Üç boyutlu yazıcılar
Üç boyutlu yazıcılar

Üç boyutlu yazıcılar yardımıyla konut üretimi ve otomatikleşme

Konut inşasında beton, genellikle kalıp yardımı ile şekil verilmesi ve istenilen yere dökülüp yerleştirilmesi şeklinde kullanılmaktadır. Fakat bu durum üç boyutlu yazıcılar ile otomatikleşme ve hızlanma sürecine gerektir. Özel yapısal elemanlarda kullanılan beton ekstrüzyonudur. Dökme betonun aksine ekstrüzyon (sıkma) malzeme püskürtücüden ayrıldıktan sonra herhangi bir kalıpla desteklenmediğinden slump değeri (çökme değeri) düşük olacak şekilde ayarlanır ve yavaş çökme olur. Betonun yapısal bir malzeme olarak sağladığı avantajlara rağmen, aynı zamanda çeşitli zorlukları da bulunmaktadır. Yerinde dökme betonun ana zorluklardan biri de fiziksel iş gücü gerektirmesidir. Hem kalıpların montajı, hem de beton yerleştirilirken takviye iş gücü gereksinimi maliyet ve zaman açısından kayıplara neden olmaktadır. Aynı zamanda belli başlı geometrik şekilde beton dökümü günümüz teknolojisini ve tasarım yeniliklerini kısıtlamaktadır. Karmaşık geometriye sahip şekil ve tasarımları yerinde dökme ile yapmak hem zor hem de yüksek maliyetli olmaktadır.

Concrete Printing
Concrete Printing Makinesinin Şematik Görseli

Üç boyutlu baskı gibi yeni eklemeli imalat yöntemleri, 1990’ların ortalarından bu yana inşaat sektöründe denenmeye başlamıştır. Additive Manufacturing of Concrete (AMoC) yani eklemeli imalat ile beton dökümü, farklı yöntemler ile çalışan işletmeler ve araştırma grupları tarafından geliştirilmeye devam edilmektedir. AMoC, beton dökümü zaman, maliyet, işçilik gibi zorlukların önüne geçmede çözüm niteliğinde yeni bir yapım tekniği olabilir. Ayrıca istenen tasarımı standart geometriler ve basitleşmiş şekillerin dışında özel tasarımlarla hayata geçirmemize olanak tanıyabilir. Üç boyutlu yazdırma tekniğinin beton malzeme kullanılarak inşaata entegre edilmesi oldukça modern bir düşünce ortaya çıkmaktadır. Bu yöntemle istenen yere istenen miktarda beton dökülerek tasarım oluşturulabilmektedir. Bu değişik parametreler CAD programında hazırlanmış tasarımın yazıcıya iletilmesiyle, istenen ebat ve ölçülerde imalatı mümkün kılmaktadır.

Apis Cor Mobil 3D
Apis Cor Mobil 3D Yazıcısı (Cranelike) Beton Baskılama

Üç boyutlu beton yazdırma teknikleri günümüzde hız kesmeden gelişmeye devam etmektedir. Üç boyutlu yazıcılarla ilgili çalışmalarda taş benzeri malzemelerden kalıpsız, robotik biriktirme yoluyla 0,1-10 m aralığında boyutlara sahip katı nesneler oluşturulmaktadır. Çeşitli biriktirme stratejileri, robotlar, yazıcı kafaları ve malzemeler kullanılmaktadır. 1990’ların ortalarında, Güney Kaliforniya Üniversitesi Endüstriyel Sistemler Mühendisliği Bölümü Profesörü Behrokh Khoshnevis’in Contour Crafting adını verdiği bir teknik ABD’de kullanılmaya başlanmıştı. Bu yöntem tıpkı Fused Deposition Modeling (FDM) üç boyutlu yazdırma tekniğindeki gibi materyali ağızlıktan ekstrüzyonla çıkararak istenen noktaya bırakmasından ibarettir. Ancak artık yazıcıda kullanılan malzeme polimer plastik değil betondur ve beton yapımı ve dökümünün inşaattaki kabul görmüş kurallarına da uymak gereklidir.

D-Shape Yazıcısı
D-Shape Yazıcısı
Üç Boyutlu Beton Baskı Makinesi
3DCP, Üç Boyutlu Beton Baskı Makinesi

Shanghai/Çin menşeili yüklenici firma Winsun ve Minnesotadaki Total Kustom Şirketi, ABD’de tek kollu çalışan robot üç boyutlu yazıcı ile Katolonia İleri Mimari Enstitüsünde (IAAC) 2014 yılında alternatif bir çalışmada birlikte çalışmışlardır. Bu mini robot ekstrüzyonu belli alıcı ve sensörlerle istenen döküm yerini tespit ederek çalışmaktadır.

Üç boyutlu yazıcılar
Üç boyutlu yazıcılar baskı süreci

İspanya’nın Madrid şehrinde Dünya’nın ilk üç boyutlu yazıcısıyla yapılmış olan beton köprünün inşasında D-Shape yazıcı kullanılmıştır. Catalonia İleri Mimarlık Enstitütüsü (IAAC) başta proje niteliğinde olan bu tasarımı hayata geçirmeyi başarmıştır. Köprü yaya köprüsü olarak kullanılmakta ve 12 m uzunluğa 1.75 m genişliğe sahiptir.

D-Shape Yazıcı
D-Shape Yazıcısı ile Yapılmış Yaya Köprüsü

İnşaat alanında otomatikleşme süreci yönünden birkaç olumsuz unsur vardır. Bunlar; Büyük ölçekli projeler için daha büyük üç boyutlu yazıcı gerekliliği. Otomasyona uymayan geleneksel tasarım yaklaşımları. Diğer sektörlere kıyasla nihai ürün üretim oranının azlığı. Otomatik üretimde kullanılabilecek malzeme sınırlılığı. Otomatikleşmeyi sağlayan pahalı ekipmanların çekici olmaması ve yönetim sorunlarıdır.

Diğer yandan inşaat sektörünün günümüzde karşılaştığı genel ciddi sorunlar da göze çarpmaktadır. Bunlar; İş gücü verimliliğinin korkutucu derecede düşüklüğü. Şantiyelerde kaza oranının yüksekliği. İş kalitesi düşüklüğü. Şantiye kontrolünün zorluğu ve kalifiye iş gücünün azlığıdır. Son yıllarda çeşitli ürün ve parça üretimi otomasyonu çok gelişmiş olsa da, tüm yapılarda büyük ölçüde manuel uygulamalar kullanılmaya devam etmektedir.

Leave a reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *