ساخت خانه با پرینت سه بعدی یا همان تکنولوژی چاپ سه بعدی ساختمان (Construction 3D printing) نوعی چاپ در صنعت ساخت و ساز است که از روش چاپ سه بعدی برای ایجاد بنا و سازه مورد نظر استفاده می کند. امروزه روش های متنوعی برای ساخت خانه با پرینت سه بعدی مورد استفاده قرار می گیرند. مهم ترین روش های ساخت خانه با پرینت سه بعدی همان اکستروژن بتن، سیمان، فوم و پلیمر و ایجاد انواع پیوند های واکنشی و زینترینگ و جوشکاری افزودنی است.

ساخت خانه با پرینت سه بعدی با استفاده از ربات های غول پیکر صنعتی و ماشین های کاملا خودکار انجام می شود. این پرینتر های سه بعدی کاربرد های زیادی در بخش های تجاری، عمومی و خصوصی دارند. همچنین از مزیت های ساخت خانه با پرینت سه بعدی می توان به هزینه پایین کارگر، سرعت و دقت بالای آن اشاره کرد. از پرینتر های سه بعدی می توان در ساخت قسمت های مختلف ساختمان مثل ستون ها و پنل ها و همچنین در ساخت پل ها و انواع مجسمه ها استفاده کرد.

فرایند ساخت خانه با استفاده از پرینتر سه بعدی

خانه های چاپ سه بعدی

خانه های چاپ سه بعدی به سازندگان و معماران بناها اجازه می دهند تا در طراحی خود کاملا انعطاف پذیر باشند. با بهره گیری از خانه های چاپ سه بعدی هزینه ساخت و ساز به مقدار قابل توجهی کاهش پیدا می کند. چرا که ساخت خانه با پرینت سه بعدی در مقیاس بزرگ، از نظر هزینه کارگر و مصالح ساختمانی بسیار مقرون به صرفه است. خانه های چاپ سه بعدی سبب می شود تا طراحان بتوانند در هر نقطه از دنیا فرایند ساخت و ساز را با کمترین قیمت انجام دهند. از آنجایی که در فرایند چاپ سه بعدی، فایل طراحی خانه از کامپیوتر به پرینتر انتقال پیدا می کند، نتایج دقیق تر و بهتر خواهند بود. چرا که خطای انسانی به حداقل می رسد. همچنین ساخت خانه با پرینت سه بعدی می تواند ضایعات ساختمانی را تا ۳۰٪ کم کند.

یک خانه ساخته شده با استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی

معایب ساخت خانه با پرینت سه بعدی

ساخت خانه با پرینت سه بعدی معایبی نیز دارد. برای مثال امروزه قانون خاصی برای نظارت و تایید خانه های چاپ سه بعدی وجود ندارد. ابتدا لازم است تا استاندارد های به خصوصی همچون لوله کشی، برق کشی و غیره تدوین شوند. ایراد بعدی این است که برخی از ساختمان ها از فولاد بهره می گیرند که در روش های ساخت خانه با پرینت سه بعدی نمی توان آن ها را تولید کرد. چرا که در ساخت خانه با پرینت سه بعدی ، تنها بتن و پلاستیک قابلیت پرینت شدن را دارند. علاوه بر موارد ذکر شده، در ساخت خانه با پرینت سه بعدی افراد کمی بر تکنولوژی های مورد استفاده واقف بوده و مهارت های لازم را دارا هستند. همین موضوع سبب کمبود نیروی انسانی در مرحله ساخت و ساز می شود. همچنین تکنولوژی ساخت خانه با پرینت سه بعدی سبب بی کار شدن بسیاری از کارگران سنتی نیز می شود.

