۵ دلیل برای ساخت و ساز پرینت سه بعدی

بانک جهانی پیش بینی کرده است که تا سال 2025، 1.6 میلیارد نفر تحت تاثیر کمبود مسکن قرار خواهند گرفت. بر اساس تحقیقات Straits، ارزش بازار جهانی پرینت سه بعدی ساخت و ساز (3DCP) در سال 2021، 10.94 میلیون دلار بود که انتظار می رود بین سال های 2022 تا 2030 با CAGR 101 درصد رشد کند. با لایه‌بندی بتن، پلیمر، فلز یا مواد دیگر با استفاده از یک بازوی روباتیک، چاپگرها می‌توانند به مکان‌هایی دسترسی پیدا کنند که مسکن و نیروی کار نیز در آنها کم است. 3DCP دقیقاً به موقع دست به کار شده است تا ساختارهای سریعی را ارائه دهد که این مشکل کمبود مسکن را تا حدودی حل می‌کنند. بیایید نگاهی دقیق‌تر به پنج عامل اصلی مؤثر بر نرخ رشد 3DCP بیندازیم.

1. صرفه جویی

سرعت و مزایای اقتصادی 3DCP ساخت و ساز سریع را با قرار دادن مواد لایه به لایه امکان پذیر می کند و زمان مورد نیاز برای روش های ساخت و ساز سنتی را کاهش می دهد. این سرعت به‌ویژه برای پروژه‌هایی ضرب‌الاجل‌ یا شرایط اضطراری مانند بلایای طبیعی بسیار ارزشمند است. برای مثال Power2Build را در نظر بگیرید. آنها اولین ساختمان چاپ سه بعدی آنگولا را چاپ کردند. هزینه کل مصالح برای دیوارهای بتنی کمتر از 1000 دلار آمریکا بود. علاوه بر این، این پروژه آغاز انقلاب ساخت و ساز چاپ سه بعدی و اولین خانه 3DCP در نظر گرفته می شود. پروژه ویرجینیا، ابتکاری برای پرینت سه بعدی بیش از 200 خانه مقرون به صرفه در مدت 3 سال است که از سال 2022 شروع می شود. این پروژه نه تنها چاپ سه بعدی خانه ها، بلکه جاده ها و ابزارهای ضروری برای خانه های پرینت سه بعدی است. و همین سال گذشته، اولین راه حل بتن پرینت سه بعدی در مکزیک توسط شرکت های چندملیتی پیشرو مواد ساختمانی Cemex و COBOD، رهبران جهان در راه حل های چاپ سه بعدی ساخت و ساز، معرفی شد. در حالی که راه اندازی اولیه و هزینه های سرمایه گذاری برای فناوری 3DCP می تواند زیاد باشد، اغلب منجر به صرفه جویی در هزینه های طولانی مدت به دلیل کاهش هزینه های نیروی کار، به حداقل رساندن هدر رفت مواد و فرآیندهای ساخت و ساز بهینه می شود که همگی به کاهش بودجه کلی کمک می کنند.

2. آزادی و پیچیدگی طراحی

از کابین‌های شهری زیبا گرفته تا خانه‌های با انرژی خورشیدی، 3DCP امکان طراحی‌های معماری پیچیده و کاربردی را فراهم می‌کند که تفکر متعارف در ساخت‌وساز را به چالش می‌کشد. این آزادی طراحی، امکانات جدیدی را برای سازه‌های نوآورانه و منحصر به فرد باز می‌کند. معماران همچنین می توانند با نحوه چاپ این سازه ها خلاقیت به خرج دهند. 3DCP این امکان را فراهم می‌کند تا قطعلت در خارج از محل پیش ساخته و در محل مونتاژ شوند، کار در محل و زمان ساخت را کاهش می دهد، که به ویژه در سناریوهایی که مدیران پروژه باید ساخت و ساز را بر اساس محدودیت های زمانی خاص یا آماده سازی زمین تنظیم کنند، بسیار ارزشمند است. ایده این است که با افزایش 3DCP و نرم افزار طراحی، مهندسان می توانند کنترل بیشتری بر کار خود داشته باشند. آنها می توانند دوام مواد، سرعت چاپ و هزینه های حمل و نقل را برنامه ریزی و محاسبه کنند و فرآیندهای ساختمانی کارآمدتر و در عین حال خلاقانه تر را امکان پذیر کنند.

۳. پایداری و بهره وری مواد

حای تعجب نیست که صنعت ساخت و ساز تحت فشار فزاینده ای برای کاهش اثرات زیست محیطی خود و پایدارتر شدن در کل زنجیره ارزش خود قرار دارد. 3DCP امکان دقت بیشتر در استفاده از مواد را فراهم می کند که ضایعات را به حداقل می رساند و با مواد جایگزین سازگار با محیط زیست سازگار است.

