Üç boyutlu baskı teknolojilerinin mimarlık ve mimari koruma alanında kullanım potansiyeli üzerine bir araştırma
A research on the potentialities of using three dimensional printing technologies in architecture and architectural preservation
Yazar: ONUR ÇİMEN
Danışman: PROF. DR. CAN ŞAKİR BİNAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Rölöve-Restorasyon Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
Mimarlık sanatının uygulanmasında gelişen teknoloji her daim etkili olmuştur. Teknolojinin değişim hızının giderek artması ve yakın tarihlerde gerçekleşen teknolojik devrimler, mimari projeleri tasarımdan uygulamaya kadar her aşamada farklı biçimlerde etkilemiştir. Artık günümüzde; evlerde ve ofislerde sıklıkla kullanılan yazıcıların yanında, üç boyutlu baskı makineleri de kullanılmaya başlamış durumdadır. Yapılan tasarımlar bu makineler sayesinde kısa sürede ve istenilen ölçekte hayata geçirilebilmektedir.
Üç boyutlu baskı tekniklerinde, var olan ya da dizayn edilen objelerin üretilmesi veya kopyalanması amaçlanır. Bu teknikte kullanılan elektromekanik cihazlar, günümüz iki boyutlu baskı makinelerine benzerdir ancak oluşan ürün üç boyutlu olup, kullanılan sarf malzemesine göre istenilen form ve şekilde üretilebilir. Üç boyutlu baskısı yapılacak olan objenin modeli üç boyutlu taramayla veya tasarım yoluyla elde edilebildiği gibi CityGML, BIM ve HBIM gibi kaynaklar kullanılarak da elde edilebilir. Elde edilen model, baskı tekniği zamanla gelişmiş ve çeşitlenmiş olan üç boyutlu yazıcılarla basılır. Günümüzde kullanılan baskı tekniklerinden bazıları; Seçici Lazer Sinterleme (SLS), Stereolitografi cihazı (SLA), Eritilmiş Malzeme Yığma (FDM/FFF), Tabakalı Nesne İmalatı (LOM), Metal Sintirleme Teknolojisi (DMS), Elektron Işınıyla Eritme (EBM) yöntemi olup, bu tekniklerle beraber beton bir yapıyı tek seferde basabilen altı eksenli üç boyutlu yazıcılar da mevcuttur.
1980'li yıllarda hayatımıza giren üç boyutlu baskı teknolojisi, günümüzde birçok sektörde başarıyla uygulanmaktadır. Havacılık ve savunma sanayinde, sağlık, gıda, otomotiv ve kuyumculuk sektörlerinde, moda ürünlerinde, eğitimde ve mimarlıkta kullanılan bu teknoloji, özellikle malzeme çeşitliğiyle ön plana çıkmaktadır. Plastik malzeme ve türevleri başta olmak üzere birçok metal çeşidi, seramik, biyo malzemeler, gıda malzemeleri, kâğıt, cam, ahşap ve ahşap görünümlü malzemeler bu teknolojide kullanılan malzemelerden bazılarıdır.
Mimarlık gibi sanatın işlevsellikle bir arada olduğu bir alanda, üç boyutlu baskı teknolojileri tasarımların hayata geçirilmesi ve uygulanması aşamasında günümüzde kullanım oranı gittikçe artan bir teknolojidir. Bu alanda,  farklı malzeme ve tekniklerle uygulanan birçok örnek bulunmaktadır. Üç boyutlu baskı tekniği yine aynı şekilde mimari koruma uygulamalarında da kullanılabilirliğine dair büyük bir potansiyel taşımaktadır. Geleneksel yöntemlerin tek başına uygulanamadığı veya yeterli gelmediği durumlarda, koruma ilke ve tüzüklerine bağlı kalınarak uygulanan çağdaş teknikler, tarihi mirasın korunmasında önemli rol oynamaktadır. Günümüz mimarisinin temellerini oluşturan korunması gerekli kültür mirasları da bu çağdaş tekniklerden biri olan üç boyutlu baskı teknolojisinden yararlanarak korunabilmektedir. 
