پرینت سه بعدی چیست؟
چاپ سه بعدی یا پرینت سه بعدی یک تکنولوژی نوین است که امکان ساخت اشیا و سازه‌ها را به صورت لایه‌لایه با استفاده از مواد مختلف فراهم می‌کند. در حوزه ساخت و ساز، این فناوری تحولی بزرگ ایجاد کرده است.
به جای استفاده از روش‌های سنتی و دستی، پرینت سه‌بعدی در ساخت و ساز از ربات‌های پیشرفته و دستگاه‌های خاصی استفاده می‌کند که مواد ساختمانی مانند بتن را به صورت دقیق و بدون ضایعات اضافی به کار می‌برند. این فرآیند لایه‌به‌لایه اجرا می‌شود و می‌تواند سازه‌هایی با شکل‌های پیچیده و جزئیات دقیق تولید کند.
کاربرد پرینتر های سه بعدی در ساختمان سازی نحوه چاپ سه بعدی بتن و جایگاه پرینتر های سه بعدی در ساختمان سازی و هزینه پرینترهای سه بعدی از مواردی است که در این بخش به آنها می پردازیم، هر نوآوری جدید با یک قیمت مشخص به بازار می آید.
به عنوان مثال، پرینترهای سه بعدی بزرگ بتنی، هنگامی که برای اولین بار راه اندازی شدند، قیمت نسبتاً بالایی داشتند. اما دقیقاً مانند اکثر فناوری ها و محصولات جدید بهتر و با قیمت مناسبتری در حال کاهش هستند.
استفاده از این فناوری نه تنها هزینه‌ها را کاهش می‌دهد، بلکه سرعت اجرای پروژه‌ها را نیز به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. این تکنولوژی به ویژه در پروژه‌های مسکن مقرون به صرفه و ساختمانهای پیچیده معماری مورد توجه قرار گرفته است. در نتیجه، پرینت سه‌بعدی به عنوان یکی از ابزارهای کلیدی برای آینده ساخت و ساز هوشمند شناخته می‌شود.
از آنجا که تعدادی پروژه در ساختمان های چاپی سه بعدی در سراسر جهان وجود دارد ، ارائه قیمت دقیقی برای خانه های چاپی سه بعدی غیر ممکن است. درعوض ، با آژند آشیانه همراه باشید تا چند مورد از جدیدترین پروژه ها را بررسی خواهیم کنیم.
مزایای استفاده از پرینت سه‌بعدی در پروژه‌های ساخت و ساز
مزایای استفاده از پرینت سه بعدی در ساخت و ساز بسیار گسترده است. یکی از مهم‌ترین مزایا، کاهش هزینه‌های ساخت است. با استفاده از فناوری پرینت سه‌بعدی، مقدار دقیق مواد مورد نیاز برای هر پروژه به کار می‌رود که این موضوع به طور چشمگیری از ضایعات مواد جلوگیری می‌کند. از سوی دیگر، کاهش نیاز به نیروی کار انسانی و سرعت بالای چاپ سه‌بعدی به صرفه‌جویی در هزینه‌های نیروی کار منجر می‌شود.
از دیگر مزایا میتوان به افزایش سرعت ساخت اشاره کرد. پروژه‌هایی که به صورت سنتی ماه‌ها به طول می‌انجامند، با استفاده از پرینت سه‌بعدی در مدت زمان کوتاه‌تری اجرا می‌شوند. علاوه بر این، نوآوری در طراحی یکی دیگر از مزایای کلیدی است. پرینت سه‌بعدی امکان ساخت سازه‌هایی با طراحی‌های خلاقانه و پیچیده را فراهم می‌کند که در روش‌های سنتی به سختی قابل اجرا بود.
کاهش زمان ساخت
استفاده از پرینتر سه بعدی برای تکمیل یک پروژه ساختمان می‌تواند بازه زمانی ساخت را به شدت کاهش دهد. تهیه خانه‌ای که با فناوری سه بعدی ساخته شده است در مقایسه با دوره ساخت ۶ ماههِ عادی می‌تواند در حدود یک ماه و نیم به پایان برسد.
این می‌تواند در مواقع اضطراری که ساختمان‌ها باید در کمترین زمان ممکن ساخته شوند، بسیار مفید باشد.
مقایسه پرینت سه‌بعدی با روش‌های سنتی ساخت و ساز
پرینت سه‌بعدی در ساخت و ساز در مقایسه با روش‌های سنتی مزایا و معایب خود را دارد. در روش‌های سنتی، مراحل ساخت به شدت به نیروی کار و ابزارهای دستی وابسته است، اما پرینت سه‌بعدی این فرآیند را به وسیله روبات‌ها و دستگاه‌های خودکار تسهیل می‌کند.
این امر باعث کاهش نیاز به نیروی انسانی و همچنین کاهش خطاهای احتمالی در ساخت می‌شود. از نظر سرعت اجرای پروژه‌ها، پرینت سه‌بعدی بسیار کارآمدتر است.
ساختمان‌هایی که به روش‌های سنتی ممکن است ماه‌ها یا حتی سال‌ها به طول بیانجامند، با استفاده از چاپ سه‌بعدی می‌توانند در مدت زمان بسیار کوتاه‌تری ساخته شوند. علاوه بر این، پرینت سه‌بعدی باعث می‌شود که طراحی‌های پیچیده و خلاقانه به سادگی قابل اجرا باشند؛ چیزی که در روش‌های سنتی نیازمند نیروی متخصص و زمان بیشتری است.
از سوی دیگر، هزینه‌های اولیه برای استفاده از پرینت سه‌بعدی ممکن است بیشتر باشد.
پرینت سه‌بعدی و نقش آن در معماری پایدار
یکی از جذاب‌ترین جنبه‌های پرینت سه‌بعدی در ساخت و ساز، نقش آن در معماری پایدار است. پرینت سه‌بعدی به دلیل توانایی کاهش ضایعات و استفاده بهینه از منابع، به عنوان یک فناوری سبز در صنعت ساخت و ساز شناخته می‌شود.
با دقت بالایی که در فرآیند چاپ لایه به لایه دارد، این تکنولوژی تنها مواد مورد نیاز برای ساخت سازه را استفاده می‌کند، که این موضوع باعث کاهش ضایعات ساختمانی تا ۶۰ درصد می‌شود. علاوه بر این، پرینت سه‌بعدی امکان استفاده از مواد بازیافتی و محلی را فراهم می‌کند.
بسیاری از پروژه‌های پیشرفته با استفاده از مواد طبیعی یا بازیافتی اجرا می‌شوند که این موضوع نقش بزرگی در کاهش کربن و حفظ محیط زیست دارد. استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر و مواد دوستدار محیط زیست از دیگر ویژگی‌های معماری پایدار است که در این فناوری گنجانده شده است.
همچنین، با استفاده از پرینت سه‌بعدی، ساخت و ساز به شکل محلی و با استفاده از مواد موجود در محیط صورت می‌گیرد که به کاهش حمل و نقل و کاهش گازهای گلخانه‌ای منجر می‌شود. این فناوری راهی موثر برای توسعه ساخت و ساز سبز و پایدارتر است.
چالش‌ها و محدودیت‌های پرینت سه‌بعدی در ساخت و ساز
در حالی که پرینت سه‌بعدی در ساخت و ساز مزایای بسیاری دارد، این فناوری با چالش‌ها و محدودیت‌هایی نیز مواجه است. یکی از مهم‌ترین چالش‌ها هزینه بالای تجهیزات پرینت سه‌بعدی است. هرچند هزینه‌های کلی ساخت و ساز کاهش می‌یابد، اما سرمایه‌گذاری اولیه برای تهیه ماشین‌آلات پرینت سه‌بعدی و تجهیزات مربوطه همچنان بالا است.
یکی دیگر از چالش‌های مهم، محدودیت در استفاده از مواد است. در حال حاضر، اکثر پرینترهای سه‌بعدی تنها با تعداد محدودی از مواد مانند بتن و پلاستیک کار می‌کنند و استفاده از سایر مواد هنوز به صورت گسترده در دسترس نیست. همچنین، دقت بالا در نصب و اجرای پروژه‌های بزرگ یکی دیگر از محدودیت‌های این فناوری است.
هرچند پرینت سه‌بعدی به دقت بسیار بالایی نیاز دارد، اما در برخی موارد ممکن است اشتباهات انسانی یا ماشینی باعث بروز خطا در ساخت شوند. نهایتاً، قوانین و مقررات ساختمانی نیز چالشی دیگر برای این فناوری است. بسیاری از کشورها هنوز قوانین مشخصی برای استفاده از پرینت سه‌بعدی در ساخت و ساز تصویب نکرده‌اند که این موضوع می‌تواند فرآیند پذیرش و اجرای این فناوری را کند کند.
انواع فناوری‌های پرینت سه‌بعدی مورد استفاده در ساخت و ساز
پرینت سه‌بعدی در ساخت و ساز از فناوری‌های متعددی بهره می‌برد که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. سه نوع از مهم‌ترین فناوری‌های پرینت سه‌بعدی که در این صنعت استفاده می‌شوند عبارتند از: فناوری اکستروژن: در این روش، مواد ساختمانی مانند بتن یا پلاستیک به صورت لایه به لایه بر روی یکدیگر قرار می‌گیرند.
این فناوری بیشتر در ساخت دیوارها و سازه‌های بزرگ کاربرد دارد. پرینترهای سه‌بعدی اکستروژن به دلیل دقت بالا و توانایی چاپ سریع، یکی از محبوب‌ترین گزینه‌ها برای پروژه‌های ساخت و ساز محسوب می‌شوند.
فناوری پودر بستر (Powder Bed Fusion): در این روش، لایه‌های پودر مواد ساختمانی با استفاده از لیزر یا سایر منابع انرژی ذوب می‌شوند و به یکدیگر متصل می‌شوند. این فناوری بیشتر برای چاپ قطعات کوچک‌تر یا سازه‌های پیچیده استفاده می‌شود و به دلیل دقت بسیار بالا، در ساخت جزئیات و طراحی‌های دقیق کاربرد دارد.
فناوری رسوب انرژی مستقیم (Direct Energy Deposition): این فناوری با استفاده از لیزر یا قوس الکتریکی، مواد ساختمانی را ذوب کرده و بر روی سطح مورد نظر قرار می‌دهد. این روش بیشتر برای ساخت قطعات فلزی در ساخت و سازهای پیچیده به کار می‌رود و از جمله فناوری‌های پیشرفته‌ای است که برای ساخت بناهای بلند و مقاوم مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فناوری‌ها باعث افزایش انعطاف‌پذیری و امکان اجرای پروژه‌های بزرگ با پرینت سه‌بعدی شده‌اند و نقش مهمی در آینده ساخت و ساز ایفا می‌کنند.
انواع پرینت سه بعدی:
۱- پرینتر سه بعدی Apis Cor خانه ساز:
این یک پرینتر سه قطبی سه قطبی است که بر خلاف چاپگرهای سه بعدی نصب شده بر روی راهرو و ریل ، در سطح چاپ ۱۳۲ متر مربع بتن را بیرون می کشد. این یک دستگاه پرینت سه بعدی بتن است.
طبق گفته سازنده ، فقط ۳۰ دقیقه در محل مورد نظر طول میکشد تا تنظیم می شود. این شرکت برای تسهیل کار ساخت و ساز ، برنامه و نرم افزار کنترل خود را تهیه کرده است.
همچنین ، همانطور که قبلاً دیدیم ، این شرکت بزرگترین ساختمان چاپی سه بعدی را ایجاد کرده است که در دبی واقع شده است. این بنا ۶۴۰ متر مربع است ، تقریباً به ۱۰ متر ارتفاع می رسد و در مجموع ۱۷ روز طول می کشد تا چاپ شود.
۲- پرینتر Bati Print
تیمی از محققان دانشگاه نانت یک فناوری چاپ سه بعدی با نام BatiPrint 3D ایجاد کرده اند که امکان ساخت اولین مسکن اجتماعی در نانت را فراهم کرده است. این شرکت با LS2N ، آزمایشگاهی که در زمینه توسعه روباتیک فعالیت دارد ، همکاری کرده است تا یک ربات ۴ متری به طول ۳ متر بسازد که سه لایه مواد را به صورت متوالی میسازد.
دو لایه فوم و یک لایه بتن. این ربات صنعتی بصورت چند منظوره و قابل حمل است و امکان کار مستقیم در سایت و مکان مورد نظر را می دهد، این دستگاه پرینتر سه بعدی خانه ساز قادر به ساختن دیوارهای ۷ متری است
۳- Be More 3D پرینتر خانه ساز
این استارتاپ تخصصاً در تولید افزودنی های بتنی و چاپگر سه بعدی بتنی است ، ماده ای که پیشرفت بسیار خوبی در این صنعت داشته است.
در حقیقت ، Be More 3D اولین شرکت اسپانیایی بود که چاپگر سه بعدی از این نوع را ایجاد کرد. این فناوری به آنها اجازه داده است تا چندین پروژه را با استفاده از چاپگر های سه بعدی بتنی توسعه دهند.
۴- پرینتر سه بعدی WASP
تولیدکننده ایتالیایی WASP یک چاپگر سه بعدی بتونی ایجاد کرده است که یکی از بزرگترین فروش های فعلی در بازار است. پرینتر سه بعدی ۱۲ متر طول و ۷ متر عرض دارای بازوهای قابل تنظیم تا طول ۶ متر است.
این چاپگر سه بعدی که BigDelta نام دارد و قصد دارد با ساخت خانه های ارزان تر ، به ویژه برای کشورهای در حال توسعه ، به بحران مسکن پاسخ دهد. بنابراین می توان خانه ها را با استفاده از مواد طبیعی تهیه کرد. در حال حاضر ، این دستگاه می تواند تا ۲۰۰ کیلوگرم حرکت کند ، اگرچه ۴۰-۵۰ کیلوگرم توصیه می شود.
۵- پرینتر سه بعدی خانه ساز ICON
Vulcan II اولین چاپگر سه بعدی ساختمانی است که توسط ICON به بازار عرضه می شود. این محصول بطور خاص برای تولید ساختمانهای قوی تر و با قیمت مناسب تر با طراحی بیشتر طراحی شده است و ظرفیت چاپ را تا حدود ۶۰۰ متر مربع افزایش می دهد.
در سال ۲۰۱۸ ، ICON اولین شرکتی در ایالات متحده بود که مجوز ساخت و ایجاد خانه چاپی سه بعدی را دریافت کرد. خانه در آستین اثبات مفهومی بود که تیم ، سرمایه گذاران و مشتریان را گرد هم آورد تا به آینده حرکت کنند. در این روش ، مأموریت آنها ایجاد مسکن مناسب و مناسب برای همه است که بتوانند در آن زندگی کنند.
۶- پرینتر خانه ساز Winsun
این شرکت چینی هنگام رونمایی از اولین خانه های چاپی سه بعدی خود ، در سال ۲۰۱۴ عناوین بسیاری را ایجاد کرد. آنها برای ساخت این خانه ها از دستگاهی مبتنی بر فناوری FDM استفاده می کنند که به صورت لایه ای لایه ای از مخلوط سیمان، شن و ماسه و الیاف را در اختیارتان قرار می دهد که مقاومت کافی به دیواره هایی که در کارخانه خود ایجاد می کنند ، می باشد.
حجم چاپ دستگاه آنها ۳۲ متر طول ، ۱۰ متر عرض و ۶.۶ متر ارتفاع است. آنها علاوه بر اولین پروژه خود در شانگهای ، در سال ۲۰۱۶ اولین دفاتر چاپ شده سه بعدی را در دبی ایجاد کردند و همکاری با الون مسک را برای توسعه تونل های Hyperloop شروع کردند که امیدوارند این سریعترین حمل و نقل در جهان باشد.
۷- چاپگر سه بعدی Constructions 3D خانه ساز
Construction 3D ارائه دهنده چاپگرهای سه بعدی برای صنعت ساخت و ساز است. این پروژه فرانسوی است که توسط شرکت Machines-3D و معمار بلژیکی Gaël Collaro آغاز شده است.
پیشنهاد این پروژه ساخت خانه های قابل تنظیم از مواد قابل بازیافت یا از مواد حاصل از مکانی است که خانه ها ساخته می شوند. برای توسعه آنها از نوعی “جرثقیل بتونی” بر اساس فناوری های FDM استفاده می کنند.
