ساخت سازه بتنی با پرینت سه بعدی
از تولید غذا گرفته تا پوشاک، مبلمان، آثار هنری و … پرینتر سه بعدی را به ابزاری قدرتمند برای سازندگان مختلف تبدیل شده است. این ابزار به تولیدکنندگان، طراحان و افراد خلاق کمک می‌کند تا محصولات منحصربه فردی را از طریق قدرت این تکنولوژی ایجاد کنند. در چند سال گذشته، ساخت سازه بتنی با پرینت سه بعدی نیز به طور چشمگیری بر صنعت ساختمانسازی تاثیر داشته است. در حال حاضر معماران و مهندسان با فرصتهای جدیدی برای ایجاد سازههایی در کوتاهترین زمان و با بالاترین سطح دقت روبرو هستند. اما این فناوری چه مزایا و چه چالشهایی دارد؟ با این مقاله از کپکو همراه باشید تا به این سوالات مهم پاسخ دهیم.
ساخت سازه بتنی با پرینت سه بعدی چیست؟
چاپ سه بعدی بتن (3DP) یک تکنیک ساخت‌وساز دیجیتال است که با استفاده از آن می‌توان سازه‌های بتنی با طرحهای هندسی پیچیده را ساخت. این فناوری در سال 2012 ساخته شده و به طور مداوم در حال تکامل و بهبود است تا بتواند به یک فناوری برجسته در زمینه صنعت ساخت و ساز مبدل شود.
ساخت سازه بتنی با پرینت سه بعدی مزایای بسیاری دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به افزایش قابلیت سفارشی‌سازی، کاهش زمان ساخت و … اشاره کرد. از بین آن‌ها، چاپ بتن مبتنی بر اکستروژن متداول‌ترین فناوری مورد استفاده است و تعداد مطالعات تحقیقاتی به طور تصاعدی در سراسر جهان در حال افزایش است.
مزیت استفاده از پرینتر سه بعدی بتن چیست؟
ساخت سازه بتنی با پرینت سه بعدی از مزایای بسیاری برخوردار است. به همین خاطر توسعه آن به شدت مورد توجه قرار گرفته. در پنج سال گذشته تعداد نوآوریها در این زمینه بسیار زیاد بوده اما چرا اینطور است؟ پرینت سه بعدی بتن در مقایسه با روش‌های سنتی چه مزایایی را ارائه می‌کند؟
کاهش هزینه ها
یکی از مهمترین مزیتهای استفاده از این چاپگرهای سه بعدی کاهش هزینه‌هاست. به زبان ساده، ساخت سازه با پرینت سه بعدی این پتانسیل را دارد که ساخت‌وساز را از نظر سرعت، کارایی، هزینه و بهرهوری ارتقاء دهد. در واقع وقتی که از پرینت سه بعدی استفاده میکنید میزان مواد مورد نیاز کاهش یافته و در نتیجه هزینه کمتر خواهد شد.
کاهش میزان مصرف مواد
با استفاده از ساخت سازه بتنی با پرینت سه بعدی سازه‌های دیوار را می‌توان از نظر توپولوژیکی بهینه و تا حدی توخالی کرد و به این ترتیب نیاز به مصرف مواد تا حد بسیار زیادی کاهش مییابد. همین مسئله باعث میشود تا آسیب کمتری نیز به محیط زیست وارد شود.
یکی دیگر از نکات مهم این است که با استفاده از این فناوریهای سه بعدی میتوانید میزان ضایعات تولید شده طی یک پروژه معمولی را تا 30 درصد کاهش داد که خود عدد قابل توجهی است. در واقع فرایند کار به این شکل است که قطعات مختلف چاپ شده و مواد بلااستفاده خیلی سریع و راحت بازیافت میشوند و حتی می‌توان آن‌ها را برای استفادههای بعدی ذخیره کرد.
امکان ساخت سازه با طراحیهای متفاوت و پیچیده
یکی دیگر از مزایای ساخت سازه بتنی با پرینت سه بعدی این است که با استفاده از آن میتوانید بینهایت طرح برای سازه خود در نظر بگیرید. در واقع تنها چیزی که می‌تواند پرینترهای سه بعدی را محدود سازد، تخیل معماران خواهد بود. با این تکنولوژی می‌توان پیچیده ترین و مشکلترین سازه ها را که ساخت آن‌ها با روشها سنتی هزینه و انرژی زیادی میبرد در کوتاهترین مدت زمان ممکن عملی کرد.
از پرینت سه بعدی بتن در چه مواردی می‌توان استفاده کرد؟
خوب است بدانید که بعد از آب، پرمصرفترین ماده در دنیا، بتن است. بتنها تقریبا در هر جایی یافت میشوند. به همین خاطر ساخت سازه بتنی با پرینت سه بعدی نیز کاربردهای فراوانی خواهد داشت. در اینجا به تعدادی از این کاربردها اشاره خواهیم کرد.
