معالجة مشكلة نقص السكن – هل الطباعة ثلاثية الأبعاد هي الحل؟

تشترك مناطق عديدة من العالم في مشكلة رئيسية، ألا وهي نقص المساكن. وقد أثّر نقص المساكن تأثيرًا بالغًا على الاقتصاد، إذ يواصل الناس دفع مبالغ طائلة لشراء منازلهم، مما أدى إلى انخفاض الدخل المتاح للإنفاق وتركيز الثروة. ولحسن الحظ، تُجري فرق هندسية متعددة أبحاثًا حول الطباعة ثلاثية الأبعاد كوسيلة للمساعدة في تخفيف هذا النقص. إليك كل ما تحتاج لمعرفته حول كيفية مساهمة الطباعة ثلاثية الأبعاد في حل أزمة نقص المساكن.

إحصائيات نقص المساكن

بلغ النقص في المساكن مستويات قياسية جديدة في أمريكا الشمالية مؤخرًا. وتشير دراسات حديثة إلى أن كندا والولايات المتحدة تعانيان من نقص يزيد عن 3.5 مليون منزل عن المطلوب لموازنة الأسعار. ومن المتوقع أن يتفاقم هذا النقص مع استمرار العوامل الرئيسية المؤدية إلى أزمة السكن. والجدير بالذكر أن الساحل الغربي للولايات المتحدة، وخاصة كاليفورنيا، يتصدر القائمة.

سبب نقص السكن

هناك العديد من العوامل التي أدت إلى النقص الحالي في المساكن. أولاً، أدت التأخيرات والنقص الناجم عن الوباء إلى كسر سلاسل التوريد. وتؤدي هذه السلاسل التالفة إلى التضخم، مما أدى إلى ارتفاع الأسعار في جميع المجالات ودفع المزيد من المهندسين المعماريين إلى البحث عن حلول مبتكرة، بما في ذلك التصنيع الإضافي.

الطباعة ثلاثية الأبعاد تخفف من أزمة السكن

إن أحد مجالات البناء التي أظهرت نجاحاً واعداً هو الطباعة ثلاثية الأبعاد. وهناك العديد من المشاريع الجارية التي توضح كيف يمكن لهذه التكنولوجيا أن تساعد في خفض التكلفة وتحسين إمكانية الوصول وتوسيع آفاق البشرية إلى آفاق جديدة. لقد كان مفهوم المنازل المطبوعة ثلاثية الأبعاد موجوداً منذ دخول هذه الأجهزة إلى السوق. ومع ذلك، لم يكن ذلك ممكناً إلا بعد التطورات الأخيرة في علم المواد وتكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد.

المصدر – هاسل وإيميجو

اليوم، تُستخدم عدة طرق لطباعة المنازل ثلاثية الأبعاد. والاستخدام الأكثر شيوعًا هو الخرسانة المتوفرة بسهولة. يتم خلط الخرسانة بشكل خاص للسماح بتوزيعها من فوهات كبيرة. تعمل هذه الوحدات مثل الطابعات ثلاثية الأبعاد المصغرة ولكن على نطاق بحجم المنزل. تقوم بطبقات الخرسانة بعناية لإنشاء الجدران.

تتمثل ميزة هذه المنازل المطبوعة ثلاثية الأبعاد في أنها تستخدم الخرسانة المتوفرة والمتينة. والآن، تطبع بعض الأنظمة باستخدام أنماط محددة تسمح بإضافة التهوية أو العزل، مما يقلل تكاليف البناء بشكل أكبر ويفتح الباب للتبني على نطاق واسع.

عقارات مطبوعة ثلاثية الأبعاد متعددة الطوابق

يعد مشروع Milestone فريدًا من نوعه بين خيارات البناء ثلاثية الأبعاد المصنوعة من الخرسانة لأسباب عديدة. أولاً، إنه أول مشروع ينجح في إنشاء نهج موثوق وسهل الاستخدام متعدد الطوابق لطباعة المباني ثلاثية الأبعاد. طور مهندسو مشروع Milestone عملية يتم فيها ضغط خليط يشبه الأسمنت من فوهة الطابعة حتى يتشكل شكل محدد مسبقًا.

يتم طباعة هذه الأشكال في موقع البناء وتجميعها بواسطة العمال. يقلل هذا النهج من تكاليف الإعداد، حيث يمكن لمرفق الطباعة توفير المطبوعات بكفاءة لمنطقة كبيرة. تتضمن خطط بناء مشروع Milestone الحالي خيارًا من 3 طوابق بمساحة 1,370 قدمًا مربعًا وخيارًا من طابقين بمساحة 2 قدمًا مربعًا.

الطباعة الأرضية تساعد في حل مشكلة نقص المساكن

يُعدّ استخدام التراب قطاعًا آخر من سوق المنازل المطبوعة ثلاثية الأبعاد يستحق التعرّف عليه. تُضفي هذه الطريقة لمسةً جديدةً على أقدم أساليب البناء التي استخدمها الإنسان: استخدام التراب. بنى أسلافنا في عصور ما قبل التاريخ باستخدام هذه المادة، والمثير للإعجاب أن بعض أعمالهم لا تزال سليمة جزئيًا حتى اليوم.

