فهرست مطالب

پرینتر سه‌بعدی ساختمانی

پرینتر سه بعدی ساختمانی دستگاهی است که می تواند مدل سه بعدی ساختمان را گرفته و با استفاده از حرکت نازل در سه بعد x,y,z بتن، ملات یا مواد مشابه را بصورت لایه به لایه روی هم قرار دهد تا مدل سه بعدی به یک ساختمان واقعی تبدیل شود.

پرینتر سه بعدی ساختمانی چیست؟

مقدمه:

در دنیای امروز که سرعت، دقت و صرفه‌جویی در هزینه‌ها حرف اول را می‌زند، فناوری‌های نوین ساخت‌وساز بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته‌اند. یکی از این فناوری‌ها، پرینتر سه‌بعدی ساختمانی است؛ دستگاهی که می‌تواند با استفاده از موادی مانند بتن، دیوارها، سازه‌ها و حتی خانه‌های کامل را چاپ کند. اما این فناوری دقیقاً چیست و چه تأثیری بر آینده صنعت ساختمان دارد؟ ما در عصر انفجار تکنولوژی به سر می بریم و هر روز شاهد یک پیشرفت اساسی در زمینه های مختلفی همچون پزشکی، اتوموبیل های خود ران ، تکنولوژی های جدید در تولید صنعتی و … می باشیم. در صنعت ساختمان هم با تولید محصولات مختلف پیشرفته امکان اجرای سریع تر و بهینه تر ساختمان به وجود آمده است. اما تکنولوژی احداث ساختمان ها متعلق به نتایج 80 سال گذشته می باشد. مهندسان به دنبال یافتن راهی برای به روز رسانی تکنولوژی ساخت هستند و استفاده از پرینتر های سه بعدی ساختمانی یکی از این شگفتی هاست که می تواند انقلابی در صنعت ساخت فراهم کند.

تعریف پرینتر سه‌بعدی ساختمانی: 

پرینتر سه‌بعدی ساختمانی یک دستگاه بزرگ و صنعتی است که با استفاده از فناوری چاپ لایه‌به‌لایه، مصالح ساختمانی مانند بتن را به شکل‌های از پیش طراحی‌شده تبدیل می‌کند. این دستگاه‌ها معمولاً با نرم‌افزارهای طراحی CAD (Computer-Aided Design)  کار می‌کنند و می‌توانند طرح‌های پیچیده را با دقت بالا اجرا کنند. فرایند ساخت با استفاده از پرینتر های سه بعدی ساختمانی از یک طرح سه بعدی شروع می شود که در آن خلاقیت های معماران تبدیل به نقشه هایی سه بعدی می شوند. این نقشه ها متناسب با مشخصات پرینتر ساختمانی با کمک نرم افزار های اسلایسر بصورت لایه لایه تبدیل می شوند و فایل اخیر به پرینتر فرستاده می شود. طرح اولیه معمار در این مرحله بصورت لایه به لایه توسط پرینتر روی بستر کار چاپ می شود و از قرار گرفتن لایه های مختلف روی هم یک جسم سه بعدی ایجاد می گردد.

مواد مورد استفاده در پرینتر سه بعدی ساختمانی:

در چاپ سه‌بعدی ساختمانی، معمولاً از بتن‌های خاصی استفاده می‌شود که دارای ویژگی‌هایی مانند:

• زمان گیرش کنترل شده: ملات مورد استفاده در پرینتر سه بعدی ساختمانی باید خصوصیات رئولوژیکی خاصی داشته باشد. در زمان پمپاژ باید به اندازه کافی روان باشد تا بتوان آن را به نازل رساند. در زمان خروج ملات از نازل باید به اندازه کافی سفت باشد که وقتی لایه روی بستر یا لایه قبلی اجرا شد بتواند شکل خود را حفظ کند. این ملات باید پس از اجرا بتواند روند گیرش سریعی را تجربه کند چرا که وزن لایه های بالایی می تواند قابل توجه بوده و باعث فرو ریزش یا تغییر شکل لایه شود.
• مقاومت بالا: ملات مورد استفاده در پرینتر سه بعدی ساختمانی باید بتواند در زمانهای کوتاه به مقاومت هایی برسد که تحت تاثیر وزن لایه های بالایی دچار فرو ریزش یا تغییر شکل نشود. همچنین با توجه به فلسفه اجرای لایه به لایه مقاومت چسبندگی بین لایه جدید و قبلی دارای اهمیت ویژه است.
• قابلیت عبور از نازل بدون انسداد: یکی از بزرگ ترین چالش های طراحی ملات های پرینت سه بعدی بتن امکان پمپ کردن و اکسترود کردن ملات است. با توجه به سایر خصوصیات قبلی که توضیح داده شد مثل نیاز به گیرش سریع باید بین زمان گیرش و زمان خروج از نازل تعادلی بسیار حساس را ایجاد نمود.
• سازگاری با محیط زیست: امروزه که تغییرات اقلیمی ناشی از انتشار کربن بصورت خشک سالی، گرمای بی سابقه، بارش های سیل آسا و … کاملا برای هر شهروندی ملموس شده است زمان آن فرا رسیده که صنعت ساختمان با سهم قابل توجه در گرمایش جهانی به فکر مهاجرت از سیستم های قدیمی به اجرای دوست دار محیط زیست باشد. چاپ سه بعدی ساختمان می تواند بستری مناسب برای بروز خلاقیت های ایرانی در زمینه کاهش اثرات زیست محیطی صنعت ساخت باشد.