ساخت سازه‌های معماری
مهمترین کاربرد پرینترهای سه بعدی بتنی ساخت سازه‌های معماری است. از جمله ساخت ساختمان‌ها، پل‌ها، خانه‌ها و سایر سازه‌های معماری با استفاده از فناوری پرینت سه‌بعدی بتن می‌تواند صورت بگیرد. این روش می‌تواند سرعت ساخت‌وساز را تا حد زیادی افزایش و از هزینهها بکاهد.
تولید الگوها و قالب‌ها
برخی از قالب‌های مورد استفاده در صنایع مختلف از بتن هستند. این قالب‌ها اغلب اشکال پیچیدهای دارند که ساخت آن‌ها به شکل سنتی کار سختی است. پرینت سه‌بعدی بتن می‌تواند برای تولید الگوها و قالب‌های مورد نیاز در صنعت ساخت‌وساز استفاده شود. این روش، عملکرد و دقت بالاتری نسبت به روش‌های سنتی تولید قالب‌ها فراهم می‌کند.
تولید عناصر سازه‌ای
با استفاده از پرینت سه‌بعدی بتن، می‌توان عناصر سازه‌ای مانند ستون‌ها، دیوارهای جداسازی، پانل‌ها و تیرها را تولید کرد. این روش قادر است تا اجزاء مورد نیاز برای سازه‌های مختلف را به سرعت و دقت تولید کند.
تولید نمونه‌ها در آزمایشگاه‌های بتن
پرینت سه‌بعدی بتن می‌تواند برای تولید نمونه‌های بتنی استفاده شود که در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی و صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این روش امکان تولید نمونه‌های با خصوصیات خاص و تنوع بالا را فراهم می‌کند.
تولید عناصر زیبایی و طراحی
پرینت سه‌بعدی بتن می‌تواند برای تولید عناصر زیبایی و طراحی مورد استفاده قرار گیرد، مانند آثار هنری و اشیاء دکوراتیو. این روش به طراحان و هنرمندان امکان می‌دهد تا الگوها و قالب‌های منحصر به فرد خود را بسازند.
مراحل ساخت سازه بتنی با پرینتر سه بعدی چگونه است؟
برای ساخت سازه بتنی با پرینت سه بعدی بایستی چند مرحله طی شود. این مراحل به شکل زیر است:
پیش از هر چیزی لازم است که محل ساخت‌وساز به طور کامل صاف شود تا امکان نصب ریلهای مورد نیاز چاپگر فراهم شود. بعد از انجام این کار کارگران ریلهای مخصوص چاپگر را در جاهای مشخص نصب خواهند کرد.
پس از این مرحله نیاز است که پرینتر روی ریلها قرار گرفته و ستون‌ها نیز تنظیم شوند. اصولا در ساخت سازه بتنی با پرینت سه بعدی نیاز به یک بازوی رباتیک و یک تیر فلزی افقی نیز هست.
پس از اینکه طرح سه بعدی از طریق نرمافزار طراحی و به سیستم انتقال داده شد، بتون با استفاده از یک شیلنگ بزرگ به نازل وصل خواهد شد و فرایند ساخت اجزاء مختلف شروع میشود.
در ساخت سازه بتنی با استفاده از پرینترهای سه بعدی از چه نوع بتنی استفاده میشود؟
اصولا برای ساخت سازه بتنی با پرینت سه بعدی از از سیمان پرتلند استفاده میشود. سیمان پرتلند به دلیل هزینه کم و در دسترس بودن گسترده آن رایجترین مادهای است که برای ساخت وساز با استفاده از پرینترهای سه بعدی و روش سنتی مورد استفاده قرار میگیرد. به طور کلی کیفیت بتن و مشتقاتی که در پرینترهای سه بعدی استفاده میشود بسیار حائز اهمیت است. شرکت تولیدی مواد شیمیایی ساختمانی همگرایان تولید یا کپکو یکی از کارخانه های بزرگ کشور در زمینه تولید انواع روان کننده بتن و همچنین محصولاتی همچون اسپیسرهای پلاستیکی، نوارهای واتر استاپ، افزودنی های بتن، ساخت قالب‌های محصولات پلیمری، کامپوندینگ پیویسی، پلی کربوکسیلات اتر و … است.
بررسی چالشها + سخن پایانی
همانطور که ساخت سازه بتنی با پرینت سه بعدی می‌تواند باعث کاهش ضایعات و کم شدن هزینه ها شود اما تهیه یک پرینتر سه‌بعدی نیز کار دشوار و گرانی خواهد بود. نکته دیگری که بایستی به آن اشاره کرد این است که پرینتر سه بعدی می‌تواند سازهها و اشکالی را بسازد که ساخت آن‌ها با استفاده از روش‌های سنتی دشوار یا غیرممکن است اما کار با این دستگاه نیز نیاز به تخصص خواهد داشت. این تخصصها خود هزینه های اضافی برای پروژه ایجاد خواهند کرد. با این حال انتظار میرود که طی سالهای آتی روند پیشرفت این چاپگرهای سه‌بعدی سرعت بیشتری یافته و به تحولی عظیم در صنعت ساختمانسازی ایجاد شود.
