3D Baskı Teknolojisi
3D baskı (bazen Eklemeli Üretim (AM) olarakta anılır), üç boyutlu şekiller oluşturmak için malzemelerin bilgisayar kontrollü sıralı katmanlanmasıdır. Prototipleme ve geometrik olarak karmaşık bileşenlerin üretimi için özellikle yararlıdır.
İlk olarak 1980’lerde geliştirildi, ancak o zamanlar zor ve pahalı bir işlemdi ve bu nedenle çok az uygulaması vardı. Ancak 2000 yılından bu yana nispeten basit ve uygun fiyatlı hale geldi ve bu nedenle ürün tasarımı, bileşen ve alet üretimi, tüketici elektroniği, plastik, metal işleme, havacılık mühendisliği, dişçilik ve tıbbi uygulamalar ve ayakkabı dahil olmak üzere çok çeşitli kullanımlar için uygun hale geldi.
AM makinelerinin veya ‘3D yazıcıların’ satışları hızla arttı ve 2005’ten beri 3D yazıcıların evlerde kullanımı pratik hale geldi.
İnşaat sektörü için geliştirilen 3D baskı sistemlerine ‘inşaat 3D yazıcıları’ adı verilmektedir.
Öğenin 3B dijital modeli, bilgisayar destekli tasarım (CAD) veya bir 3B tarayıcı kullanılarak oluşturulur. Yazıcı daha sonra tasarımı okur ve öğeyi oluşturmak için birleştirilen veya kaynaştırılan ardışık baskı ortamı katmanlarını (bu sıvı, toz veya tabaka malzeme olabilir) yerleştirir. İşlem yavaş olabilir, ancak hemen hemen her şeklin oluşturulmasını sağlar.
Kabul edilen tekniğe bağlı olarak, baskı aynı anda birden fazla bileşen üretebilir, birden fazla malzeme ve birden çok renk kullanabilir.
Doğruluk, büyük boyutlu basılı bir öğeden malzemeyi kaldıran yüksek çözünürlüklü bir çıkarma işlemiyle artırılabilir. Bazı teknikler, imalat sırasında sarkan özellikleri destekleyen çözünebilir malzemelerin kullanımını içerir.
Metal gibi malzemelerin basılması pahalı olabilir ve bu durumda bir kalıba basmak ve ardından bunu öğeyi oluşturmak için kullanmak daha uygun maliyetli olabilir.
İnşaat Sektöründe 3D
İnşaat sektöründe, inşaat bileşenleri oluşturmak veya tüm binaları ‘basmak’ için 3D baskı kullanılabilir. Bir öğeyi oluşturmak için gerekli olan bilgilerin çoğu tasarım sürecinin bir sonucu olarak mevcut olacağından ve endüstri bilgisayar destekli üretimde zaten deneyimli olduğundan, inşaat 3D baskıya çok uygundur. Özellikle bina bilgi modellemesinin (BIM) son zamanlarda ortaya çıkması, 3D baskının daha fazla kullanılmasını kolaylaştırabilir.
İnşaat 3D baskısı, karmaşık veya ısmarlama parçaların daha hızlı ve daha doğru bir şekilde inşa edilmesini ve ayrıca işçilik maliyetlerinin düşürülmesini ve daha az atık üretilmesini sağlayabilir. Ayrıca, uzayda olduğu gibi insan işgücü için uygun olmayan zorlu veya tehlikeli ortamlarda inşaat yapılmasına da olanak sağlayabilir.
3D Baskı İnşaat Yapım Yöntemi Nedir?
İnşaat 3D baskı, beton, polimer, metal veya diğer malzemeleri katman katman basan bir 3D yazıcı aracılığıyla yapı elemanlarını veya tüm binaları üretme yöntemidir. En yaygın yazıcı türü, betonu sıkarken ileri geri hareket eden robotik bir kola dayanır.
Beton 3D Baskıya Uygun mu?
3D baskılı beton, sadece 3D yazıcı ile inşaat için kullanılabilen özel bir beton türüdür. 3D baskı için kalıp kurma ve vibrasyon gibi geleneksel teknoloji gerekmediğinden, 3D baskılı beton, püskürtme beton ve kendiliğinden yerleşen betonun avantajlarını birleştirir.
Proje Örnekleri
2014 yılında Arup’taki mühendisler, hafif bir yapıya çelik bir düğüm üretmek için 3D baskıyı kullandılar. Ekip lideri olan Salomé Galjaard, ‘Bunun, maliyetleri düşürme, atıkları azaltma ve çok sofistike bir tasarım sağlama konusunda muazzam etkileri var’ dedi.
