MACHINE USE AND DIGITALIZATION IN EARTH BUILDING PRODUCTION

Öz

Earth is a construction material that is reused using novel design technologies due to its advantages such as being recyclable, cost-effective, emitting minimal amounts of carbon, and requiring very little energy in the building manufacturing process. Among these innovative applications, the use of earth in prefabricated element production, mechanization, 3D printers and robotic spraying tools enables it to take part in the transformation of the digital production process.The primary research topic in this study is to identify the possible effects of modern construction technologies on the creation of earthen buildings, as well as the degree of advancement they may give. Within the scope of the research problem, it is aimed to examine the examples of earthen structures produced with contemporary building technologies and the studies in the literature through bibliometric data analysis. The method followed in the study; firstly, in order to determine the number of studies in the literature, important authors and sources, sample data of the studies with the keywords "earth building", "rammed earth", "adobe", "3d printer", "digital manufacturing" and "additive manufacturing" were taken in the "Web of Science" database and bibliometric data analysis was created through the "VOSwiever" programme. Furthermore, scientific studies and building examples within the scope of the subject in "Sciencedirect", "Google Scholar", "Taylor & Francis Journal", "International Thesis Centre" and "Web sites" databases were examined and a conceptual framework was created. According to the findings obtained; it was determined that the most studies in the last ten years belonged to 2012 and the countries of America, France, England and Spain were frequently mentioned in the subject. The conclusion of the study evaluates the potential effects, current situation and difficulties of technological developments in the production process of earth buildings.

Anahtar Kelimeler

• Earth buildings
• Earth building techniques
• Fabrication
• 3d printers
• Digital Manufacturing

TOPRAK YAPI ÜRETİMİNDE MAKİNE KULLANIMI VE DİJİTALLEŞME

Öz

Toprak, geri dönüştürülebilir, ekonomik, düşük karbon salınımı ve yapı üretim sürecinde oldukça az miktarda enerji gerektirmesi gibi avantajlarından dolayı mimarlık alanında yenilikçi teknolojiler ile tekrardan kullanılan bir yapı malzemesidir. Yapılan bu yenilikçi uygulamalar arasında toprağın, günümüzde prefabrike eleman üretimi, mekanizasyonu, 3d yazıcı ve robotik püskürtme araçları ile kullanılması dijital üretim sürecindeki dönüşümünde yer almasını sağlamaktadır. Bu çalışmada çağdaş yapı teknolojilerinin, toprak yapıların üretimindeki potansiyel etkilerinin neler olduğu ve ne düzeyde ilerlemeler sağlayabildiği temel araştırma problemi olarak belirlenmiştir. Araştırma problemi kapsamında çağdaş yapı teknolojileriyle üretilmiş toprak yapı örnekleri ve literatürde yer alan çalışmaların bibliyometrik veri analizi aracılığıyla incelenmesi amaçlanmıştır. Çalışmada izlenen yöntem; ilk olarak literatürde yer alan çalışmaların sayısını, önemli yazarları ve kaynakları tespit etmek için “Web of Science” veritabanında “toprak yapı”, “sıkıştırılmış toprak”, “kerpiç”, “3d yazıcı”, “dijital üretim” ve “eklemeli üretim” anahtar kelimeleri ile çalışmaların örnek verileri alınmış ve “VOSwiever” programı aracılığıyla bibliyometrik veri analizi oluşturulmuştur. Ayrıca “Sciencedirect”, “Google Scholar”, “Taylor & Francis Journal”, “Uluslararası Tez Merkezi” ve “Web sayfaları” veritabanlarında konu kapsamındaki bilimsel çalışmalar ve yapı örnekleri incelenmiş ve kavramsal çerçeve oluşturulmuştur. Elde edilen bulgulara göre; son on yılda en fazla çalışmanın 2012 yılına ait olduğu ve konu dahilinde Amerika, Fransa, İngiltere ve İspanya ülkelerinin adının sıklıkla geçtiği saptanmıştır. Çalışmanın sonuç bölümünde ise toprak yapılarda geliştirilen teknolojik gelişmelerin üretim sürecindeki potansiyel etkileri, mevcut durumu ve zorlukları değerlendirilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Toprak yapı
• Toprak yapı teknikleri
• Fabrikasyon
• 3d yazıcılar
• Dijital üretim

