3D BETON YAZICI TEKNOLOJİSİ
- yüzyılda gelişen teknoloji her sektörü etkilemişken, inşaat sektörünün bu durumdan geri kalması olmazdı elbette. Bu yazımızda 3D beton yazıcılar ve yazıcılar kullanarak yapılan yapılar hakkında konuşacağız.
3D baskı icadı 1984 yılında Chuck Hull of 3D Systems firması tarafından yapılmıştır. Kullanım alanın artması ve gelişmesi ile 2012 yılı itibariyle tam anlamıyla kullanılmaya başlanmıştır. 3D baskı yazıcıları otomatik yapı üretimi yapan, robotik temelli olup katmanlı bir üretim teknolojisidir. Bu teknoloji sayesinde mimari tasarım elemanları ve büyük maliyetli yapı elamanlarına, kalıp sistemlerine ihtiyaç duyulmaksızın, istenilen noktada ve mimari şekilde bir yapıyı ortaya çıkarmaya olanak sağlamaktadır. Sağladığı avantajların en önemlisi ekonomik olmasıdır. Bir inşaat projesini imal ederken birçok kalemde maliyet değerlendirilir. 3D beton baskıları ile bu durum minimuma indirilmektedir. Kullanılan harçta farklı malzemelerin kullanılabilmesi, daha az insan gücüne ihtiyaç duyulması, kalıpsız serbest biçimli yapıların oluşturulması bunlardan bazılarıdır.
İşleyiş sırası 3 aşamadan oluşmaktadır:
- Veri hazırlama
- Beton hazırlama
- Baskı aşaması
3D beton baskısında en önemli malzeme harçtır. Otomatik yapı üretim sürecinde katmanlar üst üste geldiğinde alt katmanlarda hiç çökme olmaması hedeflenir. Harç bütün yapının ağırlığını taşımaktadır. Bunun içinde kullanılan agrega, su/çimento oranı ve katkılar önemli bir role sahiptir. Maksimum dayanımda tüm özellikleri karşılayan harç için dünyada ve ülkemizde çalışmalar devam etmektedir. Beton harç karışımında iri agregalardan ziyade ince agrega tercih edilir. Agregalar 4-6 mm’den büyük olmaz. İri agrega kullanımı baskı aşamasında katmanların çökmesine neden olmaktadır. Beton harcını etkileyen diğer bir husus su/çimento oranıdır. Harcın akıcı kıvam kazanarak nozuldan geçirilebilmesi için su/çimento oranını arttırılması dayanımı olumsuz etkileyecektir. Bu nedenle istenilen işlenebilirliği elde etmek için karışıma süper akışkanlaştırıcılar eklenmelidir. Beton kıvamı nedeniyle farklı şekil ve boyutlarda nozullar kullanılacağı için su/çimento oranı baskı işleminde kullanılan nozul tipine bağlı olarak da değişir. Çeşitli araştırmacılar tarafından yapılan çalışmalarda, süper akışkanlaştırıcı kullanılarak su/çimento oranının 0.25-0.44 aralığında tutulmasının karışıma yazdırılabilir harç özeliği kazandırdığı kanıtlanmıştır. Su/çimento oranı 3D baskı yazıcı harcının hidratasyon işleminde önemli rol oynar. Katmanların kısa sürede priz alması, dayanım kazanması sayesinde üst katmanların işlenebilirliği kolaylaşır. Kimyasal ve mineral katkılar, beton harcın bazı özeliklerini değiştirerek performansını arttırabilmek ve beton harcın maliyetini azaltmak için kullanılmaktadır. İstenilen dayanımdaki beton için kullanılan katkıların araştırması devam etmektedir. Bazı projelerde depreme karşı dayanımın artması amacıyla demirde kullanılmaktadır.
3D beton baskılarının dünyada ve ülkemizde örnekleri bulunmaktadır. Yaya köprüsü, binalar, bahçe için yapılan çitler, kamu için yapılan binalar bunlardan bazılarıdır.
- Yayalar için yapılan köprü hakkında bilgi verecek olursam eğer, İspanya’nın Alcobendas şehrinde yer alan 3D köprü şu ana kadar tamamen betondan yapılan tek 3D baskılı köprü olarak katmanlı üretim ve inşaat sektörlerinde önemli bir yer edinmiştir. Yaklaşık 12 metre boyunda ve 1.75 metre genişliğinde olan köprünün resmi açılışı ise 14 Aralık 2016 tarihinde Alcobendas şehir yetkilileri tarafından gerçekleştirilmiştir. Yaklaşık 15 yıllık bir AR-GE çalışmasının ürünü olan köprü daha önce de ev üretimine imza atan binder-jetting teknolojisine sahip D-Shape yazıcısıyla üretilmiştir.
