پرینت سه‌ بعدی در ساختمان: آینده ساخت و ساز

پرینت سه‌بعدی در ساختمان‌سازی روشی نوین است که با استفاده از فایل‌های دیجیتال، سازه‌ها را به‌صورت لایه‌لایه و خودکار با موادی مانند بتن چاپ می‌کند. این فناوری سرعت ساخت را افزایش داده، هزینه‌ها را کاهش می‌دهد و امکان تولید فرم‌های پیچیده را فراهم می‌سازد.

ابزارهای مورد استفاده
Tools Section

ابزارهای تخصصی که برای پیاده‌سازی طراحی‌های دیجیتال استفاده می‌شوند

دعوت به همکاری

برای مشاوره و دریافت خدمات طراحی دیجیتال، با ما تماس بگیرید.

ارائه مشاوره رایگان یا درخواست نمونه کارهای بیشتر

کاربردهای پرینت سه بعدی در ساختمان

پرینت سه‌ بعدی در صنعت ساخت‌وساز به فرایندی خودکار و لایه‌لایه گفته می‌شود که امکان تولید اجزای ساختمانی یا سازه‌های کامل را از طرح‌های دیجیتال فراهم می‌آورد . در این روش می‌توان مصالحی مانند بتن را لایه‌لایه تزریق کرده و سازه‌های کوچک و بزرگ را مستقیماً در محل یا در کارخانه تولید کرد. ادغام این فناوری با نرم‌افزارهای CAD و BIM موجب می‌شود اطلاعات طراحی به صورت دستورالعمل چاپ در اختیار دستگاه قرار گیرد .

  • ساخت قطعات ساختمانی (دیوارها، ستون‌ها، سقف‌ها): چاپ سه‌ بعدی به خصوص در ساخت قطعات پیش‌ساخته مانند دیوارها و ستون‌ها کاربرد دارد. با استفاده از ماشین‌های چاپ بزرگ (مانند بازوی رباتیک یا سیستم گنتری) می‌توان سطوح عمودی و افقی ساختمان را تولید کرد . این روش، ضمن دقت بالا در تولید اجزا، امکان ساخت دقیق فرم‌های مختلف معماری را بدون نیاز به قالب‌بندی مرسوم فراهم می‌کند.
  • چاپ کامل ساختمان‌ها و خانه‌ها: فناوری پرینت سه‌ بعدی توان تولید ساختمان‌های کامل را دارد. برای مثال، در یک پروژه در آنگولا یک خانه ۱۴۰ مترمربعی تنها در ۳۰ ساعت به‌طور کامل پرینت شد . همچنین، پروژه‌هایی نظیر TECLA در ایتالیا و خانه چاپ‌شده دانشگاه آیندهوون در هلند سرعت و مقرون‌به‌صرفه بودن این روش را نشان می‌دهند و در ایالات متحده آمریکا نیز از چاپ سه‌بعدی برای ساخت سریع خانه‌های ارزان‌قیمت استفاده شده است.

فناوری پرینت سه‌ بعدی در ساخت‌وساز به‌سرعت در حال گسترش است و ارزش بازار جهانی آن از حدود ۱۹۰ میلیون دلار در سال ۲۰۲۱ به پیش‌بینی ۶۸۰ میلیون دلار تا سال ۲۰۳۰ افزایش خواهد یافت . این رشد نشان‌دهنده علاقه‌ی رو به افزایش شرکت‌های ساختمانی و دولت‌ها به به‌کارگیری این نوآوری در جهان است.

مزایای پرینت سه بعدی در ساختمان

چاپ سه‌ بعدی در ساختمان مزایای بسیاری به همراه دارد. نخست این‌که خودکارسازی فرایند ساخت باعث صرفه‌جویی چشمگیر در زمان و هزینه می‌شود. پروژه‌های پرینت سه‌ بعدی می‌توانند تا ۷۰٪ سریع‌تر از روش‌های سنتی تکمیل شوند، به طوری که برخی ساختمان‌ها در عرض روزها یا حتی ساعات ساخته شده‌اند . کاهش زمان ساخت به نوبه خود هزینه نیروی کار را (تا ۸۰٪) کاهش می‌دهد . علاوه بر این، این فناوری با استفاده دقیق از مصالح باعث کمینه شدن ضایعات ساختمانی می‌شود؛ به نحوی که گزارش شده تا ۶۰٪ از هدررفت مواد در سایت‌های ساخت کاهش می‌یابد.

کاهش هزینه‌ها و زمان ساخت: استفاده از چاپ سه‌ بعدی می‌تواند زمان اجرای پروژه‌ها را تا ۷۰٪ کاهش دهد و در نتیجه هزینه‌های نیروی کار و اجاره تجهیزات به میزان قابل توجهی پایین می‌آید . با تسریع فرایند ساخت، کارفرمایان قادرند تعداد پروژه‌های بیشتری را در زمان مشخص اجرا کنند و هزینه‌های کلی را کاهش دهند.

