Döşeme Örüntüsü Tasarımındaki Verim Etkeninin Simetri Grup Kuramı Ve Algoritma Destekli Tasarım Araçlarıyla Değerlendirilmesi

Abstract

Doğada biçimlenme yöntemleri sayılamayacak kadar çeşitlidir. Bu çeşitlilikte verim, tasarruf ve yarar olguları ile doğrudan ilişkili olarak görev alan simetri, fiziksel çevrelerdeki tüm etkinliklerin temelindedir. Tarih boyunca insan yapısı çevrelerin inşasında simetriyi doğada oluşturan yollar uyum ve düzen sağlamak amacıyla taklit edilmiş; simetriye duyulan bu ilgi, tasarımı görsel, anlamsal ya da işlevsel düzeylerde ilgilendirebilecek çeşitli doğaya öykünme modelleri ortaya çıkarmıştır. Bu biyomimetik süreçler kimi zaman estetik, kimi zaman yapısal beklentilerle şekillenmiş; simetrinin kompaktlık getirileri ile pek çok zaman yapısal ve üretimsel faydalar sağlanmıştır.

Günümüzde tasarım süreçlerinde kullanılan kimi üretken tasarım araçları, simetrinin doğadaki en az enerji ile en çok verim sağlayabilme amaçlarını insan yapısı çevreler için yeniden düşünebilme imkanı sunmaktadır. Çalışma, simetrinin doğa ve tasarım arasındaki döngü için olası yöntemsel katkılarını bu yönteme göre araştırma ve doğal modülerliğin malzeme, enerji ve zaman tasarrufu etkenlerini mimari yüzey tasarım süreci ile örtüştürme amaçları üzerine inşa edilmiştir. Çalışmada, doğa bilimleri, sanat ve matematik gibi çeşitli alanların kesişimindeki simetri kavramına dair olan nitel ve nicel bulgulardan ve kavramın estetik ve pragmatik doğasını irdeleyen çeşitli dünya görüşlerinden yararlanılmıştır. Çalışma, ‘‘döşeme örüntüsü tasarımında daha az hamle ile daha fazla sonuç elde edebilmek’’ ve ‘‘daha az sayıda prototipi kalıp olarak kullanarak daha fazla alan geçebilmek’’ gibi verim ile ilişkili tasarım sorunlarına dayanmaktadır. Bu sorunların çözümü için Grasshopper 3d algoritma destekli tasarım programı simetri grup kuramına dair güncel notasyonlarla birlikte kullanılmıştır.

Kurgulanan üretken tasarım yönteminde eğrilerin biçimlendirmede etkili olduğu eğrisel çekim metodu sinus ve bezier grafikleriyle Z koordinatına olan izdüşümü hesaplanmış ve birbirleriyle uyumlu olarak birleşebilen üç boyutlu yüzey modülleri oluşturulmuştur. Bu yolla baskısı alınabilir toplam 360 adet dijital döşeme örüntüsü üretilmiş ve simetri grup kuramına göre tasnif edilmiş; bazı modeller için deneysel prototip üretimi yapılmıştır. Geliştirilen algoritma tabanlı tasarım süreci için modül ve yüzey tasarımında verim beklentisini karşılamak adına, simetri grup kuramını temel alan tariflerin yer aldığı, dijital ve fiziksel ortamda üretim yollarını araştıran deneysel bir yöntem kurgulanmıştır. Bu yöntemdeki temel amaç farklı kristalografik tavırlardaki dizgelerin kare ve dikdörtgensel platformlar yoluyla tekrarlı olarak üretilebilmesini sağlamaktır.

Doğa ile ilişkili bu kuramsal modelin tasarım sürecine adaptasyonu için biçim üretiminde sayısal değerler aracılığıyla denetlenebilir kalıtsal ilişkiler planlamaya olanak tanıyan üretken tasarım aygıtları kullanılmıştır. Üretken tasarım yöntemi, simetriye ve doğadaki modülerliğe dair analojik basitleştirmelere olanak tanımış ve simetrik etkinliklerin doğadakine benzer kalıtsal benzerlikler yoluyla değerlendirilebilmesini sağlamıştır. Doğanın fiziksel sınırlarını pragmatik anlamda temel alarak tasarlanan algoritmayla eşbiçimli modülerlik içeren farklı mekânsal dizgelerde de kullanılabilecek sistematik bir şablon üretilmiş; doğal ve yapay yüzeylerin zaman ve maliyet verimliliği çerçevesinde benzer roller üstlenebileceği, fakat üretimde kolaylık sağlamak adına farklı simetri türlerindeki yapılarda sayısal değerlerin gözetiminin gerektiği sonucuna varılmıştır.

Formation methods of nature are boundless. In this abundance, symmetry, directly associated with cost and time efficiency, lies behind all activities in physical environments. Throughout history, symmetry is considered a factor of harmony and order in human-made environments as a visual, spiritual, and functional tool, has been seen as a connecting path between the designer and nature. Biomimetic processes involving symmetry, have been shaped by aesthetic and structural expectations, providing compactness and productive contributions to the design processes besides its visual and semantic benefits. Today, some productive design tools used in design processes offer the opportunity to rethink the aims of symmetry in nature to provide the highest efficiency with the least energy for human-made environments. The study aims to investigate the possible methodological contributions of symmetry to the cycle between nature and design. It overlaps the material, energy and time-saving factors of natural modularity with the architectural surface design process. In this study, qualitative and quantitative findings about the concept of symmetry at the intersection of various fields such as natural sciences, art, and mathematics, as well as various worldviews examining the aesthetic and pragmatic nature of the concept, were used. The study is based on productive design problems such as to achieve more results with fewer steps in tesselation design and to cover more space by using molding and using fewer prototypes. Algorithm-aided design software called McNeel Grasshopper and up-to-date notations of symmetry group theory were used to solve these problems. In the generative design method, the curve attraction method, in which the curves are effective in formation, is projected to the Z coordinate with sinus and bezier graphics, and three-dimensional surface modules that can be combined with each other are created. In this way, a total of 360 printable digital tiling patterns were produced and classified according to the symmetry group theory. Experimental prototypes were produced for some models. For the algorithm-based design process developed, an experimental method that investigates the production ways in digital and physical environments for module and surface design has been designed. The main purpose of this method is to ensure that strings in different crystallographic manners can be reproduced repetitively with square and rectangular bases. In order to adapt this theoretical model related to nature to the design process, generative design devices that allow controllable hereditary relations through numerical values are used in the production of form. The generative design method allowed analogical simplifications of symmetry and modularity in nature, enabling symmetrical activities to be evaluated through inherited similarities to those in nature. With the algorithm designed on the pragmatic basis of the physical limits of nature, a systematic template that can be used in different spatial systems has been produced. It has been concluded that natural and artificial surfaces can play similar roles within the framework of time and cost efficiency, but numerical values should be observed in structures with different symmetry types in order to facilitate production.