آیا تکنولوژی پرینتر سه بعدی آینده صنعت ساختمان است؟ آیا این فناوری در آینده می تواند جایگزین تکنیک های ساخت سنتی شود؟ چگونه روش پرینت سه بعدی می تواند برای شما و پروژه های شما مفید باشد؟ چگونه می توانید از آن در مقیاس مورد نظر خود استفاده کنید؟ در چه پروژه هایی می توان از پرینت سه بعدی بهره برد؟ در این مقاله به بررسی فناوری های مختلف پرینت سه بعدی در صنعت ساخت و ساز و مزایای آن خواهیم پرداخت.

 

پرینت سه بعدی در صنعت ساختمان

فناوری پرینت سه بعدی تأثیر زیادی بر شرکت ها در سراسر جهان داشته است. این فناوری کسب و کارها را قادر ساخته است تا مدل ها و نمونه های اولیه را در زمان کوتاه توسعه داده و توانایی آنها در آزمایش و تنظیم دقیق محصولات جدید را تسریع کرده است. تکنولوژی پرینت سه بعدی به عنوان یک صنعت، آماده رشد است. طبق گزارش انجام شده توسط Grand View Research، نرخ رشد سالانه بازار پرینت سه بعدی بین سال‌ های 2022 تا 2030، 8/20 درصد پیش ‌بینی شده است و انتظار می ‌رود تعداد پرینترهای سه بعدی مورد استفاده در سراسر جهان از 2/2 میلیون عدد به 5/21 میلیون عدد افزایش یابد. یکی از هیجان انگیزترین کاربردهای فناوری پرینت سه بعدی، استفاده از آن در صنعت ساختمان است. امروزه از این فناوری برای ساخت خانه ها، ساختمان های اداری و سایر سازه ها استفاده می شود. ساختمان‌ های پرینت سه‌ بعدی شده می ‌توانند هزاران فوت مربع و چندین طبقه را پوشش دهند و با هزینه و ضایعات کمتری در مقایسه با ساختمان ‌های سنتی ساخته شوند.

مزایای پرینت سه بعدی در صنعت ساختمان

ممکن است فکر کنید که ما فناوری های مناسبی برای ساخت سازه های مختلف داریم، اما آیا هنوز جایی برای پیشرفت وجود دارد؟ بله. بازسازی شهرها پس از وقوع یکی از بلای طبیعی، ساخت سرپناه برای افراد بی خانمان، و به طور کلی ساختن سازه های پایدارتر، تنها چند مشکلی هستند که چاپ سه بعدی می تواند به حل آنها کمک کند.

ساخت سریع در صنعت ساختمان با استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی

استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی در صنعت ساختمان به معنای کاهش قابل توجه زمان توسعه سازه است. علت این امر این است که دستگاه های پرینتر سه بعدی سرعت بالایی دارند، برخی از آنها می ‌توانند خانه ‌هایی به مساحت 55 تا 75 متر مربع را تنها در 24 ساعت بسازند. علاوه بر این، پرینترهای سه بعدی خطای انسانی را از بین می برند. اگرچه این دستگاه ها نیاز به نظارت دارند، اما بیشتر فرآیند تولید به صورت اتوماتیک انجام می شود که نیاز به نیروی کار را کاهش می دهد. همچنین چاپگرهای سه بعدی از ابزار اضافی استفاده نمی کنند که خود در کاهش زمان ساخت مؤثر است.

کاهش ضایعات در صنعت ساختمان با استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی

مزیت اصلی استفاده از پرینت سه بعدی در صنعت ساختمان، صرفه جویی در هزینه های تولید و کاهش ضایعات است. این به این دلیل است که پرینتر سه بعدی، از مواد دقیقاً به مقدار مورد نیاز استفاده می کند. همچنین توسعه ساختمان ها به صورت لایه به لایه و با ساختارهای مشبک باعث کاهش قابل توجه هزینه می گردد. علاوه بر این، امروزه از مواد بازیافتی نیز برای توسعه ساختمان ها استفاده می شود. امکان استفاده از روش بهینه ‌سازی توپولوژی در پرینت سه بعدی، ساخت مدل‌ های کارآمدتر از نظر مصرف مواد را میسر کرده است. این روش کمک می کند تا بدون تداخل در عملکرد، بخش های غیر ضروری را از مدل حذف کنیم.

