کاربرد پرینتر های سه بعدی در ساختمان سازی

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.

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 ، ما چند مورد از جدیدترین پروژه ها و قیمت های گزارش شده آنها را بررسی خواهیم کرد.

بهترین چاپگرهای سه بعدی در ساختمان سازی

یک پرینتر سه بعدی خانه سازی، دستگاهی است که می تواند با سپردن یک لایه مثل بتن به لایه دیگر، خانه ها را بسازد، چاپ بتنی سه بعدی – a.k.a. “Construction 4.0” – یک فناوری چاپ سه بعدی مشابه با روشی است که از چاپگرهای FFF 3D استفاده می کند.

مواد از نوع  بتونی یا خاکی، از طریق نازل در لایه ها فشار داده می شوند تا ساختمان ها را به صورت سه بعدی چاپ کنند. چاپ بتن سه بعدی در صنعت ساخت و ساز  با در نظر گرفتن صرفه جویی در وقت، تلاش و مواد در مقایسه با روش های سنتی ساخت و ساز بسیار به صرفه و بهتر است.

توجه به این نکته مهم است که چاپگرهای سه بعدی هنوز قادر به ایجاد یک خانه کاملاً کاربردی نیستند، تا ابه امروز فقط قاب و دیوارهای خانه ساخته شده است، سایر عناصر مانند پنجره، برق یا لوله کشی باید جداگانه نصب شوند.

اما از چاپگرهای بتن سه بعدی نیز می توان برای چاپ پل ها ، نیمکت ها یا تزئینات ساده در فضای باز استفاده کرد. انواع مختلفی از پرینترهای سه بعدی ساختمانی وجود دارد ، امروزه ، آنها قادر به بیرون کشیدن بتن هستند که امکان ساخت سازه های مختلف با درجات مختلف پیچیدگی را فراهم می کند ، از خانه ها گرفته تا پل ها و دفاتر.

مزایای پرینتر سه بعدی ساخت خانه

پرینتر های سه بعدی در خانه سازی مزایای بسیار گسترده ای دارند، که در ادامه این بخش به مهم ترین مزایای مورد استفاده از این فناوری در خانه سازی خواهیم پرداخت. با 3dRD در ادامه همراه باشید.

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.

کاهش ضایعات ساختمانی

استفاده از پرینتر سه بعدی ساخت خانه برای پروژه‌های معماری، سازگار با محیط زیست است. در حالی که از انرژی بسیار کمی استفاده می‌شود، استفاده از فناوری سه بعدی حدود ۳۰٪ از ضایعات تولید شده توسط یک پروژه عادی را کاهش می‌دهد.

قطعات در صورت تقاضا چاپ می‌شوند و هر ماده‌ای که استفاده نمی‌شود به راحتی قابل بازیافت و یا ذخیره برای استفاده‌ است. مخلوط سیمانی مورد استفاده در پرینترهای سه بعدی از پلاستیک بازیافت شده و سایر مواد غیر قابل نفوذ تولید می‌شود.

هزینه های کم

هزینه کم می تواند یک مزیت مهم برای توسعه دهندگان مسکن مقرون به صرفه باشد. حتی تحقیقاتی برای استفاده از پرینتر سه بعدی ساخت و ساز برای اکتشافات فضایی انجام شده است که در آن با استفاده از مواد محلی ساختارها در ماه و مریخ ساخته می شوند.

امکان طراحی های متفاوت

یکی دیگر از مزایای پرینت سه بعدی، امکانات بی پایان آن برای طراحی و نمای ساختمان می باشد. طراحی معماری با استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی تنها توسط تخیل خود معماران محدود می شود.

10 مورد از بهترین دستگاه های پرینتر سه بعدی خانه ساز

در این قسمت قصد داریم تا 10 مورد از دستگاه های سه بعدی خانه ساز را به شما عزیزان معرفی کنیم.