- Amsterdam’ da 3D Print Canal House, Hollanda menşeili DUS Architects tarafından ekiz metrekarelik bir kabin şeklinde sürdürülebilir olması amacıyla biyoplastik maddeden yapılmıştır. 1 Mart 2014’te halkın kullanımına açılmıştır. Bu sayede yıkımı yapıldığında tüm malzemeler yeniden kullanılabilecektir.
- Diğer yapı, 3D baskı ile yapılmış Avrupa’nın ilk yaşanabilir evidir. Rusya firması SPECAVIA tarafından Yaroslavl’da 300 metrekarelik binayı 2017 yılında bitirmiştir.
- Araştırmasını yaptığımda en dikkat çekici proje başlığından dolayı Çinli firma WinSun’a aitti. Başlıkta bir günde 10 ev yazıyordu. Bazı kaynaklar yapılan bu binaların 3D baskı ile yapıldığı konusunda soru işaretleri olduğunu söylese de projeye ait bir çok görsel ve bilgi internette bulunmaktadır. Tasarımcısı Ma Yihe olan yapılar hakkında tek odalı ve beş bin dolar olduğu söylenmiştir. WinSun şirketi 3D yazıcılar kullanılarak gökdelen bile inşa edilebileceğini, 3D yazıcılar ile henüz çatı yapılamadığını belirtmiştir.
- Asıl bahsetmek istediğim kısma gelmiş bulunmaktayız. Ülkemizde bu konuda yapılan çalışmalar gurur verici. Özellikle İston’un yaptığı çalışmalar ülkemiz için büyük bir onur kaynağı. İston, 3D beton yazıcı teknolojisi kullanılarak inşa ettiği yapı ile Türkiye’de bir ilke imza atmıştır. Böyle bir başarıyı daha da değerli kılan durum tamamının yerli imkanlar ile yapılmasıdır. Kullanılan 6 eksenli robotik kollardan, yazılıma, beton harçlarından, harçların üretileceği mobil beton santraline kadar her şey Türk Mühendislerinin çalışması neticesinde yapılan yerli üretim ürünlerdir. İBB Park ve Bahçeler Müdürlüğü Üsküdar Şeflik Ofisi olarak kullanılacak ve 300 metrekare alana sahip tek katlı bina, 3 metre duvar yüksekliğinde ve 8 ayrı bölümden oluşmaktadır. İston’un yapmış olduğu binanın beton kalitesi C50-C60 seviyesinde, çevre dostu ve 45 dB ses azaltım indisi ile kendiliğinden yalıtıma sahiptir. Dayanımın artması amacıyla demirde kullanılmıştır. Kullanılan harcın reçetesi paylaşılmamakla birlikte başka ülkelerden de talep gelmesinin olası bir durum olduğu söylenmiştir. Ülkemizde bu tür projelerin yapımı ve ar-ge çalışmaları devam etmektedir. Daha birçok teknolojik yapı faaliyetlerine imza atacağımıza inancım tamdır. İston beton yazıcılarını kullanarak bank, masa gibi ürünleri de yapmaktadır.
3D beton yazıcılarda özellikle harç konusunda araştırma çalışmalar devam etmektedir. Kullanım alanlarının da bu araştırma ve geliştirme çalışmaları ile daha artacağı yadsınamaz bir gerçektir. Belki gelecekte ne mimarlara ne biz mühendislere ne de inşaat ustalarına gerek kalmadan yapılar inşa edilebilir. İşte o zaman şantiye ortamına, çaya, kolaya hasret kalacak bizler için üzücü olabilir. ?
Okuduğunuz için teşekkürler, diğer yazılarda görüşmek üzere…
kullanılan kaynaklar:
https://en.wikipedia.org/wiki/Construction_3D_printing
https://iston.istanbul/3d-beton-yazici-teknolojisi
http://blog.facadium.com.tr/avrupanin-ilk-yasanabilir-3d-baski-ile-uretilmis-binasi/
https://www.dezeen.com/2016/08/30/dus-architects-3d-printed-micro-home-amsterdam-cabin-bathtub/
https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/914449