پرینتر سهبعدی کاربردهای متعددی دارد که در مقاله‌های پیشاز این در بلاگ همیار پرینتر به آن‌ها پرداخته‌ایم. یکی از کاربردهای پرینتر سهبعدی، ساخت خانه است. اگر شما هم مانند دیگران با فناوری نوین چاپ سهبعدی آشنا هستید، شاید به دنبال اطلاعاتی درباره ساخت خانه با پرینتر سه بعدی باشید. خوشبختانه، فرایند خرید و ساخت این نوع خانه بسیار آسان است و شما با مشکلات عجیبی روبرو نخواهید شد. اما ساخت خانه با پرینتر سهبعدی ممکن است به دلیل فراگیر نشدن در محل زندگی شما، کمی دشوار باشد. به هر حال، ما همراه شما خواهیم بود و در مورد تمام چیزی که باید درباره ساخت خانه با پرینتر سهبعدی بدانید، توضیح خواهیم داد.
ساخت خانه با پرینتر سهبعدی چیست؟
خانه ساخته شده با چاپ سهبعدی یک ساختمان مسکونی است که با فناوری چاپ سهبعدی ساخته شده است. پرینتر سهبعدی از یک نقشه تبدیل شده یا طراحی CAD برای ایجاد ساختار فیزیکی با چاپ تدریجی مواد در لایه‌ها استفاده می‌کند. این فرآیند، در بیشتر موارد، نسبت به تکنیک‌های ساخت و ساز سنتی، هزینه و زمان کارآمدتری دارد.
چاپگر سهبعدی ساختمانی عمدتاً بر ساختار اصلی خانه تمرکز دارد. به این معنی که نصب قطعاتی مانند پنجره‌ها، درها و سیستم‌های الکتریکی پس از فرآیند چاپ انجام می‌شود. این فناوری همچنین می‌تواند برای ساخت سازه‌های صنعتی، عمومی و تجاری و بخش‌هایی از سازه‌های دیگر – برای مثال توربین‌های بادی – استفاده شود.
چگونه خانه‌های پرینت سهبعدی ساخته می‌شوند؟
در حالی که ممکن است دور از ذهن به نظر برسد که خانه را از طریق پرینتر سهبعدی بسازید، فناوری چاپ سهبعدی این امکان را فراهم کرده است. در زیر نحوه عملکرد این فرآیند از طرح اولیه تا کارهای نهایی را توضیح می‌دهیم. شاید براتون جالب باشه مقاله 10 مورد از کاربرد های عجیب پرینتر های سه بعدی را هم خوانید.
1. یک طرح اولیه ایجاد کنید
همانند خانه‌های ساخته شده به‌طور سنتی، اولین مرحله در فرآیند ساخت خانه با پرینتر سهبعدی شامل ایجاد یک طرح اولیه است. طرح خانه از طریق یک برنامه نرم‌افزار مدل‌سازی طراحی شده است، که می‌توان آن را به راحتی باتوجه به نیازهای صاحب‌خانه سفارشی‌سازی کرد.
2. ارسال طرح به چاپگر
پس از تایید طرح اولیه، سازنده خانه طرح را برای چاپگر سهبعدی ارسال می‌کند. این مرحله از فرآیند به عنوان آماده‌سازی شناخته می‌شود. هنگامی که پرینتر فایل دیجیتال را پردازش کرد، نوبت به آماده‌سازی پلت‌فرم ساخت و پر کردن مواد اولیه برای آماده سازی پروژه برای اجرا می‌رسد.
3. مواد را لایه به لایه چاپ کنید
قبل از شروع چاپ، ریل‌هایی در اطراف محل ساختمان نصب می‌شوند تا بازوی رباتیک را به جایی هدایت کنند که مخلوط ساختمانی خمیری شکل قرار گیرد – بتن امروزه محبوب‌ترین ماده مورد استفاده در ساختوساز سهبعدی است. هنگامی که دکمه “چاپ” پرینتر را فشار دهید، چاپگر به طور خودکار شروع به ساخت خانه می‌کند.
چاپگرهای سهبعدی از مواد افزودنی تولید شده برای چاپ لایه به لایه مواد استفاده می‌کنند. مواد اکستروژن فرآیندی است که در آن مواد چاپ گرم می‌شود و سپس از طریق لوله به بیرون فشرده می‌شود. خشک کن بتن اجازه می‌دهد تا مصالح ساختمانی به سرعت جامد شوند و سپس یک لایه دیگر اضافه می‌شود.