1- پرینتر سه بعدی Apis Cor خانه ساز

Apis Cor یک شرکت روسی است که یک چاپگر سه بعدی را ایجاد کرده است که می تواند تنها در 24 ساعت و در شرایط شدید آب و هوایی خانه ای بسازد. دستگاه آنها 4.5 متر طول ، 1.5 متر طول و عرض دارد و به راحتی بر روی جرثقیل متحرک قابل حمل است.

این یک پرینتر سه قطبی سه قطبی است که بر خلاف چاپگرهای سه بعدی نصب شده بر روی راهرو و ریل ، در سطح چاپ 132 متر مربع بتن را بیرون می کشد. این یک دستگاه پرینت سه بعدی بتن است.

طبق گفته سازنده ، فقط 30 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 640 متر مربع است ، تقریباً به 10 متر ارتفاع می رسد و در مجموع 17 روز طول می کشد تا چاپ شود.

شاید دوست داشته باشید: ماکت سازی با پرینتر سه بعدی

2- 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 4 متری به طول 3 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 7 متری است!

3- Be More 3D پرینتر خانه ساز

شرکت اسپانیایی Be More 3D در محیط کارآفرینی Universidad Politécnica de Valencia تأسیس شد. این تیم از چهار جوان تشکیل شده است که تصمیم دارند در زمینه ساخت و ساز و بهبود فن آوری های چاپ سه بعدی کار کنند.

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.

4- 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 12 متر طول و 7 متر عرض دارای بازوهای قابل تنظیم تا طول 6 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 200 کیلوگرم حرکت کند ، اگرچه 40-50 کیلوگرم توصیه می شود.

Gaia جدیدترین پروژه از WASP است ، این خانه یک خانه سازگار با محیط زیست است که با چاپگر سه بعدی مارک ، جرثقیل WASP ساخته شده است.

5- 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 600 متر مربع افزایش می دهد.

در سال 2018 ، 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.

6- پرینتر خانه ساز Winsun

این شرکت چینی هنگام رونمایی از اولین خانه های چاپی سه بعدی خود ، در سال 2014 عناوین بسیاری را ایجاد کرد. آنها برای ساخت این خانه ها از دستگاهی مبتنی بر فناوری FDM استفاده می كنند كه به صورت لایه ای لایه ای از مخلوط سیمان، شن و ماسه و الیاف را در اختیارتان قرار می دهد كه مقاومت كافی به دیواره هایی كه در كارخانه خود ایجاد می كنند ، می باشد.

حجم چاپ دستگاه آنها 32 متر طول ، 10 متر عرض و 6.6 متر ارتفاع است. آنها علاوه بر اولین پروژه خود در شانگهای ، در سال 2016 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.

جدیدترین پروژه این شرکت ساخت خانه هایی برای جلوگیری از شیوع  ویروس در شیاننینگ بود.

7- 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.

دستگاه آنها اجازه چاپ لایه های مواد را تنها در ساعت ها می دهد و همچنین اجازه می دهد تا قبل از رسیدن این فناوری ها اشکال هندسی غیرقابل تصور ایجاد شود.

8- پرینتر COBOD ساختمان ساز

شرکت دانمارکی COBOD فعالیت خود را در سال 2017 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 300 متر مربع را فراهم می کند.

9- 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 كرد كه روی ریل های اطراف طبقه ساختمان نصب شده است كه به عنوان یك زیر بشكه عمل می كند و بازوی روباتیک را هدایت می كند.

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 610 متر مربعی در کمتر از 24 ساعت است.

10- 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 6 محور می توانند با سرعت 200 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.

چاپ بتن سه بعدی چگونه کار می کند؟

برای اطلاع از نحوه کار چاپ بتن 3D ، یک چاپگر غول پیکر FDM 3D را تصور کنید که به جای رشته های پلاستیکی از بتن استفاده می کند.

پرینترهای سه بعدی بتونی ، دقیقاً مانند چاپگرهای FDM ، از طریق g-code کنترل می شوند ، یک زبان ماشین که با هدایت سر چاپگر پرینتر سه بعدی تا تولید مدل مورد نظر 3D کار می کند.

