Bir evin temelinden çatısına kadar 24 saat içinde, neredeyse sıfır atıkla ve insan eli değmeden inşa edildiğini hayal edin. Bilim kurgu filmlerinden fırlamış gibi görünen bu senaryo, 3D Beton Yazıcılar (3DCP) sayesinde artık dünyanın pek çok yerinde gerçeğe dönüşüyor.
Bu yazımızda, konut krizine çözüm olabilecek, Mars'ta kolonileşmenin anahtarı sayılan bu teknolojiyi ve işin sırrı olan "özel beton mürekkebini" inceliyoruz.
Süreç, masaüstü 3D yazıcılarla hemen hemen aynı mantıkta çalışır, sadece ölçek çok daha büyüktür.
Dijital Tasarım: Mimari plan bilgisayarda 3 boyutlu olarak çizilir.
Dilimleme (Slicing): Yazılım, bu planı yatay katmanlara böler ve robota gideceği yolu (G-Code) öğretir.
Ekstrüzyon: Devasa bir portal vinç veya robotik kol, özel olarak hazırlanmış beton harcını nozül ucundan sıkarak katman katman duvarları örmeye başlar.
Bu teknolojinin en zorlu kısmı makineyi yapmak değil, içinden geçecek malzemeyi formüle etmektir. Standart inşaat betonu 3D yazıcıda kullanılamaz; çünkü ya donup nozülü tıkar ya da çok sıvı olduğu için basılan katman çöküp dağılır.
Burada devreye Malzeme Reolojisi (akış bilimi) girer. Kullanılan harcın üç kritik özelliğe sahip olması gerekir:
Harç, hortumların içinden nozül ucuna kadar tıkanmadan ve ayrışmadan (suyun çimentodan ayrılması) akabilmelidir.
Malzeme nozülden çıktığında formunu korumalı, sakız gibi uzamamalı veya kesik kesik akmamalıdır.
Bu özellik "şekil kararlılığı" ile ilgilidir. Robot ilk katmanı bastıktan hemen sonra ikinci katmanı üzerine çıkar. Alttaki katman henüz kurumamıştır ancak üstüne binen ağırlığı taşıyabilecek kadar dirençli olmalıdır.
Bunu sağlamak için harcın Tiksotropik özellikte olması gerekir. Yani; hareket halindeyken (basınç altında) akışkan, durduğu anda (duvar örüldüğünde) katı gibi davranmalıdır.
3D baskı harçları, yüksek teknolojili kompozit malzemelerdir:
Bağlayıcılar: Portland çimentosu, uçucu kül (fly ash) veya silis dumanı.
İnce Agrega: Çok ince elenmiş kum (Büyük taşlar nozülü tıkar).
Kimyasal Katkılar: Akışkanlaştırıcılar (superplasticizers), priz hızlandırıcılar ve vizkozite düzenleyiciler.
Lifler: Polipropilen veya cam elyafı (Betonun çatlamasını önlemek ve çekme dayanımını artırmak için).
Hız: Geleneksel yöntemle aylar süren kaba inşaat, 24-48 saatte bitebilir.
Tasarım Özgürlüğü: Kalıp maliyeti yoktur. Eğrisel duvarlar, organik formlar ve karmaşık geometriler, düz duvarla aynı maliyete basılabilir.
Düşük Maliyet ve İşçilik: İnşaat maliyetlerini %30-%50 oranında düşürebilir. Tehlikeli işlerde insan yerine robot çalışır.
Sürdürülebilirlik: Sadece gerektiği kadar malzeme kullanılır, inşaat atığı neredeyse sıfırdır.
Henüz her yerde 3D evler görmememizin sebepleri; yasal mevzuatların (bina kodlarının) geriden gelmesi ve ısı/ses yalıtımı entegrasyonunun hala geliştirilmekte olmasıdır. Ancak NASA'nın Mars ve Ay'da kurulacak üsler için bu teknolojiyi test etmesi, 3D baskı betonun geleceğin standardı olacağını kanıtlıyor.
3D baskı beton teknolojisi, inşaat sektörünün Sanayi 4.0 devrimidir. Harç teknolojisindeki gelişmelerle birlikte, gelecekte sadece duvarları değil, tesisatı ve yalıtımı da kendi içinde barındıran "akıllı duvarlar" basabileceğiz.
