Katmanlı imalat ya da diğer adıyla 3D baskı, gelecekte binaların yapılış şeklini değiştirecek. Örneklerini şimdiden görebildiğimiz bu teknoloji, makul fiyatlı konutlara olan ihtiyaç ve altyapı modernizasyonu gibi şehir hayatında karşılaştığımız zorluklara yönelik bir çözüm olarak öne çıkıyor. Süreç şu ana kadar yavaş gelişse de şimdiden yakın gelecekte inşaat sektörünün en kilit bileşenlerinden biri olacağı söylenebilir.
Son iki yıl içinde; ölçeklendirilebilirlik teknolojisinde sağlanan gelişmeler, 3D baskının küçük ölçekli mimari model ve prototiplerin ötesine geçmesine imkan verdi. Artık gerçek konut ve altyapı inşaatlarında kullanılabilen bu yöntem, işgücü maliyetlerinin düşürülmesi ve yıllardır vaat edilen ölçek ekonomilerine geçiş için önemli bir kriter olarak görülüyor.
Dünyanın lider 3D yazılım şirketi Autodesk, inşaat ve altyapı tasarımında sayısal 3D modelleme yazılımları kullanarak yapılan inşaat projeleriyle ilgili paylaştığı üç büyük örnek ile geleceğin vizyonunu bugüne taşıyor. Bu örnekler, 3D modelleme yazılımı ve baskı teknolojilerindeki ilerlemeler ile birlikte, mimari ve inşaat profesyonellerinin hızla şehirleşen gezegenimiz için bina çözümlerini daha etkin ve sürdürülebilir şekilde tasarlayıp uyguladığı bir dünyaya işaret ediyor. 3D baskı ile şehirlerde göze hoş görünen yepyeni bir mimari ve altyapı çalışmaları yakın görünüyor.
İşte dünyanın dört bir yanından 3D baskının mimari, mühendislik ve inşaata yönelik yaklaşımları ne şekilde değiştirdiğini ortaya koyan üç örnek:
1. Kanal Evi, Amsterdam
Tamamıyla 3D baskı ile ortaya çıkarılan bir ev inşa etme yarışına katılan ilk şirket, Amsterdam’dan DUS Architects oldu. DUS ve Ultimaker tarafından üretilen ve 6 metre yüksekliğinde bir 3D yazıcı olan The KamerMaker’ın (oda yapıcı) yardımıyla bir buçuk yıldır Amsterdam’ın ünlü kanallarından birinde parça parça bir ev ‘basılıyor’. Şirket, tahminlerine göre 3D inşaatı 2015 yılına kadar tamamlayacak.
The KamerMaker, temelde bir masaüstü Makerbot’un daha büyük bir sürümü gibi çalışıyor. Yazıcı kafası, erimiş plastiği X ve Y eksenlerinde programlanmış bir yol üzerinde presliyor ve bittiğinde Z ekseni üzerinde bir adım yukarı gidiyor. Masaüstü uygulamalarının aksine bu cihaz, tüm bir odayı basabiliyor.
Kanal Evi’nin dış duvarları, aralarında Alman kimyasal üreticisi Henkel tarafından geliştirilmiş bir tür sınai tutkal olan Hotmelt’in de bulunduğu bir dizi sürdürülebilir malzemeyi içeriyor. Yüzde 80 oranında bitki yağından oluşan Hotmelt, biyolojik tabanlı plastiklerin üretiminde kullanılıyor. DUS ve Henkel aynı zamanda ekolojik beton üzerinde de denemeler yapıyor. Ekibin duvar bölümlerine yalıtıcı bir malzeme ve renk eklemesine imkan veren değişken bir beton karışımı test ediliyor. Duvarın bölümleri, bir kere basıldıktan sonra bir çeşit lego gibi birleştirilebiliyor.
Kanal Evi projesi, gelecek yıla kadar tamamlanamasa bile, halihazırda dünyanın en büyük 3D yazıcılarından biri ve sürdürülebilir malzemelerdeki ilerlemeler gibi çok sayıda inovasyonı içeriyor.
