شما نام آنها را شنیده اید، اما پتانسیل واقعی خانه های چاپ سه بعدی چیست؟ بیایید بفهمیم که چرا این فناوری چهره ساخت و ساز مسکن را تغییر میدهد.
پرینت سه بعدی مدت هاست که از حالت اولیه نمونه سازی سریع خود خارج شده و به یک فرآیند تولیدی کامل تبدیل شده است. این محصول که در صنعت بعنوان ساخت افزودنی شناخته میشود، برای تولید مجموعه‌ای از چیزها، از ایمپلنت‌های دندانی گرفته تا قطعات موتور جت استفاده میشود. در واقع، رسیدن این فناوری به صنعت ساخت و ساز فقط مسئله زمان را داشت.
به زبان ساده، بخشهای اصلی خانه با پرینتر سه‌بعدی و با رسوب مواد، بصورت لایه به لایه ساخته می‌شوند. یک مخلوط بتن خمیر مانند از طریق یک نازل قطور که توسط یک دروازه بزرگ (جرثقیل) اکسترود می شود و دیوارهایی را از زمین به بالا یک لایه در یک زمان ایجاد می کند. پس ذهنتان را از فیلمهای شبه علمی عامه پسندی که در آن یک خانه با تمام وسایل ناگهان پرینت میشود، دور کنید؛ در عالم واقعیت اینطور نیست!
شاید این امر در ابتدا پیچیده به نظر نرسد (واقعاً هم نیست)؛ با این حال، پیامدهای چنین فرآیند ساخت و سازی بسیار زیاد است. اگرچه هنوز در مراحل اولیه خود است، اما نتایج امیدوارکننده‌ای را نشان داده و به سرعت توجه رسانه‌ها را به خود جلب کرده است.
سوال این است که آیا هیاهوی پرینت سه بعدی خانه واقعا شایسته این همه توجه هست؟ در این مقاله، ما عمیقاً به این موضوع می پردازیم و نشان می دهیم که چرا معتقدیم خانه های چاپ سه بعدی ممکن است انقلاب بزرگ بعدی باشند.
1. ساخت و ساز سریعتر
پرینت سه بعدی یک خانه در مقایسه با روش های ساخت و ساز سنتی بسیار سریعتر است. در حالی که چارچوب زمانی واقعی تا حد زیادی به اندازه پروژه بستگی دارد، در اکثر موارد، ساخت و ساز به این روش تنها چند روز طول می کشد.
بعنوان مثال، اولین خانه چاپ سه بعدی کاملاً مجاز در آمریکا را در نظر بگیرید، که توسط شرکت ساختمانی Icon برای موسسه غیرانتفاعی New Story در سال 2018 ساخته شد. این خانه 350 فوت مربعی در تگزاس حدود 47 ساعت زمان چاپ داشت که فقط چند روز طول کشید.
تنها دو سال بعد، یک شرکت آمریکایی دیگر تنها در 8 روز یک خانه عظیم 1900 فوت مربعی ساخت که زمان چاپ تنها 48 ساعت طول کشید.
اما به یاد داشته باشید که چاپگرهای سه بعدی فقط می توانند پایه ها و دیوارهای خارجی و داخلی ایجاد کنند.
با این حال، با توجه به کمپانی SQ4D، شرکت مسئول این پروژه، این یک کاهش 40 درصدی هزینه و زمان در مقایسه با تکنیک های ساخت و ساز معمولی است. اگرچه ممکن است این مزیت در ابتدا زیاد به نظر نرسد ولی پرینت سه بعدی مسکن هنوز یک فناوری در حال توسعه است که چیزهای زیادی برای تکمیل شدن دارد، بنابراین احتمال دارد زمان ساخت و ساز حتی بسیار بیشتر کاهش یابد.
2. کاهش نیروی کار
سایت های ساخت و ساز پرینتی به کارگران کمتری نسبت به سایت های عمران سنتی نیاز دارند، زیرا تجهیزات چاپ بیشتر کار را انجام می دهند.
بطور کلی، ساخت و ساز سنتی به مراحل زیادی نیاز دارد، از جمله یک خدمه کامل متشکل از 9 تا 5 نفر تخلیه، حمل و نقل و مخلوط کردن مواد قبل از چیدن سازه ها. از سوی دیگر، پس از راه اندازی، یک چاپگر سه بعدی بتن فقط به تعداد انگشت شماری از افراد برای نظارت و کنترل روند ساخت آن نیاز دارد.
