طبق گزارش ایسنا، تصور نمایید که به‌جای چینش آجرها، نصب قالب‌های بتنی و پیشروی مرحله به مرحله در ساخت دیوارها، یک دستگاه با اتکا به یک نقشه دیجیتال عمل کند و با قرار دادن لایه‌های متعدد از مصالح، دیوارهای یک ساختمان را شکل دهد. این تصویر دیگر تنها در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی به چشم نمی‌خورد، چرا که به حقیقت پیوسته و فناوری چاپ سه‌بعدی در صنعت ساختمان به مرحله اجرایی واقعی رسیده است و اکنون در کشورهای متنوع برای ساخت مسکن، ساختمان‌های اداری، فضاهای اجتماعی و اجزای مختلف معماری مورد استفاده قرار می‌گیرد.
پرینت سه‌بعدی در ساختمان‌سازی که در زمره فناوری‌های ساخت افزایشی قرار دارد، بچه‌فرایندهایی است که در آن مصالح ساختمانی، که معمولاً شامل بتن یا ملات سیمانی با ترکیب‌ها و ویژگی‌های خاص است، به شکل لایه‌به‌لایه بر اساس یک مدل دیجیتال روی هم قرار می‌گیرند تا شکل مورد نظر حاصل شود. در این راستا، چاپگر با بهره‌گیری از سیستم‌های حرکتی و نازل‌های خاص، مسیرهای مشخص‌شده در نقشه را دنبال می‌کند و مصالح را در نقاط تعیین‌شده قرار می‌دهد. هم‌راستایی طراحی دیجیتال، عوامل فیزیکی مصالح و کارایی دستگاه، از نکات کلیدی تعیین‌کننده در کیفیت محصول نهایی خواهد بود.
ارزش این فناوری فراتر از جایگزینی یک دستگاه به جای روش‌های سنتی ساخت‌وساز است؛ بلکه می‌تواند رویکرد طراحی، برنامه‌ریزی و اجرای پروژه‌های ساختمانی را دستخوش تحول قرار دهد. این فناوری مزیت‌هایی چون کاهش نیاز به قالب‌بندی مرسوم، قابلیت پیاده‌سازی هندسه‌های پیچیده، دقت بیشتر در کنترل مصرف مصالح و کاهش وابستگی به عملیات دستی را در بر دارد. همچنین، خودکارسازی بخش‌هایی از فرآیند ساخت می‌تواند در پروژه‌هایی که با کمبود نیروی کار متخصص یا محدودیت‌های زمانی مواجه هستند، اهمیت ویژه‌ای پیدا کند.
چاپ سه‌بعدی بتن در سطح جهانی فراتر از عرصه ساخت نمونه‌های آزمایشی کوچک رفته و به پروژه‌های متنوع با کاربردها و ابعاد مختلف رسیده است. طبق یک مطالعه مروری که در سال ۲۰۲۴ در نشریه Buildings منتشر شد، پژوهشگران به شناسایی و تحلیل ۱۵۴ پروژه مرتبط با ساختمان‌های چاپ‌شده سه‌بعدی بین سال‌های ۲۰۱۳ تا ۲۰۲۳ پرداخته‌اند؛ آماری که نشان‌دهنده گسترش کاربردهای اجرایی این فناوری است، هرچند که در عین حال به معنای پذیرش کلی آن در صنعت ساختمان نیست.
یکی از نمونه‌های برجسته، ساختمان اداری شهرداری دبی در امارات متحده عربی است که شرکت Apis Cor در سال ۲۰۱۹ از طریق فناوری چاپ سه‌بعدی، ساخت آن را به‌پایان رساند. این ساختمان دارای حدود ۶۴۰ مترمربع زیربنا و ارتفاعی برابر با ۹.۵ متر بوده و به‌عنوان یکی از پروژه‌های پرچمدار اولیه در حوزه چاپ سه‌بعدی سازه‌های بزرگ به شمار می‌آید. در بلژیک نیز مرکز نوآوری Kamp C در سال ۲۰۲۰ یک خانه دوطبقه را با فناوری چاپ سه‌بعدی بتن ساخت. این ساختمان که حدود ۹۰ مترمربع مساحت دارد، نمونه‌ای از تلاش برای گذر از ساخت دیوارهای ساده به سمت طراحی سازه‌های پیچیده‌تر بود.
در آلمان، ساختمان Wavehouse در شهر هایدلبرگ مثالی دیگر از کاربرد این فناوری در پروژه‌های غیرمسکونی محسوب می‌شود. دیوارهای این ساختمان با استفاده از چاپ سه‌بعدی بتن ساخته شده و در حال حاضر به‌عنوان یک مرکز داده فعالیت می‌کند. همچنین، در سال ۲۰۲۵، شرکت PERI 3D Construction از اتمام ساخت نخستین ساختمان آپارتمانی چاپ‌شده در محل در فرانسه خبر داد؛ این سازه سه‌طبقه دارای ۱۲ واحد مسکونی است که در طراحی آن، از فناوری چاپ سه‌بعدی در ترکیب با دیگر راهکارها از جمله سامانه گرمایشی و انرژی خورشیدی استفاده شده است.
