ساخت خانه با پرینتر سه بعدی انقلابی در صنعت ساختمانسازی محسوب میشود و پتانسیل بالایی برای تامین مسکن سریع و مقرون به صرفه برای میلیونها نفر در سراسر جهان دارد.
ساخت خانه با پرینتر سه بعدی در ایران نیز در حال گسترش است و نویدبخش آیندهای روشن برای صنعت خانه سازی با پرینتر سه بعدی در کشور میباشد.
اما چطور میتوان یک خانه را چاپ کرد؟ در این مقاله به بررسی تکنیکها، ماشینآلات و مواد مختلف مورد استفاده در ساخت خانه با پرینتر سه بعدی خواهیم پرداخت.
فهرست مطالب
پیشینه چاپ سه بعدی
چاپ سهبعدی به عنوان یک روش تولید جدید، ۴۰ سال است که ابداع شدهو کاربرد آن در تولید کالاهای مصرفی مانند مجسمهها و ابزارها و همچنین اقلام تخصصیتر مانند پروتزها و قطعات خودرو برای بسیاری آشناست.
اما طی دهه اخیر، این فناوری به عرصه ساخت سازههای بزرگ و دائمی مانند پلها، پناهگاهها و خانهها نیز قدم گذاشته است.
بیشتر بخوانید: ۱۰ ترند برتر خانه هوشمند در سال ۲۰۲۵
خانه های پرینتر سه بعدی چیستند؟
خانههای چاپ سهبعدی، خانههایی در اندازه واقعی هستند که با استفاده از پرینتر سه بعدی ساختمان ساخته میشوند.
این روش، به عنوان روش اصلی ساخت، امکان ساخت سازههایی با قابلیت سفارشیسازی بالا را فراهم میکند. با حداقل نظارت انسانی، این خانهها میتوانند در محل یا خارج از محل و در عرض چند ساعت با کسری از هزینه ساخته شوند.
خانه سازی با پرینتر سه بعدی چه ویژگی هایی دارد؟
پرینتر سه بعدی ساختمانسازی به طور معمول، خانههایی با اشکال منحنی و آزاد از جنس مخلوط سیمان ایجاد میکند. پروژههای چاپ سهبعدی ساختمان، طیف وسیعی از نمونههای اولیه قابل سکونت تحت مطالعه تا خانههای مقرون به صرفه آماده برای سکونت و حتی خانههای لوکس سطح بالا را شامل میشوند.
تفاوت خانه های پرینتر سه بعدی با خانههای سنتی
خانههای چاپ سهبعدی در مقایسه با خانههای سنتی مزایای قابل توجهی دارند. این خانهها سریعتر ساخته میشوند (حتی تا ٢٠ برابر سریعتر)، ارزانتر هستند (تا 45 درصد کاهش هزینه)، به نیروی کار کمتری نیاز دارند و ضایعات مصالح را به حداقل میرسانند.
همچنین، خانههای چاپ سهبعدی سازگارتر با محیط زیست هستند، زیرا به مواد و انرژی کمتری برای ساخت نیاز دارند و به آرماتوربندی نیاز ندارند. علاوه بر این، فناوری چاپ سهبعدی آزادی طراحی بیشتری را برای معماران فراهم میکند و امکان ساخت سازههای منحنی و پیچیدهتر را بدون افزایش هزینه فراهم میکند.
در حالی که خانههای سنتی با روشهای آزمایش شده و قابل اعتماد ساخته میشوند، استفاده از پرینتر سه بعدی خانه ساز انعطافپذیری و شخصیسازی بیشتری را ارائه میدهند.
نکته: اگرچه برای تکمیل ساختمان (مانند لولهکشی و نصب پنجرهها) به کارگران بیشتری نیاز است، اما چاپ سهبعدی با ایجاد بازشوها در دیوارها و فونداسیون برای لولهکشی، پنجرهها، خروجیهای برق و سایر ویژگیها، ادغام سایر تخصصها را در فرآیند ساخت تسهیل میکند.
بیشتر بخوانید: خانه هوشمند چیست؟ ویدیو + مزایا و معایب اسمارت هوم (Smart Home)
استفاده از پرینتر سه بعدی در ساختمان سازی و مزایای آن
ساخت خانه با پرینتر سه بعدی (که به عنوان 3D Printer شناخته میشود) دنیای جدیدی از امکانات را میگشاید که با روشهای ساخت و ساز معمولی امکانپذیر نیست.