4. جزئیات را اضافه کنید
امروزه، فرآیند چاپی که در بالا توضیح داده شد، فقط از فونداسیون و دیوارهای خانه مراقبت می‌کند. برای تکمیل پروژه همچنان به ساخت و ساز و نیروی انسانی اضافی نیاز است.
هنگامی که خانه چاپ شد و مراحل پس از پردازش مانند برداشتن ریل از محل کار تکمیل شد، وقت آن است که ویژگی‌های دیگر و جزئیات خانه را اضافه کنید. کارگران به محل ساخت و ساز می‌آیند تا قطعات دیگری مانند پنجره‌ها، درها، لوله‌کشی و سیم‌کشی برق را برای اتمام پروژه نصب کنند.
پرینتر سهبعدی برای ساخت خانه از چه موادی استفاده می‌کند؟
موادی که در ساخت خانه با پرینتر سهبعدی استفاده می‌کنند، متفاوت است. گزینه‌های مختلفی برای ساخت وجود دارد و هر کدام مزایا و معایب خود را دارند. برخی از انواع اصلی مواد شامل موارد زیر است:
- بتن
- ملات
- پلاستیک
- منابع محلی
- شن
- فلز
توجه به این نکته نیز مهم است که همه روش‌ها و مواد برای هر محیطی مناسب نیستند. این امر به آب و هوا و همچنین هزینه و دسترسی مربوط می‌شود.
آیا خانه‌های سهبعدی مانند خانه‌های سنتی هستند؟
بله، تنها تفاوت واقعی در خانه‌های سهبعدی در دیوارها است. خانه‌های سنتی با استفاده از چوب یا ستون‌های بتنی و فلزی ساخته می‌شوند، به این معنی که کارگران ساختمانی با چوب و دیگر متریال ابتدا ساختار خانه را ایجاد کرده و سپس عایق بندی و دیوارها را انجام می‌دهند. در بیرون نیز، آن‌ها داربست می‌بندند، نمای کاشی و سنگ انجام می‌دهند. از سوی دیگر، خانه‌های سهبعدی با استفاده از پرینترهای بزرگی که بتن و پایه خانه را تشکیل می‌دهد، ساخته می‌شوند. در ابتدا دیوارها با بتن خالص ساخته می‌شوند و سپس داخلی خانه به‌صورت دستی تکمیل می‌شود. فقط 2-3 روز طول می‌کشد تا یک خانه سهبعدی ساخته شود، در حالی که ساختمان سنتی اغلب 5-8 هفته زمان می‌برد! این به این معنی نیست که تمام خانه چاپ می‌شود – تنها دیوارها با پرینتر سهبعدی چاپ می‌شوند. پس از ساخت دیوارها، تکنسین‌ها وارد می‌شوند و سیستم‌های لوله‌کشی، پوشش‌ها، کفپوش، تاسیسات برقی و سایر امور مورد نیاز برای سازگاری خانه را نصب می‌کنند تا امکان زندگی در آنجا فراهم شود.
آیا خرید خانه چاپ‌شده با پرینتر سهبعدی ارزان‌تر است؟
به طور کلی، خرید یک خانه ساخته شده با چاپ سهبعدی باید هزینه کمتری داشته باشد. طبق بررسی‌های انجام شده، خانه‌های ساخته شده با چاپ سهبعدی حدود ۱۵٪ کمتر هزینه ساخت نسبت به خانه‌های معمولی داشته‌اند. بنابراین، خانه‌های ساخته شده با چاپ سهبعدی باید ارزان‌تر از همتا‌هایشان باشند. با این حال، بسیاری از قیمت‌گذاری‌ها به دلیل تقاضای بازار است، بنابراین اگر در یک بازار رقابتی باشید، خانه ساخته‌شده با چاپ سهبعدی همچنان ممکن است بسیار گران باشد. همان منطق برای خرید خانه در بازار آزاد یا همکاری با یک سازنده برای ساخت خانه از ابتدا صدق می‌کند. اگر قیمت چوب به طرز قابل توجهی کاهش یابد و تقاضا در بازار مسکن کم شود، امکان این که خانه‌های چاپ سهبعدی گران‌تر از خانه‌های عادی شوند وجود دارد.
انواع پرینترهای سهبعدی برای ساخت و ساز چیست؟
دو نوع پرینتر سهبعدی برای چاپ خانه‌ها وجود دارد که عبارتند از:
- سیستم‌های دروازه‌ای: سیستم‌های دروازه‌ای شامل یک قاب ثابت بزرگ است که در امتداد دو یا سه محور حرکت می‌کند، در حالی که سر چاپگر در امتداد یک محور حرکت می‌کند. دروازه‌ای معمولاً در محل ساخته می‌شود و در طول فرآیند ساخت و ساز ثابت است. این نوع سیستم معمولاً برای پروژه‌های پرینت سهبعدی در مقیاس بزرگ‌تر استفاده می‌شود زیرا امکان ایجاد اشکال پیچیده با دقت و جزئیات را فراهم می‌کند. سیستم‌های دروازه‌ای معمولاً پایدارتر از اکسترودرهای بازوی رباتیک هستند و امکان چاپ سریع‌تر و استفاده از سر‌های (head) چاپ بزرگ‌تر را فراهم می‌کنند.