فرایند چاپ سه بعدی خانه

کاربرد پرینت سه بعدی در ساخت خانه

ساخت خانه با پرینت سه بعدی قابلیت ها و ویژگی های به خصوص دارد. برای مثال امکانات بی پایان چاپگر های سه بعدی برای طراحی و نمای ساختمان بسیار حائز اهمیت است. تنها چیزی که معماران را در طراحی با استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی محدود می کند، تخیل خود آن ها است. برای مثال چاپگر های سه بعدی را می توان به راحتی برای ایجاد ساختار منحنی و قوسی شکل به کار برد. با استفاده از کامپوزیت و بتن، چاپ گر های سه بعدی می توانند سازه های منحنی شکل را تولید کنند. این سازه ها در مقایسه با سازه های راست و خطی، سازه هایی نوین به شمار می روند.

علاوه بر ساخت خانه با پرینت سه بعدی ، در قسمت های دیگری همچون طراحی و تولید ابزار، تولید قطعات الکترونیکی، مهندسی هوافضا، دندان پزشکی و پزشکی نیز پرینتر های سه بعدی کارایی دارند. البته امروزه اگرچه این پرینتر های سه بعدی نمی توانند ویلای لوکس و بزرگ یا هتل های چند طبقه را بسازند اما برای ساخت و ساز خانه های متوسط و دیگر سازه های کم قیمت گزینه ایده آلی هستند.

خانه ساخته شده با استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی

نحوه کار پرینترهای سه بعدی

نحوه کار پرینترهای سه بعدی شباهت زیادی به آجرچینی سنتی دارد. نحوه کار پرینترهای سه بعدی را اینگونه می توان بیان کرد که ریل های مخصوصی وجود داشته که در اطراف محل احداث خانه نصب می شوند. این ریل ها وظیفه هدایت بازو های رباتیکی را در فرایند ساخت خانه با پرینت سه بعدی را بر عهده دارند. ریل های مذکور با حرکت به سمت های مختلف می توانند مدل از پیش طراحی شده خانه را می سازند و بتن ریزی می کنند. ماله هایی نیز در قسمت بالایی و جانبی نازل وجود داشته که وظیفه صاف کردن لایه های بیرون آمده را دارند.

نکته ای که در اینجا مهم است این است که بتن هایی که در ساخت خانه با پرینت سه بعدی استفاده می شوند بتن های زودگیر هستند. زیرا در فرایند ساخت خانه با پرینت سه بعدی ، نحوه کار پرینترهای سه بعدی به این صورت است که بتن های ریخته شده قبل از ادامه فرایند باید حتما سفت و سخت شوند. در حقیقت در ساخت خانه با پرینت سه بعدی ، مدل خانه توسط یک مدل سه بعدی طراحی می شود. می توان برای طراحی مدل سه بعدی از اسکنر سه بعدی یا نرم افزار های مخصوص استفاده کرد.

فرایند پرینت سه بعدی خانه

بهترین چاپگرهای سه بعدی خانه

در ساخت خانه با پرینت سه بعدی لازم است تا از ویژگی های یک پرینتر خوب اطلاع داشته باشیم. دستگاه پرینتر با افزودن لایه های بتن به لایه های دیگر خانه را می سازد. این فناوری مشابه با فناوری پرینت به روش fused deposition modeling است. برای ساخت خانه با پرینت سه بعدی باید از موادی از نوع بتن یا خاک استفاده کرد. این مواد از طریق نازل در لایه های متوالی به یکدیگر فشار داده شده تا ساختمان به صورت سه بعدی ساخته شده و ساخت خانه با پرینت سه بعدی تکمیل شود.

ساخت خانه با پرینت سه بعدی در صنعت ساختمان سازی با توجه به صرفه جویی که در وقت می شود، نسبت به ساخت و ساز های سنتی بسیار با صرفه است. اما ساخت خانه با پرینت سه بعدی هنوز به صورتی کاملا کاربردی نمی تواند برای ساخت صفر تا صد یک خانه مناسب باشد. زیرا تاکنون تنها قاب و دیوار های خانه را می توان با این روش ساخت. ساخت قسمت های دیگر خانه مثل پنجره ها، برق کشی و لوله کشی باید جداگانه انجام شود.

علاوه بر ساخت خانه با پرینت سه بعدی ، از این تکنولوژی می توان برای ساخت پل ها، نیمکت ها و تزئینات ساده فضای باز نیز استفاده کرد. در ادامه به بررسی و توضیحی مختصر در مورد سه پرینتر که توانایی ساخت خانه با پرینت سه بعدی را دارند، پرداخته می شود.

