Bilgisayar teknolojilerinin ve bilgi sayma odaklı yaklaşımların 1960’lardan başlayarak bütün bilgi alanlarına girmesi ile birlikte, disiplinler arasındaki sınırlar bulanıklaşmaya hatta kaybolmaya başlamıştır. Mimarlık alanı ve bu alanın temel eylemi olan tasarım da bu değişimden payını almış ve “sayısal ortamda tasarlama eylemi” değişik disiplinlerin ortak ara yüzü olurken, tasarım süreçlerini şekillendiren veri/bilgi “karmaşıklaşmış” ve tasarım farklı bir kompleksitenin de manifestosu olmaya başlamıştır. Üretken sistemler, “swarm” algoritmaları, “emergence” gibi sayısal yaklaşımların sonucu olan parametrik tasarım modelleri, bu modellerin farklı ve her evresinin benzeşiminin olanaklı olması günümüzde gözlenen mimarlık tektoniğinin de değişiminin arkasındaki en önemli nedenlerden biridir.

Bu değişim yalnızca tasarlama eyleminin değişiminin/dönüşümünün değil aynı zamanda üretim biçimlerinin de değişiminin bir sonucudur. Özellikle bilgisayar destekli üretim teknolojileri ile birlikte (CAM), mimarlık ile inşaat arasındaki ilişkinin de yeniden tanımlanması zorunlu olmakta, son dönem örneklerde görüldüğü gibi “inşaat” sözcüğünün yerini imalat (manufacturing) ve üretim (fabrication) almaya başlamaktadır. Yakın dönemlerdeki pek çok örnekte özellikle karmaşık biçimlerle birlikte imalat, üretim ve özelleşmiş seri üretimin (mass customization) inşaat süreçlerinde ne denli belirleyici olabileceği görülebilmektedir. CAD/CAM ile birlikte ortaya çıkan süreçteki değişim yalnızca mimarlık dilinin formal değişimini değil kullanılan malzemelerin ya da kullanılagelen malzemelerin kullanılma biçimlerini de etkilemekte ve dönüştürmektedir.

Dosyadan Fabrikaya
Mimarlık alanında CAM teknolojilerinin kullanımı tasarımın doğal bir eylemi olan çalışma ve/ya da sunum modellerin üretimi ile başlamış; ancak üretimin hızı, değişik malzemelerin deneyimlenebilmesi, hassasiyet gibi olanakların fark edilmesi ile birlikte bir sonraki evreye geçilmiş; tasarım-üretim ilişkisi inşaat süreç ve pratiğini de dönüştürmeye başlamıştır. İnşaat eylemi, fabrika imalatlarının ve üretimlerinin artması ile bir anlamda pek çok mühendislik alanında olan montaj (assembly) ile bir araya gelmeye başlamıştır. İstenilen her ölçekte ve farklı yapı elemanlarının üretilebiliyor olması, karmaşık biçimlerin yapılabilirliğini artırırken, tasarımcıları da farklı form-malzeme-strüktür ilişkilerini zorlamaya cesaretlendirmiştir.

Sayısal tasarım anlayışı ile paradigmatik bir dönüşüm olarak kabul edilen yalnızca son ürün değil, sürecin tasarlanması (designing the design process) yaklaşımı, tasarlama eylemini öteki aktörlerle bir araya getirirken,  sürecin “her anının” üretilebiliyor olması, karmaşık ayrıntıların çözümlenmesine olanak vermekte ve karmaşık tasarımların gerçekleştirilmesini sağlamaktadır. Dosyadan fabrikaya (file to factory) (Oosterhuis, 2004, 295) olarak tanımlayabileceğimiz bu anlayışın öncül örneği; Frank Gehry’nin 1993-1997 yılları arasında tasarım ve yapımı tamamlanan Guggenheim Bilboa Müzesi’dir (Mitchell, 2001, 352). Bilgi teknolojilerinin ve mühendislik alanında tasarım ve üretimin yaygın olarak kullanıldığı araçların ilk kez Gehry’nin kompleks tasarımının biçim arayışlarına, yapının “imalatına/üretimine” destek olması, karmaşık biçimlerin, titanyum, cam ve taş gibi malzemelerin sıra dışı bir araya gelmesi ve yapı elemanlarının özelleşmiş seri üretimle üretilmesi mimarlıkta CAD/CAM kullanımı için bir dönüm noktasıdır.

