.

Enerji tasarruflu olan bina doğal ışıktan maksimum ölçüde faydalanılacak şekilde konumlandırılmış. Bir dizi açıklık sayesinde içeriye doğal gün ışığı giriyor. Binada ayrıca yüzde yüz LED aydınlatma, akıllı bina sistemleri, yeşil çevre düzenlemesi ve düşük enerjili klima da mevcut.

Killa Designs tarafından tasarlanan ofisin yalıtımı, bilgisayar kontrollü imalat teknikleriyle imal edilmiş 800 mm kalınlığında cephe kaplamasıyla sağlanıyor. Bu kaplama aynı zamanda binanın eşsiz biçimini de oluşturuyor.

Kaynaklar

- How 3D Printing technology changes the rules of the game: Insights from the construction sector/Journal of Manufacturing Technology Management
- theurbandevoloper.com
- archdaily.com
- deezen.com
- 3dinsider.com