در سال های اخیر در کشورهای توسعه‌یافته غربی، فناوری ساخت سازه به کمک پرینترهای سه بعدی، جدیدترین فناوری در حوزه مهندسی ساختمان می باشد. فناوری پرینترهای سه بعدی در حوزه ساختوساز همچنان در حال تکامل است و فناوری نوپایی محسوب می شود، بنابراین برای فعالیت در این زمینه به دانش و تحقیقات گسترده نیاز است. این ایده از دهه 1950 آغاز شد جایی که ظهور فناوری‌های روباتیک در عرصه‌های مختلف متخصصان را بر آن داشت که از این علم در صنعت ساخت و ساز نیز بهره گیرند.
ظهور فناوری ساخت خانه با پرینتر سه بعدی
ابتدا در یکی از دانشگاههای بریتانیا گروهی از دانشمندان پیشگام در این امر شدن و به آزمایشاتی دست زدند که در آنها ایده اصلی استفاده از پرینتر سه بعدی برای ساخت سازه‌هایی در مقیاس بزرگ بود. در ایتالیا، نیز ماشینی طراحی و ساخته شد که با مخلوط کردن چسب رزین و ماسه قطعات سازه‌ای را تولید می کرد، ایده‌های مشابهی نیز در نقاط گوناگون دنیا در آسیا و اروپا ارائه می شد که هدف اصلی آنها ساخت سازه به کمک هوش مصنوعی بود.
در دهه گذشته، دبی اولین ساختمان با کاربری اداری با فناوری پرینت سه بعدی را در سال 2016 افتتاح کرد. این ساختمان از نظر اندازه محدودیت‌هایی داشت- فقط 1 طبقه و 2600 فوت مربع – اما امکان استفاده از چاپ سه بعدی در برنامه های کاربردی واقعی را نشان داد. پس از این پروژه، در سال 2017 در کشور روسیه یک اقامتگاه با چاپ سه بعدی طراحی و ساخته شد و در سال 2019 یک شهرک مسکونی کوچک در کشور مکزیک با این فناوری آغاز به ساخت کرد. در ایالات متحده، اولین خانه با فناوری پرینتر سه بعدی برای فروش در ژانویه 2019 در نیویورک فهرست شد که یک سازه 1407 فوت مربعی بود که با قیمت 299999 دلار فهرست شده بود.
طرز ساخت خانه با پرینتر سه‌بعدی
روش معمولی که در ساخت و ساز پرینت سه بعدی استفاده می شود بدین گونه است که یک سر نازل هدایت شده توسط کامپیوتر لایه های نازک مواد را یکی روی دیگری تخلیه می کند تا ساختار مورد نظر را ایجاد کند.
البته شرکتهای مختلف ممکن است از شیوه‌ها و مصالح گوناگونی برای ساخت و ساز با فناوری پرینت سه بعدی استفاده کنند برای مثال، سازه ای که به این روش در نیویورک آمریکا طراحی و ساخته شده از بتن اکسترود بهره گرفته که احتمالاً رایج ترین ماده ای است که در حال حاضر برای ساخت وساز با پرینتر سه بعدی استفاده می شود. در سازه مذکور در مرحله ساخت همانطور که لایه های بتنی روی هم ریخته می شوند، میلگرد و آرماتورها نیز اضافه می شود تا استحکام لازم را به دیوارها بدهد.
فعلا در حال حاضر، فناوری پرینت سه بعدی قادر به ایجاد یک سازه تمام شده آماده بهربرداری نیست و برای تکمیل سازه، تعبیه بخش تاسیساتی داخل آن، نماکاری و تعبیه در و پنجره همچنان از روش های استاندارد ساخت و ساز که با دخالت نیروی انسانی انجام می شود، بهره گرفته می شود.
مزایای ساخت و ساز به کمک پرینتر سه‌بعدی
یک سوال منطقی که در این مرحله می توان پرسید این است که چرا باید این فناوری جدید را دنبال کنیم. آیا پرینت سه بعدی نسبت به روش های ساخت و ساز کنونی برتری دارد؟
ایده اصلی در مهندسی ساختوساز بهینه‌سازی زمان و هزینه‌ها با حصول بالاترین کیفیت است، که فناوری ساختوساز به کمک پرینتر سه‌بعدی این نیاز ما را فراهم می کند چون با کمترین زمان می توانیم به بالاترین کیفیت برسیم.