Karmaşık yapıların yapılabilirliği için ön koşullardan biri olan özelleşmiş seri üretim anlayışını günümüzde pek çok yeni yapıda görmek olanaklıdır. Her bir çelik cephe elemanı ötekinden farklı olan ve adeta bir makinenin montajı gibi birleştirilen/inşa edilen Swiss Re-Tower ve kuş yuvası olarak ünlenen Pekin Ulusal Stadyumu’nun son derece karmaşık olan taşıyıcı sisteminin üretimi ve bir araya getirilmesi akla ilk gelen örnekler arasındadır.

Bu dönüşümün önemli sonuçlarından bir başkası ise, “işçilik” (craftsmanship) kavramının da yeniden tartışılmaya başlanmasıdır. Form ve malzemenin en iyi biçimde yanyana gelerek tasarıma eklemlenmesi ile olanaklı olan “iyi işçilik” bu araçlarla birlikte iyi işçilikli bir katı model ve bu modelin uygun malzeme ve teknikle üretilmesine evrilmeye başlarken, inşaat eyleminde yer alan her aktörün de yetilerinin yeniden gözden geçirilmesi anlamına gelmeye başlamıştır. Bilgi teknolojileri ile desteklenen inşaat süreçleri ile birlikte artık inşa eyleminde çalışanların da bu dönüşüme uyum sağlaması her biri hassasiyetle üretilen farklı elemanları tıpkı büyük bir yap-bozun parçası gibi doğru biçimde bir araya getirebilmesi beklenmektedir.

Ölçek ve Ölçeksizlik ve CAD/CAM
Sürece bakıldığında, ilk 2 boyutlu (2D) CAD programlarından sonra ortaya çıkan parametrik katı modelleme programları ile birlikte tasarım ile üretim arasındaki karşılıklı ilişki bir kez daha ve çok daha güçlü biçimde, herhangi bir ön/ard işlem (pre/post processing) gerektirmeksizin sağlanmaya başlamıştır. Yukarıda da belirtildiği gibi, ilk kez farklı mühendislik alanlarında kullanılmaya başlayan sayısal “mock-up”lar ile (digital mock-up) birlikte sanal ortamda 3D tasarım/benzeşim/montaj/üretim çok kolaylaşmış aynı zamanda üretimdeki hassasiyet de (precision) artmıştır. Bu önemli dönüşümde sayısal modellerin parametrik hale gelmesiyle birlikte “ölçek ya da ölçeksizlik” ya da “her hangi bir ölçek” bir sorun olmaktan çıkmış; tasarım her ölçekte uygun bir hızlı prototipleme aracılığıyla üretilebilir hale gelmiştir. Bu iki ayaklı önemli dönüşüm (CAD-CAM teknolojisindeki ilerleme) bir tarafta katı modellemenin rahatlıkla yapılabilmesi, parametrize edilebilmesi ve ürünle birlikte sürecin de tasarımının yapılabilmesi, tasarımcıların tasarımın her anını istedikleri ayrıntı ve hassasiyette deneyimlemelerine olanak vermiştir. Öte yandan üretim tekniklerinin 3D yazıcılardan karmaşık CNC makinalarına kadar geniş bir aralıkta, ancak erişilebilir olmasıyla üretimle tasarım arasındaki köprüler de yeniden inşa edilmiştir.

Bu ilerlemelerle birlikte mikrodan makroya kadar pek çok ölçekte tasarımın zaman ve mekandan bağımsız yapılabiliyor olması, tek malzeme ile hem modelin hem sonuç ürünün hassasiyetle üretilebiliyor olması, modelin inşaat ölçeğine hızla taşınabilmesi, kalıp tasarlama ve üretme aşamasına gerek duyulmaması, üretimde iş gücünün daha iyi kullanılabilmesi, her türlü karmaşık biçimin üretilebilmesi kompleksiteyi bir sorun olmaktan çıkarmaya başlarken, inşaat süreçlerinin kontrolü ve inşaat eyleminin planlanması ayrı bir uzmanlık alanı olmaya başlamıştır.