از جمله این موارد میتوان به انعطافپذیری طراحی و فرصت پیادهسازی اشکال پیچیده، کاهش هزینههای مواد و نیروی کار و کاهش خطاهای محل ساخت و ساز به دلیل فرآیندهای خودکار اشاره کرد.
- انعطافپذیری طراحی
- کاهش ضایعات مصالح
- کاهش زمان ساخت
- کاهش نیروی انسانی
انعطافپذیری طراحی
ساخت اشکال پیچیده یا گرد با روشهای معمولی چالش برانگیز و پرهزینه است. هنگام استفاده از چاپگر ساختمانی سهبعدی برای پروژههای ساختمانی، امکانات طراحی انعطافپذیرتر میشوند.
برای اشکال پیچیده، چاپگر ساختمانی سهبعدی میتواند مقادیر کمی از بتن را دقیقاً در جایی که مورد نیاز است قرار دهد و گزینههای طراحی معمار را به طور قابل توجهی بهبود بخشد.
کاهش ضایعات مصالح
با استفاده از پرینتر 3 بعدی خانه، معماران و سازندگان میتوانند مقدار دقیق مصالح مورد نیاز را محاسبه کنند. این امر به کاهش ضایعات ساختمانی کمک میکند و در نتیجه هزینههای مربوط به مصالح را کاهش میدهد.
کاهش زمان ساخت
با استفاده از چاپگر سهبعدی، زمان تکمیل پروژه ساختمانی به طور چشمگیری کاهش مییابد. به عنوان مثال، با فناوری سهبعدی میتوان یک خانه را در حدود یک ماه و نیم ساخت، در حالی که ساخت آن با روشهای سنتی حدود ۶ ماه طول میکشد.
این امر منجر به کاهش هزینههای پرسنلی میشود، زیرا فرآیند ساخت سریعتر است و کارگران به مدت طولانی در محل ساخت و ساز نیاز ندارند.
کاهش نیروی انسانی
برای نگهداری از چاپگر سهبعدی فقط به ٢ تا ٣ نفر نیاز است. یک اپراتور متخصص و آموزشدیده برای چاپگر و یک اپراتور برای مصالح، مسئول اطمینان از عملکرد روان و ایمن چاپگر سهبعدی هستند.
همچنین، به دو دستیار در محل ساخت و ساز نیاز است. بنابراین، با داشتن تنها ۴ نفر در محل ساخت و ساز، هزینههای ساخت در مقایسه با نگهداری از یک تیم کامل برای ساخت خانه به روش سنتی کاهش مییابد.
پرینت سه بعدی ساخت خانه و معایب آن
همانطور که قبلا ذکر شد، هنوز چالشهایی در زمینه چاپ سهبعدی خانه وجود دارد. معایب ساخت و ساز سهبعدی عمدتاً به جدید بودن این فناوری مربوط میشود.
به عنوان مثال، کمبود مهندسان با مهارتهای لازم، قوانین ساختمانی محلی و تغییر مشاغل ساختمانی فعلی از جمله چالشهای موجود هستند.
- مهارتهای مهندسی
- قوانین ساختمانی
- تغییر مشاغل
مهارتهای مهندسی
- کل فرآیند طراحی باید به طور متفاوتی انجام شود، زیرا چاپگرهای سهبعدی نمیتوانند از نقشههای معمولی استفاده کنند.
- در حال حاضر، متخصصان کمی به ساخت ساختمان با پرینتر سه بعدیعلاقه نشان دادهاند. در نتیجه، قابلیتهای پیشرفته این فناوری جدید به طور کامل در فرآیند طراحی مورد استفاده قرار نمیگیرد.
- اگرچه تعداد فزایندهای از متخصصان جوان به استفاده از پرینتر سه بعدی خانه سازیعلاقهمند هستند، اما پروژههای آنها ممکن است به دلیل کمبود برنامههای سازگار با این فناوری جدید، عملی نشود.
قوانین ساختمانی
- یکی از چالشهای اصلی برای ساختمان سازی با پرینتر سه بعدی، قوانین ساختمانی محلی است.
