Neri Oxman’ın kendi başına mimari yapılar inşa eden fiber robot ordusu

Metin: Natashah Hitti

Neri Oxman ile MIT’deki grubu Mediated Matter, yüksek dayanımlı tübüler yapıları hızla inşa etmek için tasarlanan bir robot ordusu yarattı. Robotlar kendi etraflarına fiberglas filament sararak tübüler yapıları inşa ediyor.

Oxman ve ekibi, 16 robot ile robotları kumanda etmek için kullanılan ayrı bir tasarım sisteminden oluşan bir dijital üretim sistemi geliştirdi.

Bu orduda bulunan her bir robot birbiriyle aynı ve eş zamanlı çalışıyor. Maksimum 4,5 m yüksekliğe sahip, kendini taşıyan kompozit tüpler inşa etmek için fiberglas sargı sistem kullanıyor.

Her robotun ana gövdesi, şişme silikon membranla kaplı. Bu membranın şişmesi sonucu robot mevcut yapıya, yani bu örnekte yere sabitlenen silindirik bir tüpe kendini yerleştirebiliyor.

Şişmenin ardından fiberglas lif ve reçine karışımı, zemine konuşlandırılan depolama sisteminden robotun uzun döner koluna doğru besleniyor, malzemeler püskürtücüde karıştırılıyor ve yüksek dayanımlı bir dış katman oluşturmak için ıslak fiberi kendi etrafına sarıyor.

Ardından robot, işlemi tekrarlayarak tüp boyunca yukarıya ilerleyip tübüler yapıları segment segment inşa etmeden önce fiber katılaşınca kendini fiber katmandan ayırmak için havasını boşaltarak kendini söndürüyor.

Dokuz santimetre uzunluğa ve 10 santimetre çapa sahip her segment bir sonraki segmentin üzerine yerleşiyor, mevcut tüp ve kurulumun sonuna sabitlenerek büyüyen yapının parçasını oluşturuyor.

Robotların tümü, özel bir algoritmanın belirlediği, önceden planlanmış bir yörünge izliyor. Algoritmada eğim ve uzunluk zaten ayarlanmış olduğu için yapılar arasında bir çarpışma söz konusu olmuyor. Eğim, her segment bir önceki segmente göre yana eğilerek kontrol ediliyor.

Ekip, sistemi Massachusetts, Cambridge’te açık havada test etti ve 16 robot 4,5 metre yüksekliğinde bir yapı inşa etti. Kurulum ve üretim süreci toplam 12 saat sürdü. Dokunan fiberlerin ürettiği yapı, sonbahar ve kış mevsimini kapsayan yedi ay boyunca hasar görmeksizin alanda varlığını koruyabildi.

Oxman, “Fiberler geleceğin tuğlaları,” diyor. “Fiberler; birimler, binalar ve ortamlar arasında veri taşıma ve transfer etme dahil olmak üzere, tüm ölçeklerde ve uygulamalarda, her yerde karşımıza çıkacak.”

“Fiber robotlar örneğinde, temel yapı malzemesi olarak deneyden geçirebildiğimiz fiberglası seçtik fakat şu anda doğal malzemelerden yapılan akıllı fiberler üzerinde çalışıyoruz. Bunlar yapısal olarak hem umut vaat ediyor hem de çevre dostu.” “Özellikle fiberglas, bina kaplamaları için enerji verimliliğine sahip, yeşil, sürdürülebilir çözümler sunabilir. Bileşimi dolayısıyla gömülü enerji değeri nispeten düşük ve yük taşıma için pek çok yönde şekillendirilebilir,” diye ekliyor.

Oxman’a göre proje, MIT’nin İpek Pavyonu’nun (Silk Pavilion) teknolojik muadili olarak tasarlandı. İpek Pavyonu’nda araştırmacılar robot kolla dokunan ipek fiberlerden bir kubbe yaratmışlardı ve kubbe canlı ipek böcekleri tarafından tamamlanmıştı.

“Kendimize şu soruyu sorduk: Her bir biyolojik ajan, tıpkı ipek böceği gibi, sofistike malzeme yapıları hemen üretebilen fakat aynı zamanda yoğun sosyal yaşama sahip bir organizma gibi iletişim kurabilen bir robotla yer değiştirseydi ne olurdu? Hayali bir robot ‘ipek kurdu’ nasıl görünür ve davranırdı?” diyor Oxman.

Fiber robotlar, örümcekler ve arılar gibi organizmaların büyük, dayanıklı yapılar inşa etmek için doğal malzemelerden yararlanmasından ilham aldı.

“Doğanın en başarılı organizmalarından bazıları sürü düzeninde birlikte çalışır,” diyor tasarımcılar. “Doğadaki mimarlar, çeşitli malzeme özelliklerini kontrol ve optimize etmek için hiyerarşik yapıları kullanır.”
“Örneğin örümcekler, yerel ya da küresel koşullara uyumlu malzeme özellikleriyle ipek ağlar örmek için protein fiberler eğirerek avını yakalamaya en uygun, güçlü ama aynı zamanda esnek yapılar yaratmak üzere malzeme bileşimi ve fiber yerleşimini ayarlarlar. Arılar, karıncalar ve termitler gibi diğer organizmalar, kendilerinden çok daha büyük yapıları hızla inşa etmek için işbirliği yapar.”

Neri Oxman ve MIT’teki ekibi, bu işbirliğine dayalı üretim sisteminin zaman içinde mimari ölçekli yapıları verimli şekilde ve hatta uzak ortamlarda yaratmanın alternatif bir yöntemi olarak kullanılabileceğini umuyor.

Tüpler tek başlarına eş-destekleyici makas kiriş görevi yapabilir ya da daha büyük yapılar yaratmak için paralel olarak çalışan robotlarca birlikte dokunabilir ve inşa edilebilir. Örneğin, köprü türü yapılar oluşturmak için bu tüpler yatay olarak ağ şeklinde birbirine geçirilerek örülebilir.

Lazerler ve kameralar gibi harici sensörlerin eklenmesi halinde fiber robotlar, engeller veya çevresel değişkenler gibi dış uyaranları izleyebilir ve bunlara gerçek zamanlı tepkiler verebilir.

Bu sensör teknolojisini geliştirmek sistemin, yörüngeyi önceden planlamaksızın alana özel yapılar oluşturmak için kullanılmasını sağlayabilir, dolayısıyla uzak bölgelerde tam özerklik olanağı sunabilir.

Bu aynı zamanda şiddetli rüzgârların olduğu zorlu ortamlarda sadece robotik sarma örüntüsünü modifiye ederek robotların daha kalın ve daha güçlü kompozit fiberler sarabileceği ve ayrıca tüplerini birbirlerine çok yakın örerek daha birbiriyle sıkışık ve daha güçlü yapılar oluşturabileceği anlamına da gelebilir.

Robotla inşaat potansiyelini araştıran ilk bilimciler Oxman ve ekibi değil. Geçen ay ABD Silahlı Kuvvetleri, bir askeri üste 3D baskıyla iki günden kısa bir süre içinde beton bir kışla inşa ederken ETH Zürih Üniversitesi’nden araştırmacılar, şehirde modüler bir ev oluşturmak için kullanılan robotik inşaat yönteminin öncülüğünü yaptılar.

Haber kaynağı: https://www.dezeen.com/2018/10/05/neri-oxman-fiberbots-mediated-matter-lab-mit-architectural-structures/