Bu dönüşüm sonucunda karmaşık yapı sistemlerinin gerçekleşebilmesi için geleneksel inşaat yöntem ve imalat tekniklerinde de yeni arayışlar kaçınılmaz olmaktadır. Özellikle sayısal ortamın malzemesiz malzemesi, strüktürsüz strüktürü ve akışkan geometrilerle ortaya çıkan bütünleşik form/modellerin, pek çok alt parçalara -ya da geleneksel yapı elemanlarına- bölünerek bir anlamda katmanlaşarak gerçekleşen üretim süreçleri ile her zaman örtüşmemekte, katı modelin ayrıntıları, akışkanlığı ya da işçiliği bozulmaktadır. Tasarımcı, tekleşmiş (unified) tasarımını parçalardan oluşmuş olarak görmek istememektedir. Bu bağlamda ekrandaki o tekleşik modeli doğrudan doğruya üretebilen 3D yazıcılar ve bu yazıcıların kullanımının yeni bir çekim noktası olarak mimarlık alanına girmesi de kaçınılmaz olmuştur.

Üç Boyutlu Yazıcılar Tasarımcıların Dünyasında
Üç Boyutlu (3D) yazıcılar, mühendislik, tıp gibi alanların yanı sıra moda (Resim 1), endüstri ürünleri tasarımı, kuyumculuk, kalıp hazırlama, mobilya gibi değişik alanlarda da yoğun biçimde kullanılmaya başlamıştır. Her gün karşımıza çıkan değişik kullanımlar, dünya devleri olarak nitelendirilen firmaların bu teknolojiyi kullanarak üretim yapmaya başlamaları (Resim 2), ünlü tasarımcıların sıra dışı tasarımlarının yanı sıra örneğin yoksul ülkelerdeki çocuklar için yapılan protezler bu teknolojinin gelmekte olduğu noktanın habercileridir.

3D yazıcıların mimarlıkta kullanımları değişik ölçeklerdeki modellerin üretimi ile başlamış, özellikle performansa dayalı tasarım, parametrik tasarım gibi tasarım araştırmalarında her anın üretilebiliyor olması bu yazıcıların kullanımını gündeme taşırken, ekrandan üretime olan doğrudan ve herhangi bir başka süreç ya da eylemi gerektirmeyen (seamless [Oosterhuis, 2004, 295]) aktarım, mimarların bu teknolojiyi daha büyük ölçekte yapılarda model/yapı dualitesini deneyimleme isteğini artırmıştır (Resim 3). Bu bağlamda ön modelin son ürün olabildiği, sayısal tasarım/üretim teknolojileri ile bu teknolojilere özgü malzemenin de tasarımda nasıl yer alabileceği görülmeye başlanmıştır (Gönenç Sorguç, 2010), (Resim 4).

Mimarlık ve malzeme alanında 2013 Architizer A+ ödülünü alan “Building Bytes” projesi; karmaşık biçimli kabuklar için geleneksel bir malzeme olan seramik ile yeni bir üretim tekniği olan 3D yazıcının bütünleştirildiği “yenilikçi bir tuğla” yapımı önermektedir. Eski bir yapı malzemesi olan tuğlanın nasıl yeniden yorumlanabileceği ve söz konusu yazıcıların büyük ölçekli inşaat alanlarında nasıl ekonomik birer tuğla fabrikasına dönüşebileceklerini göstermesi açısından önemlidir (URL4). Proje, 3D yazıcıların mimarlık paradigmasını değiştirme gücü olduğunu örnekleyen ilk proje olması bakımından önemlidir. Yazıcı başlığında yapılacak değişiklikle malzeme yelpazesi de genişleyebilecek ve her türlü plastik kıvamlı malzeme ile tuğla üretilebilecektir (kil, beton gibi). Parametrik olarak tasarlanacak ve üretilebilecek her bir tuğla sayesinde tasarımcılara geleneksel tuğlanın sunduğu potansiyellerin çok ötesinde olanaklar sunulacağı açıktır.

Tuğla örgü yapılaşmaya bir başka örnek olarak gösterilebilecek EGG projesinin önemi yalnızca masaüstü yazıcılarla üretilmiş dünyanın en büyük nesnesi olması değil, 4.760 parçanın değişik alt-tasarımcılar tarafından zaman ve mekandan bağımsız belki de yeni bir mekan diyebileceğimiz “network” üzerinde tasarlanmış olmasıdır. Parçalar Michiel van der Kley’e posta yolu ile iletilmiş, tasarımcı bütün parçaları Hollanda’da birleştirmiştir (Resim 7) (URL7).