بعنوان مثال، خانه 1900 فوتی پاراگراف قبلی توسط SQ4D به 3 نفر کارگر ماهر در محل نیاز داشت و طبق گفته شرکت، در حالت عادی خدمه ای متشکل از 20 کارگر یدی نیاز بود ولی با سه کارگر ماهر کار بسرعت انجام شد. این نشان می دهد که کل این فرآیند در حال حاضر تا چه اندازه به خوبی خودکار شده است و چرا چاپ سه بعدی خانه جایگزین امیدوارکننده ای هستند.
علاوه بر این، کارگران کمتر در محل نیز منجر به کاهش هزینه های بیمه ای و آسیب‌های ناشی از کار میشود. بر اساس آمار OSHA، ساخت و ساز به تنهایی مسئول مرگ یک کارگر از هر پنج کارگر در ایالات متحده است. اگر مسئولانه انجام شود، خانه های چاپ سه بعدی می توانند به کاهش چشمگیر این اعداد ناراحت کننده تلفات کمک کنند.
3. هزینه های پایین تر
در بخشهای قبلی گفتیم که پرینت سه‌بعدی خانه معمولاً ارزان‌تر تمام میشود، اما این موضوع تا حدودی قابل بحث است، زیرا پرینترهای سه بعدی ساخت و ساز بنوعی تجهیزات گران قیمتی هستند و هنوز محدودیت‌های زیادی دارند. اما بیایید با حقایق و اعداد آنرا بررسی کنیم:
ما قبلاً ثابت کرده‌ایم که چاپ سه بعدی یک خانه سریعتر از ساختمان‌های سنتی است و به قول معروف در هر پروژه عمرانی، زمان معادل پول است. صرف زمان کمتر در محل به این معنی است که هم تجهیزات و هم کارگران زودتر برای پروژه‌های دیگر در دسترس خواهند بود و از نظر تئوری ظرفیت ساخت و ساز با ارقام امروزی دو برابر خواهد شد.
همین را به کاهش قابل توجه تعداد کارگران مورد نیاز اضافه کنید و هزینه نهایی باید از قبل به کسری از ارزش اصلی کاهش یابد. علاوه بر این، مواد خام مورد استفاده توسط برخی از پرینترهای سه بعدی را می توان تا حدی در همان محل پروژه جمع آوری کرد و هزینه های مرتبط با منبع، ذخیره و انتقال آنها را به سایت کاهش داد.
حالا به اعداد و ارقام بپردازیم: گفته شد که خانه 410 فوت Apis Cor در روسیه تقریباً 10000 دلار هزینه دارد که شامل تمام پنجره‌ها، سقف، سیم‌کشی و تکمیل داخلی میشود. شرکت Icon در حال حاضر روی خانه‌های 600 فوت کار می‌کند که قیمت آنها 4000 دلار است.
بله، تجهیزات پرینت سه بعدی ساخت و ساز هنوز بسیار گران هستند، درست مانند هر قطعه فناوری پیشرفته دیگری. فضای زیادی برای بهبود وجود دارد و با پیشرفت فناوری، هزینه‌های مرتبط با ماشین‌آلات و عملیات مطمئناً کاهش می‌یابد.
4. فرصت های منحصر به فرد ساختمان سازی با پرینتر سه بعدی
چاپگر سه بعدی فرصت های ساختمانی منحصر به فردی را ارائه می دهد که ایجاد آنها از طریق تکنیک های ساخت و ساز معمولی غیرممکن یا بسیار گران است.
برخی می گویند که برای به دست آوردن بهترین نتیجه از هر فرآیند چاپ سه بعدی، باید درجه بالایی از آزادی طراحی ارائه شده توسط این فناوری ها را در نظر گرفت. این در مورد ساخت و ساز و معماری نیز صادق است، جایی که نوآوری و خلاقیت تشویق می شود.
مطلب مرتبط: ده گجت آشپزخانه قابل ساخت با پرینتر سه بعدی
ماهیت ذاتی پرینت سه بعدی اجازه می دهد تا اشکال و فرم های پیچیده بدون تلاش اضافی تولید شوند. بعنوان مثال، یک چاپگر سه بعدی بتنی می تواند دیوارهای منحنی پیچیده را به راحتی مانند دیوارهای مستقیم ایجاد کند. معماری غیر متعارف می تواند نمای ساختمان ها را از بیرون افزایش دهد و حتی فضاهای داخلی را بهینه کند.
