Robotik Yapı Platformları ve Katmanlı İmalat: Robotların İnşa Ettiği Yapılarda Yaşamaya Hazır mısınız?

Günümüzde, çevremizde gördüğümüz modern yapı ve inşaat teknikleri yavaş, masraflı ve yüksek iş gücü gerektiren süreçlerdir. Modernleşen dünyada insan gücünün daha etkili ve katma değeri yüksek işlere kaydırılmasının planlanması ve bu konularda bir ilerleme kaydedilmesiyle birlikte, yapı sektörü ve malzeme sağlayıcıları olan ağır sanayilerde de bu konularak ağırlık verilmektedir.

Bu kapsamda başvurulan en güncel teknoloji ise katmanlı imalat (İng: "additive manufacturing"), bir diğer adıyla, 3 boyutlu üretim teknikleridir. 3 boyutlu üretim, konvansiyonel (geleneksel) yollarla üretimden farklı olarak, malzemenin robotik bir kol ve sabit bir enjeksiyon cihazı ile ergitilerek belirli bir forma getirilmesini sağlayan, yine geleneksel üretim yöntemlerine göre daha hızlı, daha az iş gücü gerektiren ve daha kompleks parça ve yapıların üretilmesinde kullanılan bir tekniktir. Günümüzde metal, plastik, cam, polimer, kompozit ve türevleri olan malzemelerin katmanlı imalatı akademide sıklıkla çalışılmakta ve akabinde endüstriyel uygulamalar hayata geçirilmektedir. 

Yapılarda 3 boyutlu üretimin ilk örneği, Avusturalyalı bir şirket olan Arup tarafından yapılan ve Avusturalya'da bulunan Kurilpa Köprüsü'nde kullanılan katmanlı olarak üretilmiş olan çelik yapı parçalarıydı. Bu parça normalde kullanılan destek parçalarından daha ucuza üretilmiş olup daha fazla fonksiyonellik sağlamaktaydı (Şekil 1). 

3DPrint

Bunun gibi artılarının yanı sıra, geleneksel yöntemler gibi üzerinde yüzyıllarca çalışılmış bir teknoloji olmadığı için, henüz 100% optimize edilmiş ve davranış profili çıkarılmış bir teknik de değildi. Geleneksel malzeme ve parça üretiminin ilk olarak M.Ö 4000 yılında Mezopotamya'da yapıldığını unutmamak gerekmektedir. Ancak bu, katmanlı imalat teknolojilerinin hızla gelişmediği anlamına da gelmemektedir. Örneğin daha sonra aynı firma, Amsterdam'da bulunan Achterburgwal köprüsünde ise robotik kollarla 3 boyutlu üretimini yaptıkları bir yapı parçasını kullandılar (Şekil 2).

Olivier de Gruijter

Üçüncü örnek ise California Üniversitesi'nde Endüstriyel Mühendisliği Fakültesi'nde hoca olan Prof. Behrokh Khoshnevis tarafından ortaya çıkarıldı. Kendisinin “Counter Crafting” (Hatsal Üretim) olarak adlandırdığı bu yöntemde inşaatlarda kullanılan çimento harcının 3 boyutlu üretim kabiliyeti sağlayan bir robot yardımı ile üretilmesiydi. Bu çalışmayla birlikte aslında yapı sektöründe büyük bir gelişme yaşandı, prefabrik yapıların kurulması ve hatta büyük endüstriyel yapılarda bile bu teknoloji kullanıldı.

Hisour

Şu ana kadar verilmiş örnekler aslında insanlara günlük hayatta sağlanan, hızlı, efektif, daha az atıkla üretim yapılmasının sağlandığı üretim yöntemlerinin nasıl kullanıldığıyla alakalıydı. Bunun yanında günümüzde artan nüfus, insanların yaşam ve gelecek kaygısının üretimde de renksiz, tekdüze ve ekoloji dostu olmayan yapıların üretilmesine yol açtığı da bilinmektir.

Bu fikre ve gidişata karşı tamamiyle karşı bir atak niteliğinde, aslında bu yapısal ürünlerin daha hızlı, daha kolay, daha efektik ve daha ekolojik çözümler ile yapılabileceğini savununan gruplar ve araştırmacılar ortaya çıktı. Bunlardan en binenlerinden birisi MIT (Massachusetts Institute of Technology) bünyesinde bulunan Media Lab isimli disiplinlerarası çalışmaların yürütüldüğü araştırma laboratuvarından Neri Oxman'ın başını çektiği “Mediated Matter” grubudur.

Mediated Matter grubu, malzeme bilimi ve biyolojinin birbiriyle harmanlanmaya çalışıldığı, sıra dışı ve ses getiren işlerin yapıldığı bir araştırma grubu. Bu arada Media Lab araştırma laboratuvar, aynı zamanda Canan Dağdeviren'in önderliğinde giyinilebilir teknolojilerin çalışıldığı “Conformable Decoders” grubunun da bulunduğu laboratuvardır.

Konumuza dönmek gerekirse, Neri Oxman ve takımı, Nisan 2017 yılında, kendi geliştirdikleri “Digital Construction Platform” (Dijital Yapı Platformu) ile kendi laboratuvarlarının arka bahçesinde poliüretan köpük ile 14.6 metre çapında, 3.9 metre yüksekliğinde kubbe benzeri bir yapı 3 boyutlu olarak üretildi (Şekil 4).

Mediated Matter, Steven Keating

Bu yapının önemi şu ana kadar üç boyutlu yazıcılarla üretilmiş en büyük (hacimsel olarak) yapı olmasıdır. Aynı zamanda tüm yapının 13.5 saatte üretilmesi, birçok endüstriyel oluşum tarafından 3 boyutlu yazıcıların hayatımıza ne denli bir etkisinin olacağının ayak sesleri olarak değerlendirilmektedir.

Bu çalışmaların, aynı grup içerisinde yapılan, biyolojik çalışmalarda malzemelerin davranışı ile makro boyutlarda üretilen yapıların mekanik ve fiziksel davranışlarının karşılaştırılması ve malzeme davranışının daha iyi tayin edilmesi açısında büyük önem taşıdığı da unutulmamalıdır.

İnsan doğasında olduğu gibi, birçok süreç, yapı ve yaklaşımda günümüze teknolojik gelişmelere yapılan yatırım sebebiyle değişmekte ve daha doğrusu daha efektif, daha temiz, daha ekolojik ve daha pratik şekillere evrimleşmektedir. Evrimin sadece canlı doğasında değil, teknolojide de insan doğasında görüldüğü gibi bir süreçten geçmesi ve bunun da aslında bize zarardan çok yarar da sağlayabileceğinin de görülmesi açısından böyle çalışmalar önemli ve aynı zamanda desteklenmelidir.