Sürdürülebilir Hibrit Toprak Yapı Sistemi

Nüshet Çamuşoğlu / nushet@ekoyapidergisi.org
DOĞAL MALZEMELERLE DİJİTAL DÖNGÜSEL YAPI

ReGrow Willow, mimari uygulamalar için söğüdün gerilme mukavemeti ile toprağın basınç mukavemetini birleştiren yenilikçi bir hibrit malzeme sistemi sunuyor. Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü (KIT) profesörleri tarafından ortaya konan bu kapsamlı yapım süreci, ısmarlama dijital üretim süreçlerinden ve hesaplama araçlarından yararlanarak iki doğal malzemenin sinerjik kombinasyonunu geliştiriyor. Hafif, mobil ve uyarlanabilir üretim ekipmanlarını benimseyen ve enerji ve malzeme tüketimini azaltmak için düşük etkili bir felsefeyi benimseyen enstalasyon, betonarmeye sürdürülebilir bir yapısal alternatif sunuyor.

Döngüsel bir anlayışı savunan proje, alternatif malzemeleri ve kapalı döngü sistemlerini inşaat uygulamalarına entegre etmeyi amaçlıyor. Kaynakların tükenmesi ve atık üretimi sorunlarına potansiyel bir çare sunmakta ve sonuç olarak geleneksel doğrusal ekonomik model olan al, yap ve at modelini bozmaya çalışıyor. Bu şekilde, yerel malzeme döngüleri atıksız ve tamamen döngüsel dijital inşaat yoluyla kapatılabilir.

KARLSRUHE TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ HİBRİT SİSTEM KURUYOR

KIT'deki Dijital Tasarım ve İmalat (DDF) ve Yapı Tasarımı (DOS) profesörlükleri tarafından yürütülen önceki araştırmaları genişleten ReGrow Willow, yenilikçi bir kaynak akışı sunuyor. Hızla yenilenebilir bir malzeme olan söğüt, yılda iki metreye kadar büyür ve kısa rotasyonlu ormancılık uygulamalarıyla hasat edildikten sonra her yıl yenilenir.

Özelleştirilmiş üretim süreçleri, bu tür prefabrik yapı elemanlarının ölçeklenebilirliğini ve uygulanabilirliğini sağlarken, bütünleştirici dijital tasarım araçları mimari tasarım, malzeme sistemleri, yapısal performans ve üretim süreçleri arasındaki karşılıklı bağımlılıkları yönetir. Ortaya çıkan bileşenler bir yandan mekânsal olarak karmaşık ve ileri tasarım ve üretim teknolojileri gerektirir, diğer yandan da maddeselliği ve döngüsel kullanımı, düşük enerji yoğunluğu ve geri dönüşüm fırsatları açısından basit ilkeleri takip eder.

Dijital prefabrik bileşenler, basit, tersine çevrilebilir vida bağlantıları sayesinde yeniden kullanılabilir şekilde tasarlanmışlar. Yaşam döngülerinin sonuna geldiklerinde, değer kaybı olmaksızın süresiz olarak geri dönüştürülebilirliğini koruyan bir malzeme olan toprak basitçe yıkanabilir ve yeniden kullanılabilir. Söğüt sapları ve diğer doğal elyaf takviyeleri kompostlaştırılarak biyolojik döngüye geri döndürülebilir, böylece bu yerel malzeme döngüleri atıksız ve tamamen döngüsel bir dijital inşaat yöntemiyle tamamlanabilir.

SÖĞÜT KALIP TOPRAKLA BÜTÜNLEŞIYOR

Söğüt gibi biyo-bazlı malzemelerle üretim yapmak, malzemenin doğasında bulunan değişkenlik nedeniyle zorluklar teşkil ediyor. Bu nedenle proje, malzeme sisteminin ve üretim sürecinin birlikte evrimini vurguluyor. Ekleme teknikleri kullanılarak eklenmiş söğüt saplarından yapılan sürekli makro lifleri çekip biriktirebilen iki eksenli bir makineden başlayarak kapsamlı bir üretim sistemi geliştirilmiş.

İmalat süreci, yerel gereksinimlere ve yapısal performansa dayalı olarak uyarlanabilir dokuma ve malzeme yerleştirmeyi içeren, genel tasarıma uyum sağlayan morfolojik olarak farklılaştırılmış bileşenlerin oluşturulmasına olanak tanır. Toprak, yüksek basınçlı havalı ekstrüzyon kullanan modifiye bir sıva makinesi kullanılarak söğüt kalıp içindeki seçilmiş hücrelere püskürtülür. Söğüt kalıbın geometrisi, herhangi bir katkı maddesi veya yapıştırıcı ihtiyacını ortadan kaldırarak toprakla sorunsuz bir şekilde bütünleşmesini sağlar.

REGROW WILLOW SÜRDÜRÜLEBİLİR BİR YAPILI GELECEK HAYAL EDİYOR

Almanya'nın Mannheim kentindeki Bundesgartenschau'da (BUGA) bulunan ReGrow Willow araştırma göstericisi, dijital olarak üretilmiş söğüt-toprak bileşenlerinin olanaklarını gösteriyor. Sürdürülebilir bir yapılı çevre yaratmaya bütüncül bir geçişi göstermek için, mikro iklimsel adaptasyon ve yerel enerji hasadı kavramlarını da içeriyor. Kurulum, bileşen boyutları, toprak dolgu oranı ve kullanılan özel toprak karışımı gibi faktörlerden kaynaklanan ağırlık farklılıkları ile 63 prefabrik bileşenden oluşuyor.

Bileşenler, parçalar arası ve montaj bağlantıları için bir doğrama sistemi içermekte ve her biri iki gün süren üç aşamada tamamlanan hızlı bir montaj süreci sağlar. Yapı aynı zamanda tersine çevrilebilir bağlantılar aracılığıyla demontaj için tasarım ilkelerini de içeriyor ve bileşenlerinin potansiyel olarak yeniden kullanılması için kolayca sökülebilen bir mimariye doğru bir geçişe işaret ediyor. Hesaplamalı iş akışları, fiziksel testlerle de değerlendirilen malzeme verimliliği ve yapısal performansa öncelik vererek malzeme eklemlenmesini ve dağılımını bilgilendirir. Sonuç olarak, temelde toprak ve üstte söğüt ağırlıklı olmak üzere bir malzeme eğimi elde edilmiş. Toprak yapı için önemli bir zorluk olan hava koşullarının etkisini değerlendirmek için iki bitirme işlemi kullanılmış.

Söğüt-toprak yapı sistemi, endüstriyel ölçeklenebilirliğe uygunluğunu ve büyük ölçekli mimari uygulamalarda CO2 emisyonlarını radikal bir şekilde azaltma potansiyelini sergilemek için şu anda yatay olarak yayılan güçlendirilmiş toprak zemin levhası olarak daha da geliştiriliyor. Bu zemin döşemesinin ilk uygulaması Wangen im Allgäu'daki Landesgartenschau 2024'te sergilenecek.