نشریه شماره   207   دوهفته نامه آرشیو PDF پیام ساختمان

انبوه سازی با چاپگرهای سه بعدی

ساختن خانه در کوتاهترين زمان ممکن، يکي از آرزوهاي انسان است. در قصههاي کودکيمان فرشته مهربان براي سارا يک خانه زيبا در مدت يک ساعت ساخت. اما اين آرزو در دنيايي که روز به روز قيمت مسکن با افزايش روبه روست، با پرينترهاي غول پيکري که ميتواند ظرف 24 ساعت يک خانه را با مواد بازيافتي به گونهاي بسازد که قيمت آن 70درصد پايينتر از قيمت خانههاي امروزي باشد، محقق شدهاست. امروزه تکنولوژي چاپگرهاي سه بعدي گامي نوين در عرصههاي مختلفي مانند علوم پزشکي، آلومينيومسازي، صنايع فضايي، شخصيتهاي کارتوني، پزشکي، عرصه نظامي، ساخت اسلحه، صنعت زيورآلات، پزشکي، ابزارها و فناوريهاي نظامي به شمار ميآيد و هنر معماري ساختمان و صنعت ساختمانسازي نيز از اين علم بهره بردهاست.

آپارتمان ساخته شده با چاپگر سه بعدي

يکي از بزرگترين دستاوردهاي چاپگرهاي سه بعدي مربوط به ساخت خانهها است. شرکت وين سان در مدت 24 ساعت با پرينترهاي غول پيکر، ساختماني در 5 طبقه و در متراژ1100 مترمربع در کشور چين احداث کرد. مواد اوليه اين پرينترها از نخالههاي ساختماني، پلاستيک، شيشه، ضايعات و زبالههاي بازيافتي است. اين شرکت توانستهاست 10 خانه را در طول24 ساعت با استفاده از اين فناوري بسازد. جالب توجه اينکه توسط چاپگر سه بعدي تمام معماري داخلي و نماي خارجي آپارتمان به خوبي ارائه شدهاست.

مشکلات پرينترهاي

 خانه ساز

ساخت خانه با مواد بازيافتي درست است که هزينههاي ساخت را کاهش ميدهد و موادي چون شيشه، چوب، کاغذ را دوباره به چرخه توليد باز ميگرداند اما براي بعد از فرسايش اين خانهها تدبيري انديشيده نشدهاست. مشکل ديگر اين پرينترها غول پيکر بودن و تکنولوژي پيچيده آن است که تنها در دست شرکتهاي سازنده آن ميباشد.

چگونگي کارکرد چاپگرهاي سه بعدي

چاپ يا ساخت اجسام جامد سه بعدي با استفاده از يک فايل ديجيتال صورت ميگيرد که روند ايجاد آن از فرآيندهاي افزودني يک شي، توسط گذاشتن لايههاي پي درپي از مواد تا زماني که کل شي ايجاد ميشود، صورت ميگيرد. هرکدام از اين لايهها ميتواند به عنوان مقطع نازک از شي نهايي ديده شود. در صنعت ساختمان اين پرينترها به همين شيوه و با ادوات غول آسا که توانايي پرينت ساختمان را داشته باشد، ساخته ميشوند.

مواد اوليه چاپگرها

 در صنعت ساختمان

پرينترهاي سه بعدي در صنعت ساختمان با استفاده از مواد اوليه مختلف (بيش از 100 نوع) که بيشتر از جنس پليمر (پلاستيک)، کاغذ، چوب , فلز و... هستند و با استفاده از فناوري ساخت افزايشي (لايه لايه با اضافه کردن مواد اوليه) قادر به ساختن نمونههاي سه بعدي از اجسام و طرحهاي سه بعدي هستند.

طراحي نقشه کلي

ابتدا نقشه کلي ساختمانها توسط نرم افزارهاي مخصوص طراحي ميشود و بعد از آمادهسازي قالب، رايانهها توسط بازوهاي مکانيکي عظيم، مصالح را روي هم قرار ميدهند و براي استحکام ديوارها، آنها را به شکل توخالي و زيگزاگ در کنار هم قرار ميدهند تا استحکام بيشتري پيدا کنند. در اين روش ميتوان بين 30 تا 60درصد ضايعات را کاهش داد و از طرفي هم تا 70درصد هزينه ساخت وساز را پايين آورد. اين آپارتمان 5 طبقه به طورکلي 161 هزار دلار هزينه داشتهاست.

پرينترهاي سه بعدي در زمينه صنعت ساختمان روزبه روز توانمندتر ميشوند و ساخت بناهاي بزرگتر نيز با فناوري چاپ سه بعدي در حال تحقيق و عملياتي شدن است تا بتوان با اين فناوري پلهاي عظيم يا برجهاي چندين طبقه ساخت.

طراحي ماکت

طراحان و معماران ترجيح ميدهند که قبل از ساخت بنا، نمونه کوچک (ماکت) طرح خود را ببينند و براي تأييد و دريافت نظرات ديگر آن را نمايش بدهند. پرينتر 3 بعدي به آساني و با هزينه کم و دقت بالا اين کار را به خوبي انجام ميدهد. در صنعت معماري خلق مهندسي طرحها و اشکال با ارائه بهترين راه حل براي افزايش سطح کاربري و رسيدن به زيبايي منحصربه فرد است. با استفاده از پرينتر سه بعدي تحول عظيمي در اين صنعت به وجود آمده و مرزها در طراحي توسط پرينتر سه بعدي از ميان برداشته ميشود. طرحهاي پيچيده جهت ساخت سريع در کوتاهترين زمان به حقيقت تبديل ميشود و به راحتي به همگان ارائه گرديده و ارتباط مناسبي بين توليدکننده و بازار مصرف برقرار ميشود.

مدلسازي

مدلسازيها در صنعت ساختمان تا پيش ازاين به شکل تصاوير دو بعدي روي صفحههاي نمايشگر يا روي کاغذ ارائه ميشدند تا مهندسان معمار و سفارش دهندهها با ديدن آنها درکي از آنچه طراحان در ذهنشان دارند، به دست آورند. به وسيله اين تکنولوژي طرح اصلي از بناي مورد نظر در ذهن و حتي بر روي کاغــذ جهت توليد امکان پذير ميشود، در واقع دست قدرتمندي جهت کمک به آنچه که در ذهن مهندس معمار براي ساخت بنا وجود دارد، به حساب ميآيد.

استفاده از شنهاي روان

در حال حاضر يکي از تحقيقات حوزه پرينترهاي سه بعدي بررسي بر روي مواد اوليه پرينت مسکن است. بررسيهاي صورت گرفته بر روي شن و ماسه نشان دادهاست که اين مواد قابليت خوبي براي استفاده به عنوان مواد اوليه اين تکنولوژي را دارا ميباشند.

براي جلوگيري از حرکت شنهاي روان به سوي شهرها و معضلات گردوغبار شن و ماسه بيابانها اين پرينترها در حکم نوشدارو است. به اين صورت که شن و ماسه بيابانها به عنوان مواد اوليه اين پرينترهاي غول پيکر علاوه بر اينکه مواد اوليه ساخت خانهها را فراهم ميکند، اين کشورها را از معضلي به نام شنهاي روان نجات ميدهد؛ يعني موادي که تاکنون چالش محسوب ميشدهاند به فرصت تبديل ميشوند، اين شنها همواره موجب شده که سالانه هزينههاي بسياري براي مهار و پيشگيري از ورود آنها به داخل روستاها و کاهش غبار و ذرات معلق در هوا اختصاص داده شود.

پيشگامان پرينترهاي سه بعدي

به گزارش پيام ساختمان به نقل از سايت انگليسي زبان « تيري درس» مصر به عنوان کشوري که همواره با معضل شنهاي روان روبه روست از اين تکنولوژي استقبال نمودهاست. در کنفرانس مطبوعاتي سال 2014، WinSun مديرعامل شرکت«ما يي او» برنامههاي شرکت براي ساخت کارخانه ساخت وساز پرينترهاي غول پيکر ساخت خانه 3بعدي در بيش از 20 کشور، ازجمله ايالات متحده، عربستان سعودي، امارات متحده عربي، قطر، مراکش و تونس را اعلام کرد. مهندسان اين شرکت در حال حاضر بر روي يک چاپگر که شن و ماسه بيابان را به مواد و مصالح ساختماني تبديل کند، کار ميکنند. اين طرح از حوزه تحقيقاتي گذشته و مراحل عملياتي را پشت سر ميگذارد. درواقع محققان مواد اوليه پرينترهاي سه بعدي صنعت ساختمان دريافتهاند که شن و ماسه بيابان مواد و مصالح ساختماني بسيار عالي است که ميتواند براي ايجاد ديوار ثابت و ديوارهاي سبز عمودي براي کنترل شن و ماسه و بيابان زايي مورداستفاده قرار گيرد.

شرکت «ما يي او» با همکاري شرکت فناوري LTD در حال ايجاد کارخانهاي در بيابان مصر است. اين کارخانه با مواد جديدي که از ترکيب با مواد اوليه شن و ماسه توليد ميشود، ساخته خواهد شد و مواد اوليه پرينترهاي ساخت خانه 3بعدي را توليد خواهد کرد. حفـاظت از محيط زيست و صرفه جويي در انرژي از بزرگترين مزاياي استفاده از چاپگرهاي 3بعدي است.

سرمايه گذاري مشترک ديگري که وجود دارد متشکل از شرکت Winsun و يک شرکت آمريکايي است که در طول سه سال آينده، در عربستان سعودي، امارات متحده عربي، قطر، مراکش، تونس و ايالات متحده و بيش از 20 کشور ديگر به احداث کارخانه اقدام خواهند کرد، ارائه خانه ارزان و کارآمد براي خانوادههاي کم درآمد و سرعت بالا در ساخت اين خانهها از اهداف اين پرينترهاي غول پيکر است. اولين سري از تجهيزات چاپ 3بعدي در حال حاضر به اين کشورها فرستاده شدهاست.

منابع:                          Zoomit.ir

   www.ders.org