İnşaatın Geleceğini Şekillendirmek: İnşaat 4.0

3D baskılı evler, otomatik olarak tasarlanmış hastaneler, prefabrik gökdelenler… Yapının geleceğini şekillendiren fütüristik rüyalar artık ilham verici bir realite haline geliyor. Endüstri 4.0 ile inşaatın geleceğini bu yazımızda inceledik.

#İnşaat #Tasarım #Yapı #Robot #Bina #BIM #3D Baskı

İnşaat endüstrisi hem gelişmekte olan hem de yüksek ekonomili ülkelerdeki toplumlarda merkezi bir rol oynamaktadır. Küresel GSYİH'nın %6'sını oluşturan inşaat sektörü, diğer işletmelerin gelişmesine imkan tanımakta, endüstriyel ve sivil altyapıları inşa etmekte. Kentsel dönüşüm, iklim değişikliği gibi etkilerle inşaat sektörüne yönelik teknolojiler bir mega trend haline geliyor.

Genel olarak inşaat endüstrisi, son 50 yılda köklü bir değişikliğe uğramadı, yeni teknolojileri ve süreçleri benimsemekte yavaş kaldı. Hemen hemen tüm diğer sanayilerin aksine, verimliliği pek değişmedi. Bununla birlikte, son zamanlarda bina bilgileri modelleme (BIM), robotik sistemler, kablosuz algılama ve 3 boyutlu baskı gibi yeni sayısal teknolojiler altyapı, gayrimenkul ve diğer varlıkların tasarlanma ve inşa edilme biçimini değiştirmeye başladı.

İnşaat 4.0: SAM

İnşaat sektöründe verimliliği artırmaya yönelik son çalışmalardan biri SAM isimli bir robotik sistem oldu. SAM, inşaat sürecindeki temel işlemlerden biri olan tuğla örme işini yapabiliyor. Ortalama güç ve becerideki bir insan günde 500 tuğla örebiliyorken, SAM isimli robot 3000 tuğla örebiliyor. Yani bir insandan ortalama 5 kat daha hızlı çalışıyor. Daha hızlı olmasının yanı sıra bu işlemi daha ucuza yapıyor. SAM, ortalama günlük ücretli bir işçiden 7 kat daha ucuza bu işi tamamlayabiliyor. Ancak sistem yarı otomatik olarak çalışıyor. Yani SAM’in tuğla örebilmesi için bir işçinin konveyör sisteme tuğlaları yerleştirmesi gerekiyor. İnşaat sektörünün geleceğine yönelik önemli bir gelişme bu tip robotik sistemler, birkaç yıl içinde Endüstri 4.0’ın çözümleriyle tam otomatik hale gelecektir.

3D Baskı Evler

1980’li yıllarda geliştirilen 3 boyutlu yazıcılar, ilk zamanlar zor ve pahalı bir üretim yöntemi olduğu için kullanımı çok kısıtlıydı. 2000 yılında açık kaynaklı ve ekonomik bir üretim modeli haline geldikten sonra 2005 yılı itibariyle kullanımları pratik hale gelmiştir. Kısa sürede birçok üretim sektörünü etkisi altına alan 3 boyutlu baskı, inşaat sektörü için de kilit rol oynuyor. 3 boyutlu baskı, inşaat sektöründe kompleks ve özel sipariş ürünlerin daha hızlı ve daha doğru bir şekilde oluşturulmasını, işçilik maliyetlerinin düşmesini ve daha az atık üretilmesini sağlıyor. Bu yönüyle, yakın gelecekte şantiyelerde büyük tuğla orduları yerine, 3 boyutlu yazıcıların olacağı aşikar.

İtalya merkezli 3 boyutlu baskı şirketi Centro Sviluppo Progetti'nin (CSP), çevredeki materyalleri kullanarak yerinde baskı projesi yürütüyor. İlk adım olarak, su, sebze elyafı ve toprağı kullanarak basit bir kerpiç benzeri yapı oluşturmak için 12 m yüksekliğinde, güneş enerjisi ile çalışan 3 boyutlu yazıcı üretti. CSP, Bologna yakınlarındaki bir İtalyan kasabası Massa Lombarda'daki bir sanayi bölgesinde deneysel bir çevre köyü kurmak için Big Delta yazıcıyı kullanmayı planlıyor .

3D baskı evlere en iyi örnek ise 2016'nın Aralık ayında Rusya'dan geldi. Bir vinci andıran 3D yazıcı, çimento ile katmanları tek tek yapıldı. Kaba inşaat 3D yazıcı ile tamamlandıktan sonra pencere ve boya işlemleri işçiler tarafından yapıldı. Sonuçta ortaya çıkan bir veya iki kişinin rahatlıkla yaşayabileceği ev, 24 saat gibi çok kısa bir sürede tamamlanmış oldu. Yazıcıyı oluşturan ünitelerin taşınabilir olması, şantiyenin kurulmasında uzun hazırlık süresi gerektirmiyor. Ayrıca baskı işleminin çizim ile birebir ve otomatik yapılıyor olması, insan hatasından kaynaklı riskleri ortadan kaldırıyor.

Tasarımdan Yıkıma Bina İnşaatı

Otomatik üretim ve sayısallaştırma düzeyi açısından, inşaat endüstrisi hala diğer sektörlerin gerisinde. Bununla birlikte, büyük veri, nesnelerin interneti gibi mega trendler, inşaat sektörünün gelecekteki gelişimi için büyük fırsatlar sunmaktadır. Başarılı “İnşaat 4.0” için ön şart, bir binanın dijital ikizinin oluşturulmasıdır. Tutarlı ve yapılandırılmış bir veri yönetimiyle Bina Bilgisi Modelleme (BIM), çeşitli sınır koşulları için simülasyon araçları oluşturarak dinamik performansı incelenebilen bir dijital bina üretmenin anahtarıdır. Dijital ikizler, tasarımdan inşaata kadar toplam yaşam döngüsü boyunca başta yenileme, bakım, işletme olmak üzere gerçek binalardaki tüm değişiklikleri izler ve kaydedilen performans dinamiklerini yeniden düzenler. Böylece gerçek binanın ömrü boyunca, sanal ikiz ile üretilen performans tahminleri, iyi alınmış kararlar için doğru bir temel oluşturur. Örneğin; dijital bina, siber kontrollü yeni HVAC sistemleri getirerek uygun maliyetli çalışma modları geliştirmeye yardımcı olur. Dijital ikiz aynı zamanda binanın enerji arzındaki değişikliklere olan dinamik tepkisini analiz edebilir, binanın bakım veya yenileme ihtiyacını gösterir.