- هنوز هیچ قانون یا رویه مناسبی برای صدور مجوز برای ساختمان سازی با پرینتر سه بعدی ایجاد نشده است.
- مقامات ملی در سراسر جهان هنوز باید الزامات مربوط به برق، لولهکشی، استحکام سازه و قوانین ایمنی عمومی را برای این نوع ساخت و سازها تطبیق دهند.
تغییر مشاغل
- اگرچه فناوری استفاده از پرینتر سه بعدی در ساختمان سازی در نهایت منجر به ایجاد فرصتهای شغلی جدید میشود، اما این پتانسیل را نیز دارد که تعداد زیادی از مشاغل فعلی را حذف کند.
- در حال حاضر، مشاغل نسبتاً کمی در زمینه نوآورانه چاپ سهبعدی ساخت و ساز وجود دارد.
- این فناوری تأثیر بسیار بیشتری بر مشاغل کارگری نسبت به هر انقلاب صنعتی دیگری خواهد داشت.
خانههای چاپ سهبعدی چگونه ساخته میشوند؟
چاپگر سه بعدی ساختمان، مثل جرثقیلهای عظیم ساختمانی، مجتمعهای مسکونی چند واحدی را لایه به لایه، آجر به آجر، از پایین به بالا میسازند. این روش ساخت و ساز که به آن “تولید افزایشی” میگویند، درست مثل چیدن لگو است، با این تفاوت که به جای دست، یک ربات غولپیکر این کار را انجام میدهد.
این چاپگرها بر اساس یک نقشه دیجیتال دقیق، مخلوطی خمیری شکل را روی هم میریزند. این خمیر جادویی، معمولاً از سیمان ساخته میشود، اما میتواند شامل ماسه، پلیمرهای خاص یا حتی مواد طبیعی مانند خاک، خاک رس یا پودر چوب باشد.
بیشتر بخوانید: خانه های هوشمند آینده؛ معرفی ۸ فناوری جدید + ویدیو
ساخت خانه با دستگاه پرینتر سه بعدی ساختمان – از طرح اولیه تا سازه نهایی
برای ساخت یک خانه چاپ سهبعدی، به یک طرح اولیه تبدیل شده یا طرح CAD، یک چاپگر ساختمانی سهبعدی، یک سیستم تامین مواد و مواد اولیه نیاز دارید. البته، این فرآیند بسته به عواملی مانند مدل چاپگر و انتخاب مواد میتواند متفاوت باشد. با این حال، فرآیند ساخت یک خانه چاپ سهبعدی معمولاً شامل 4 مرحله است.
در اینجا توضیح مختصری از هر مرحله آمده است:
-
ایجاد یک طرح CAD برای ساخت خانه با پرینتر سه بعدی
اولین قدم برای استفاده از پرینتر سه بعدی برای ساختمان سازی، ایجاد یک طرح اولیه یا طرح CAD است. معمولاً معماران و مهندسان با استفاده از نرمافزار طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) یک طرح ایجاد میکنند.
این طرح شامل توضیحات دقیق طراحی و اندازهگیریهای ساختمان، مانند محل قرارگیری پنجرهها، درها و سیستمهای برق و لولهکشی است.
در مرحله بعد، یک برنامه نرمافزاری برش سهبعدی به چاپگر کمک میکند تا طرح دقیق را به یک فایل قابل چاپ تبدیل کند. این امکان آمادهسازی برای نصب چاپگر در محل و تخمین زمان و استفاده از مواد را فراهم میکند.
-
آمادهسازی – نصب مواد و چاپگر
مرحله دوم شامل نصب پرینتر سه بعدی خانه سازی در محل، همراه با تجهیزات اضافی مانند ریلهای سختافزاری و نرمافزاری، پمپ، یک کارخانه تولید دستهای کوچک و یک حصار ایمنی (در صورت نیاز) است.
تجزیه و تحلیل مواد و محیط امری ضروری است. این تجزیه و تحلیل تضمین میکند که ساختمان در برابر آب و هوا و سایر شرایط محیطی مقاومت خواهد کرد. سپس، بسته به نتیجه تجزیه و تحلیل، تنظیماتی در ترکیب مصالح مورد استفاده در پرینتر سه بعدی خانه، انجام میشود.
