پرینت سه بعدی که در اواسط دهه 80 به عنوان یک ابزار جدید شگفت انگیز جهت تسریع فرآیند توسعه محصول برای مهندسان ابداع شد، برای مدت طولانی به صورت یک راز باقی نماند. خودرو و هوافضا از اولین صنایعی بودند که فناوری پرینت سه بعدی را برای توسعه محصولات خود مورد استفاده قرار دادند. البته معماران هم خیلی عقب نماندند؛ زیرا آنها نیز کلید پیشرفت را در ساده سازی توسعه پروژه و تقویت نحوهی ارائهی آن به مشتری از طریق پرینت سه بعدی یافتند.
انتظار می‌رود که تولید افزایشی تا سال 2028 به 47.5 میلیارد دلار افزایش پیدا کرده و به طور پیوسته نیز در حال گسترش باشد؛ همچنان که نقش چشمگیر خود را در تولیدات و کاربردهای صنعتی نیز نشان میدهد. همچنین پیش بینی میشود که کاربردهای پرینت سه بعدی مرتبط با معماری مانند ساخت و ساز از سال 2022 تا 2030 به نرخ رشد مرکب سالانه (CAGR) 100.7 درصد دست یابند.
پرینت سه بعدی در معماری امکان مدل سازی گسترده را فراهم می سازد
جذابیت تولید افزایشی در معماری با یک موضوع اصلی آغاز می شود: توانایی ساخت قطعات پیچیده ای که قبلا با روش های سنتی، چه در نمونه سازی سریع و چه در پرینت سه بعدی قطعات پرکاربرد غیرممکن بوده است. فرآیند تولید افزایشی با دارا بودن لیستی طولانی و رو به رشد از ویژگی های کلاسیک، از سرعت در تولید پرینت سه بعدی گرفته تا دقت در ساخت قطعات، توانایی تولید محصولات مستحکم و در عین حال سبک را داشته و دسترسی به پیشرفته ترین مواد و فناوری ها را نیز فراهم می سازد.
پرینت سه بعدی تولید را در زمینه هایی نظیر معماری و ساختمان سازی بهبود می بخشد؛ چه درمورد شرکت هایی که در حال بازسازی کارآمدتر طرح های پیچیده نسبت به ساخت قطعات حکاکی شده با دست باشند و چه درمورد قطعات مهمی مانند نرده پله ها با طرحهای دقیقی که تولید آنها از طریق روش های مرسومی مانند قالبگیری تزریقی دشوار است. همچنین ممکن است معماران انواع فرآیندهای پرینت سه بعدی صنعتی مانند تولید افزایشی مواد سرامیکی را آزمایش نمایند. اما هنوز هم نتیجه یک عامل تعیین کننده برای طراحانی است که تولید سنتی را با نوع افزایشی آن در کاربردهای مربوط به معماری مقایسه می کنند.
اولویت در 3Dhub برای حفظ فناوری، پیشنهاد بهترین مواد و روش ها به هر مشتری، بسته به پروژهی مورد نظر اوست. فرآیند قالبگیری تزریقی برای مشتریان 3Dhub به خصوص افرادی که ممکن است در پروژهای آنقدر موفقیت داشته باشند که در حال افزایش تولید انبوه بوده و متوجه میشوند که بهره گیری از این فرآیند برایشان مقرون به صرفه است، در دسترس می باشد. برای سایر مشتریان حوزهی معماری، ماشینکاری CNC ممکن است گزینه بهتری برای تولید بالای قطعات دقیقی باشد که به سطح صاف‌تری نیاز دارند.
مقایسه تولید افزایشی و سنتی به اولویت ها و هزینه ها بستگی دارد
برای معمارانی که علاقه مند به ساخت مدل های دقیق هستند، ممکن است هیچ تفاوتی در انتخاب فناوری پاشش مواد و مواد چند رنگ دارای وضوح بالا وجود نداشته باشد. گزینه‌ها بی‌پایان هستند؛ چه معماران در مقیاس کوچک‌تر ارائه دهند و چه بخواهند یک نمایش پیچیده از کل شهر، شامل عناصری مانند محوطه‌سازیها و زیرساخت‌ها را طراحی نمایند.
چاپگرهای سه بعدی 3Dhub می توانند نمونه های اولیه معماری با کیفیت بالا را برای شفاف سازی جزئیات فضاهای زندگی، طراحی داخلی و محیط بیرون ساختمان ، از جمله روفگاردن، استخرها، آلاچیق تولید کنند. این تجهیزات از انواع مختلفی از مواد خام، به عنوان مثال، ABS، رزین شفاف، فلز و پلی آمید برای تولید اشیاء پیچیده و رنگی استفاده می کند.