- اکسترودرهای بازوی رباتیک: اکسترودرهای بازوی رباتیک نسبت به سیستم‌های دروازه ی متحرک‌تر و همه کاره‌تر هستند. بازوهای رباتیک چاپگر سهبعدی معمولاً از پیش ساخته شده و به محل ساخت و ساز آورده می‌شوند. آن‌ها می‌توانند در امتداد شش محور حرکت کنند که انعطاف‌پذیری بیشتری در فرآیند چاپ دارند. آن‌ها معمولاً برای پروژه‌های چاپ سهبعدی در مقیاس کوچک‌تر یا برای چاپ روی سطوح نامنظم که به رویکرد انعطاف‌پذیرتری نیاز دارند استفاده می‌شوند. با این حال، اکسترودرهای بازوی رباتیک می‌توانند نسبت به سیستم‌های دروازه‌ای پایداری کمتری داشته باشند و ممکن است به زمان بیشتری برای کالیبراسیون و تنظیمات نیاز داشته باشند.
| سیستم‌های دروازه‌ای | اکسترودرهای بازوی رباتیک | |
| روش حرکت | ۲ یا ۳ محور | ۶ محور |
| قابلیت تغییر شکل | بله | بله |
| سرعت چاپ | بیشتر | کمتر |
| ابعاد قابل چاپ | بزرگ | کوچک |
| کالیبراسیون و تنظیمات | کمتر | بیشتر |
| پایداری | بیشتر | کمتر |
چرا مردم از خانه‌های ساخته شده با چاپ سهبعدی هیجان زده هستند؟
● چاپ سهبعدی خانه‌ها می‌تواند در حل مشکل کمبود مسکن با قیمت مناسب کمک کند.
هم اکنون با مشکلات بزرگی در هزینه مسکن روبرو هستیم. تعداد زیادی از مردم که می‌خواهند یک خانه بخرند اما به دلیل کمبود عرضه نمی‌توانند و این امر باعث افزایش قیمت‌ها شده است. خانه‌های سهبعدی ممکن است کلید آینده باشند. این خانه‌ها سریع‌تر و ارزان‌تر از ساخت‌های معمولی هستند، بنابراین این می‌تواند یک نوآوری عمده باشد.
● ساخت یک خانه سهبعدی نیاز به کار کمتری را به همراه دارد.
ساخت یک خانه سنتی با چارچوب چوبی، کثیف، آلوده، پر سروصدا و دارای مشکلاتی است. این کار به تعداد زیادی کارگر برای حمل و نقل مواد دارد. اما ساخت خانه با پرینتر سهبعدی در واقع فقط نیاز به یک چاپگر سهبعدی بزرگ و چند تکنسین دارد. این روند بسیار سریع‌تر و زحمت کمتری دارد. ساخت یک خانه سهبعدی دارای یک چارچوب 75-90 درصد سریع‌تر است نسبت به ساخت یک خانه با استفاده از روش‌های سنتی است.
● چاپ سهبعدی یک خانه برای محیط زیست بهتر است.
زمانی که ساخت یک خانه به روش سنتی انجام می‌شود، بسیاری از فعالیت‌های موجود برای محیط زیست مضر است. در حالی که چوب استفاده شده برای ساخت خانه، بازتاب‌پذیر است، اما مواد نامحدود دیگری مانند عایق و جزئیات خارجی قابل استفاده مجدد نیستند. همچنین مصرف سوخت در ماشین‌آلاتی مانند جرثقیل و بولدوزرها نیز بسیار زیاد است. بنابراین، چاپ سهبعدی بهترین راه حل برای محیط زیست است. دیوارهای ساخته شده از بتن نیز با توجه به عایق‌بندی، گرمایش و سرمایش، بسیار کارآمدتر هستند؛ بنابراین هزینه‌های مربوط به انرژی را کاهش می‌دهند.
● یک شرکت چاپ سهبعدی می‌تواند طرح‌های مسکونی را به راحتی سفارشی‌سازی کند.