بعنوان مثال "Office of the Future" در دبی را در نظر بگیرید که توسط شرکت چینی Winsun چاپ شده و میزبان بنیاد Dubai Futures کشور دبی است. نمای بیرونی منحنی شکل نیاز به مقدار زیادی نماکاری داشت تا با استفاده از تکنیک های ساختمانی مرسوم بازسازی شود.
مهندسان همچنین می توانند خلاق باشند، زیرا مواد اولیه چاپ را می توان برای دستیابی به خواص بهتر بسیار سفارشی کرد. بتن در حال حاضر یک ماده درجه یک برای ساخت و ساز، مقاوم در برابر بیشتر عوامل محیطی مانند آتش و رطوبت، و همچنین یک عایق حرارتی عالی برای هوای سرد و گرم است.
5. راندمان مواد بالاتر
فرآیند پرینت خانه در مقایسه با ساخت و ساز سنتی از نظر مصرف انرژی و مواد کارآمدتر است و زباله کمتری تولید می‌کنند زیرا فقط از مقدار مورد نیاز مواد برای ساختن سازه‌ها استفاده می‌کنند: مثلا مراحل طاقت فرسای برش یا کنده کاری مواد وجود ندارد. علاوه بر این، از آنجایی که مواد اولیه پایه بتن بدون شکل هستند، هر باقیمانده را می توان و باید در ساختمان بعدی استفاده کرد.
مواد اولیه را می توان از مواد بازیافتی نیز تهیه کرد. در سال 2014، شرکت چینی Winsun توانست تنها با استفاده از مواد بتنی بازیافتی کمتر از 10 خانه در یک روز بسازد، در حالی که شرکت چاپ سه بعدی ایتالیایی WASP خانه ای را از گل طبیعی مخلوط با مواد زائد حاصل از تولید برنج محلی تولید کرد. نی خرد شده و پوست برنج.
خانه‌های چاپی در مقایسه با کل زنجیره تولید ساخت‌وساز معمولی انرژی کمتری مصرف می‌کنند. تمام انرژی مورد نیاز از حمل و نقل مواد خام و جابجایی کل خدمه کارگران به محل ساخت و ساز روزانه را در نظر بگیرید. با کاهش میزان نیروی کار و با تهیه مواد در محل، چاپ سه بعدی می تواند در دراز مدت پایدارتر باشد.
6. کاربرد موقعیتی
به طور کلی، چاپ خانه می تواند نقش اصلی را در سناریوهای مختلف در سراسر جهان ایفا کند. تمام نکات کلیدی که تا کنون پوشش داده‌ایم - کاهش زمان، هزینه، نیروی کار، گسترش فرصت‌های منحصربه‌فرد و کارایی - نشان میدهد که چگونه این فناوری می‌تواند در شرایط خاص ارزش زیادی داشته باشد.
کشورهای در حال توسعه دائماً با مشکلات مسکن دست و پنجه نرم می کنند. توانایی ارائه خانه های با کیفیت کافی با قیمت های مقرون به صرفه، کلید توسعه اقتصادی پایدار است. فرآیند نسبتاً سریع پرینت مسکن به طور بالقوه می‌تواند در کوتاه‌مدت با مشکلات بی‌خانمان‌ها مقابله کند.
این دقیقا همان چیزی است که New Story و Icon در حال تلاش برای رسیدن به آن در تاباسکو، مکزیک هستند. ایده ساخت اولین جامعه پرینت سه بعدی برای خانواده های محلی که در حال حاضر در فقر شدید زندگی می کنند (با اتمام این پروژه، در مجموع 50 خانه 500 فوت کاملاً پرینتی وجود خواهد داشت).
خانه‌های پرینتی می‌توانند در موقعیت‌های بحران انسانی مفید باشند، به‌ویژه پس از بلایای طبیعی که در آن خانه‌ها به‌طور غم‌انگیزی در زلزله، آتش‌سوزی یا سونامی نابود می‌شوند. جوامعی که تحت تأثیر چنین رویدادهایی قرار می گیرند، در نهایت با کمبود نیروی کار و مواد دست و پنجه نرم می کنند و به چالش های لجستیکی نیز اشاره نمی کنیم. بازسازی با پرینت سه بعدی می تواند راه حلی کارآمد و ارزان برای شروع بازیابی این جوامع باشد.
