Exploring the potential of additive manufacturing in large scale structures
Eklemeli üretim sistemlerinin potansiyelinin büyük ölçekli uygulamalarda incelenmesi
- Tez No: 557547
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜLEN ÇAĞDAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mimarlık, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilişim Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mimari Tasarımda Bilişim Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 103
Özet
Dijital ve hesaplamalı tasarımdaki en son gelişmeler çağdaş mimarlıkta paradigma kaymasına sebep olmuştur. Yeni hesaplamalı tasarım araçları mimarın tasarım esnasında kullandığı form yelpazesini genişletmiş ve rijit formlar yerine daha akışkan ve dinamik formlar kullanmasına imkan sağlamıştır. Ancak yeni hesaplamalı tasarım araçları çağdaş mimarinin sadece form yelpazesini genişletmekle kalmamış aynı zamanda tasarlama ve yapma eylemlerinin arasındaki kopuşu (dikhotomi) sonlandırma gücüne sahip olmuştur. Tasarım ve yapma eylemlerinin arasındaki yeniden bütünleşme süreci mimar, mühendis ve uygulamacının da rollerini tekrar tanımlayarak sanayi devrimi öncesinde olduğu gibi bu rolleri birbirine yakınlaştırmıştır. Dijital üretim teknikleri ve özellikle de Eklemeli Üretim teknikleri karmaşık geometrilerin üretimini kolaylaştırdığı için tasarımcıların tasarım esnasında düşünme biçimlerini de etkilemiştir. Modern dönemde“tasarım”malzeme ve üretim yöntemini dikte ederken, dijital araçların yaygın olarak kullanıldığı yeni dönemde artık döngüsel bir tasarım anlayışı egemen olmaya başlamıştır. Döngüsel tasarım anlayışında tasarımın malzeme ve üretim yöntemi üzerinde etkisi olduğu gibi malzemenin ve üretim tekniğinin de tasarımın üzerinde etkisi vardır. Bu sebeple de seçilen üretim tekniği çıkacak nihai ürünün tasarımında belirleyeci bir unsur haline gelmiştir. Uzayda insan yaşamı ile ilgili araştırmaların hız kazanmasına paralel olarak son on yılda özellikle yapı ölçeğindeki Eklemeli Üretim sistemleri üzerindeki araştırmalar da hız kazanmıştır. Yapı ölçeğinde Eklemeli Üretim sistemlerinde kaydedilen gelişmeler ve bu gelişmelerden doğan fırsatlar bu tezin arkasındaki ana itici güç olmuştur. Yapı ölçeğindeki modül ve hatta monolitik üretimler güncel teknolojilerin mimarlık, inşaat ve mühendislik alanlarını hangi noktaya taşıdığı ve gelecekte vizyonun ne olduğunu anlamak için önemli bir ayrımdır. Tez kapsamında Eklemeli Üretim sistemleri ve yapı ölçeğindeki uygulamalar üç aşamada ele alınmıştır. İlk aşamada eklemeli üretim sistemlerinin tarihçesi ve gelişim aşamaları incelenmeştir. Tarihçesine paralel olarak ilk kullanılmaya başlandıkları 1980'lerden bu yana sınıflandırma çabaları ele alınmıştır. Son olarak da ASTM'nin (American Society for Testing and Material) gerçekleştirdiği sınıflandırma referans alınarak güncel teknolojiler incelenmiştir. İlk bölümde Eklemeli Teknolojiler ile ilgili bir alt yapı oluşturulduktan sonra ikinci bölümde yapılarda Eklemeli Üretim sistemlerinin incelenmesi için bir yöntem geliştirilmeye çalışılmıştır. Yapı ölçeğinde Eklemeli Üretim sistemleri henüz gelişmekte olan ve çok yeni bir konu olması sebebi ile ve aynı zamanda da yoğun olarak uygulamaya dayanan bir konu olduğu için henüz üzerinde yapılan teorik çalışmalar kısıtlıdır. Her ne kadar teorik alt yapı kısıtlı olsa da sağlıklı bir örnek incelemesi yapabilmek için anlamlı ve tutarlı bir altyapı hazırlamak önem taşımaktadır. Bu sebeple yapı ölçeğinde Eklemeli Üretim sistemlerinin incelenebilmesi için bir sınıflandırma sistemi önerilmiştir. Önerilen sınıflandırma sistemine paralel olarak seçilen örneklerin incelemesi gerçekleştirilmiştir. Örnek seçiminde ise seçilen projenin ayırt edici özelliği olması ve konu alanında yapılan çalışmaları ileriye taşıyıcı özelliği olması kriter olarak kullanılmıştır. Önerilen sınıflandırma sistemi ile beraber gerçekleştirilen örnek incelemesi çok sayıda örneğin daha anlamlı ve tutarlı olarak incelenmesine olanak sağlamıştır. Yine aynı bölümde örnek incelemelerinin mevcut uygulamalara göre daha iyi konumlandırılabilmesi için ekonomik açıdan ve sürdürülebilirlik açısından konu üzerinde yapılan araştırmalara yer verilmiştir. Örnek incelemesini takiben henüz uygulama alanı kısıtlı olan ancak gelecek potansiyeli taşıyan uygulamalar incelenmiş ve bu örneklere paralel olarak araştırma konusu önerisi getirilmiştir. Üçüncü ve son aşamada da eklemeli üretim sistemlerinin avantajları, dezvantajları tartışılmış ve mimarlık, mühendislik ve inşaat alanındaki potansiyel etkileşimleri değerlendirilmiştir. Değerlendirme sonucunda Eklemeli sistemlerin tasarımcılara geometrik özgürlük getirdiği gibi sektörel olarak da malzeme, işçilik, zaman vb konularda verimliliği arttırması beklenmektedir. Verimlilikteki artışa sebep olan süreçlere paralel olarak sürdürülebilirlik konusunda da iyileşmeleri getirmektedir. Ancak yapı ölçeğindeki uygulamalar her ne kadar çok hızlı gelişse de halen deneysel bir aşamadadır. Sürecin daha da hızlanması teknolojik gelişmelere bağlı olduğu gibi aynı zamanda teknolojinin sektördee kullanılırlığının artması için gerekli yasal düzenlemelerin yapılarak yönetmeliklerin güncellenmesi gerekmektedir. Son değerlendirmede ise Eklemeli Üretim sistemlerinin belirtilen avantajlarının ötesinde yarattığı gerçek farklılığın tasarımcıların düşünme ve tasarlama biçimlerinde olduğu tartışılmıştır.