در حال حاضر، رایجترین مواد مورد استفاده در ساخت ساختمان با پرینتر سه بعدی، نوعی بتن یا ملات است.
-
چاپ دیوارها با استفاده از دستگاه پرینتر سه بعدی ساختمان
دستگاه پرینتر سه بعدی ساختمان از طرح تبدیل شده استفاده میکند و دیوارها را به صورت لایه لایه، طبق طرح از پیش تعیین شده خانه چاپ میکند.
بسته به طراحی و معماری، ممکن است موقعیت پرینتر سه بعدی در ساختمان یا نازل در طول فرآیند تغییر کند. نازل، وضعیت ریزش مصالح در دیوارها را که میتواند صاف یا لایهای باشد، تعیین میکند.
پس از چاپ دیوارهای خانه با پرینتر سه بعدی ساختمان ساز، معمولاً بتن به مدت ۲۴ ساعت مرطوب نگه داشته میشود. برای این کار، یا روی دیوارها آب پاشیده میشود یا سازه با پلاستیک پوشانده میشود تا رطوبت تبخیر نشود. این کار به جلوگیری از ترک خوردن یا ایجاد نقص در بتن کمک میکند.
یکی از مزایای اصلی استفاده از پرینتر سه بعدی ساختمان ساز این است که در مقایسه با روشهای ساخت و ساز معمولی، در زمان صرفهجویی میشود. بسته به پیچیدگی ساختمان، میتوانید هسته ساختمان را در عرض چند ساعت یا چند روز داشته باشید.
-
نصبهای اضافی
هنگامی که دیوارها خشک شدند، مرحله آخر تکمیل تمام کارهای نهایی لازم است. این مرحله معمولاً شامل نصب سیستمهای برق و لولهکشی و اضافه کردن درها و پنجرهها است.
در ساخت ساختمان با چاپگر سه بعدی از چه مصالحی استفاده میشود؟
تکنیکهای ساخت ساختمان با پرینتر سه بعدی به شدت به موادی که استفاده میکنند وابسته هستند. طبیعتاً گزینههای مختلف زیادی وجود دارد و هر کدام مزایا و معایب خود را دارند. برخی از انواع اصلی عبارتند از:
بتن
-
- مزایا: مقاوم، بادوام، در دسترس
- معایب: سنگین، تولید آن به محیط زیست آسیب میزند، انعطافپذیری کم در طراحی
ملات
-
- مزایا: برای اتصال آجر و سنگ مناسب است، میتواند با مواد دیگر ترکیب شود
- معایب: مقاومت کمتر از بتن، نیاز به زمان برای خشک شدن
پلاستیک
-
- مزایا: سبک، قابل بازیافت، مقاوم در برابر آب
- معایب: مقاومت کمتر از بتن، ممکن است در برابر حرارت آسیبپذیر باشد
مصالح محلی
-
- مزایا: مقرون به صرفه، سازگار با محیط زیست، در دسترس
- معایب: ممکن است کیفیت و مقاومت آنها متغیر باشد، نیاز به پردازش و آمادهسازی
ماسه
-
- مزایا: فراوان، ارزان، میتواند با مواد دیگر ترکیب شود
- معایب: مقاومت کم به تنهایی، نیاز به تثبیت کننده
فلز
-
- مزایا: بسیار مقاوم، بادوام، قابل بازیافت
- معایب: گران، سنگین، نیاز به تجهیزات خاص برای پردازش
لازم به ذکر است که همه روشها و مواد برای هر محیطی مناسب نیستند. این موضوع به آب و هوا و همچنین هزینه و دسترسی مربوط میشود، که هر دو مورد اخیر به ویژه در مناطق مختلف جهان با تنوع اقتصادی بیشتر (جایی که مسکن ایمن و قابل اعتماد اغلب بیشتر مورد نیاز است) از اهمیت ویژهای برخوردار هستند.
طول عمر خانههای چاپ سهبعدی
استحکام و دوام یک خانه چاپ سهبعدی عمدتاً به جنس مصالح و عوامل محیطی محلی بستگی دارد. اکثر خانههای ساخته شده با فناوری چاپ سهبعدی بتن، قرار است برای چندین دهه دوام بیاورند، حداقل خانههایی که با بتن یا ملات چاپ میشوند.
