TOLERANCE CONTROL OF FDM-PRODUCED CONCRETE MOULDS BASED ON OPTICAL 3D SCANNING: A CONCEPTUAL MODEL PROPOSAL

Abstract

Prefabrik beton üretiminde kalıp, yapının en büyük maliyet kalemini oluşturmakta; geleneksel ahşap ve çelik kalıpların uzun teslim süreleri özelleştirilmiş üretimde darboğaz yaratmaktadır. Katmanlı imalatla üretilen polimerik hızlı kalıplar esnek bir alternatif sunmakla birlikte, katman izleri ve termal çarpılma kaynaklı boyutsal sapmalar nedeniyle doğrudan kullanıma uygun değildir. Bu kısıtın baskı sonrası bir işleme adımıyla aşılabildiği endüstriyel uygulamalarla ortaya konmuştur; ancak bilinen uygulamalarda işleme yolu nominal CAD modelinden türetilmekte, her kalıbın kendine özgü sapma profili dikkate alınmamaktadır. Bu çalışma, düzeltme sürecinin optik 3B tarama ile ölçülen gerçek sapmaya dayandırıldığı kapalı çevrim bir tolerans kontrol modeli önermekte ve modelin konumunu kalıp üretim yöntemlerinin karşılaştırmalı değerlendirmesiyle belirlemektedir. Karşılaştırma, katmanlı imalatın üstünlüğünün yaygın kabulün aksine yeniden kullanım ömründe değil, teslim süresi ve geometrik özgürlükte olduğunu göstermektedir. Değerlendirme ayrıca, düzeltilmiş katmanlı imalat kalıplarında ulaşılan doğruluk değerlerinin açık çevrim işleme ile elde edildiğini; kalıp bazında ölçüme dayalı kapalı çevrim bir düzeltmeye ilişkin karşılaştırılabilir veri bulunmadığını ortaya koymaktadır. Çalışma kavramsal niteliktedir ve fiziksel tarama, robotik işleme veya döküm denemesi içermemektedir; önerilen modelin sınanmasına yönelik bir doğrulama protokolü tanımlanmıştır.

Keywords

• Rapid Tooling
• Optical 3D Scanning
• Dimensional Verification
• Precast Concrete
• Additive Manufacturing

FDM İLE ÜRETİLEN BETON DÖKÜM KALIPLARINDA OPTİK 3B TARAMA TABANLI TOLERANS KONTROLÜ: KAVRAMSAL BİR MODEL ÖNERİSİ

Abstract

Prefabrik beton üretiminde kalıp, yapının en büyük maliyet kalemini oluşturmakta; geleneksel ahşap ve çelik kalıpların uzun teslim süreleri özelleştirilmiş üretimde darboğaz yaratmaktadır. Katmanlı imalatla üretilen polimerik hızlı kalıplar esnek bir alternatif sunmakla birlikte, katman izleri ve termal çarpılma kaynaklı boyutsal sapmalar nedeniyle doğrudan kullanıma uygun değildir. Bu kısıtın baskı sonrası bir işleme adımıyla aşılabildiği endüstriyel uygulamalarla ortaya konmuştur; ancak bilinen uygulamalarda işleme yolu nominal CAD modelinden türetilmekte, her kalıbın kendine özgü sapma profili dikkate alınmamaktadır. Bu çalışma, düzeltme sürecinin optik 3B tarama ile ölçülen gerçek sapmaya dayandırıldığı kapalı çevrim bir tolerans kontrol modeli önermekte ve modelin konumunu kalıp üretim yöntemlerinin karşılaştırmalı değerlendirmesiyle belirlemektedir. Karşılaştırma, katmanlı imalatın üstünlüğünün yaygın kabulün aksine yeniden kullanım ömründe değil, teslim süresi ve geometrik özgürlükte olduğunu göstermektedir. Değerlendirme ayrıca, düzeltilmiş katmanlı imalat kalıplarında ulaşılan doğruluk değerlerinin açık çevrim işleme ile elde edildiğini; kalıp bazında ölçüme dayalı kapalı çevrim bir düzeltmeye ilişkin karşılaştırılabilir veri bulunmadığını ortaya koymaktadır. Çalışma kavramsal niteliktedir ve fiziksel tarama, robotik işleme veya döküm denemesi içermemektedir; önerilen modelin sınanmasına yönelik bir doğrulama protokolü tanımlanmıştır.