و در آخر، چاپ سه بعدی همچنین می تواند اکتشاف فضایی مانند مریخ را ممکن کند. ایده این است که تجهیزات چاپ سه بعدی خودکار به سیاره سرخ ارسال شود و از آنجایی که مواد خام می تواند به صورت محلی جمع آوری شود، چاپگرها می توانند قبل از رسیدن اولین انسان ها شروع به ساخت فضاهای زندگی کنند. جای تعجب نیست که ناسا تا این حد به این فناوری علاقه مند است.
7. تغییر صنعت و سرمایه گذاری
چاپ سه بعدی ساختمانی توجه رهبران صنعت و سرمایه گذاران را به خود جلب می کند. بازار پرینت سه بعدی برای ساخت و ساز در سال های گذشته به طور مداوم در حال رشد بوده است. در سال 2019، تولیدکننده چاپگرهای سه بعدی بتن COBOD تنها در دومین سال فعالیت خود سودی را گزارش کرد که یک دستاورد بزرگ برای هر شرکتی بود و حتی با توجه به اینکه این بازار خاص هنوز خام است.
پس از سال 2020، بحران کرونا بیشتر صنایع در سراسر جهان را تحت تاثیر قرار داده است و چاپ سه بعدی ساختمان نیز از این قاعده مستثنی نیست. با این حال، با توجه به کاهش تعداد کارگران در محل، خود را بعنوان یک راه حل مناسب برای چنین مواقعی نشان می دهد. به همین دلیل و دلایل دیگر، انتظار می‌رود بازار جهانی پرینت سه بعدی ساختمانی از 4.4 میلیون دلار در سال 2019 به 114.4 میلیون دلار در سال 2023 افزایش یابد.
به یاد داشته باشید که رهبران صنعت در صدر هستند زیرا آنها بازار را درک می کنند، در حالی که سرمایه گذاران بزرگ فقط پول خود را روی فناوری های عملی و واقعا امیدوار کننده می گذارند. خانه های پرینت سه بعدی، چیز بزرگ بعدی هستند.
1. گسترش جهانی
پرینت سه بعدی سازه های عمرانی در حال حاضر یک واقعیت است و به سرعت در حال گسترش در سراسر جهان می باشد. در حالیکه سابقا خانه های چاپی اغلب در مسابقات معماری یا به عنوان طرح های اثبات مفهوم دیده می شدند،اکنون بسیاری از سازه های مسکونی واقعی در حال استفاده هستند. بعنوان مثال هتل لوئیس گراند در فیلیپین را در نظر بگیرید، با وسعت 1400 فوت که به طور کامل با چاپگر سه بعدی، شامل اتاق خواب و اتاق نشیمن ساخته شده است.
دولت ها هم درگیر این موضوع هستند. در سال 2019، شرکت روسی Apis Cor بزرگترین ساختمان چاپ سه بعدی تا به امروز را ساخت. ساختمان دو طبقه 6888 فوتی اکنون محل استقرار شهرداری دبی است که دومین سازه دولتی پرینت سه بعدی آنها پس از دفتر آینده ذکر شده است.
در اروپا، خانه Yhnova در سال 2018 به یکی از اولین خانه های مسکونی جهان تبدیل شد که خانواده رمدانی به آن نقل مکان کردند. این ساختار توسط دانشگاه نانت با استفاده از تجهیزات اختصاصی خود توسعه داده شد و بیش از 54 ساعت طول کشید تا پرینت سه بعدی شود.
خب، امیدواریم از خواندن این مقاله لذت برده باشید. دفعه بعد که در مورد خانه های چاپ سه بعدی می شنوید، به یاد داشته باشید که اگرچه هنوز یک فناوری در حال توسعه است، اما نتایج بسیار خوبی از خود نشان داده است و در حال حاضر در سراسر جهان استفاده می شود.
چنانچه به مطالب بیشتری از فناوری پرینتر سه بعدی علاقمند شده اید پیشنهاد میکنیم به لینک آموزشی زیر مراجعه کنید: