پرینتر سه بعدی ساخت خانه ؛ از نحوه کار تا آینده آن

کارشناسان و افراد مشغول در حوزه عمرانی، به سرعت در حال درک پتانسیل‌های فناوری پرینتر سه بعدی ساخت خانه و تأثیر آن بر آینده ساخت‌وساز هستند. در صنعت ساخت‌وساز می‌توان از پرینتر 3D برای ایجاد اجزای ساختمانی یا برای طراحی کلی از ساختمان‌ها استفاده کرد. ظهور اخیر مدل‌سازی اطلاعات ساختمان ممکن است استفاده بیشتر از چاپ سه بعدی را تسهیل کند.

پرینتر سه بعدی ساخت خانه امکان ساخت سریع‌تر و دقیق‌تر وسایل پیچیده، جهت کاهش هزینه‌های نیروی کار و تولید ضایعات کمتر را فراهم آورد. همچنین ممکن است شرایط ساخت‌وساز در محیط‌های سخت یا خطرناک را توجیه‌پذیر کند. ساخت خانه با استفاده از پرینتر سه بعدی شیوه‌ای مناسب است، زیرا بسیاری از اطلاعات لازم در مورد فرآیند طراحی به آسانی قابل پردازش هستند؛ با ویکی ساختمون همراه باشید.

پرینتر سه بعدی ساخت خانه چیست؟

در یک کلام، پرینتر سه بعدی را می‌توان لایه‌بندی پی در پی از مواد نامید که توسط کامپیوتر کنترل می‌شود تا اشکال سه بعدی ایجاد شود. این فناوری به ویژه برای نمونه‌سازی و برای ساخت اجزای پیچیده هندسی بسیار مفید است.

این تکنولوژی نخستین بار در دهه 1980 توسعه یافت، اما در آن زمان کار عملیاتی آن بسیار دشوار و گران بود. فقط از سال 2000 به بعد بود که استفاده از پرینتر سه بعدی نسبتاً ساده و مقرون به صرفه گشت. در سال 2004، پروفسور «بهرخ خوشنویس» از دانشگاه کارولینای جنوبی اولین دیوار چاپی سه بعدی پیشرفته را اختراع کرد. از آن زمان، این نوآوری پیشرفت‌های بسیاری به خود دیده است، به طوری که هم اکنون می‌توان تنها در عرض 20 ساعت خانه‌ای زیبا ساخت!  

این فناوری تمام خصوصیات مورد نیاز برای ساخت خانه اعم از کاهش هزینه و ضایعات، سرعت ساخت سریع‌تر، کاهش تصادفات، اشکال پیچیده معماری و موارد دیگر را در بر می‌گیرد. کشف وی نشانه‌ای از آغاز ساخت خانه به روش پرینتر سه بعدی بود. با این حال، این تکنولوژی در بخش‌های خاص مانند طراحی محصول، ساخت قطعات و ابزار، الکترونیک مصرفی، پلاستیک، فلزکاری، مهندسی هوافضا، برنامه های دندانپزشکی و پزشکی نیز کاربرد دارد.

لزوم استفاده از پرینتر سه بعدی در ساختمان‌سازی

در حالی که پرینتر سه بعدی هنوز به طور کامل جایگزین تکنیک‌های سنتی ساختمان نشده است، مزایای این فناوری غیرقابل انکار می‌باشد. طراحی و ساخت خانه می‌تواند کاری گران و وقت‌گیر باشد و به همین دلیل پرینتر سه بعدی ساخت خانه، فناوری جذاب برای سازندگان و معماران است.

در حال حاضر، چاپگر سه بعدی ممکن است برای ساخت ویلاهای بزرگ لوکس، عمارت‌ها یا هتل‌ها مناسب نباشد، اما برای خانه‌های متوسط ​​و سایر سازه‌ها با قیمت پایین و سرعت ساخت بالا مناسب است.

از آنجا که طراحی معماری می‌تواند به صورت سه بعدی در محل چاپ شود، دیگر نیازی به شرکت‌های ساختمانی که نمونه‌های مدل‌سازی شده از ساختار را ایجاد می‌کردند نیست؛ این به معنای صرفه جویی در وقت، هزینه و انرژی است.

هرچه پروژه‌های بیشتر و موفق‌تر از طریق پرینتر 3D ساخته می‌شوند، موانع قانونی که ممکن است مانع این فناوری شوند با پیشرفت زمان کاهش می‌یابند. بسیاری از شهرها و شهرداری‌ها هنوز متوجه پتانسیل بالای پرینتر سه بعدی نشده‌اند، به این معنی که می‌توان قوانین بالقوه‌ای را در مورد ساخت منازل با روش پرینتر سه بعدی اتخاذ کرد.

انتظار می‌رود بازار پرینتر 3D در سال 2021 به میزان 56.4 میلیون دلار رشد داشته باشد. شرکت‌های بیشتری برای ایجاد پروژه‌های جدید و نوآورانه خود از پرینتر سه بعدی بهره می‌برند.

تکنولوژی چاپگر سه بعدی ساخت خانه به سرعت در حال توسعه است، و با اینکه به فناوری‌ها و متریال‌های مختلف متکی است، اما مزایای بسیاری را در اختیار کاربران خود قرار می‌دهد. این فناوری هنوز در مراحل ابتدایی خود است، ولی شناخت آن می‌تواند آینده ساختمان‌سازی را دگرگون کند.

نحوه کار پرینتر 3D ساخت خانه

این فناوری تا حدودی شبیه آجرچینی است، ریل‌ها در اطراف زمین ساختمان نصب می‌شوند تا به عنوان یک ساختار برای هدایت بازوی روباتیک عمل ‌کنند. این ریل‌ها به جلو و عقب حرکت می‌کنند تا بتن، لایه به لایه مدل مورد نظر را بسازد. ماله‌هایی که در قسمت جانبی و بالای نازل قرار گرفته‌اند، لایه‌های اکسترود شده (بیرون آمده شده) را صاف و از استحکام مدل اطمینان حاصل می‌کنند.

در این فرآیند، بتن معمولی نمی‌تواند مورد استفاده قرار گیرد زیرا لازم است قبل از ادامه روند سخت شود. در واقع، نمی‌تواند از وزن خود را پشتیبانی کند،  بنابراین بتن با خواص تنظیم سریع (بتن زودگیر) برای این فرآیند مناسب‌تر است.

به طورکلی، این فرآیند با یک مدل سه بعدی شروع می‌شود. شما خودتان یکی را ایجاد می‌کنید یا آن را از یک مخزن سه بعدی بارگیری می‌کنید. هنگام ایجاد آن می توانید از اسکنر سه بعدی، دستگاه هاپتیک، کد یا نرم افزار مدل‌سازی سه بعدی استفاده می‌شود.

مزایای پرینتر سه بعدی ساخت خانه

کاهش هزینه ساخت: ساختمان‌های چاپی سه بعدی نسبت به ساختمان‌هایی که با روش‌های سنتی ساخته شده‌اند، به دلیل کاهش مواد اولیه و از همه مهم‌تر نیروی کار، هزینه ساخت بسیار کمتری دارند. هزینه ساخت کار در پروژه های معماری با انجام بیشتر ساخت‌وسازها توسط چاپگرهای سه بعدی می‌تواند تا 80٪ کاهش یابد. هزینه‌های تولید نیز با از بین بردن انبار و حمل روزانه مصالح ساختمانی نیز کاهش می‌یابد.

کاهش ضایعات ساختمانی: استفاده از پرینتر سه بعدی ساخت خانه برای پروژه‌های معماری، سازگار با محیط زیست است. در حالی که از انرژی بسیار کمی استفاده می‌شود، استفاده از فناوری سه بعدی حدود 30٪ از ضایعات تولید شده توسط یک پروژه عادی را کاهش می‌دهد. قطعات در صورت تقاضا چاپ می‌شوند و هر ماده‌ای که استفاده نمی‌شود به راحتی قابل بازیافت و یا ذخیره برای استفاده‌ است. مخلوط سیمانی مورد استفاده در پرینترهای سه بعدی از پلاستیک بازیافت شده و سایر مواد غیر قابل نفوذ تولید می‌شود.

افزایش اشکال طراحی: پرینتر سه بعدی می‌تواند اشکال طراحی و سفارشی‌سازی را ایجاد کند که اجرای آن‌ها امکان‌پذیر نبوده و یا بسیار گران است. پرینترها می‌توانند مقادیر کمی از بتن را دقیقاً در جایی که برای شکل‌های پیچیده مورد نیاز است و تا حد زیادی امکانات طراحی معماری را افزایش دهند را اجرا کنند.

کاهش زمان ساخت: استفاده از پرینتر سه بعدی برای تکمیل یک پروژه ساختمان می‌تواند بازه زمانی ساخت را به شدت کاهش دهد. تهیه خانه‌ای که با فناوری سه بعدی ساخته شده است در مقایسه با دوره ساخت 6 ماههِ عادی می‌تواند در حدود یک ماه و نیم به پایان برسد. این می‌تواند در مواقع اضطراری که ساختمان‌ها باید در کمترین زمان ممکن ساخته شوند، بسیار مفید باشد.

معایب پرینتر سه بعدی ساخت خانه

قوانین ساختمان: هیچ قانونی و یا فرآیندی برای تأیید ساختمان‌های ساخته شده توسط پرینتر سه بعدی برای مصارف مسکونی یا تجاری وجود ندارد. ابتدا دولت باید استانداردهای مربوط به برق، لوله‌کشی، یکپارچگی ساختاری و ایمنی عمومی را تدوین و به مراجع و عمومِ دست‌اندرکاران عمرانی ارجاع دهد.

انواع متریال: موادی که از پرینتر قابل تحویل هستند، تقریباً به بتن و پلاستیک محدود شده است. ساختمان‌هایی که به اجزای چوب یا فولاد احتیاج دارند قادر به استفاده از چاپگر برای تکمیل قسمت‌های مورد نیاز خود نیستند.

سازگاری مهندسی: تعداد بسیار کمی از معماران و مهندسان به این فناروی ساخت علاقه‌مند شده‌اند. سایر قابلیت‌های پرینتر 3D که با فناوری جدید همراه هستند در مرحله طراحی استفاده نمی‌شوند. طرح‌های سنتی برای استفاده با چاپگر سه بعدی سازگار نیست، بنابراین کل مراحل طراحی باید به شیوه‌ای متفاوت انجام شود.

کاهش نیروی کار: کارهای ساختمانی افراد بسیاری را به ویژه کارگران مشغول می‌کند، به همین دلیل تولید کار از جمله مزایای روش سنتی ساختمان سازی است. در پرینتر سه بعدی این ماشین ها هستند که به طور عمده مسئولیت ساخت بنا را بر عهده دارند، بنابراین، با توسعه این روش باید با موج جدیدی از بیکاری روبرو شد.

کلام آخر

به غیر از دیوار و سقف، فاکتورهای دیگری همانند عایق حرارتی نیز وجود دارند که برای ساکنین مهم هستند. برای مقابله با این موضوع، شرکت هایی که در تکنولوژی پرینتر سه بعدی تخصص دارند، در حال ساخت مخلوط بتنی هستند که دارای جرم گرمایی بالایی هستند و در نتیجه باعث بهینه شدن راندمان انرژی در سازه می‌شود. علاوه بر این، در صورت لزوم می‌توان فوم و سایر مواد عایق را وارد دیوارهای بتنی کرد. پس به همین راحتی می‌توان درک کرد که فناوری پرینتر سه بعدی ساخت خانه با پیشرفت روزافزون در ابزارها و متریال‌هایش می‌تواند آینده ساختمان‌سازی را به کلی دگرگون کند.