پرینت سه بعدی به روش Fused Deposition Modeling

پرینتر سه بعدی Apis Cor خانه ساز

شرکتی روسی به اسم Apis cor وجود دارد که تولید کننده یک نوع چاپگر سه بعدی برای ساخت خانه می باشد. ساخت خانه با پرینت سه بعدی این شرکت تنها ۲۴ ساعت طول کشیده و حتی در شرایط نامناسب آب و هوایی نیز می تواند خانه بسازد. پرینتر شرکت مذکور دارای 4.5 متر ارتفاع و 1.5 متر طول و عرض است و به راحتی می تواند با جرثقیل حمل شود. در حقیقت، این دستگاه یک دستگاه پرینت سه بعدی بتن و یک پرینتر سه محوره است.

پرینتر Bati Print

پرینتر Bati Print یک فناوری چاپ سه بعدی است که توسط محققان دانشگاه نانت ساخته شده است. برای اولین با ساخت خانه با پرینت سه بعدی در شهر نانت فرانسه توسط همین پرینتر میسر شد. محققان این دانشگاه با همکاری شرکت LS2N (نام آزمایشگاهی که در زمینه ساخت روبات فعال است)، یک ربات 4 متری به طول 3 متر ساخته اند. ربات مذکور این توانایی را دارد که سه لایه مواد را به صورت متوالی در فرایند ساخت خانه با پرینت سه بعدی بسازد.

پرینتر سه بعدی کوچک

Be More 3D پرینتر خانه ساز

پرینتر خانه ساز Be more 3D توسط یک شرکت اسپانیایی با استفاده از ۴ نیروی کار جوان تولید شد. شرکت آن ها در زمینه ساخت و ساز و بهبود فن آوری پرینت سه بعدی خصوصا در زمینه افزودنی های بتنی فعال است. در حقیقت، شرکت Be more 3D اولین شرکتی بود که در اسپانیا پرینتر های سه بعدی را تولید کرد. فناوری به کار گرفته توسط آنها ساخت خانه با پرینت سه بعدی و همچنین اجرای چندین پروژه در زمینه ساخت و ساز را در اسپانیا مسیر کرده است.

هزینه ساخت خانه با پرینت سه بعدی

در دنیای مدرن امروزی هر تکنولوژی جدید، وقتی که به بازار وارد می شود دارای یک قیمت مشخص است. برای مثال در ابتدا پرینتر هایی که زمینه ساخت خانه با پرینت سه بعدی وارد بازار شدند و توانایی پرینت بتن را داشتند، بسیار گران قیمت بودند. اما رفته رفته همانند دیگر تکنولوژی ها قیمت آن ها رو به کاهش است.

ساخت خانه با استفاده از چاپگر سه بعدی

همانطور که در بالا اشاره شد چندین پروژه ساخت خانه با پرینت سه بعدی در دنیا وجود دارد، تعیین یک قیمت دقیق برای چاپ سه بعدی خانه ها غیر ممکن است. اما می توان یک مورد از پروژه های معرفی شده را با ذکر قیمت هر بخش معرفی کرد. برای مثال خانه های ساخت شرکت Apis cor تقریبا حدود ۱۰ هزار دلار قیمت دارند. اگر بخواهیم به صورت جزئی تر به قیمت این خانه در سال ۲۰۱۷ نگاهی بیاندازیم می توان قیمت ساخت خانه با پرینت سه بعدی را به این صورت تفکیک کرد:

هزینه ساخت فونداسیون خانه: 277 دلار، دیوارهای خانه: 1624 دلار، کف و سقف خانه: 2434 دلار، سیم کشی درون خانه: 242 دلار، در و پنجره خانه: 3548 دلار، اتمام نمای بیرونی خانه: 831 دلار، اتمام داخلی خانه (شامل سقف های کاذب): 1178 دلار می باشد. لازم به ذکر است اطلاعات ذکر شده از شرکت Apis cor استخراج شده اند.