Özet (Çeviri)
The latest developments in digital and computational design has caused a massive paradigm shift in contemporary architecture. While the power of the new computational tools allow the designers to design fluid and dynamic transformational forms replacing the rigid norms of current processes, it also accelerates the integration of design and making. This integration around digital technologies restructures the roles of the architect, the engineer and the builder and creates a more seamless organic way of doing things eliminating the dichotomy between designing and making. Digital manufacturing and in particular Additive Manufacturing (AM) has shown to have a big impact on how designers think of complex mechanisms and geometries while designing. This thesis is motivated by the latest developments in Additive Manufacturing (AM) in large scale structures and the opportunities arising from manufacturing components, modules and even monolith buildings. Therefore I find it crucial to examine the state of the art technologies in AM relating to Architecture, Construction, Engineering (AEC) industry to stay ahead or at least to be better informed. My research on Additive Manufacturing (AM) and Large Scale Structures predominantly evolves through three stages; first a detailed insight into what AM is reviewed, moving on to current state of the art technologies and finally exploring whether it has a potential in large scale structures. Due to the novelty of the subject, the research on AM especially on Large Scale Structures proved to be rather challenging. Since AM is not a“theory only”subject and is deeply connected with real life experiments and applications both in the industry and the academia, it was diffucult to bring together all the research in a meaningful and a coherent manner. Therefore specific case studies are chosen based on their signficance. During the case studies the lack of a widely accepted classification method led to merging a few of the methods and creating a new hybrid one. This classification system is used in Case Studies to better position each and every one of the chosen projects in a large gorup of project pool. Before conclusion future potentials and possible further studies are discussed. Finally, in the conclusion chapter, the advantages and challenges and the future prospects of AM in Architecture, Enginneering and Construction industry is eloborated.
Benzer Tezler
- Fused filament fabrication via multi quadcopter collaboration
Çoklu dron işbirliğinde ergiyik filament ile imalat
MATİN GHAZİANİ
Doktora
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ULAŞ YAMAN
DOÇ. DR. ALİ EMRE TURGUT
- Eklemeli imalat ile üretilen sürekli fiber takviyeli termoplastik malzemelerin mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical properties of continuous fiber reinforced thermoplastic materials produced by additive manufacturing
FATİH BULUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKHAN KÜÇÜKTÜRK
- Ballistically launchable shape shifting 3D printed multi-rotor unmanned aerial vehicle design and foldable arms analysis
Balistik olarak fırlatılabilir şekil değiştiren 3B baskılı çok rotorlu insansız hava aracı tasarımı ve katlanabilir kolların analizi
MEHMET ZEKİ PAŞAOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KAAN YILDIZ
- Design of additively manufactured hybrid structural brackets via topology optimization
Topoloji optimizasyonu ile eklemeli imalata uygun hibrit yapısal braketlerin tasarımı
CENGİZ KÖSEOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MESUT KIRCA
- Sterolitografi ile üretilen kompozitlerde nano toz katkısının mekanik ve fiziksel özelliklere etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of nano powder additives on mechanical and physical properties of composites produced by stereolithography
MAMOUN K.M. ALSHIHABI
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiIsparta Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEVLÜT YUNUS KAYACAN