3D yazıcıların kullanımlarının yanı sıra üretilen yapı elemanlarının karmaşık biçimlere eklemlenmesi bir başka deyişle inşa/bir araya getirme süreçlerinde robotik teknolojilerden yararlanılması da yine mimarlık alanındaki dönüşümlerden biridir. Gramazio ve Kohler tarafından üretilen ilk robot imalatı duvarlar bu alandaki önemli bir başka dönüşümü temsil etmektedir (Resim 8). 3D yazıcılarla birlikte robot teknolojileri destekli inşaat eylemleri pek çok yenilikçi örneği değişik ölçeklerde karşımıza çıkarmaktadır (Resim 9).

MX3D firmasının, 2017 yılında Amsterdam’da, bir kanal üzerinde inşa ettiği üst geçit projesi haberleri bu kez 3D yazıcılarla “deneyimlenen” bilindik bir malzemeye dikkat çekmektedir. 6 akslı robot yazıcılar “erimiş çeliği” bir kaynak makinesi gibi kullanarak istenilen biçimi elde ederek bir geniş açıklığı başka hiç bir konstrüksiyona gerek duymadan hızlı ve ekonomik olarak geçecektir (URL9).

WinSun firması, ilk denemelerinde 3D yazıcılarla 24 saatte inşa etmiş oldukları 10 adet tek katlı evin ardından endüstriyel boyutlardaki yeni yazıcıları ile geri dönüştürülmüş malzemeler ve inşaat atıklarının ham madde olarak kullanıldığı projelerini 2015 yılında yaşama geçirmiştir. 6 metre yüksekliğinde 10 metre genişliğinde ve 150 metreye kadar uzayabilen 3D yazıcılarla elde ettikleri yapı blokları ile çevre dostu olan beş katlı bir apartman ve 1.100 metrekarelik villa inşa etmişlerdir. (URL11)

Bilindiği gibi normal 3D yazıcılar plastik kıvamlı özel bir sıvıyı ısıl işlemlerle katmanlar halinde yayarak basarlar. Ancak gelişmeler yakın gelecekte toz haline gelebilecek her türlü malzeme ile üretim yapmanın olanaklı olabileceği sinyallerini vermektedir. Örneğin, son yıllarda yaygın hale gelen  “Selective Laser Sintering” ile toz haline getirilmiş malzeme yine katmanlar halinde yayılıp “karbondioksit lazeri” ile ısıtılarak katılaştırılmaktadır. Markus Kayser “Solar Sintering” adını verdiği bir düzenekte malzeme olarak kum ve lazer, katılaştırıcı olarak da güneş ışığını kullanarak denemeler yapmıştır (URL14). Enrico Dini ise D-Shape adını verdiği yazıcı ile kum malzemeyi magnezyum kaynaklı inorganik bir bağlayıcı ile birleştirerek taştan nesneler üretmeyi başarmıştır. (Leach, 2014). Yöneticisi olduğu Monolite UK şirketinin iki büyük hedefinin; 1882’den beri yapımı süren ve en erken 2026 yılında tamamlanabileceği düşünülen Sagrada Familia’nın tamamlanmasına katkıda bulunmak ve ay yüzeyinde ay kumundan bir bina inşa etmek olduğunu ifade etmektedir. Kaynakların giderek azaldığı dünyamızda bu tür gelişmeler oldukça umut vericidir.

NASA dünya dışı malzemelerle ve 3D yazıcıları kullanarak, “yeni” habitatlar geliştirmek için açtığı yarışmada (URL16) insanın en önemli ve temel gereksiniminin “hala” barınak olduğunu vurgulamaktadır. Başka bir gezegende yeni yaşam alanı inşa etme gayretindeki tasarımcılar için “sürdürülebilir” konut çözümleri, malzeme ve inşaat teknolojilerini geliştirme sürecinde 3D yazıcıların esin verici olması hiç de şaşırtıcı değildir.