پرینترهای سه بعدی بتن و چاپگرهای FDM 3D معمولی هر دو از جهاتی مشابه هستند و در بعضی دیگر بسیار متفاوت هستند. در حقیقت ، شباهت بین پرینترهای پلاستیکی FDM و پرینترهای بتنی را می توان در اساس به دو کلمه خلاصه کرد: اکستروژن مواد.

دقیقاً مانند چاپگرهای FDM 3D معمولی ، چاپگرهای بتنی سه بعدی نیز با استفاده از محورهای X ، Y و Z کار می کنند. محور x یک پرینتر سه بعدی بتونی با طول ریل هایی که برای حرکت به جلو و عقب پرینتر استفاده می شود ، تعریف می شود.

محور Y از پرینتر سه بعدی بتن با فاصله بین ریل در طرف های مخالف تعریف می شود و محور Z با ارتفاع ستون هایی که نازل را حمل می کنند تعریف شده است. پرینترهای سه بعدی بتن ، نیاز کارگران ساختمانی را برطرف نکرده اند ، اما این کار باعث شده است تا کار آنها آسان تر و ایمن تر شود.

مراحل ساخت بتن با چاپ سه بعدی

یکی از اولین مراحل آماده سازی محل ساخت و ساز برای رسیدن به یک پرینتر سه بعدی بتنی ، صاف کردن سطح کار به گونه ای است که بتوان ریل هایی برای چاپگر نصب کرد.

قبل از شروع فرآیند چاپ بتن ، به غیر از ایجاد سطح مسطح ، پایه مورد نیاز است. یکی از اولین اقداماتی که کارگران برای شروع چاپ بتن باید انجام دهند ، سپردن ریل های طراحی شده مخصوص چاپگر است.

مرحله بعدی قرار دادن پرینتر بر روی ریل ها است و بع از آن ستون ها تنظیم شده و هر سه محور را بررسی می کند. نازل و یک بازوی روباتیک روی یک تیر فلزی افقی قرار دارد که در ستون های چاپگر بتونی سه بعدی قرار دارد.

هنگامی که طراحی سه بعدی خانه آماده شد ، بتون به قسمت ساخت و ساز می آید و از طریق شیلنگ بزرگ به نازل چاپگر وصل می شود.

قاب و سقف های پنجره توسط دست روباتیک که در کنار نازل “نشسته” ساخته شده و نصب شده اند. به بیان ساده تر ، هدف این است که لایه هایی که به سرعت سفت می شوند تا با لایه های جدید بطور موفقیت آمیز پیوند برقرار کنند.

در کل ، ایده اصلی در مورد چاپ بتن سه بعدی این است که یک معمار یا طراح می تواند نقشه های سه بعدی خود را به کد g تبدیل کرده و آن را به چاپگر ارسال کند.

یک سازنده خانه میتواند با این پرینتر سه بعدی بتونی می تواند بلافاصله ایده خود را به واقعیت تبدیل کند ، در مقایسه با تکنیک های سنتی ساختمان ، زمان ساخت و هزینه را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

کلام آخر

در این مقاله به این مهم یعنی کاربرد پرینتر های سه بعدی در ساختمان سازی پرداختیم، و باید به آن اشاره کنیم که مهم تربن بحث در ساخت خانه میزان بهینه شدن انرژی در خانه ها است، شرکت هایی که در تکنولوژی پرینتر سه بعدی تخصص دارند، در حال ساخت مخلوط بتنی هستند که دارای جرم گرمایی بالایی هستند و در نتیجه باعث بهینه شدن راندمان انرژی در سازه می‌شود.

باتوجه به پیشرفتی که پرینتر های سه بعدی خانه ساز دارند باید هم توقع یک دگرگونی عظیمی در صنعت ساخت و ساز خانه ها را داشته باشیم. امیدواریم که از خواندن این مقاله لذت برده باشید.