برخی شرکت‌ها نیز از ترکیباتی مانند خاک، پلاستیک بازیافتی یا مصالح بومی استفاده می‌کنند. نکته قابل توضیح در این زمینه لزوم بکار گیری مصالح بومی هر منطقه برای تولید بتن ها و ملات های چاپ سه بعدی ساختمان است. با توجه به اینکه مصالح لازم برای ساخت دارای احجام بزرگ مقیاس با وزن های بالا هستند عملا نمی توان به فکر خرید و حمل ملات های چاپ سه بعدی از کشور هایی چون آمریکا، چین و اتحادیه اروپا بود. هرچند که در سالهای اخیر شاهد این موضوع در کشور های عربی و حوزه خلیج فارس بودیم که ملات آماده برای چاپ را با صرف هزینه های گزاف وارد کردند.

مزایای استفاده از پرینتر سه‌بعدی در ساخت‌وساز:

پروژه‌های واقعی ساخته شده با پرینتر سه بعدی ساختمانی در جهان:

• دفتر اداری در دبی که با پرینتر سه‌بعدی ساخته شده و تنها در ۱۷ روز تکمیل شد.

• خانه‌های چاپ‌شده در مکزیک برای خانواده‌های کم‌درآمد.

• پروژه‌های آزمایشی ناسا برای ساخت سازه‌های فضایی با چاپ سه‌بعدی.

آینده ساخت‌وساز با پرینترهای سه‌بعدی:

با پیشرفت روزافزون پرینتر های سه بعدی ساختمانی، انتظار می‌رود در آینده:

• شهرهایی با خانه‌های چاپ‌شده در مدت کوتاه ساخته شوند.
• هزینه مسکن برای اقشار کم‌درآمد کاهش یابد.
• ساخت‌وساز در مناطق دورافتاده یا بحران‌زده تسهیل شود.
• معماری به سمت فرم‌های خلاقانه‌تر و پایدارتر حرکت کند.

باید توجه داشت که این تکنولوژی پرینتر سه بعدی ساختمانی در حال حاضر در انحصار چند شرکت پیشرو در جهان می باشد. این شرکت ها عموما فقط اقدام به اجرای پروژه توسط چاپگر ها و ملات خود می نمایند و اصلا تمایلی به فروش یا انتقال تکنولوژی ندارند. البته بخشی از گران بودن این تکنولوژی به دلیل صرف هزینه های بسیار گزاف در مرحله تحقیق و توسعه می باشد. اما تا زمانی که قیمت تمام شده اجرای ساختمان با تکنولوژی چاپ سه بعدی ساختمان قابل رقابت با روش های سنتی نباشد عملا نمی توان امیدوار بود که این تکنولوژی را بصورت گسترده در تمام بخش های ساخت و ساز شاهد باشیم.

اجاره ساعتی پرینتر سه بعدی ساختمانی

به منظور دسترسی آسان و مقرون به صرفه برای اساتید و محققان حوزه ساخت سه بعدی خدمات اجاره ساعتی پرینتر سه بعدی بتن در مرکز نوآوری ساخت و ساز با چاپ سه بعدی ارائه می گردد.

نتیجه‌گیری:

پرینتر سه‌بعدی ساختمانی نه‌تنها یک ابزار تکنولوژیک است، بلکه یک انقلاب در صنعت ساخت‌وساز محسوب می‌شود. این فناوری می‌تواند چالش‌های سنتی را پشت سر بگذارد و راه را برای ساخت‌وساز سریع‌تر، ارزان‌تر و پایدارتر هموار کند. اگر به آینده ساخت‌وساز علاقه‌مندید، این فناوری را از نزدیک دنبال کنید

چرا که آینده همین حالاست.