القصة الكاملة للبناء بالطباعة ثلاثية الأبعاد.. تقنية تغير وجه العمران

اقتربت شركة ICON التي تعمل على بناء أكبر حي مطبوع ثلاثي الأبعاد في العالم من اختتام مشروعها الذي بدأ في نوفمبر/تشرين الثاني 2022 في ولاية تكساس الأمريكية، والذي يضم 100 منزل.

وتم بناء حي Wolf Ranch بواسطة ICON وLennar وتم تصميمه بالتعاون مع BIG، وقامت ICON بطباعة المنازل باستخدام طابعة Vulcan ثلاثية الأبعاد الضخمة، التي يبلغ عرضها 13.7 متر ويزن 4.75 طن، وبدأ بعض السكان بالفعل في الانتقال إلى منازلهم الجديدة، وتم بيع أكثر من ربع المنازل. 

وتستخدم طابعة ICON ثلاثية الأبعاد مزيجا من مسحوق الخرسانة والماء والرمل ومواد أخرى، على أن بناء كل منزل من طابق واحد، يحتوي على ثلاث إلى أربع غرف نوم، يستغرق نحو ثلاثة أسابيع.

كما تتراوح تكلفة المنازل بين 450 ألفا و600 ألف دولار، في حين تتراوح المساحة من 900 إلى ألفي قدم مربعة.

المنازل المطبوعة

ووفقا لتقرير نشره موقع "ادفانسد مانيوفاكتشرينج" فإن صناعة البناء تتغير، بفضل الطباعة ثلاثية الأبعاد التي تجعل تشييد المباني والهياكل الأخرى أرخص وأسرع من خلال أتمتة عمليات البناء باستخدام حلول آلية لبثق الخرسانة.

وفي السنوات الخمس الماضية بدأت الطباعة ثلاثية الأبعاد في اللحاق بانتشار تطبيقات التصنيع الإضافي والتحسينات التي شهدتها صناعات أخرى مثل الرعاية الصحية والصناعة، مما أدى إلى تغيير جذري في واحدة من أكبر الصناعات في العالم.

وتنقسم الطابعات ثلاثية الأبعاد المستخدمة في البناء عمومًا إلى فئتين: الطابعات ذات الطراز الجسري والأذرع الآلية، وتعد الأولى هي الحل السائد للطباعة في الموقع لهياكل المباني بالكامل. بالإضافة إلى ذلك يتم تصنيف اللاعبين في صناعة الطباعة ثلاثية الأبعاد للبناء من خلال كونهم مقدمي تكنولوجيا فقط (مثل COBOD International)، أو مقدمي مبان جاهزة من البداية إلى النهاية ويعملون أيضًا كمقاولين، باستخدام موادهم الخاصة، أو حتى كمقاولين عامين يديرون البناء الكامل للمباني الجديدة من البداية إلى النهاية.

• إصدار أول رخصة بناء باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد للمباني بدبي

نمو سريع

وشهد استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد للبناء نموًا سريعًا في السنوات الخمس الماضية، ليس فقط من حيث المباني التي تم إنشاؤها، ولكن أيضًا فيما يتعلق بنوع المبنى أو الهياكل التي يتم إنشاؤها.

ولنذكر بعض تطبيقات وأمثلة الطباعة ثلاثية الأبعاد، فقد استخدم البعض آلات COBOD وحدها لطباعة مبانٍ من طابق واحد وطابقين وثلاثة طوابق تصل مساحتها إلى 4100 قدم مربع (على سبيل المثال، مجموعة PERI). كما قاموا ببناء مدارس (Holcim/14 Trees)، وقواعد أبراج توربينات الرياح على ارتفاع 30 قدمًا (GE Renewable Energy)، والعديد من الهياكل الأخرى في ست قارات.

وبالنسبة للإسكان السكني، والذي كان المجال الأكثر اهتمامًا حتى الآن، فإن الطباعة ثلاثية الأبعاد تعالج ما يصل إلى 45 في المائة من التكلفة الإجمالية لبناء المبنى، لأن بعض أنواع التكلفة لا يمكن معالجتها حتى الآن بواسطة تقنية الطباعة: وتشمل هذه التشطيبات/الأسطح والنوافذ والأبواب والمكونات المخفية مثل الميكانيكا أو الكهرباء أو السباكة، أما بالنسبة للتطبيقات التجارية والصناعية مثل أبراج توربينات الرياح فإن هذه التقنية تغطي نسبة أعلى بكثير، تصل إلى 80 في المائة من التكلفة الإجمالية.

حجم السوق

وبما أن سوق الطباعة ثلاثية الأبعاد لا يزال في بداياته فإن تقديرات حجم السوق للصناعة لا تزال مبكرة للغاية، حيث لا يمكن الوثوق بها، ومع ذلك نظرا لحجم سوق البناء فإذا تم استخدام هذه الطباعة الحديثة في 0.01% فقط من مواقع البناء فإن حجم السوق سيظل هائلاً.

وبشكل عام تعد صناعة البناء من بين أقل القطاعات أتمتة/رقمنة مع إمكانية كبيرة لزيادة الإنتاجية.

• بناء القصور الفخمة.. «زوكربيرغ» يتحوط في «هاواي» من غدر الزمان

ومن عام 1947 إلى عام 2010 في الولايات المتحدة زادت الإنتاجية بمقدار 8 مرات في التصنيع و16 مرة في الزراعة، في حين لم يشهد البناء أي مكاسب في الإنتاجية، ونتيجة لهذا وغيره من العوامل زادت تكلفة الحصول على منزل بشكل كبير في السنوات الأخيرة، مما أدى جزئيا إلى توليد عدم تطابق أكبر وأكبر بين العرض والطلب، حيث تواجه الولايات المتحدة وحدها فجوة تبلغ أربعة ملايين منزل، وقد تفاقم الوضع مؤخرا بسبب الزيادات الكبيرة في أسعار المواد (على سبيل المثال، الأخشاب والصلب) ونقص عام في العمالة الماهرة.

وفي حين أن الطباعة ثلاثية الأبعاد وحدها لا يمكنها حل كل هذه القضايا البنيوية، فإن أتمتة العمليات تقلل التكاليف من خلال معالجة نقص العمالة، حيث تتطلب الطابعات 3 أشخاص فقط للعمل.

ومن بين المزايا الأخرى، سرعة الإنجاز، ووفقا للتقرير فإننا لسنا بعيدين عن رؤية جدران منزل نموذجي مساحته 2000 قدم مربع يتم طباعتها ثلاثية الأبعاد في أقل من خمسة أيام عمل.