Keywords

• Hızlı Kalıplama
• Optik 3B Tarama
• Boyutsal Doğrulama
• Prefabrik Beton
• Katmanlı İmalat

References

1. ACI 117-10, (2015). Specification for Tolerances for Concrete Construction and Materials (ACI 117-10) and Commentary (Reapproved 2015), Farmington Hills: American Concrete Institute.
2. Azouzi, M., Labbé, E., Marquet, V., Moulart, R. ve Allaoui, S., (2022). “X-Ray Tomography Investigation of the Quality of Architected Structures Obtained with Additive Manufacturing Processes”, Journal of Manufacturing and Materials Processing, 6 (4), 73. https://doi.org/10.3390/jmmp6040073.
3. Denayer, M., De Winter, J., Bernardes, E., Vanderborght, B. ve Verstraten, T., (2024). “Comparison of Point Cloud Registration Techniques on Scanned Physical Objects”, Sensors, 24 (7), 2142. https://doi.org/10.3390/s24072142.
4. EN 13670:2009, (2009). Execution of Concrete Structures, Brussels: European Committee for Standardization.
5. Güder, Ş.C., (2025). “Comparison of Molds Produced Using Additive Manufacturing with Abs Material in Precast Concrete Element Production with Molds Produced Using Traditional Methods with Plywood Material: An Experimental Evaluation Focusing On Surface Quality and Reusability Performance”, İstanbul Nişantaşı University Art, Design and Cultural Studies Journal, 1 (1), 11-21.
6. Güder, Ş.C., (2026). “Comparative Analysis of The Capacity of Artificial Intelligence Models to Interpret Design Objects: The Case of Gemini and Copilot”, The Turkish Online Journal of Design, Art and Communication, 16 (3), 1492-1510. https://doi.org/10.7456/tojdac.1929108.
7. Han, D., Yin, H., Qu, M., Zhu, J. ve Wickes, A., (2020). “Technical Analysis and Comparison of Formwork-Making Methods for Customized Prefabricated Buildings: 3D Printing and Conventional Methods”, Journal of Architectural Engineering, 26 (2), 04020001. https://doi.org/10.1061/(ASCE)AE.1943-5568.0000397.
8. ISO 14253-1:2017, (2017). Geometrical Product Specifications (GPS) — Inspection by Measurement of Workpieces and Measuring Equipment — Part 1: Decision Rules for Verifying Conformity or Nonconformity with Specifications, International Organization for Standardization.

9. Jipa, A. ve Dillenburger, B., (2022). “3D Printed Formwork for Concrete: State-of-the-Art, Opportunities, Challenges, and Applications”, 3D Printing and Additive Manufacturing, 9 (2), 84-107. https://doi.org/10.1089/3dp.2021.0024.
10. Long, H., Luo, X., Liu, J. ve Xiang, H., (2023). “Distribution Features of Deviation and Determination of a Tolerance Method for Prefabricated Concrete Components”, Buildings, 13 (5), 1142. https://doi.org/10.3390/buildings13051142.
11. Makulavičius, M., Činčikas, G., Turskis, Z., Šukevičius, Š. ve Bivainis, V., (2023). “Industrial Robots in Mechanical Machining: Perspectives and Limitations”, Robotics, 12 (6), 160. https://doi.org/10.3390/robotics12060160.
12. Saavedra Rojas, F.I., Bhandari, S. ve Lopez-Anido, R.A., (2024). “Recycling Large-Format 3D Printed Polymer Composite Formworks Used for Casting Precast Concrete: Technical Feasibility and Challenges”, Journal of Composites for Construction, 28 (6). https://doi.org/10.1061/JCCOF2.CCENG-4758.
13. VDI/VDE 2634 Part 3, (2002). Optical 3D Measuring Systems: Multiple View Systems Based on Area Scanning, Verein Deutscher Ingenieure.
14. Vodilka, A., Kočiško, M., Pollák, M., Kaščak, J. ve Török, J., (2025). “Design of 3D Scanning Technology Using a Method with No External Reference Elements and Without Repositioning of the Device Relative to the Object”, Applied Sciences, 15 (8), 4533. https://doi.org/10.3390/app15084533.