3B Baskı İnşaat Sektöründe, Köprülerden Sahnelere Kadar Kendini Hissettirmeye Başladı
Son zamanlara kadar, inşaat sektöründeki 3B baskı çalışmaları, sadece küçük ölçekli meraklıların ve tasarım yarışmalarının ilgi alanındaydı. O günler hızla mazide kalıyor.
Örneğin, Eindhoven Teknoloji Üniversitesi Haziran ayında Project Milestone’u duyurdu. Bu plan kapsamında Houben & Van Mierlo Architecten‘in tasarladığı bir dizi dikili taş tarzı beton ev, 3B baskı yöntemiyle inşa edilecek. Üniversite bu girişimi, “dünyanın ilk 3B baskılı ticari konut projesi” olarak tanımlıyor. Sektörel bir rapora göre, 2017’deki 70 milyon dolar hacminden, 2027’de 40 milyar dolar hacmine ulaşacağı öngörülen pazarın sadece bir kısmını konut sağlama oluşturuyor.
İnşaat sektörü, karmaşık şekillere hayat vermek, tehlikeli veya uzak bölgelerde yapı inşa etmek ve malzeme atığıyla, şantiye inşaat maliyetlerini azaltmak amacıyla, yüzünü 3B baskıya çevirdi. 3B baskı yazılımları ve ekipmanları geliştikçe, hem eski inşaat şirketleri hem de yeni girişimler, 3B baskının gerçek dünyada imalat için potansiyelinin farkına varıyorlar. Sektörü yerinden oynatan birkaç kullanım senaryosu:
1. Senaryo: Köprüler
Uzun bir süre, 3B baskılı bir projenin büyüklüğü, yazıcının büyüklüğüyle sınırlıydı. Ancak, sloganı “Robot Dilini Konuşuyoruz” olan Hollandalı MX3D şirketi, 1367 yılında kazılan ve Amsterdam’daki en eski kanallardan biri olan Oudezijds Achterburgwal’ın üstünden geçecek 12 metrelik bir akıllı yaya köprüsü inşa ederken, ince, eriyik tel halindeki paslanmaz çeliği monte etmek için, endüstriyel altı eksenli robotlar, firmaya özel yazılım ve kaynak makineleri kullanıyor.
Joris Laarman Lab tarafından Arup iş birliğinde tasarlanan ve Autodesk, ArcellorMittal, Heijmans, Lenovo ve diğer iş ortakları tarafından desteklenen köprü, Imperial College London’da yapısal onay testine tabi tutuluyor. MX3D kurucu ortağı ve eski baş teknoloji sorumlusu Tim Geurtjens, “Bunun gibi özgün ve deneysel bir köprüyü onaylamak için yepyeni bir yöntem gerekiyor. Modern geleneksel yöntem, her şeyin dijital olarak yapılması anlamına geliyor. Bir şey tasarlarsınız, bunu bir yazılım paketiyle test edersiniz ve ardından yönetmeliklere göre üzerine bir damga vurursunuz. Fakat baskılı formların malzeme özellikleri hakkında çok az şey biliniyor,” diyor. MX3D, hassas ayarlamaları yapabilmek için, korkuluklar gibi çeşitli noktalarda fiziksel bir modelin yük kapasitesini denemeyi amaçlıyor.
Köprü, Ekim ayında Hollanda Tasarım Haftası kapsamında sergilenecek ve her şey planlandığı gibi giderse 2019’da, Amsterdam’da monte edilecek. Alan Turing Institute‘un geliştirdiği ve köprünün üstüne yerleştirilen bir sensör ağı, gerçek zamanlı olarak gerilim, titreşim, yer değişikliği ve ortam verilerini toplayacak. Amsterdam Büyükşehir Çözümleri Enstitüsü, bu verileri şehrin akıllı altyapı sistemine bağlayacak. Ancak Geurtjens, “3B baskı sadece verimlilikle ilgili değil. Yaşama sevincinin ve estetik zevkin de önemli olduğunu düşünüyoruz. Ortada sadece ticari bir fayda yok. Aynı zamanda, mümkün olduğu için yapmak istediğinizi yapıyorsunuz,” diyor.
2. Senaryo: Evler
İnşaat şirketleri, en büyük, inşaatı en hızlı, en ucuz, malzeme olarak en verimli 3B baskılı evleri yapmak için, birbirleriyle rekabet ediyorlar.Dünyanın dört bir köşesinden tasarımlar geliyor. Rus şirketi Apis Cor‘un 24 saatte 10.000 dolara inşa ettiğini söylediği sade beton evi ve Çinli şirket Winsun‘un devasa atık geri dönüştürme yazıcısıyla birlikte ürettiği beş katlı apartman, bu örnekler arasında sayılabilir.
Fransız inşaat şirketi Maisons France Confort ve büyük ölçekli 3B baskı şirketi XtreeE gibi 18 iş ortağının inşa ettiği YRYS Consept House en ilgi çekici projeler arasında yer alıyor. XtreeE, hızlı oturan beton katmanlarını preslemek için enjeksiyonlu kalıplamayı kullanarak, üst kattaki odaları destekleyen delikli bir duvar ve dört adet yapısal sütun geliştirdi.