یک شرکت چاپ سهبعدی می‌تواند به راحتی طرح ای مسکن را سفارشی کند. بتن یکپارچگی ساختاری و انعطاف‌پذیری بسیار بیشتری نسبت به چوب ارائه می‌دهد، بنابراین شرکت‌های چاپ سهبعدی می‌توانند کارهای بسیار منظم و منحصر به فردی را انجام دهند که همتایان خود نمی‌توانند انجام دهند. از گنبدهای کروی گرفته تا گوشه‌ها و اشکال منحصر به فرد، یک چاپگر سهبعدی می تواند بسیار بیشتر از قاب‌بندی چوبی سنتی انجام دهد.
مزایای خانه‌های پرینت سهبعدی
ساخت و ساز با پرینت سهبعدی ممکن است جریانی جدید باشد، اما مزایای زیادی دارد که می‌تواند برای سال‌های آینده مقرون به صرفه بودن خانه در سراسر جهان را حل کند.
در اینجا برخی از مزایای اصلی ساخت خانه با پرینتر سهبعدی آورده شده است:
- سرعت: اغلب حتی 24 ساعت طول نمی‌کشد تا یک خانه کوچک با پرینت سهبعدی بسازید.
- هزینه: قیمت خانه‌هایی که با پرینت سهبعدی ساخته شده‌اند به طرز شگفت انگیزی ارزان هستند و امروزه به طور متوسط حدود 10000 دلار قیمت دارند. شرکت پیشرو ساخت خانه با پرینتر سهبعدی، ICON امیدوار است که این خانه‌ها در آینده حتی مقرون به صرفه‌تر باشند، با هدف پیش‌بینی شده کاهش ساخت تا 4000 دلار. هنگامی که لوله‌کشی، برق و سایر ساخت و سازهای اضافی اضافه شود، هزینه نهایی مسکن امروز به طور متوسط حدود 140،000 تا 160،000 دلار است.
- تطبیق‌پذیری: خریداران خانه به جای نیاز به کمک گرفتن از یک معمار، می‌توانند از فناوری سهبعدی برای سفارشی کردن شکل خانه خود استفاده کنند و در مرحله طرح اولیه بدون پرداخت قیمت سنگین، ایده خود را بسازند.
- پایداری: ساخت و ساز خانه‌های سهبعدی به دلیل مهندسی بیش از حد دارای زنجیره تامین کوتاه‌تر و ضایعات کمتر است. این کاهش در فرآیند و ضایعات این خانه‌ها را دوست‌دار محیط زیست می‌کند.
معایب پرینترهای سهبعدی برای ساخت خانه چیست؟
اگرچه چاپ سهبعدی در ساخت خانه دارای مزایای زیادی است، اما نیز برخی معایبی نیز وجود دارد که باید در نظر گرفته شود، مانند:
- هزینه‌های اولیه بالا: هزینه خرید یا اجاره یک پرینتر سهبعدی ممکن است بسیار گران باشد. علاوه بر این، حمل و نقل پرینترهای سهبعدی بزرگ به محل کار می‌تواند چالش برانگیز باشد. هزینه‌های دائمی برای مواد و نگهداری نیز باید در نظر گرفته شود.
- چالش‌های قوانین: چارچوب قوانین برای چاپ سهبعدی در صنعت ساخت و ساز در حال حاضر مبهم است. یکی دیگر از چالش‌ها همراهی تکنولوژی چاپ سهبعدی به فرایندهای سنتی، مدیریت پروژه‌های ساخت و ساز است. ممکن است کدهای ساختمانی باید بروزرسانی شوند تا استفاده از این تکنولوژی مجاز شود. تاسیس یک کد ساختمانی یکپارچه برای چاپ سهبعدی در ساخت و ساز در سراسر شهرداری‌ها، یک مانع اساسی برای غلبه بر آن خواهد بود.
- کنترل کیفیت: اگرچه چاپ سهبعدی قادر است ساختارهای پیچیده و طرح‌های سفارشی را ایجاد کند، اما تضمین کیفیت نهایی محصول می‌تواند چالش‌‌‌برانگیز باشد. فرایند خودکار بر کمال‌گرایی و دقت پرینتر بستگی دارد و استفاده از مواد خام نیز می‌تواند بر کیفیت نهایی محصول تأثیرگذار باشد.
- کمبود نیروی کار: در حال حاضر کمبود کارگران ماهر در صنعت ساخت و ساز وجود دارد و چاپ سه بعدی به مجموعه‌ای تخصصی‌تر از مهارت‌ها نیاز دارد. پیدا کردن کارگران واجد شرایط برای چاپ سه بعدی در ساخت و ساز ممکن است یک چالش مهم باشد.
