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

پرینتر سه بعدی ساخت خانه امکان ساخت سریع تر و دقیق تر وسایل پیچیده، جهت کاهش هزینه های نیروی کار و تولید ضایعات کمتر را فراهم آورد. همچنین ممکن است شرایط ساخت وساز در محیط های سخت یا خطرناک را توجیه پذیر کند. ساخت خانه با استفاده از پرینتر سه بعدی شیوه ای مناسب است، زیرا بسیاری از اطلاعات لازم در مورد فرآیند طراحی به آسانی قابل پردازش هستند؛ با خبرنگاران همراه باشید.

پرینتر سه بعدی ساخت خانه چیست؟

در یک کلام، پرینتر سه بعدی را می توان لایه بندی پی در پی از مواد نامید که توسط کامپیوتر کنترل می شود تا اشکال سه بعدی ایجاد شود. این فناوری به ویژه برای نمونه سازی 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 سخت 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 پیشرفت های بسیاری به خود دیده است، به طوری که هم اکنون می توان تنها در عرض 20 ساعت خانه ای زیبا ساخت!

این فناوری تمام خصوصیات مورد احتیاج برای ساخت خانه اعم از کاهش هزینه و ضایعات، سرعت ساخت سریع تر، کاهش تصادفات، اشکال پیچیده معماری و موارد دیگر را در بر می گیرد. کشف وی نشانه ای از شروع ساخت خانه به روش پرینتر سه بعدی بود. با این حال، این تکنولوژی در بخش های 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 ساختمان سازی

در حالی که پرینتر سه بعدی هنوز به طور کامل جایگزین تکنیک های سنتی ساختمان نشده است، مزایای این فناوری غیرقابل انکار می باشد. طراحی و ساخت خانه می تواند کاری گران و وقت گیر 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، عمارت ها یا هتل ها مناسب نباشد، اما برای خانه های متوسط و سایر سازه ها با قیمت پایین و سرعت ساخت بالا مناسب است.

از آنجا که طراحی معماری می تواند به صورت سه بعدی در محل چاپ شود، دیگر احتیاجی به شرکت های ساختمانی که نمونه های مدل سازی شده از ساختار را ایجاد می کردند نیست؛ این به معنای صرفه جویی در وقت، هزینه و انرژی است.

هرچه پروژه های بیشتر و پیروز تر از طریق پرینتر 3D ساخته می شوند، موانع قانونی که ممکن است مانع این فناوری شوند با پیشرفت زمان کاهش می یابند. بسیاری از شهرها و شهرداری ها هنوز متوجه پتانسیل بالای پرینتر سه بعدی نشده اند، به این معنی که می توان قوانین بالقوه ای را در مورد ساخت منازل با روش پرینتر سه بعدی اتخاذ کرد.

انتظار می رود بازار پرینتر 3D در سال 2021 به میزان 56.4 میلیون دلار رشد داشته باشد. شرکت های بیشتری برای ایجاد پروژه های جدید و نوآورانه خود از پرینتر سه بعدی بهره می برند.

تکنولوژی چاپگر سه بعدی ساخت خانه به سرعت در حال توسعه است، و با اینکه به فناوری ها و متریال های مختلف متکی است، اما مزایای بسیاری را در اختیار کاربران خود قرار می دهد. این فناوری هنوز در مراحل ابتدایی خود است، ولی شناخت آن می تواند آینده ساختمان سازی را دگرگون کند.

نحوه کار پرینتر 3D ساخت خانه

این فناوری تا حدودی شبیه آجرچینی است، ریل ها در اطراف زمین ساختمان نصب می شوند تا به عنوان یک ساختار برای هدایت بازوی روباتیک عمل کنند. این ریل ها به جلو و عقب حرکت می کنند تا بتن، لایه به لایه مدل مورد نظر را بسازد. ماله هایی که در قسمت جانبی و بالای نازل قرار گرفته اند، لایه های اکسترود شده (بیرون آمده شده) را صاف و از استحکام مدل اطمینان حاصل می کنند.

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

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

مزایای پرینتر سه بعدی ساخت خانه

کاهش هزینه ساخت: ساختمان های چاپی سه بعدی نسبت به ساختمان هایی که با روش های سنتی ساخته شده اند، به دلیل کاهش مواد اولیه و از همه مهم تر نیروی کار، هزینه ساخت بسیار کمتری دارند. هزینه ساخت کار در پروژه های معماری با انجام بیشتر ساخت وسازها توسط چاپگرهای سه بعدی می تواند تا 80٪ کاهش یابد. هزینه های تولید نیز با از بین بردن انبار و حمل روزانه مصالح ساختمانی نیز کاهش می یابد.

کاهش ضایعات ساختمانی: استفاده از پرینتر سه بعدی ساخت خانه برای پروژه های معماری، سازگار با محیط زیست است. در حالی که از انرژی بسیار کمی استفاده می شود، استفاده از فناوری سه بعدی حدود 30٪ از ضایعات تولید شده توسط یک پروژه عادی را کاهش می دهد. قطعات در صورت تقاضا چاپ می شوند و هر ماده ای که استفاده نمی شود 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 می شود.

افزایش اشکال طراحی: پرینتر سه بعدی می تواند اشکال طراحی و سفارشی سازی را ایجاد کند که اجرای آن ها امکان پذیر نبوده و یا بسیار گران است. پرینترها می توانند مقادیر کمی از بتن را دقیقاً در جایی که برای شکل های پیچیده مورد احتیاج 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 می تواند بازه زمانی ساخت را به شدت کاهش دهد. تهیه خانه ای که با فناوری سه بعدی ساخته شده است در مقایسه با دوره ساخت 6 ماههِ عادی می تواند در حدود یک ماه و نیم به انتها برسد. این می تواند در مواقع اضطراری که ساختمان ها 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 ساختمان های ساخته شده توسط پرینتر سه بعدی برای مصارف مسکونی یا تجاری وجود ندارد. ابتدا دولت باید استانداردهای مربوط به برق، لوله کشی، یکپارچگی ساختاری و ایمنی عمومی را تدوین و به مراجع و عمومِ دست اندرکاران عمرانی ارجاع دهد.

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

سازگاری مهندسی: تعداد بسیار کمی از معماران و مهندسان به این فناروی ساخت علاقه مند شده اند. سایر قابلیت های پرینتر 3D که با فناوری جدید همراه هستند در مرحله طراحی استفاده نمی شوند. طرح های سنتی برای استفاده با چاپگر سه بعدی سازگار نیست، بنابراین کل مراحل طراحی باید به شیوه ای متفاوت انجام شود.

کاهش نیروی کار: کارهای ساختمانی افراد بسیاری را به ویژه کارگران مشغول می کند، 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 می شود. علاوه بر این، در صورت لزوم می توان فوم و سایر مواد عایق را وارد دیوارهای بتنی کرد. پس به همین راحتی می توان درک کرد که فناوری پرینتر سه بعدی ساخت خانه با پیشرفت روزافزون در ابزارها و متریال هایش می تواند آینده ساختمان سازی را به کلی دگرگون کند.