XtreeE’nin kurucu ortağı Jean-Daniel Kuhn, Fransa’nın mimari geçmişinin büyük ölçüde betonla tanımlandığını ifade ediyor: Le Corbusier’nin tercih ettiği malzeme “béton brut” (Fransızca’da “ham beton” anlamına geliyor) Brütalist mimarinin temelini oluşturuyor. Ancak, XtreeE’nin temel ilkelerinden biri beton tüketimini önemli ölçüde azaltmaktır. Kuhn, “Dünya betonla inşa ediliyor. Betonun temel içeriği olan çimentonun üretimi, küresel karbon salımının yüzde sekizinin müsebbibi. Beton muhteşem bir malzemedir; ancak, betonu daha iyi bir şekilde ve sadece yapısal olarak gerekli yerlerde kullanıp kullanamayacağımızı görmek istiyoruz,” diyor.
3. Senaryo: Yapay Mercan Resifleri
XtreeE aynı zamanda, “dünyanın ilk 3B baskılı beton yapay resifi”ni üretiyor. Deniz mühendisliği şirketi Seaboost‘la ortaklık kuran XtreeE, Akdeniz’de, Fransa’nın güney kıyılarının açığında bulunan Calanques Milli Parkı‘nda, kaybolmuş bir ekolojik yaşam alanını geri kazandırmak için, gözenekli bir beton sistemi tasarlayıp imal etti.
Kuhn, 3B baskılı yapay resifin düzensiz tünellerden oluşan şekillerinin, Fransa’nın Marsilya şehrinden gelen atık su salımları nedeniyle 1970’lerde ve 1980’lerde azalmaya başlayan balık, alg ve yumuşakça türlerinin ve mercan popülasyonunun geri gelmesini teşvik etmek üzere modellendirildiğini söylüyor. Bu “resif” özgün kireç taşı alt katmanlarının ceplerini ve mağaralarını taklit ediyor. Böylece savunmasız canlılara yırtıcılardan korunma sağlıyor.
Kuhn, 3B baskının birçok kullanım alanı için maliyet yönünden henüz verimli olmadığını söylese de bu durumun değişeceğini öngörüyor. Nitekim, Birleşik Arap Emirlikleri’nin 2030’a kadar tüm yeni binaların yüzde 25’ini 3B baskıyla inşa etmek için başlattığı girişim ve Birleşik Krallık’ın Ulusal Katmanlı İmalat Stratejisi gibi devlet politikaları, piyasada değişimler başlatıyor. Kuhn, “Bence 3B baskı konusunda yaşananlar, BIM (Yapı Bilgi Modellemesi) ile ilgili yaşananlara benziyor. Malzeme tasarruflarının etkisi çok büyük ve hükümetler, ‘bu durum çevresel açıdan mantıklı’ demeye başlıyor,” diyor.
4. Senaryo: Büyük Çadırlar ve Sahneler
Merkezi Tennessee’de olan Branch Technology, hücresel üretim (C‐Fab) olarak adlandırılan bir süreçle, bir mimari yazılım modelini, herhangi bir sanal platformdan (Autodesk AutoCAD, Revit, Maya), serbest biçimli bir kafes yapıya dönüştürebiliyor. Bu içi boşluklu yapılar daha sonra algoritmik olarak denetlenen robotlar tarafından yazdırılarak, geleneksel yapı malzemeleriyle doldurulacak bir kalıp görevi görüyor. Branch Technology kurucusu ve CEO’su Platt Boyd, “Bu, bizim hücresel düzeydeki yapımıza bir benzetim. 3B baskılı bileşenler, hücrenin dış bağları gibi görev görüyor. Dolgu malzemesiyle, kanla ve suyla güçlendiriliyor,” diyor.
Şirket Haziran 2018’de, Nashville’deki OneC1TY için, dünyadaki en büyük 3B baskılı yapı olan 12.8 metre çapındaki ve 6 metre yüksekliğindeki sahneyi resmen dünyanın beğenisine sundu. Houston’daki geliştirici şirket Cambridge’in hizmete aldığı ve CORE Studio’dan Thornton Tomasetti ortaklığında tasarlanıp inşa edilen hafif karbon fiber yapı, Nashville’in yapı yönetmeliklerine uygundur. Bu yönetmelikler, yapının 2.5 santimetrelik buz oluşumuna, 25-30 santimetrelik kara ve saatte 145 kilometre hızla esen rüzgar yüklerine dayanmasını gerektiriyor.
Başlangıç analizinde büyük uzunlukların destek için çelik alt yapılar gerektirdiği ifade edildi. Ancak, sonraki çalışmalarda eğrisel geometrik tasarımın, temel haricinde çelik ihtiyacını ortadan kaldırabileceği görüldü. Bir diğer ifadeyle projenin, benzer bir çelik yapı için gerekli maliyetin yarısını ortadan kaldırarak, bütçe sınırları içinde tamamlanabileceği anlaşıldı.
Boyd, “Ben bir mimarım ve genellikle tek tip kutularla kısıtlandırılıyoruz. Parametrik mimari gerçekten ilginç şeyler ortaya koyuyor ama o da görüntü oluşturmalarla ya da metrekaresi 8.600 ila 16.000 dolarlık projeler yapan “yıldız mimarlarla” sınırlı kalıyor. Bu yaratıcı tasarımları, normal inşaat bütçelerinin sınırları dahilinde gerçekleştirme beklentisi beni heyecanlandırıyor,” diyor.