در ایالات متحده، شرکت ICON به همراه مجموعه‌های فعال در حوزه مسکن اقدام به اجرای پروژه‌هایی برای ساخت خانه‌های چاپ‌شده کرده است. توسعه مجموعه مسکونی Wolf Ranch در ایالت تگزاس، از نمونه‌های بارز این نوآوری به شمار می‌آید که در آن، چاپ سه‌بعدی دیوارها در مقیاسی بزرگ‌تر از یک خانه آزمایشی به کار رفته است. این تجربیات نشان‌دهنده یکی از مسیرهای پیشرفت فناوری هستند که از پروژه‌های تکی به سمت ساخت چندین واحد در یک مجموعه مسکونی حرکت می‌کنند. در کنار این پروژه‌ها، پژوهشگران بهطور مداوم در حال بررسی چگونگی افزایش مقاومت سازه‌های چاپ‌شده، بهبود روش‌های مسلح‌سازی بتن، کنترل کیفیت اتصال لایه‌ها و توسعه فناوری برای ساخت ساختمان‌های بلندتر می‌باشند. به‌عنوان مثال، پژوهشگران مؤسسه فناوری فدرال زوریخ در سال ۲۰۲۵ از پیشرفت‌هایی در طراحی و آزمایش اجزای باربر بتنی چاپ‌شده خبر داده‌اند.
در ایران نیز تجربیاتی در حوزه ساخت ساختمان‌ها با بهره‌گیری از چاپ سه‌بعدی بتن وجود دارد. در سال ۱۴۰۰، یک شرکت دانش‌بنیان مستقر در پارک علم و فناوری دانشگاه تهران، نمونه‌ای به ابعاد حدود ۲۰ مترمربع را با استفاده از این فناوری به مرحله اجرا درآورد. در این پروژه، چاپگر و ربات مورد نیاز نصب شده و از بتن ویژه‌ای که در داخل کشور تولید شده، برای ساخت سازه بهره گرفته شد. این تجربه، ضمن نمایان ساختن تلاش‌های اولیه برای بومی‌سازی فناوری چاپ سه‌بعدی ساختمان در ایران، کارایی آن را نشان می‌دهد.
علاوه بر این تجربه، شرکت‌های فناور داخلی به دنبال توسعه تجهیزات و راهکارهای بومی در این حیطه هستند. دانیال شایانفر، مدیر پروژه یکی از این مجموعه‌ها، به طراحی و ساخت پرینتر سه‌بعدی ساختمانی با استفاده از بتن مشغول است. نمونه اولیه دستگاه در ابعاد کوچک تولید شده و این مجموعه در مسیر جذب سرمایه‌گذار برای اجرای پروژه‌ای شامل ساخت ۱۰ واحد مسکونی قرار دارد.
این پروژه در مرحله‌ای است که برای ارزیابی پیشرفت آن باید تمایزاتی میان ساخت نمونه اولیه دستگاه، اجرای آزمایشی سازه و ساخت واحدهای قابل بهره‌برداری قائل شد. همچنین، ادعاهایی نظیر کاهش هزینه، مقاومت در برابر زلزله و عملکرد عایق حرارتی می‌بایست بر پایه نتایج آزمون‌های فنی و ارزیابی مهندسی سازه مستند شوند.
تجربه ایران؛ از پیاده‌سازی نمونه آزمایشی تا کوشش برای توسعه فناوری
دانیال شایانفر، مدیر پروژه این شرکت فناور در مصاحبه‌ای با ایسنا در مورد طراحی و ساخت پرینتر سه‌بعدی ساختمانی با توانایی چاپ بتن گفت: این محصول با هدف تسریع در ساخت‌وساز و کاهش هزینه‌های مربوط به آن طراحی شده است و منافع قابل توجهی همچون کاهش زمان اجرا، مصرف کمتر مصالح و نیاز پایین‌تر به نیروی کار را ارائه می‌دهد.
وی افزود: ماده اصلی مورد استفاده در این پرینتر سه‌بعدی، بتن است و با بهره‌گیری از این فناوری، می‌توان فرایند ساخت مسکن را در زمان کوتاه‌تری به پایان رساند. همچنین این روش توجه ویژه‌ای به کاهش هزینه‌ها، چه از لحاظ مصرف مصالح و چه در زمینه نیروی انسانی، جلب کرده است.
شایانفر در خصوص مراحل توسعه این فناوری گفت: در حال حاضر، نمونه اولیه این محصول در ابعاد کوچک تولید شده و شرکت در پی جذب سرمایه‌گذار برای راه‌اندازی پروژه‌ای شامل ساخت ۱۰ واحد مسکونی است.
مدیر پروژه این شرکت فناور درباره وضعیت به‌کارگیری این فناوری در ساخت ساختمان‌های چندطبقه توضیح داد: در حال حاضر، نمونه‌های اجرایی این فناوری در سطح جهانی عموماً به سازه‌های یک‌طبقه مرتبط هستند و مراحل اولیه برای شروع ساخت طبقه دوم نیز آغاز شده است؛ بنابراین، این فناوری هنوز در مراحل اولیه توسعه برای ساختمان‌های چندطبقه قرار دارد.
وی همچنین به تأکید بر این نکته پرداخت که سرعت ساخت از مهم‌ترین مزایای این فناوری محسوب می‌شود و افزود: استفاده از پرینتر سه‌بعدی ساختمانی می‌تواند منجر به کاهش مصرف مصالح و نیاز به نیروی کار گشته و از این رو هزینه‌های پروژه را نیز پایین بیاورد.
شایانفر با اشاره به حوزه فعالیت این شرکت، عنوان کرد: تمرکز اصلی شرکت در زمینه نفت و گاز است و توسعه پرینتر سه‌بعدی ساختمانی نیز یکی از پروژه‌هایی است که در این مجموعه دنبال می‌شود.
انتهای پیام
نظرات کاربران