California Üniversitesi’nden Prof. Behrokh Khoshnevis, evlerin dış ve iç duvarlarının küçük ölçekli modellerini üretmek için beton kullanarak bir ‘kontur oluşturma’ süreci geliştirdi ve evlerin duvarlarını inşa etmek için kullanılabilecek dev bir taşınabilir 3D yazıcıyı test ediyor. 24 saat içinde bir ev. Robotik sistem, yerinde yeraltı hizmetleri olan düz bir zemin levhası gerektirir. Raylar, bina boyunca uzanan bir portal vinci almak için ayak izinin her iki yanına kurulur. Bilgisayar kontrollü sistem tarafından çalıştırılan bir meme daha sonra beton katmanları iletir. Katmanlar, her duvar için bir iç ve dış kaplama oluşturacak şekilde birikerek, duvarları daha sonra yalıtım veya betonla doldurulacak şekilde bırakır.
Şanghay firması WinSun Dekorasyon Tasarım Mühendisliği, hızlı kuruyan çimento ve geri dönüştürülmüş hammadde karışımını püskürtmek için büyük 3D yazıcılar kullandı (ref.BBC). Bu, 24 saatten daha kısa bir sürede 10 küçük gösteri ‘evi’ inşa etmelerini sağladı. Her evin 5.000 dolardan daha az bir fiyata basılabileceğini öne sürdüler. Sistemleri, çimento karışımını çapraz olarak güçlendirilmiş bir modelde katmanlayarak blokları saha dışında üretir. Bloklar daha sonra yerinde monte edilir. Winsun, gelecekte daha büyük evler ve hatta gökdelenler inşa etmek için tekniği kullanmanın mümkün olacağına inanıyor. 2015 yılında matbaa ve tüm villa ve beş katlı bir apartmana sahip olduklarını duyurdular. (Ref.Global İnşaat İncelemesi 21 Ocak 2015.)
Hollanda’daki bir proje, yeni teknolojinin potansiyelini göstermek için uzun yıllar boyunca tam boyutlu bir matbaa üretmektedir (Ref. BBC 3 Mayıs 2014).
Temmuz 2014’te Çinli şirket Qingdao Unique Products Develop Co, Qingdao’daki Dünya 3D Baskı Teknolojisi Endüstri Konferansı ve Sergisinde Dünyanın en büyük 3D yazıcısını tanıttı. İlk işi 7 m yüksekliğinde bir Cennet Tapınağı basmak olacak. (Ref.İnşaat Müdürü 1 Temmuz 2014.)
Kasım 2014’te Skanska ve Loughborough Üniversitesi, dünyanın ilk ticari beton baskı robotu olarak tanımladıkları şeyi geliştirmek için bir anlaşma imzaladılar. (Ref.Construction Enquirer, Skanska, 3D beton ürünleri basacak.)
İspanya’da, dünyada 3D olarak basılan ilk yaya köprüsü (3DBRIDGE) 14 Aralık 2016’da Madrid, Alcobendas’taki Castilla-La Mancha kent parkında açıldı. Kullanılan 3DBUILD teknolojisi, yapısal tasarım, malzeme geliştirme ve 3D baskılı elemanların üretiminden sorumlu olan ACCIONA tarafından geliştirilmiştir. Köprü toplam 12m uzunluğa ve 1.75m genişliğe sahip olup mikro betonarme baskılıdır. Mimari tasarım Katalonya İleri Mimari Enstitüsü (IAAC) tarafından yapıldı.
Yaya köprüsünü inşa etmek için kullanılan 3D yazıcı, D-Shape tarafından üretildi. 3D baskılı köprü, doğanın formlarının karmaşıklığını yansıtır ve parametrik tasarım ve hesaplamalı tasarım yoluyla geliştirilmiştir; bu, malzemelerin dağılımını optimize etmeye ve yapısal performansı en üst düzeye çıkarmaya olanak tanır, malzemeyi yalnızca ihtiyaç duyulan yere atabilir, formlarda tam bir özgürlük sağlar. Alcobendas’ın 3D baskılı yaya köprüsü, bu projede inşaat mühendisliği alanında ilk kez bir kamusal alanda büyük ölçekli 3D baskı teknolojisi uygulandığından, uluslararası düzeyde inşaat sektörü için bir dönüm noktası oluşturdu.
Bu projelerin hepsinin muazzam bir potansiyele sahip olduğu açıktır. Construction 3D baskısının diğer bina bileşenleriyle nasıl entegre edilebileceği ve bunların hizmetleri ve güçlendirmeyi nasıl birleştireceği konusunda sorular var, ancak uzun vadede daha iyi, daha hızlı ve belki de daha düşük maliyetli binalar üretmelidirler.