کاهش تأثیرات زیست محیطی در صنعت ساختمان با استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی

پرینت سه بعدی در مقایسه با روش های سنتی، تأثیر بسیار کمتری بر محیط زیست دارد. یک شرکت ایتالیایی به نام WASP با طراحی یکی از بزرگترین دستگاه های پرینتر سه بعدی در جهان با قابلیت ساخت خانه ها از مواد محلی و استفاده از انرژی سبز (نیروی آبی، بادی یا خورشیدی)، پرینت سه بعدی را به یک پیشرفت چشمگیر تبدیل کرده است. این به معنای انتشار کمتر گازهای گلخانه ای است که یک مشکل بزرگ در صنعت ساختمانسازی امروزی محسوب می شود. سال گذشته اولین خانواده به یک خانه پرینت سه بعدی شده نقل مکان کردند. این خانه در نانت فرانسه توسعه یافته است و پروژه Yhnova نام دارد. چاپ این خانه فقط 54 ساعت و با هزینه کلی حدود 20 درصد ارزان تر از یک خانه سنتی به اتمام رسیده است.

کاهش هزینه ساخت در صنعت ساختمان با استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی

همانطور که در بالا ذکر شد، استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی امکان استفاده کمتر از مواد را فراهم می کند و نیاز به نیروی کار کمتری دارد که هر دو این موارد در کاهش هزینه نهایی ساخت سازه مؤثرند. همچنین پرینت سه بعدی فناوری بسیار سریع تری است که هزینه ساخت هر سازه را به شدت کاهش می دهد.

طراحی نوآورانه در صنعت ساختمان با استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی

آخرین مزیت مهم استفاده از پرینت سه بعدی در صنعت ساخت و ساز، ایجاد راه حل های نوآورانه است. فناوری های سه بعدی می توانند برنامه ریزی پروژه شما را بهبود بخشند، زیرا می توانند در تمامی مراحل از طراحی اولیه مدل سه بعدی ماکت تا ساخت سازه مورد استفاده قرار گیرند. این فرایند با نقشه های CAD ساختمان ها شروع می شود. یک مدل سه بعدی بر اساس این نقشه ها با استفاده از فناوری پرینت سه بعدی چاپ می شود تا انتظارات مشتریان را برآورده کرده و بهترین راه حل های طراحی را به آنها نشان دهد.

پرداختن به مسائل مشتری و ارائه پاسخ صحیح به سوالات آنها در مرحله طراحی بسیار مهم است. با استفاده از فناوری ‌های سه بعدی می ‌توانید تجسم‌ های سه ‌بعدی سازه را به مشتریان خود ارائه دهید. همچنین این مدل ها امکان شخصی سازی بالای ساختار را فراهم می کنند.

با حرکت به سمت پروژه های بزرگ، فناوری ساخت افزایشی آزادی طراحی بالایی در تولید اشکال و راه حل های جدید برای نیازهایمان را فراهم می کند. پیش از این هرگز چنین امکان برجسته ای برای سفارشی سازی سازه وجود نداشته است. راه اندازی یک چاپگر سه بعدی در محلی برای چند روز راحت تر و مقرون به صرفه تر از جابجایی همه کارگران برای مدت طولانی تر به محل پروژه است. همچنین برخی از دستگاه های پرینتر سه بعدی به برق نیاز ندارند زیرا با انرژی سبز کار می‌ کنند تا بتوان راحت ‌تر به مناطق توسعه نیافته دسترسی پیدا کرد.  

انواع روش های پرینت سه بعدی در صنعت ساختمان

برای شروع صحبت در مورد کاربردهای پرینت سه بعدی در صنعت ساختمان، ابتدا باید با فناوری های موجود آشنا شویم. سپس می توانیم مزایای این فناوری را مورد بررسی قرار دهیم. در حال حاضر، چند تکنیک مختلف برای چاپ سه بعدی یک سازه وجود دارد.