امکان ساخت سازه‌های پیچیده و سفارشی:

چاپ سه‌ بعدی انعطاف‌پذیری طراحی بسیار بالایی دارد. تغییرات نهایی در مدل دیجیتال را می‌توان تا لحظه آغاز چاپ اعمال کرد و به این ترتیب ایجاد فرم‌های پیچیده و هندسی خاص بدون نیاز به روش‌های سنتی قالب‌گیری امکان‌پذیر می‌شود . این موضوع طراحی‌های ابتکاری معماری را تسهیل کرده و امکان تولید قطعات منحنی و غیرمتعارف را فراهم می‌آورد.

بهینه‌سازی مصرف مواد:

این روش به دقت میزان مورد نیاز مصالح را استفاده می‌کند و ضایعات ساخت را به حداقل می‌رساند. به عنوان نمونه، در گزارش‌ها آمده که با پرینت سه‌ بعدی می‌توان تا ۶۰٪ در مصرف مصالح صرفه‌جویی کرد و از هدررفت هزینه‌ها جلوگیری نمود . علاوه بر این، نیاز به انبارداری مازاد مصالح از بین می‌رود و تمامی مواد خریداری‌شده به کار می‌آیند.

چالش‌ها و مشکلات پرینت سه بعدی در ساختمان

با وجود مزایای زیاد، چاپ سه‌بعدی در ساختمان با چالش‌هایی نیز مواجه است. این چالش‌ها از محدودیت‌های فنی مصالح مصرفی تا کمبود چارچوب‌های قانونی و استانداردهای اجرایی متغیر هستند.

محدودیت‌های مواد مصرفی:

بسیاری از مصالح ساختمانی باید خواص خاصی داشته باشند تا قابل چاپ باشند. به عنوان مثال، ترکیب خمیر چاپ باید همزمان قابلیت خروج مناسب از نازل و استحکام اولیه کافی پس از لایه‌گذاری را داشته باشد . علاوه بر این، زمان باز مصالح (مدت مجاز کار با مواد قبل از سفت شدن) بسیار محدود است؛ هرگونه تأخیر در فرایند چاپ ممکن است باعث سفت‌شدن زودهنگام مواد و اختلال در عملیات شود . این محدودیت‌ها موجب می‌شود تا مطالعات فنی گسترده‌ای برای فرمولاسیون و آزمایش مصالح جدید لازم باشد.

مقررات و استانداردها:

قوانین و استانداردهای فعلی صنعت ساخت‌وساز هنوز چاپ سه‌بعدی را به‌طور کامل در بر نمی‌گیرند. چارچوب‌های قانونی مشخصی برای تعیین مسئولیت تولیدکننده در فرایند دیجیتال وجود ندارد و استانداردهای بین‌المللی مربوط به مواد، ایمنی و کیفیت در حال تدوین‌اند. برای مثال، تعریف حقوقی دستگاه چاپ و فایل‌های طراحی (CAD) و هماهنگی با دستورالعمل‌های موجود ساخت‌وساز چالش‌برانگیز است . تا زمان ایجاد مقررات شفاف، بسیاری از شرکت‌های بزرگ در سرمایه‌گذاری کلان در این حوزه مردد خواهند بود.

تاثیر پرینت سه بعدی بر فرایندهای ساخت و ساز پایدار

توسعه چاپ سه‌بعدی در ساختمان می‌تواند تاثیر قابل توجهی بر پایداری فرایندهای ساخت‌وساز داشته باشد. به عنوان نمونه، مطالعات نشان داده‌اند که استفاده از این روش می‌تواند مصرف بتن را تا ۷۰٪ کاهش دهد و انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از ساخت را نیز تا حدود ۳۲٪ پایین بیاورد . به علاوه، با کاهش ضایعات مصالح (با تولید دقیق تنها مقدار لازم) و حذف نیاز به ساخت قالب‌های موقت بتنی، ساخت‌وساز محیط زیست‌دوستانه‌تر می‌شود .

علاوه بر این، پرینت سه‌ بعدی امکان تولید سازه‌ها به طور محلی را فراهم کرده و نیاز به حمل‌ونقل مصالح را کاهش می‌دهد؛ این امر هزینه‌های لجستیکی و اثرات زیست‌محیطی مرتبط با حمل‌ونقل را کم می‌کند . همچنین به‌کارگیری مواد بازیافتی در مخلوط چاپ یا بازیافت مصالح موجود سایت‌های ساختمانی می‌تواند در بهینه‌سازی مصرف منابع و حرکت به سوی اقتصاد چرخشی نقش موثری ایفا کند . در نتیجه، این فناوری می‌تواند در روند ساخت‌وساز پایدار با کاهش مصرف انرژی، ضایعات و انتشار آلاینده‌های زیست‌محیطی مؤثر باشد.

منابع: مطالعات و گزارش‌های بین‌المللی متعدد نشان‌دهنده مزایا و چالش‌های پرینت سه‌ بعدی در ساختمان هستند . اطلاعات آماری بازار نیز از رشد چشمگیر این فناوری حکایت دارد .

پاویون محوطه دانشگاه میلان

پاویون محوطه دانشگاه میلان

پاویون محوطه دانشگاه میلان