مشتریانی مانند Verner Architects به دنبال بهره گیری از موادی مانند نایلون 12 [پلاستیک چندمنظوره] به همراه فرآیند تفجوشی لیزری گزینشی برای دستیابی به نمونه سازی و مواد مصرفی نهایی هستند. علاوه بر این، در ساخت یک قطعه به طول شش فوت از جنس نایلون 12 [پلاستیک چندمنظوره]، آنها از آزادی طراحی باورنکردنی ارائه شده توسط فناوری SLS و همچنین توانایی یکپارچه سازی مونتاژ قطعات استفاده کردهاند.
سایر افرادی که در حوزهی پرینت سه بعدی در زمینه معماری مشغول اند، ممکن است هنگام سفارشی سازی تولید قطعات با حجم کم تا متوسط به فرآیندهای AM روی آورند. همچنین در حالی که توانایی ارائه محصولات سفارشی به مشتریان خود را دارند، با توجه به عدم نیاز به ماشینکاری، ابزارآلات یا انجام پرینت سه بعدی برای تولید مدل ها و قطعات معماری، در زمان و هزینه ها نیز صرفه جویی می کنند.
محققان در مقاله ای که اخیرا با نام «مزایا و هزینه های کاربردهای تولید افزایشی: یک دستورالعمل ارزیابی کل نگر» چاپ شده، به جزئیات بیشتری میپردازند:
«یکی از قابل توجه‌ترین جنبه‌های تولید افزایشی که جایگاه آن را در میان سایر تکنیک‌های تولید ارتقا بخشیده، انعطاف‌پذیری است که نه تنها با حذف نیاز به ابزار، تولید با حجم پایین را ممکن می‌سازد، بلکه درجه‌ای از آزادی را نیز برای طراحان محصول فراهم میکند. این ویژگی، دو فرصت قابل توجه در رابطه با طراحی را در اختیار تولیدکنندگان قرار می دهد: زمان عرضه سریعتر به بازار و امکان ایجاد تغییرات طراحی فوری که با بهبود و بهینه سازی طراحی اصلی اتفاق می افتد.»
دربارهی پرینت سه بعدی در حوزهی معماری چیزهای زیادی برای کشف باقی مانده است
معمارانی که در حوزهی پرینت سه بعدی کار می کنند، از مزایای بسترسازی برای برتری در تولید نمونه های اولیه و قطعات کاربردی، فرآیند طراحی پیچیده تر و تسریع در توسعه محصول لذت میبرند. این مزایا به کمک استفاده از تکنولوژی و مواد پیشرفته بوده و منجر به آزادی در طراحی و توانایی تکرار سریع و بدون محدودیت می شود. پرینت سه بعدی فرآیندهای مرسوم را منسوخ کرده و موانع تولید را نیز از بین میبرد.
پرینت سه بعدی تقاضا محور، چشم انداز تولید را برای مشتریان 3Dhub برای همیشه تغییر داده و به آنها این امکان را می دهد تا قطعاتی مانند مدل های معماری، قطعات داخلی یا بیرونی مجموعه ها را ساخته و سپس موجودی خود را در یک فایل دیجیتال ذخیره نمایند. این بدان معناست که کسب و کارها دیگر مجبور نیستند با احتمال تولید بیش از حد یا ذخیره تعداد زیادی از قطعات در انبارها دست و پنجه نرم کنند. پرینت سه بعدی تقاضا محور برای کاربردهای معماری به معنای امنیت بیشتر در آپلود طرح ها، توانایی کاهش و بهینه سازی سه بعدی قطعات و افزایش کارایی آنهاست.
همانطور که محققان در یک بررسی آیندهنگر تحت عنوان «کاربردهای تولید افزایشی در صنعت ساختمان» در رابطه با پرینت سه بعدی در معماری و ساخت و ساز اشاره می کنند، لیست مواد و تکنیک ها در حال رشد است؛ اما هنوز چیزهای زیادی برای کشف در رابطه با این کاربردها وجود دارد:
«نمونه‌هایی از پیشرفت‌های بالقوه عبارتند از: استفاده از مواد چندگانه (به عنوان مثال استفاده از مواد دارای کارایی بالا فقط در مواردی که به آنها نیاز است)، انجام تعمیرات در محل برای مکان‌هایی که دسترسی به آنها برای انسان دشوار یا خطرناک است، ساخت و ساز در مناطقی که در اثر بلایای طبیعی با نیروی کار و منابع ساختمانی محدود مواجه اند، عناصر سازهای و غیرسازهای با توپولوژیهای بهینه و قطعات سفارشی سازی شده ارزشمند.»
معماران و شرکت‌های ساختمانی پیشرفته همچنان به روزی نگاه می‌کنند که می‌توان کل زیرمجموعه‌ها را با کسری از هزینه و زمان پرینت سه بعدی کرد. این جاه طلبی ها در معماری به دفاتر اداری و زیرساختهای گسترده نیز تسری یافته و ثبات مواد سازگار با محیط زیست، بدون تولید ضایعات را ارائه میدهد.
