در سال های اخیر صنعت ساخت و ساز با چالش های بی سابقه ای مواجه بوده است. کمبود کارگران ماهر هزینه های نیروی کار را افزایش می دهد، کمبود مسکن جهانی وجود دارد و اثرات تغییرات آب و هوایی در سراسر جهان واضح تر از همیشه است. بنابراین، زیر سوال بردن روش‌های ساخت‌وساز سنتی و فشار بر محدودیت‌های نوآوری به اولویت اصلی تبدیل شده است، و صنعت را مجبور به پیاده‌سازی فناوری‌های جدید در عصر تحول دیجیتال می‌کند. با این حال، یک نوآوری وجود دارد که به ویژه امیدوارکننده به نظر می رسد: چاپ سه بعدی ساختمانی. اگرچه این فناوری نسبتاً جدید است، اما قبلاً با موفقیت در بسیاری از سازه‌ها، خانه‌ها و ساختمان‌های آپارتمانی آزمایش شده است و ساختمان‌های مسکونی را همانطور که می‌شناسیم تغییر شکل داده است. از این رو، چاپ سه بعدی به خوبی می تواند جایگزین مناسبی برای راه حل های مسکن انبوه کارآمدتر، پایدار و مقرون به صرفه در آینده نزدیک باشد، که تأثیر مثبتی بر زندگی مردم داشته و به شهرهای سبزتر و سالم تر کمک کند.
فرآیند چاپ
بنابراین، چاپ سه بعدی چگونه کار می کند؟ به بیان ساده، اشکال سه بعدی از طریق یک فرآیند کنترل شده توسط کامپیوتر بدون استفاده از قالب ایجاد می شوند. با استفاده از یک ماشین چاپ بزرگ، بتن (یا مواد دیگر مانند ملات، خاک، پلیمرهای ویژه، یا بازیافت و سایر پلاستیک‌ها) لایه به لایه اکسترود می‌شود تا دیوارها، پایه‌ها، ستون‌ها، پله‌ها و سایر عناصر ساختمانی را تشکیل دهد. از آنجایی که سیستم قابل حمل است، برای تولید خارج از محل، تولید پیش ساخته و کاربرد در محل مناسب است و نیاز به جابجایی و کالیبراسیون مکرر را از بین می برد. هنگامی که چاپگر مونتاژ شد، در امتداد سه محور بر روی یک قاب فلزی محکم کار می کند و می تواند در هر جهت برای طیف وسیعی از کاربردها پیکربندی شود.
یک فناوری ساخت و ساز سریع و سازگار با محیط زیست که خلاقیت را قربانی نمی کند
بهره وری
بدون شک فرآیند چاپ پتانسیل قابل توجهی برای افزایش کارایی و بهره وری ارائه می دهد. نه تنها از ابتدا درجه بالایی از قابلیت اطمینان برنامه ریزی را ارائه می دهد، بلکه به تلاش های نظارتی و هماهنگی کمی نیز نیاز دارد. با مصالح استاندارد، مانند چوب یا آجر، ساخت خانه ها ماه ها یا سال ها طول می کشد. اما با چاپگر سه بعدی، زمان ساخت به شدت کاهش می یابد. در واقع، به گفته مارکو ونک، مدیر بازاریابی در Saint Gobain Weber Beamix، "شما می توانید حدود 60٪ از زمان را در محل کار و 80٪ در نیروی کار صرفه جویی کنید." این بدان معناست که یک خانه را می توان از ابتدا در عرض چند روز ساخت که همچنین هزینه های کمتری را به همراه دارد. و بر خلاف ساخت و ساز سنتی - که در آن دقت توسط خطای انسانی یا شرایط سایت محدود می شود - ساختمان به دست آمده یک کپی دقیق از مدل دیجیتال است، درست مانند چاپ یک عکس روی کاغذ. از این نظر، فرآیند خودکار نیاز به نظارت کمی و بدون ورودی دستی دارد و احتمال خطاهای طراحی و صدمات کارگر را کاهش می‌دهد.
پایداری
اغلب، بهره وری بالای منابع و انرژی مترادف پایداری است. اگرچه راه درازی در پیش است تا چاپ سه بعدی 100% سازگار با محیط زیست باشد، اما مطمئناً مزایای زیست محیطی برجسته ای را به خصوص در مقایسه با روش های معمولی ارائه می دهد. علاوه بر چاپ دیوارهای توخالی که به طور طبیعی به مواد کمتری نیاز دارند، چاپگر از مقدار دقیق مورد نیاز برای زنده کردن یک مدل دیجیتال استفاده می کند و در نهایت استفاده از بتن را به حداقل می رساند. و از آنجایی که نیازی به نصب یا قالب بندی در محل نیست، زباله های ساختمانی - که معمولاً به محل دفن زباله ختم می شوند - به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. علاوه بر این، پرینترهای سه بعدی را می توان برای ساخت سازه هایی از مواد آلی، پایدار و تجدیدپذیر، مانند خانه های گرد ساخته شده از خاک خام، خانه های کوچک ساخته شده از گل یا سازه های ساخته شده از کامپوزیت بامبو، توسعه داد. بنابراین، با استفاده از مواد کمتر، تولید زباله کمتر، کاهش نیازهای حمل و نقل و به طور بالقوه استفاده از مواد طبیعی یا بازیافتی، ساختمان های چاپی می توانند ردپای کربن خود را به شدت کاهش دهند.
