Building information modelling based on-site 3D printer position optimization for digital fabrication

Dijital fabrikasyon, katmanlı üretim ve Yapı Bilgi Modellemesi (YBM) son zamanlarda Mimarlık, Mühendislik ve İnşaat (MMİ) endüstrisinde hızlıca gelişmekte ve küçük evler, sığınaklar ve hatta köprüler gibi üç boyutlu (3B) baskılı yapılar için dijital fabrikasyon teknolojilerinin artan sayıda uygulamasına yol açmaktadır. Yapıların 3 boyutlu baskı süreçleri, zaman, maliyet ve enerji verimliliği ile sağlık, emniyet ve çevre (SEÇ) yaklaşımları açılarından avantajlar sağlar. 3 boyutlu baskı ve Yapı Bilgi Modellemesinin (YBM) sahadaki entegrasyonu, beton ile dijital fabrikasyon üretim süreçlerini iyileştirme potansiyeli göstermiştir. Şimdiye kadar, 3 boyutlu yazıcılar tarafından sürekli kontrol edilen bina modellerinin kullanılması, daha etkili dijital üretim uygulamaları için bu entegrasyonun odak noktası olmuştur. BIM, 3 boyutlu yazıcıları şantiyede en uygun şekilde konumlandırarak, saha planlamasında ve dijital imalat sürecinin optimizasyonunda kullanılabilir. Bu çalışmada, Autodesk Revit yazılımının Dynamo eklentisi kullanılarak bir 3 boyutlu yazıcının YBM tabanlı konum optimizasyonu aracı geliştirilmiştir. Tasarlanan bu algoritma, vinçler gibi büyük inşaat ekipmanları için yapılan BIM ile saha optimizasyonu çalışmalarına benzer şekilde; yazdırılacak elemanların tasarımı ve geometrisini dikkate almakta ve bunun yanı sıra beton karışımının sertleşme süresini de değişken olarak inceleyebilmektedir. Bu araç, bir 3 boyutlu yazıcının boyutları ve baskı aralığı gibi fiziksel özelliklerini, sahada yazdırılacak elemanların geometrisi ve konumu ile yazdırılabilir beton karışımının ilk priz alma süresi özelliklerini dikkate alır. Örnek proje incelemesinde optimizasyon aracı, tek katlı bir ofis binasının duvarlarını robot kollu bir 3 boyutlu yazıcıyla basmak için gereken adım sayısını önemli ölçüde azaltabilmektedir. Bu araştırmanın temel amacı, gerçek bir ofis binası inşaatında robot kollu bir 3D yazıcının yer değiştirme adım sayılarını inceleyen bir algoritma oluşturmak ve döşeme üzerinde en uygun yerleri belirleyerek bu yer değiştirme sayılarını 20'den daha düşük değerlere indirmektir. Oluşturulan bu algoritma sayesinde yazıcı için yer değiştirme adım sayısı 20'den 7'ye düşürülerek gereksiz 13 adım ortadan kaldırılmıştır. Bu optimizasyon çalışması sonucunda yazıcının taşınma işlemi için iş gücü, zaman ve enerji tüketimi açısından %65 verim elde edilmiştir.