یک ترکیب بتنی خوب در برابر نقصهای رایج مانند ترک خوردن دیوارها و نفوذپذیری آب مقاومت بهتری دارد. از آنجایی که این فناوری هنوز در حال توسعه است، تخمین دقیق طول عمر یک خانه سهبعدی دشوار است، اما نتایج اندازهگیریهای مقاومت نشان میدهد که یک خانه بتنی چاپ سهبعدی متعادل حدود 50 تا 300 سال دوام میآورد.
ساخت ساختمان با چاپگر سه بعدی چقدر زمان میبرد؟
پرینت سه بعدی خانه با استفاده از پرینترهای سه بعدی، چاپ یک خانه کامل را در کمتر از ٢۴ ساعت امکانپذیر کردهاند. به خاطر داشته باشید که “زمان چاپ” یک پروژه ممکن است شامل زمان نصب تجهیزات ثانویه یا زمان ساخت لازم برای مونتاژ یک پروژه چاپ شده در محل و انتقال آن به مکان نهایی نباشد.
تصور کنید میخواهید با یک پرینتر سه بعدی ساختمانی، یک خانه واقعی بسازید! خب، این پرینتر باید خیلی بزرگ باشد، حتی بزرگتر از خود خانه! این پرینترهای سه بعدی غولپیکر، از جنس فولاد و با اسکلتی شبیه به داربستهای کنسرتها ساخته میشوند. مثل یک مکعب بزرگ هستند که داخلش خالی است. یک بازوی رباتیک هم روی این مکعب حرکت میکند و با دنبال کردن نقشه دیجیتالی خانه، لایه به لایه آن را میسازد.
پرینتر سه بعدی ساخت ساختمان هم مثل پرینتر جوهر افشان شما کار میکند، اما به جای جوهر، از مخلوط سیمان یا مواد دیگر استفاده میکند. این مخلوط ابتدا گرم میشود و بعد از طریق یک نازل بیرون میآید و به شکل دیوار درمیآید. هر لایه که چاپ شد، با یک خشک کن بتن، سفت میشود. این کار لایه به لایه ادامه پیدا میکند تا ساختمان کامل شود.
البته ساخت خانه با پرینتر سه بعدی کاملاً خودکار نیست. متخصصان باید در محل حضور داشته باشند تا پرینتر را راه اندازی کنند، بر کار آن نظارت کنند و کارهایی مثل نصب در و پنجره، لولهکشی و سیمکشی را انجام دهند.
هزینه ساخت ساختمان با پرینتر سه بعدی چقدر است؟
هزینه ساخت خانه با پرینت سه بعدی میتواند مثل خانههای معمولی بسیار متفاوت باشد. عواملی مانند اندازه و طراحی خانه، نوع مصالح مورد استفاده و مکان ساخت در قیمت نهایی تاثیر میگذارند.
برخی از شرکتهای ساختمان سازی با چاپگر سه بعدی میگویند که میتوان خانهای با قیمت حدود ۴۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰ دلار ساخت. با توجه به قیمت ۷۰۰۰۰ تومانی دلار،هزینه ساخت خانه با پرینتر سه بعدی در ایران رقمی در حدود ۲۸۰ میلیون تا ۷۰۰ میلیون تومان میشود. البته ممکن است هزینه ساخت بعضی خانهها بیشتر از این هم باشد.
نکته مهم این است که خانههای چاپ سهبعدی معمولاً بسیار ارزانتر از خانههای سنتی هستند. این فناوری جدید به ما این امکان را میدهد که با صرفهجویی در هزینه و زمان، خانههای باکیفیت و مقاوم بسازیم.
نکات مهم در ساختمان سازی با پرینتر سه بعدی
همانطور که متوجه شدید عوامل مختلفی روی قیمت خرید یک خانه چاپ سهبعدی هستید، تاثیرگذار هستند. درست مثل خانههای معمولی، موقعیت مکانی، اندازه، امکانات و طراحی خانه روی قیمت خانه های پرینتر سه بعدی موثر هستند.علاوه بر این، شرکت سازنده و موادی که در ساخت خانه استفاده میشود هم مهم هستند.
