3 boyutlu (3D) yazıcı teknolojisinin yapı sektöründe kullanım potansiyeline yönelik bir araştırma

Abstract

Teknolojik gelişmeler, farklı alanlardaki dönüşüme yön verirken, yapı sektöründe de önemli bir rol oynamaktadır. Gelişmekte olan bir teknoloji olarak üç boyutlu (Threedimensional- 3D) yazıcı teknolojisi, mimarlık eğitimi, mobilya tasarımı, yapı malzemesi geliştirilmesi ve yapı üretimi gibi pek çok farklı alanda uygulanmaktadır. Bu teknoloji; esnek tasarım, malzeme çeşitliliği, hızlı üretim, inşaat hatalarının azaltılması, iş gücünün verimli kullanılması, maliyetlerin düşürülmesi ve çevresel etkilerin azaltılması gibi çeşitli faydalar sunmaktadır. Bu tez çalışmasının amacı, 3D yazıcı teknolojisinin yapı malzemesi, yapı bileşeni, yapı elemanı ve yapı üretimi bağlamında yapı sektöründeki potansiyelini belirlemek ve bu teknolojinin mevcut inşaat süreçlerine nasıl entegre edilebileceğini anlamaktır. Araştırma kapsamında ulusal ve uluslararası tezler, makaleler, bildiriler, kitaplar, dergiler ve diğer yayınlar kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Ayrıca, Türkiye'de 3D yazıcı teknolojisiyle üretim yapan bir tesis ziyaret edilmiş, uygulama örnekleri yerinde gözlemlenmiş ve uzmanlarla gerçekleştirilen görüşmelerle saha çalışması yapılmıştır. Tez altı bölümden oluşmaktadır. İlk bölüm olan giriş kısmında, çalışmanın problemi tanımlanmış; amacı, kapsamı, yöntemi ve özgün değeri açıklanmıştır. İkinci bölümde, teknolojik gelişmelerin yapı sektörüne etkileri ele alınmış; Endüstri Devrimlerinden dijital teknolojilere, otomasyon ve robotik sistemlerin sektöre entegrasyonuna kadar geniş bir çerçevede literatür taraması yapılmıştır. Bu bölümde, teknolojik gelişmelerin yapı sektöründeki dönüşüm süreçlerine ve katkılarına yer verilmiştir. Tezin üçüncü bölümünde, 3D yazıcı teknolojisi detaylı bir şekilde incelenmiş; bu teknolojinin temel ilkeleri, üretim teknikleri, kullanılan malzemeler ve uygulama alanları ele alınmıştır. Dördüncü bölümde, 3D yazıcı teknolojisinin yapı sektöründeki kullanımı yapı malzemesi, yapı bileşeni, yapı elemanı ve genel yapı üretimi bağlamında incelenmiştir. Beşinci bölümde, 3D yazıcı teknolojisiyle üretimin Türkiye'de bir üretim tesisinde gerçekleştirilen saha çalışmaları ele alınarak, uzmanlarla yapılan görüşmeler ve uygulama örnekleri ışığında, 3D yazıcı teknolojisinin yapı sektöründeki kullanımı ve gözlemler yer almaktadır. Altıncı ve son bölüm olan değerlendirme ve sonuç kısmında ise, araştırma bulguları doğrultusunda 3D yazıcı teknolojisinin yapı sektöründeki kullanım potansiyeli değerlendirilmiştir. Teknolojinin sağladığı hız, maliyet, tasarım esnekliği ve çevresel etki gibi önemli faydaların yanı sıra, malzeme ve yazılım, teknik ve yönetmelik gibi konularda bazı kısıtlamaların da olduğu tespit edilmiştir. Kısıtlamaların olduğu alanlarda bu teknolojinin sektöre entegrasyonu için öneriler sunulmuştur.Technological advancements play a pivotal role in shaping transformative actions across various domains, including the construction industry. As an emerging field, three-dimensional (3D) printing technology finds applications in numerous areas such as architectural education, furniture design, the development of building materials, and construction processes. This technology offers several advantages, including flexible design, material diversity, rapid production, reduction of construction errors, efficient use of labor, cost savings, and minimized environmental impact. The aim of this thesis is to identify the potential of 3D printing technology in the context of building materials, building components, building elements, and construction processes, as well as to explore how this technology can be integrated into existing construction workflows. To achieve this, a comprehensive review of national and international theses, articles, conference proceedings, books, journals, and other publications was conducted. Additionally, a production facility in Turkey utilizing 3D printing technology was visited, application examples were observed on site and fieldwork was carried out through interviews with experts. This thesis consists of six chapters. The first chapter, the introduction, defines the research problem and explains the aim, scope, methodology, and original contribution of the study. The second chapter examines the impact of technological advancements on the construction industry, offering a comprehensive literature review that spans from the Industrial Revolution to digital technologies and the integration of automation and robotics into the sector. This chapter covers contributions of technological advancements and their transformative impact on the construction industry. The third chapter provides an in-depth examination of 3D printing technology, discussing its fundamental principles, production techniques, materials used, and areas of application. In the fourth chapter, the use of 3D printing technology in the construction industry is analyzed in the context of building materials, components, elements, and overall construction processes. The fifth chapter presents observations and the use of 3D printing technology in the construction industry, based on fieldwork conducted at a production facility in Turkey. It includes interviews with experts and practical examples to highlight the application of 3D printing technology in the sector. In the sixth and final chapterthe evaluation and conclusion section—the potential for utilizing 3D printing technology in the construction industry was assessed based on the research findings. In addition to significant benefits such as enhanced speed, cost efficiency, design flexibility, and reduced environmental impact, certain limitations were identified in areas such as materials, software, technical aspects, and regulatory compliance. Recommendations have been provided to facilitate the integration of this technology into the sector where these limitations exist.