2. WinSun Evleri, Şanghay
Dünyanın diğer ucundan, 3D baskılı konut konusuna tamamıyla farklı bir bakış açısı getiriliyor. Her ne kadar deneysel ve mimari açıdan zarif olan Kanal Evi, malzemelerde bilim ve inşa edilebilirliğin sınırlarını zorlasa da tamamlanma süresi üç yıl olacak. Bu esnada Shanghai WinSun Dekorasyon Tasarım Mühendisliği, her biri yaklaşık 4.800 ABD dolarına mal olan 10 adet 3D basılı evi 24 saatten kısa bir sürede inşa ettiğini iddia ediyor.
Shanghai WinSun evlerinin gerçekten 3D olarak yaratılıp yaratılmadığı konusunda tartışmalar sürüyor. Zira bunlar tek bir parça olarak değil, daha sonra şantiyede birleştirilen parçalar halinde basılıyor. Ancak bu her şeye rağmen etkileyici bir başarı.
Beton çerçeveli basit binalar; 150 metre uzunluğunda, 10 metre genişliğinde ve 6,6 metre yüksekliğinde olan muazzam bir 3D yazıcı kullanılarak inşa edildi. Evlerin her biri 200 metrekarelik bir alana sahip ve bir gün evsizlere makul fiyatlı barınma sağlayabilecek şekilde tasarlandı.
Her bir yapının 3D baskı “mürekkebi”, yapısal beton ve duvar panelleri haline getirilen geri dönüştürülmüş inşaat ve sınai atık malzemelerin bir bileşiminden oluşuyor.
Bu evler, herhangi bir tasarım ödülü kazanamayabilir, ama bunların böylesine ucuz ve hızlı bir şekilde sunulmasını sağlayan üretim konsepti, tilt-up (dikerek kaldırma) yöntemiyle yapılan inşaatlarda gerçekleştirilen sıçramayı temsil ediyor. Süreç, maliyetleri kontrol altına alırken dünyanın her yerindeki büyük şehirlerde konut krizlerinin çözümü için kullanılabilir.
3. Kurilpa Köprüsü, Brisbane
Yol ve köprü altyapısı da şehirlerin yaşanabilir ve çalışılabilir hale getirilmesinde en az konut kadar önemli. Yakın zamana kadar, temelinde metal parçaların 3D baskısı anlamına gelen doğrudan metal lazer sinterleme (DMLS), havacılık ve otomotiv sektörlerinde kapsamlı şekilde kullanıldı. Ancak köprüler ve diğer kentsel altyapı türlerindeki kullanılabilirlik ve maliyet, etkinlik açısından kapsamlı şekilde incelenmedi. Bunun öncelikli nedeni, her köprünün kendine özgü bir tasarıma sahip olması, modelleme ve üretimden elde edilen tasarrufun aynı ölçüde belli olmaması.
Avustralya’da ise küresel mühendislik firması Arup, alışılmışın dışında bir yaya köprüsü için bileşenler yaratmakla görevlendirildi. Arup; lazer sinterlenmiş ve basılmış metal bir parçanın nasıl yapısal standartlara uyabileceğini belirlemek için, 3D baskının bir şirket içi araştırma projesi olarak kullanmasına karar verdi. Söz konusu köprüye yönelik parçaların yük taşıyıcı bağlantılar olması gerekiyordu.
Arup mühendisleri, “temel” desteğe sahip karmaşık bir tasarım oluştururken baskı sırasında destek sağlamak üzere, parçaya ekstra payandalar ekledi. Bu payandalar; köprü boğum noktasının içi boş bir tasarıma sahip olmasına imkan veriyor, aynı zamanda geleneksel makine ile işlenmiş bir parçaya kıyasla estetik olarak daha çok göze hitap ediyor. Köprü boğum noktalarının tasarım ve üretimi, çok daha fazla özgürlüğe imkan verirken Arup, araştırmayı halihazırda diğer projelerde de kullanıyor.