پرینت سه بعدی اکسترودر بازوی رباتیکی در صنعت ساختمان

یکی از روش های پرینت سه بعدی در صنعت ساختمان اکسترودر بازوی روباتیکی است. این روش تقریباً شبیه نحوه کار یک پرینتر سه بعدی FDM رومیزی است. ریل ها طوری چیده شده اند که به بازوی رباتیک اجازه حرکت می دهند، بازو در محدوده ریل ها با تزریق مواد بتونی از نازل، خانه را به صورت لایه به لایه می سازد. این تکنیک محبوب ترین فناوری پرینت سه بعدی است که برای ساخت سازه های بسیار بزرگ مورد استفاده قرار می گیرد.

پرینت سه بعدی شن و ماسه در صنعت ساختمان

فناوری پرینت سه بعدی شن و ماسه مشابه پرینتر های سه بعدی صنعتی مانند SLS یا Jet Fusion است. یک معمار ایتالیایی به نام Enrico Dini  نخستین پیشگامی بود که چاپگر سه بعدی D-Shape خود را ساخت. D-Shape یکی از غیر معمول ترین گزینه ها برای پرینت سه بعدی است. این پرینتر از یک اکسترودر در امتداد سه محور استفاده نمی ‌کند، و فرایند ساخت به اتصال پودر متکی است که امکان سخت شدن لایه ای از مواد را با یک چسب فراهم می سازد. لایه های ماسه با توجه به ضخامت مورد نظر قبل از اینکه هد چاپ چسب را برای سفت شدن شن بریزد، تزریق می کنند. این دستگاه 4 در 4 متری می تواند سازه های بزرگ تا 6 متر مکعب را توسعه دهد.

پرینت سه بعدی فلزی در صنعت ساختمان

آخرین روش، اما نه کم اهمیت، در صنعت ساختمان فناوری پرینت سه بعدی فلزی است که برای توسعه سازه های فلزی مورد استفاده قرار می گیرد. این فناوری بیشتر برای ساخت سازه هایی مانند پل ها که باید تنش بیشتری را تحمل کنند استفاده می شود. شرکت هلندی MX3D روش پرینت سه بعدیWAAM  را توسعه داده است. شرکت MX3D درباره این روش گفت: “ما یک ربات صنعتی را با یک دستگاه جوش ترکیب کرده وآن را به یک چاپگر سه بعدی تبدیل کردیم که با نرم افزار ما کار می کند.” این ربات امکان چاپ سه بعدی سازه های فلزی در 6 محور را فراهم می کند.

برخی از پروژه های ساختمانی پرینت سه بعدی شده

تکنولوژی پرینت سه بعدی امکانات جدیدی را برای طراحی یک سازه فراهم آورده و علاوه بر کاهش زمان و هزینه های ساخت سازه، امکان توسعه ساختارهای پایدار با اثرات زیست محیطی کم را فراهم می کند. در ادامه می خواهیم به بررسی برخی پروژه های استفاده از پرینت سه بعدی در صنعت ساختمان بپردازیم. می خواهیم ببینیم فناوری های سه بعدی در صنعت ساخت و ساز تا کجا پیش رفته اند.

یک شرکت روسی متخصص در توسعه چاپگرهای سه بعدی به نام Apis Cor، توانسته است یک خانه را تنها در 24 ساعت تولید کند. این پرینترهای سه بعدی را می توان به راحتی به محل ساختمان منتقل کرد. بتن یک مخلوط منحصر به فرد و محبوب در پرینت سه بعدی ساختمان است که به سرعت سخت شده و فرایند توسعه سازه را به شدت کاهش می دهد. این شرکت می خواست نشان دهد که شکل ساختمان ها می تواند منتظم نباشد، در واقع ما با استفاده از تکنولوژی پرینتر سه بعدی می توانیم شکل های کاملاً جدید و خلاقانه ای توسعه دهیم.

همانطور که ذکر شد، پرینت سه بعدی می ‌تواند راه‌ حلی جدی برای بحران مسکن در سال‌ های آینده باشد. New Story یک سازمان غیر دولتی است که هدف آن تأمین مسکن فقیرترین افراد است. آنها در طول 3 سال 850 خانه در سراسر جهان ساخته اند. این شرکت با کشف پتانسیل های فناوری پرینت سه بعدی، طرح ها و راه حل های ساخت و ساز جدیدی توسعه داده است و از این طریق نه تنها فرایند ساخت خود را بهبود بخشیده است، بلکه هزینه ها را نیز کاهش داده است. New Story به لطف پرینت سه بعدی، توانسته است 100 خانه را تنها در هشت ماه بسازد، این به معنای توسعه بیش از 12 خانه در ماه است. این امر می تواند در آینده بحران مسکن را تغییر دهد.