Kaynakça

1. Agustí-Juan, I. and Habert G. (2017). Environmental Design Guidelines for Digital Fabrication. Journal of Cleaner Production 142 : 2780–2791. http://dx.doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.10.190
2. Chiusoli, A. (2018). Gaia House. https://www.3dwasp.com/en/3d-printed-house-gaia/. Accessed: 11.12.2023
3. Curto, A., Lanzoni, L., Tarantino, A.M. and Viviani, M. (2020). Shot-earth for sustainable constructions. Construction and Building Materials 239: 1-13. https://d0192efdd77670f7012d3fece2c7c0fc720c897f.vetisonline.com/10.1016/j.conbuildmat.2019.117775
4. Çiçek, B. (2014). Çağdaş Bir Yapı Malzemesi Olarak Toprak. Sürdürülebilir Mimari Tasarımda Kerpiç Malzeme Kullanımı Paneli, Selçuk Üniversitesi Mimarlık Fakültesi, Konya, Türkiye.
5. Erbil, Y. (2018). An Alternative Approach to Building Construction: Natural Building Techniques. European Journal of Sustainable Development 7(1): 17-24. Doi: 10.14207/ejsd.2018.v7n1p17
6. Erbil, Y. and Seçer, E. (2017). Toprak Yapıların Tercih Edilmesinde Etkili Olan Ölçütler Üzerine Bir Araştırma. Yapı Dergisi 144: 32-34.
7. Gomaa, M., Carfrae, J., Goodhew, S., Jabi, W. and R, A.V. (2019). Thermal performance exploration of 3D printed cob. Architectural Science Review 62(3): 230–237. https://doi.org/10.1080/00038628.2019.1606776
8. Gomaa, M., Jabi, W., Soebarto, V. and Xie, Y.M. (2022). Digital Manufacturing for Earth Construction: A Critical Review. Journal of Cleaner Production 338: 1-16. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.130630

9. Hamard, E., Cazacliu, B., Razakamanantsoa, A. and Morel J.C. (2016). Cob, a vernacular earth construction process in the context of modern sustainable building. Building and Enviroment 106:103–119. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2016.06.009
10. Heringer, A., Howe L. B. and Rauch, M. (2019). Upscaling Earth- Material, Process, Catalyst. GTA Verlag Publisher. IAAC. (2017). TerraPerforma project- Institute for advanced architecture of Catalonia https://iaac.net/project/terraperforma/. Accessed: 26.02.2024
11. Kafescioğlu, R. (2017). Neden Toprak Y,apılar? Yaşamın Her Karesinde Toprak. İstanbul Aydın Üniversitesi 133-159.
12. Minke, G. (2006). Building with Earth: Design and Technology of a Sustainable Architecture. Birkhäuser – Publishers for Architecture.
13. Nitelik Gelirli, D. (2022). Toprak Malzemenin Tasarım Süreçlerindeki Algısal Değerlendirmesi. (Yüksek Lisans Tezi), Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
14. Özgel Felek, S. (2019). Mimari Yapılarda 3 Boyutlu Yazıcıların Kullanımı. Internatıonal Journal Of 3d Printing Technologies And Digital Industry 3(3): 289-296.
15. Pedergnana, M. (2023). Doğal Yapı Malzemeleri Derneği. https://www.dymd.org.tr/2023/01/18/lorangerie-toprak-bloklarla-insaat/. Accessed: 7.11.2023
16. Perrot, A. Rangeard, D. and Courtellie, E. (2018). 3D printing of earth-based materials: Processing aspects. Construction and Building Materials 172:670-676. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.04.017
17. Rauch, M. (2020). Unstabilised rammed earth – 100% EARTH. Why is it so hard to trust in 100%?. Lehm Ton Erde Baukunst GmbH, Schlins, Austria.
18. Solmaz Şenel, A. and Güller, E. (2017). Mimarlıkta Dijital Üretim Teknolojileri. Yapı Dergisi 425: 140-145.
19. Url-1, Stabilised Extruded Earth Blocks, https://architizer.com/brands/watershed-materials/products/watershed block/850528/. Accessed: 8.09.2024
20. Url-2, Form Earth. https://formearth.com/. Accessed: 19.11.2023
21. Url-3, Erden Projects, Druckerei Gugler. https://www.erden.at/Druckerei-Gugler. Accessed: 14.02.2024
22. Url-4, Erden Projects, Alnatura Campus. https://www.erden.at/Alnatura-Campus. Accessed:14.02.2024
23. Url-5, Baunetz Wissen, Ricola Kräuterzentrum. https://www.baunetzwissen.de/nachhaltig-bauen/objekte/gewerbe-industrie/ricola- kraeuterzentrum-in-laufen-4297417. Accessed: 15.02.2024
24. Url-6, IG Lehm Fachverband Schweiz, Ricola Kräuterzentrum. https://www.iglehm.ch/lehmbau/bauten/ricola-kraeuterzentrum. Accessed: 15.02.2024
25. Url-7, Archdaily, Clay Rotunda. https://www.archdaily.com/964980/clay-rotunda-gramazio-kohler-research. Accessed: 13.12.2024
26. Url-8, Eko Yapı Dergisi, 3D Yazıcı ile Sürdürülebilir Bir Ev (Tecla). https://www.ekoyapidergisi.org/gecmis-ve-gelecek-arasinda-bir-bag . Accessed: 26.01.2024