۸- پرینتر COBOD ساختمان ساز
شرکت دانمارکی COBOD فعالیت خود را در سال ۲۰۱۷ با ساخت اولین ساختمان چاپی سه بعدی در کپنهاگ آغاز کرد. اولین چاپگر سه بعدی این شرکت با نام BOD نامگذاری شد و با آن شروع به کار در سراسر اروپا کردند که به آنها امکان یادگیری و بهبود ویژگی های دستگاه خود را می داد.
به این ترتیب آنها بعداً نسل دوم چاپگر سه بعدی ، BOD2 را توسعه دادند. رشد این شرکت ادامه دارد و امروز BOD2 در سراسر جهان توزیع می شود. این شرکت به عنوان مثال یکی از چاپگرهای سه بعدی خود را به عربستان سعودی فروخت. فناوری COBOD در حال حاضر امکان چاپ ساختمانهای سه طبقه با هر کدام بیش از ۳۰۰ متر مربع را فراهم می کند.
۹- چاپگر Contour Crafting خانه ساز
Contour Crafting یک فرآیند چاپ سه بعدی بتونی را ایجاد کرده است که توسط بهرخ خوشنویس در دانشگاه کارولینای جنوبی ایجاد شده است. او ماشینی را نصب کرد که روی ریل های اطراف طبقه ساختمان نصب شده است که به عنوان یک زیر بشکه عمل می کند و بازوی روباتیک را هدایت می کند.
برای بیرون کشیدن بتن ، که به وسیله پالت های وصل شده به نازل ، مسطح می شود ، به جلو و عقب می چرخد. بهرخ از نخستین کسانی است که یک روش چاپ سه بعدی را ایجاد کرده است که می تواند با بتن کار کند ، و درهای فرصت های بیشتری را باز می کند.
با استفاده از این فناوری ، Contour Crafting می تواند هزینه ساخت و ساز تجاری و همچنین از بین بردن زباله های مواد در طی فرآیند تولید را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. پروژه های صنایع دستی کانتور شامل ، چاپ سه بعدی یک خانه ۶۱۰ متر مربعی در کمتر از ۲۴ ساعت است.
۱۰- چاپگر سه بعدی خانه ساز Cybe Construction
CyBe Construction یک شرکت هلندی است که دو پرینتر سه بعدی بتونی ، Cybe RC 3Dp و Cybe R 3Dp را راه اندازی کرده است. این ماده همچنین براساس مخلوط بتونی یک ماده ثبت شده ثبت کرده است.
هر دو دستگاه با ۶ محور می توانند با سرعت ۲۰۰ میلی متر در ثانیه چاپ شوند ، این امکان را می دهد که به سرعت سازه های بتونی تولید شود.
در میان جدیدترین کارهای این شرکت ، به اصطلاح “Meet House” پیدا می شویم ، پروژه بزرگی که شریک فناوری در ساخت خانه سه بعدی در پارک SRTI بود. فناوری Cybe یکی از ابتکاری ترین و مطمئن ترین راه ها برای ساخت یک واحد مسکونی یکپارچه با استفاده از ماشین آلات دیجیتال کم هزینه است.
چاپ سه بعدی بتن
همانطور که می دانید ، مواد مورد استفاده در فناوری چاپ سه بعدی فقط به مواد پلاستیکی و فلزی محدود نمی شوند. تحولات اخیر در زمینه چاپ بتن سه بعدی ثابت می کند که پتانسیل بی رویه ای در ساخت سریع خانه های مقرون به صرفه یا حتی کل اجتماعات وجود دارد.
چاپ بتن سه بعدی مزایای زیادی دارد . این فناوری می تواند برای تولید خانهبرای افرادی که خانه های خود را در یک فاجعه طبیعی ناگوار از دست داده اند ، خانه های ارزان قیمت و به صرفه بسازد و
با استفاده از چاپ بتن سه بعدی میتوان خانه هایی ساخت که ساخت آنها به روش سنتی ممکن نباشد. میتوان گفت که چاپ سه بعدی بتن به طور کامل جایگزین تکنیک های سنتی ساختمان نمی شود، اما مزایای این فناوری غیرقابل انکار است. طراحی و ساخت خانه می تواند یک کار گران و وقت گیر باشد و به همین دلیل است که چاپ بتن سه بعدی ابزاری جذاب برای سازندگان و معماران است.