مزایا و معایب ساخت خانه با پرینتر سهبعدی:
| ساخت خانه با پرینتر سهبعدی | |
| مزایا | معایب |
| سرعت بالا | هزینه‌های اولیه زیاد |
| هزینه کم | چالش‌های قوانین متعدد |
| تطبیق‌پذیر | کنترل کیفیت نامشخص |
| پایداری بالا | کمبود نیروی کار متخصص |
یک خانه با چاپ سهبعدی چقدر می‌تواند دوام بیاورد؟
طول عمر یک خانه با پرینت سهبعدی بستگی به مواد و تکنیک‌هایی دارد که برای چاپ آن استفاده می‌شود. شرکت‌های آینده‌نگر که خانه‌های پرینت سهبعدی را در مدل‌های تجاری خود وارد می‌کنند، به طیف وسیعی از مواد فراتر از مخلوط‌های بتن ساده دسترسی دارند. برخی از شرکت‌ها از ژئوپلیمرها یا سایر مخلوط‌های موادی استفاده می‌کنند که شبیه بتن هستند، اما به عنوان بتن طبقه بندی نمی‌شوند. در مقایسه با ساخت بلوک‌های بتنی و پانل‌های پیش ساخته، انتظار می‌رود خانه‌های پرینت سهبعدی عمر طولانی‌تری داشته باشند – حداقل 100 سال. با فرض عدم جدایی بین لایه‌های چاپ شده سهبعدی و اینکه هیدراتاسیون مناسب در طول فرآیند ساخت و ساز حفظ می‌شود، خانه‌های چاپ سهبعدی پتانسیل دوام بیش از 300 سال را دارند. این به دلیل استحکام و چگالی مواد و توانایی هندسه برای کنترل فشار است.
جمع‌بندی
در این مقاله از همیار پرینتر به کاربرد ساخت خانه پرینترهای سهبعدی پرداختیم. همان‌طور که گفتیم، این نوع از ساختوساز یک جریان و روش نوظهور است و در همه‌ی کشورها فراگیر نشده است. ساخت خانه با پرینتر سهبعدی به‌طور قابل توجهی به زمان کمتری نیاز دارد اما همچنان با مشکلات و معایبی روبه‌رو است. باتوجه به مزایای این روش و پیشرفت تکنولوژی، انتظار می‌رود به زودی این روش ساختوساز جایگزین روش ساختمان‌سازی سنتی شود.
برای اطلاعات بیشتر در خصوص سرویس و تعمیر ماشین‌های اداری به سایت همیار پرینتر مراجعه کنید.
سوالات متداول
1. آیا فناوری پرینت سهبعدی فقط به ساخت خانه محدود می‌شود؟
خیر، از پرینت سهبعدی می‌توان برای ایجاد سازه‌های دیگر مانند پل‌ها و ساختمان‌های تجاری و دفاتر نیز استفاده کرد. اولین آسمان‌خراش پرینت سهبعدی جهان که در دبی نمایش داده شده اس، در حال ساخت است.
2. آیا فناوری چاپ سهبعدی قادر به ارائه ساختارهای ایمن است؟
بله، پرینترهای سهبعدی می‌توانند سازه‌های ایمن و قابل اعتماد را چاپ کنند. با این حال، ایمنی یک سازه پرینت سهبعدی به کیفیت مواد استفاده شده و فرآیند ساخت بستگی دارد، درست مانند هر ساختمانی که به طور سنتی ساخته می‌شود. با این حال، پرینترهای سهبعدی دقت بیشتری را در ساخت و ساز ممکن می‌کنند که می‌تواند ساختارهای دقیق و قابل اعتمادتری را به همراه داشته باشد.
3. آیا هزینه یک خانه با چاپ سهبعدی بیشتر از خانه‌ای است که به طور سنتی ساخته شده است؟
خیر. مجمع جهانی اقتصاد گزارش کرده است که پرینت سهبعدی خانه‌ها با حذف نیاز به مواد و نیروی کار گران قیمت، جایگزینی مقرون به صرفه و کارآمد برای روش‌های ساخت و ساز سنتی با صرفه جویی تا 45 درصد است. خانه‌های چاپ سهبعدی به مواد و نیروی کار کمتری نیاز دارند و با مواد محلی ساخته می‌شوند. این منجر به کاهش هزینه‌ها و زمان مونتاژ م شود. فرآیند پرینت سهبعدی سریع‌تر و خودکارتر است، خطر خطای انسانی را کاهش می‌دهد، منجر به افزایش بهره‌وری می‌شود و اجازه می‌دهد پروژه‌ها به سرعت و با کمترین اختلال تکمیل شوند.