به لطف پرینت سه بعدی، معماران دیگر محدود به طراحی اشکال انتزاعی نیستند و دفاتر کار جدید توسعه یافته در دبی این موضوع را ثابت می کند. آنها سازه های جدید، مقرون به صرفه و منحصر بفردی را تنها در 17 روز توسط 17 متخصص توسعه داده اند.

در سال 2016، هلند ریاست شورای اتحادیه اروپا را بر عهده داشت و مرکز جدیدی برای گردهمایی سیاستمداران ساخته شد. این سازه فقط یک ساختمان معمولی نبود. معماران نمای زیبایی را ساختند که شبیه پرده کشیده شده بر روی ساختمان است. شکاف ‌های پرده ‌مانند، نیمکت ‌های آبی را می‌پوشاند. این ساختار نوآورانه با پلاستیک زیستی تولید شده بود. در پایان این دوره، پلاستیک زیستی بازیافت شد تا برای پروژه های چاپ سه بعدی در آینده استفاده شود. این موضوع ثابت می‌ کند که صنعت ساختمان به لطف فناوری ‌های سه ‌بعدی می ‌تواند اثرات زیست محیطی کمی داشته باشد.

شرکت ایتالیایی  Waspدر پروژه ای به نام Gaia، از تکنولوژی پرینت سه بعدی برای توسعه سازه های پایدار استفاده کرد. مواد پرینت سه بعدی مورد استفاده در توسعه این سازه، خاک خام و زباله های برنج می باشد که هر دو آنها به وفور قابل دسترس است. دیوارهای این سازه امکان عایق حرارتی و تهویه طبیعی را فراهم می کند.

آینده پرینت سه بعدی در صنعت ساختمان

همانطور که می بینید استفاده از پرینت سه بعدی در صنعت ساخت و ساز مزایای زیادی دارد و شرکت هایی که از آن استفاده می کنند بسیار موفق هستند. فناوری های سه بعدی به مدیریت کل فرآیند تولید، از مراحل اولیه پروژه تا تولید آن کمک می کند. سازه ها با کسری از هزینه و زمان معمول پرینت سه بعدی می شوند و به لطف کاهش ضایعات تقریباً به صفر، بسیار زیست سازگار هستند. علاوه بر این، با استفاده از این فناوری می توانید مدل‌ های معماری خود را توسعه داده و در نحوه توسعه ماکت ‌ها و طراحی پروژه‌ های ساختمانی خود تجدید نظر کنید.

این تکنولوژی می تواند راهی برای کشف فضا نیز باشد. ناسا “چالش زیستگاه پرینت سه بعدی شده” را راه اندازی کرده است که به بررسی فناوری های مورد استفاده برای ساخت خانه ها در فضا، مانند ماه یا مریخ می پردازد. اگرچه بلندپروازانه به نظر می رسد، اما هنوز خیلی زود است که بگوییم پرینت سه بعدی راه حل مناسبی است یا خیر. با این حال، می توان گفت که فناوری پرینت سه بعدی در ساخت و ساز به یک روش جهانی بسیار واقعی تبدیل می شود. انتشاراتSmarTech  اخیراً گزارشی منتشر کرده است و درآمدهای جهانی در این بخش در سال 2027 را 40 میلیارد دلار پیش بینی می کند. افزایش از چند میلیون دلار به 40 میلیارد دلار در 10 سال شگفت انگیز است. بنابراین، باید ببینیم که جهان در آینده چه واکنشی به این فناوری نشان خواهد داد.

  منابع: https://www.sculpteo.com/

https://top3dshop.com/

https://onlinemasters.ohio.edu/

https://www.3dnatives.com/  

در صورت تمایل میتوانید فایل PDF این مقاله را در قسمت زیر دانلود و با ذکر منبع مورد استفاده قرار دهید.

pdf کاربرد پرینتر سه بعدی در صنعت ساختمان