مصالح ساختمانی انقلابی، D.fab، تنها یک نمونه جایگزین مصالح ساختمانی است که دوام بتن معمولی را با ردپای CO2 1.5 برابر کمتر از ملات هایی که معمولاً در 3DCP استفاده می شود، ارائه می دهد. با تولید لایه های افزودنی، کارگران ساختمانی فقط آنچه را که لازم است چاپ می کنند و ضایعات مواد اولیه گران قیمت را کاهش می دهند. به طور مشابه، لایت استون مصنوعی مایتی یک کامپوزیت پلیمری با قابلیت پخت سریع است که از 60 درصد عناصر بازیافتی و 99 درصد ضایعات کمتر در مقایسه با روش‌های سنتی تشکیل شده است. هر دو ماده به اندازه کافی قوی هستند تا وزن خود را هنگام چاپ خطوط افقی تحمل کنند و در هنگام قرار گرفتن در معرض نور UV برای ایجاد ساختارهای ایمن و مقاوم در برابر آب و هوا جامد می شوند. تحقیق و توسعه مداوم در 3DCP منجر به اصلاح تکنیک ها و توسعه مواد جدید مناسب برای ساخت و ساز می شود. با پیشرفت تکنولوژی، مقرون به صرفه بودن، کارایی و قابلیت اطمینان 3DCP بیشتر بهبود می یابد.

4. کمبود نیروی کار و ایمنی

Associated Builders and Contractors (ABC) می گوید کمبود نیروی کار در حوزه‌ی ساخت و ساز در سال 2023 از نیم میلیون نفر گذشت. 3DCP با خودکارسازی پروسه‌ی ساخت و ساز و کاهش نیاز به کار دستی در محیط های خطرناک، محدودیت های نیروی کار را برطرف می کند. این می تواند ایمنی کارگران را افزایش دهد و در عین حال تأثیر کمبود نیروی کار را نیز کاهش دهد. ژاپن قبلاً مدل‌های مسکن اضطراری را در کمتر از 24 ساعت ساخته است که هزینه آن کمتر از 3 میلیون ین (حدود 20520 دلار) است و خدمه ساخت‌وساز کم یا بدون هیچ خدمه‌ای هستند. Tvasta Manufacturing Solutions در وبلاگ خود می نویسد که “یک چاپگر سه بعدی استاندارد می تواند خانه ای به مساحت 2000 فوت مربع را در کمتر از یک هفته تولید کند که 1/8 کل زمان صرف شده برای ساخت یک خانه کارآمد است.” با افزایش کارایی و کاهش زمان مورد نیاز در محل، 3DCP تقاضا برای تیم های بزرگ ساخت و ساز در محل و برای دوره های طولانی را کاهش می دهد.

از هر پنج پیمانکار عمومی بازنشسته تنها یک نفر وارد میدان می شود. 3DCP محل کار ایمن تر با ساعات قابل پیش بینی را ایجاد می کند زیرا کارمندان این گزینه را دارند که در شرایط آب و هوایی نامناسب در تأسیسات بسته کار کنند و شرایط را به بهترین شکل مهیا کنند. علاوه بر این، کار می تواند بومی سازی شود. روش‌های ساخت و ساز سنتی سازگار با محیط‌های دورافتاده یا سخت، مانند مناطق آسیب‌دیده یا مناطق مستعد رانش زمین نیستند. فناوری 3DCP می‌تواند زیستگاه، پناهگاه یا زیرساخت‌ها را در چنین شرایطی با تعداد کارمندان کمتر در محل ساختمان ایجاد کند.

5. استانداردهای نظارتی و پذیرش عمومی

همانطور که پذیرش 3DCP رشد می کند، نهادهای نظارتی و استانداردهای صنعتی برای تطبیق با این فناوری جدید در حال تکامل هستند. دستورالعمل‌ها و استانداردهای واضح‌تر می‌توانند چارچوبی را فراهم کنند که اعتماد و اطمینان را در ساخت‌وسازهای پرینت سه بعدی تقویت کند. با این حال، درک چگونگی ارزیابی این ساختمان ها بزرگترین چالش است. به دلیل مقرون به صرفه بودن و الزامات مسکن محیطی، فشار زیادی برای تایید سازه های چاپ سه بعدی وجود خواهد داشت. در حالی که اطلاعات بیشتری در مورد ارزیابی این فناوری در کدها و استانداردها مورد نیاز است، سازمان هایی مانند NFPA، شورای کد بین المللی و UL می توانند کمک کنند. UL قبلاً یک چارچوب پیشنهادی برای ارزیابی و تأیید ساختمان‌های پرینت سه بعدی منتشر کرده است. همانطور که پروژه های 3DCP بیشتر مورد توجه و دیده شدن قرار می گیرند، پذیرش و بودجه برای پشتیبانی از این فناوری افزایش می یابد. این برداشت‌های مثبت و مطالعات موردی موفق به تغییر فرهنگی گسترده‌تر به سمت پذیرش روش‌های ساخت و ساز نوآورانه کمک می‌کند. درباره نویسنده Ibon Iribar، مشاور سرمایه‌گذاری و نوآوری باز در CEMEX Ventures، عمیقاً فناوری‌های پیشرفته صنعت ساخت و ساز را بررسی و تجزیه و تحلیل می‌کند و به شناسایی فرصت‌های سرمایه‌گذاری و توسعه کسب‌وکار با استارت‌آپ‌ها، پروژه‌ها و نهادهای جدید اکوسیستم فناوری ساخت و ساز در بازارهای مختلف کمک می‌کند. ایبون تلاش‌ها را برای بزرگترین چالش برای استارت‌آپ‌های ساخت‌وساز، مسابقه استارت‌آپ ساخت‌وساز، رهبری می‌کند و در طول سال به دنبال خلاقانه‌ترین و امیدوارکننده‌ترین راه‌حل‌ها برای سرمایه‌گذاری یا همکاری با آن‌ها، حمایت از توسعه استارت‌آپ‌ها و رشد آن‌ها در محیط ساخته شده، کار می‌کند.

منبع: 3dprint