Beş bölümden oluşan tezin ilk bölümünde;  literatür özeti, çalışmanın amacı, hipotez ve yönteme yer verilmiştir. İkinci bölümde ise üç boyutlu yazıcılar detaylıca incelenmiştir. Bu bölümde üç boyutlu baskı tekniklerinin tarihsel gelişimi ile modelleme tekniklerinin bir incelemesi yapılmış ve ardından üç boyutlu baskı türleri anlatılarak, yazıcılarda kullanılan malzeme türleri tanıtılmış ve bu yazıcıların kullanım alanlarının neler olduğu açıklanmıştır. Üçüncü bölümde ise, üç boyutlu baskı teknolojisinin mimarlık ve mimari koruma alanında kullanımına yer verilmiştir. Eğitimle başlayan koruma sürecinin, model oluşturma ve hızlı prototiplemeden uygulamaya kadar her aşamasında üç boyutlu baskı teknolojisinin kullanılabilirliği üzerinde durulmuş ve bu uygulamalara yönelik örnekler verilmiştir. Üçüncü bölümün sonunda da üç boyutlu baskının mimari koruma alanındaki potansiyeli koruma ilke ve ölçüleri açısından irdelenmiştir. Türkiye'de üç boyutlu baskı teknolojisinin Mimari koruma uygulamalarında kullanıma ilişkin mimarlarla yapılan görüşmelerden ve anketlerden elde edilen veriler dördüncü bölümde değerlendirilmiştir. Tez çalışmasının sonuncu bölümü olan beşinci bölümde, çalışma hakkında genel bir değerlendirme yapılarak tez çalışması sonlandırılmıştır.

Abstract:
Developing technology has always been effective in the application of the art of architecture. The increasing pace of change in technology and the recent technological innovations have influenced architectural projects in different ways at every stage from the design to the implementation. In our day, in addition to the printers that are commonly used in houses and offices, three-dimensional printing machines have also started to be used. Owing to these machines, the designs can be implemented in a short time and at the desired scale.
In three-dimensional printing techniques, it is aimed to produce or copy existing or designed objects. The electromechanical devices used in this technique are similar to today's two-dimensional printing machines, but the resulting product is three-dimensional and can be produced in the desired form and shape depending on the consumable material. The model of the object that will be printed three-dimensionally can be obtained either by three-dimensional scanning or design, or by using sources like CityGML, BIM and HBIM. The model is printed with three-dimensional printers whose printing technique has evolved and diversified over time. Some of the printing techniques used in our day are Selective Laser Sintering (SLS), Stereolithography (SLA), Fused Deposition Modelling (FDM/FFF), Laminated Object Manufacturing (LOM), Direct Metal Sintering (DMS), Electron Beam Melting (EBM), along with these techniques, there are also six-axis three-dimensional printers that can print a concrete structure at once.
The three-dimensional printing technology that came into our lives in the 1980s is being successfully implemented in many sectors today. This technology, which is used in aerospace and defense industries, health, food, automotive and jewelry sectors, fashion products, education and architecture, comes to the fore particularly with its material diversity. Among the materials used in this technology are many types of metals, ceramics, bio materials, food materials, paper, glass, wood and wooden-like materials, and particularly plastic materials and derivatives.
Three-dimensional printing technology is increasingly used today in the process of implementing designs in the architecture, in which art is combined with functionality. There are many examples applied in this field with different materials and techniques. The three-dimensional printing technique has great potential for architectural conservation applications as well. In cases where traditional methods cannot be applied alone or are not sufficient, modern techniques, which are applied in accordance with conservation principles and rules, play a significant role in the preservation of the historical heritage. Constituting the foundations of today's architecture, the cultural heritage under preservation can also be preserved using three-dimensional printing technology, which is one of these modern techniques.
In the first part of the thesis, which is comprised of five parts, a summary of the literature, the purpose of the study, the hypothesis, and the method are presented. In the second part, three-dimensional printers are examined in detail. In this section, the historical development of three-dimensional printing techniques and modeling techniques are analyzed, subsequently, the types of three-dimensional printing are explained, and materials used in printers are introduced, describing the areas of use for these printers. In the third part, the use of three-dimensional printing technology in the field of architecture and architectural conservation is presented. It is emphasized that the three-dimensional printing technology is available at every stage of the conservation process starting from training and modeling, to rapid prototyping and implementation, and examples of these applications are presented. At the end of the third part, the potential of three-dimensional printing in the field of architectural conservation is examined in terms of principles and limits. In the fourth part, the data obtained from interviews and surveys conducted with architects regarding the use of three-dimensional printing technology in architectural conservation applications in Turkey are evaluated. In the fifth part, which is the last part of the thesis, a general evaluation of the work is presented, terminating the research.