Sonuç
Bilgisayar teknolojileri ve sayısal tasarım/üretim teknolojilerinin gelişimiyle mimarlık alanlarında da bu teknolojilerin kullanımı her geçen gün yaygınlaşmakta ve mimarlık pratiğinin olağan bir parçası olmaktadır. Söz konusu araçların birlikte kullanımı ile değişik tasarım süreçlerinin önemli ara yüzü olan katı modeller, tasarımcıyı üretimle “yeniden” ve “değişik üretim teknolojileri” ile bir araya getirmektedir. Strüktür, form ve malzemenin bir araya gelerek tekleştiği 3D yazıcının çıktısı ile modelin aynılığı, ekranda görünenin elde edilebilmesi, “dosyadan inşaata” (file to construction) kavramının ortaya çıkmasına neden olmuştur. Her geçen gün çeşitlenen malzemeleriyle 3D yazıcıların yaygınlaşma hızı da artmaktadır.

21. yüzyılda teknolojik gelişmelerle mimarlıktaki değişimin; tasarımcıların yeni tekniklerle buluşması, inşa edilebilirlik konusunun değişik disiplinlerde yaşanan teknolojik gelişmelerle birlikte yeniden ele alınması, yeni malzemelerin ya da geleneksel malzemelerin yeni kullanım biçimlerinin denenmesi ve bütün bunların mimarlığın yeni tektoniğinin oluşmasında rol oynaması çerçevesinde yaşanacağını öngörmek olanaklıdır.

Kaynaklar

• Abel, C.; “Architecture, Technology and Process”, Elsevier, Oxford, s.145, 2004.
• Gönenç, S. A.; “Mimarlıkta Sayısal Teknolojilerin Kullanımı: Yeni Tektonikler ve Hibridleşen Malzemeler” Mimarlıkta Malzeme, Dosya: 21. Yüzyıldan Geleceğe Malzeme, Teknoloji ve Mimarlık no:15, s.41-46, 2010.
• Helm, V.; “In-Situ Fabrication: Mobile Robotic Units on Construction Sites” Architectural Design Special Issue: Made by Robots: Challenging Architecture at a Larger Scale Volume 84, Issue 3, p.100–107, May/June 2014.
• Leach, N.; “3D Printing in Space” Architectural Design Volume 84, Issue 6, 10-113, 2014.
• Mitchell, W. J.; “Roll Over Euclid: How Frank Gehry Designs and Builds” Frank Gehry, Architect. Edited by Fiona Ragheb, New York: Guggenheim Museum Publications, 2001.
• Oosterhuis, K.; “File to Factory and Real Time Behavior in Architecture”, Fabrication: Examining the Digital Practice of Architecture, Proceedings of Conference of the AIA Technology in Architectural Practice Knowledge Community, Cambridge/Ontario, p. 294-305,2004.
• Picon A.; “Robots and Architecture: Experiments, Fiction, Epistemology”, Architectural Design Special Issue: Made by Robots: Challenging Architecture at a Larger Scale Volume 84, Issue 3, p.54–59, 2014.
• URL1. http://designapplause.com/wp-content/xG58hlz9/2014/02/3d-gown-schmidt1.png
• URL2. http://www.wendybendoni.com/wp-content/uploads/2014/08/nike-hyperagility-3d-printed-cleat-40×200.jpg
• URL3. http://designapplause.com/wp-content/xG58hlz9/2015/02/mo15-techno2.jpg
• URL4. http://buildingbytes.info/
• URL5. http://www.data-clay.org/projects/Building%20Bytes/index.html
• URL6. https://architizer.com/projects/building-bytes/
• URL7. http://projectegg.org/project-egg/
• URL8. https://bouwkate.wordpress.com/2014/03/10/project-egg/
• URL9. http://mx3d.com/projects/bridge/
• URL10. http://mx3d.com/projects/metal/
• URL11. http://3dprintingindustry.com/2015/01/19/winsun-3d-printing-building/
• URL12. http://acdn.architizer.com/thumbnails-PRODUCTION/e8/4e/e84e3fa2160e8671fa0a6786e04e2191.jpg
• URL13. http://www.cnet.com/news/worlds-first-3d-printed-apartment-building-constructed-in-china/
• URL14. http://www.markuskayser.com/work/solarsinter/
• URL15. http://www.d-shape.com/
• URL16. https://americamakes.us/Challenge