انعطاف پذیری طراحی
پرینت سه بعدی علیرغم اینکه یک فرآیند خودکار است که می تواند یک مدل را به طور مکرر تولید کند، انعطاف پذیری طراحی بالایی را فراهم می کند. از آنجایی که می توان به راحتی در مدل دیجیتال تغییرات ایجاد کرد و سیستم را می توان بر اساس هر طرحی پیکربندی کرد، عملاً هر سطح و شکلی امکان پذیر است: دیوارهای منحنی یا مستقیم، سطوح صاف یا ناهموار، مسطح یا زاویه دار. به عنوان مثال، خانه صفر و خانه بکوم دارای دیوارهای منحنی دو پوسته هستند که جدای از کارایی ساختاری، حرکتی سیال را در داخل خانه ایجاد می کنند. به این ترتیب، حتی در یک فرآیند بسیار سازنده، معماران هنوز هم می توانند فرصت های خلاقانه برای ایجاد ساختمان های منحصر به فرد، نوآورانه و چشم نواز را کشف کنند.
با در نظر گرفتن این مزایای بی شمار، شرکت مواد Saint Gobain Weber Beamix از ابتدای قرن، فناوری های چاپ سه بعدی بتن را آزمایش کرده است. با همکاری BAM، آنها اولین کارخانه چاپ بتن را در اروپا افتتاح کردند و نقاط عطفی مانند اولین پروژه مسکن تجاری چاپ شده در جهان را توسعه دادند. پروژه‌های ساخته‌شده و مسکونی مانند این، متشکل از پنج خانه که تمامی الزامات راحتی و ساخت‌وساز دقیق را برآورده می‌کنند، پتانسیل چاپ سه‌بعدی ساخت‌وساز را برای پروژه‌های مسکن انبوه مقرون‌به‌صرفه نشان می‌دهند.
چاپ سه بعدی ساخت و ساز به طور بالقوه به ما امکان می دهد تا به چالش های مسکن جهانی بپردازیم
تخمین زده می شود که 900 میلیون نفر از جمعیت جهان در محله های فقیر نشین زندگی می کنند، در حالی که 330 میلیون خانوار شهری نمی توانند به مسکن مقرون به صرفه، کافی و مطمئن دسترسی داشته باشند. با ادامه افزایش قیمت‌ها، انتظار می‌رود این تعداد افزایش یابد. بنابراین، چاپ سه بعدی ساخت و ساز - با توانایی آن در ایجاد ساختمان های با کیفیت بالا، مقرون به صرفه و سازگار با محیط زیست با نرخ های بی سابقه - این پتانسیل را دارد که به وضعیت اضطراری فعلی مسکن به روشی پایدارتر رسیدگی کند. از آنجایی که بسیاری از خانه‌ها می‌توانند بارها و بارها با همان نرم‌افزار، مدل و مواد مشابه زنده شوند، می‌تواند راه‌حل مناسبی برای پناهگاه‌های اضطراری نیز باشد. و، بدیهی است، کارایی فرآیند لزوماً به این معنا نیست که معماران باید خلاقیت و زیبایی‌شناسی را به خطر بیندازند. از آنجایی که چاپ سه بعدی انعطاف پذیری طراحی بالایی را فراهم می کند، به راحتی می توان به تعادل بین زیبایی، فرم و عملکرد دست یافت.
بسیاری از خانه های چاپ شده موفق مطمئناً به جهت درست اشاره می کنند. با این حال، برای تصور واقعی آینده ای که در آن پرینت سه بعدی به یک هنجار برای مسکن انبوه تبدیل شود، هنوز چالش های زیادی وجود دارد که باید برای جایگزینی روش های سنتی بر آن غلبه کرد. به عنوان مثال، انطباق الزامات سختگیرانه ساخت و ساز کشورها، توجه به مناطق با تراکم بالا، پاسخ مناسب به شرایط مختلف آب و هوایی، بهبود دایره ای مواد پس از پایان عمر برای ساخت و ساز، کاهش ردپای کربن آن، و مقرون به صرفه تر کردن فناوری برای ارتقای دسترسی. در بخش های آسیب پذیرتر با این حال، همه چیز با ادامه سرمایه گذاری، کاوش و نوآوری در دنیای چاپ ساختمانی شروع می شود.
به هر حال، پرینت سه بعدی اینجا باقی مانده است، اما تاریخچه آن هنوز در حال نوشته شدن است.