وقتی در رابطه با صرفه‌جویی در وقت برای خانه های ساخته شده با فناوری پرینت سه بعدی صحبت می کنیم به معنای واقع کلمه سرعت در ساختوساز را حس می کنیم، به عنوان مثال، در نیویورک آمریکا دیوارهای سازه‌ای با فناوری پرینت سه‌بعدی در 28 ساعت ساخته شد. بخش‌های دیگر فرآیند ساخت، البته، به‌طور قابل‌توجهی بیشتر طول می‌کشد. تمام فرآیند ساخت وساز این خانه در آمریکا در 3 ماه پایان پذیرفت.
با این حال، آنها تخمین زدند که این حدود یک ماه کمتر از آن چیزی است که با تکنیک های سنتی طول می کشد. یکی از سازندگان سه بعدی، Apis Cor، هدف بلندپروازانه ای دارد که بتواند خانه ای به مساحت 1700 فوت مربع را که آماده نقل و انتقال است، تنها در 7 روز تولید کند. ما هنوز به آنجا نرسیده‌ایم، اما دلایل زیادی وجود دارد که باور کنیم تکنیک‌های ساختمان‌سازی سه بعدی همچنان در سرعت بهبود خواهند یافت
در مورد هزینه چطور؟ یکی از زمینه های پس انداز، نیروی کار است. در مورد ساختمان اداری در دبی، گفته شد که هزینه های نیروی کار 50 تا 80 درصد کاهش داشته. بسته به فناوری درگیر و شرایط بازار برای مواد سنتی مانند چوب، مواد نیز می‌توانند ارزان‌تر باشند. به طور کلی، بسیاری انتظار دارند که نسبت به تکنیک های ساخت و ساز فعلی صرفه جویی قابل توجهی صورت گیرد. مشاور مسکن برای خانه ساخته شده با فناوری پرینتر سه بعدی در نیویورک تخمین زد که هزینه های ساخت و ساز 50 درصد کمتر از خانه های مشابه در آن منطقه است.
ارائه راهکار برای معضل مسکن
هر فناوری که نوید افزایش کارایی در صنعت ساخت و ساز خانه را بدهد، به ویژه در شرایط فعلی مسکن ما جالب است. بنابر برآوردهای صورت گرفته در ایالات متحده، کمبود واحدهای مسکونی حدود 3.8 میلیون واحد برآورد شده است که نشان دهنده تقاضای بالا برای مسکن است. این کمبود واحد مسکونی با افزایش سریع قیمت ها همراه شده است که مالکیت خانه را از دسترس مردم خارج کرده است.
اگر وعده‌های سرعت بیشتر و هزینه‌های کمتر در روش ساختوساز با پرینتر سه بعدی بصورت انبوه محقق شود، این فناوری ممکن است یکی از راه‌هایی باشد که به کمک آن عرضه و تقاضا می تواند به تعادل برسد. با استمرار تحقیقات دانشمندان و ارائه روش های نوین برای ساختوساز به کمک پرینترهای سه‌بعدی می توان انظار داشت که با ورود مصالح نوین ساختوساز مانند الیاف کربنی و الیاف شیشه در این فناوری، شاهد پیشرفت‌های شگرفی در این فناوری باشیم که به عرضه سریعتر و بهتر مسکن در سطح جهانی کمک کند.
از چه مصالحی برای ساخت خانه به کمک این فناوری استفاده میشه؟
با سلام و درود؛ به منظور ساخت و ساز با فناوری پرینتر سه بعدی باید از بتن مخصوص استفاده کرد بتن های زودگیر برای این منظور مناسب اند. با تشکر از همراهیتون.
با سلام به نظر من این روش تو ایران جوابگو نخواهد بود، لطفا در این زمینه توضیحی بدید
با سلام، بله با توجه تخصص و مهارتی که این روش احتیاج دارد و در اختیار عده معدودی است تا کنون پیشرفت چندانی نه تنها در ایران بلکه در بسیاری از کشورها نداشته، اما با توجه به پتانسیل هایی که در کشور وجود داره می‌توان امید داشت که این فناوری به زودی در ایران مورد استفاده قرار می‌گیره.
با سلام کدوم کشورها در حوزه چاپگر سه بعدی بیشتر فعال هستند؟
با عرض سلام و درود، کشورهای پیشرفته و توسعه یافته در این زمینه پیشرو هستند، ولی کشور آمریکا اولین کشوری بود که فناوری چاپگرهای سه بعدی را در حوزه ساخت و ساز وارد نمود.