با این حال، خبر خوب این است که معمولاً ساختمان سازی با چاپگر سه بعدیارزانتر از خانههای معمولی است. خیلی از شرکتها میگویند که با پرینتر سه بعدی ساختمان سازی میتوان تا ۳۰ درصد در هزینهها صرفهجویی کرد.
اگر تصمیم به خرید یک خانه های پرینتر سه بعدیگرفتهاید، حتما این نکات را در نظر بگیرید:
- تحقیق کنید: شرکتهای معتبری را پیدا کنید که در زمینه استفاده از پرینتر سه بعدی در صنعت ساختمان تجربه دارند.
- مکان و اندازه: به این فکر کنید که خانهتان را در کجا و با چه ابعادی میخواهید.
- طراحی: اگر طرح خاصی در ذهن دارید، با شرکت سازنده در میان بگذارید.
خانه های پرینتر سه بعدی را از کجا میتوان خرید؟
در حال حاضر، تعداد شرکتهایی که با پرینتر سه بعدی در ساختمان، خانه میسازند، زیاد نیست. اما این فناوری هر روز در حال پیشرفت است و احتمالاً در آینده شاهد گزینههای بیشتری خواهیم بود.
پرینتر سه بعدی در ساختمان یک انقلاب در صنعت مسکن به حساب میآید. با اینکه هنوز چالشهایی مثل کیفیت و هزینه وجود دارد، اما مزایای این فناوری بسیار قابل توجه است. با استفاده از دستگاه پرینتر سه بعدی ساختمان، صاحبان خانه میتوانند خانههایی منحصربهفرد، خلاقانه و ارزان داشته باشند.
خرید خانه با پرینتر سه بعدی چگونه است؟
خرید یک خانه چاپ سه بعدی خیلی شبیه خرید هر خانه دیگری است. این خانهها روی یک قطعه زمین ساخته میشوند، میتوانند مبله شوند و در سایتهای املاک و مستغلات مانند Zillow فهرست میشوند. شما میتوانید بازدید از خانه را برنامهریزی کنید و حتی خرید را از طریق وام مسکن تأمین مالی کنید.
با گسترش این فناوری در سطح جهان، دستیابی به یک خانه چاپ سه بعدی به طور فزایندهای در دسترس قرار میگیرد، و شرکتهای تخصصی ساخت و ساز و تکمیل نهایی را انجام میدهند. بنابراین، اگر علاقه مند به داشتن یکی از این خانهها هستید، تنها کاری که باید انجام دهید این است که با شرکتهایی که آنها را میسازند تماس بگیرید – به طرز عجیبی، به همین راحتی است.
آیندهی پرینت سه بعدی ساختمان در ایران
ساخت خانه با پرینتر سه بعدی در ایران نیز به عنوان یک فناوری نوظهور در حال گسترش است. با توجه به مزایای فراوان این فناوری، از جمله سرعت ساخت بالا، کاهش هزینهها، و امکان ساخت سازههای با طراحیهای منحصر به فرد، پیشبینی میشود که در آینده نزدیک شاهد رشد چشمگیر استفاده از پرینترهای سهبعدی در صنعت ساختمان ایران باشیم.
سخن پایانی
ظهور پرینترهای سه بعدی در صنعت ساختمان، گامی امیدوارکننده در جهت حل بحران جهانی مسکن است که ایدههای مقرون به صرفه بودن، پایداری و نوآوری تکنولوژیک در ساختمانسازی را با هم ترکیب میکند.
با بهرهگیری از پرینتر سه بعدی در صنعت ساختمان، ما به غلبه بر چالشهای روشهای سنتی ساخت و ساز نزدیکتر میشویم و راهحلهای مسکن سریعتر، مقرون به صرفهتر و سازگار با محیط زیست را ارائه میدهیم. با گسترش این فناوری و رفع چالشهای موجود، میتوان انتظار داشت که در آینده نزدیک، شاهد رشد روزافزون ساختمان سازی با پرینتر سه بعدی در ایران و سایر نقاط جهان باشیم.
منابع:
https://cobod.com/what-is-a-3d-printed-home/
https://builtin.com/articles/3d-printed-house
https://all3dp.com/2/3d-print-house-simply-explained/
https://cobod.com/what-are-the-differences-between-3d-printed-houses-and-traditional-houses/