في عام 2018، قرر المهندسون الجمع بين الطباعة ثلاثية الأبعاد ودك التربة. تعمل هذه الطريقة في تصنيع مواد البناء على ضغط التربة وتحويلها إلى طوب يمكن استخدامه في مجموعة واسعة من مشاريع البناء. وبحلول عام 3، أكملت شركة TECLA أول منزل من التربة مطبوع بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد في رافينا بإيطاليا. استخدم المشروع دك التربة لصنع جدران تتميز بدعامات متكاملة.

تطور الطباعة الأرضية

تتضمن التطورات الحديثة في قطاع الطباعة ثلاثية الأبعاد للأرض استخدام أشكال وتصاميم معقدة تسمح بدخول التهوية والضوء إلى المباني. وتتضمن أحدث طريقة للطباعة الأرضية إدخال شبكة سلكية بين الطبقات عند الضغط، مما يوفر دعمًا مترابطًا. تدمج هذه الطريقة مزيجًا من الطين بنسبة 3%، والذي يعمل كعامل ربط طبيعي عند ضغطه وتجفيفه.

قرية الأمل

قرية الأمل يُعدّ هذا المشروع مثالاً بارزاً على كيفية مساهمة المنازل المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد في تحسين حياة الجميع. يهدف هذا المشروع، الواقع في تنزانيا، إلى إيواء الأطفال المحتاجين باستخدام أساليب بناء قائمة على التربة. ووفقاً لمطوري المشروع، سيضمّ الموقع 3 فتاة تتراوح أعمارهن بين 480 و3 عاماً.

المباني 50

قرية الأمل ليست مجرد منشأة سكنية، بل ستوفر أيضًا مرافق تعليمية وتدريبًا على المهارات ومرافق ترفيهية وزراعية، ضمن استراتيجيات الفريق لمساعدة هؤلاء السيدات على النجاح. كما تتوفر رعاية أطفال ضمن أكثر من 50 مبنىً مُقررًا طباعتها. والجدير بالذكر أن الفريق سيدمج أجزاءً من مشروع الطباعة ثلاثية الأبعاد لشركة TECLA، بما في ذلك نظام الطباعة Crane WASP.

رافعة الدبور

رافعة WASP (مشروع التوفير العالمي المتقدم) هي طابعة ثلاثية الأبعاد ضخمة تستخدم معدات الحفر لزيادة قدرتها على الحركة في مساحات أكبر، مما يجعلها مثالية لتشييد المباني. يُذكر أن اسم WASP مستوحى من دبور البناء، المشهور بالبناء باستخدام الطين.

يُشار إلى طابعة WASP أحيانًا باسم الطابعة ثلاثية الأبعاد اللانهائية نظرًا لقدرتها على إنشاء منازل مقابل جزء بسيط من تكلفة الطرق التقليدية. وبالفعل، ساعدت طابعة WASP في بناء منازل في كولومبيا، التي تعاني من واحدة من أسوأ أزمات الإسكان في أمريكا الجنوبية. وفي المستقبل، قد تصبح أنظمة مثل WASP شائعة في جميع أنحاء العالم.

مركز مجتمعي كبير

سيقام في وسط قرية الأمل مبنى مطبوع بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد يعرض أحدث التطورات في مجال التكنولوجيا. وسيلعب المركز المجتمعي أدوارًا متعددة في المجتمع بما في ذلك العمل كمدرسة خلال النهار وكافيتريا. كما سيوفر مكانًا آمنًا للفعاليات المجتمعية.

ومن المثير للاهتمام أن جدران قرية هوب ليست قادرة على تحمل الأحمال الثقيلة. وبالتالي، سيتم ربط السقف بدعامات خشبية، والتي سيتم الحصول عليها جميعها محليًا. وأخيرًا، ستساعد طبقة من الصفائح المعدنية في تعزيز الحماية من المطر والشمس. ومن المقرر أن يبدأ بناء المركز المجتمعي في أوائل عام 2025.

فوائد البناء باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في حل مشكلة نقص المساكن

هناك العديد من الأسباب التي تدفعنا إلى طرح المنازل المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد في السوق. فمن الممكن تصنيع هذه الوحدات بأسعار أقل كثيراً واستخدام مواد بناء محلية. ويمكن لطابعة WASP ثلاثية الأبعاد إنشاء منزل بتكلفة لا تتجاوز 3 دولار. فضلاً عن ذلك، يمكنها إنتاج هذا المسكن بسرعة وبمتانة مماثلة للهياكل الخرسانية.

أكثر يسرا

تُعدّ سهولة الوصول سببًا آخر لنمو مشاريع الإسكان ثلاثية الأبعاد بشكل ملحوظ في المستقبل. فمن الأسهل على البنّاء استخدام طابعة ثلاثية الأبعاد تستفيد من الموارد المحلية لبناء المجتمعات، بدلًا من استيراد مواد البناء والعمال وغيرهما. ستُمكّن هذه الاستراتيجية المجتمعات من التحسين والتوسع لتلبية احتياجات سكانها.

المساكن الرخيصة تساعد في تخفيف أزمة الإسكان

إن طباعة المنازل ثلاثية الأبعاد أقل تكلفة بكثير من بنائها بالطرق الحالية. فكلما أتمتت عملية البناء، قللت من معظم التكاليف. كما أن المنازل المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لا تتطلب فرقًا من خبراء البناء، ما يجعلها أرخص بكثير في البناء. بالإضافة إلى ذلك، لا تحتاج الطابعة إلى استراحة غداء أو نوم، مما يزيد من عدد المباني التي يمكن بناؤها شهريًا.

الدعم المستقبلي لتقليص النقص في السكن

إن إحدى أهم مزايا استخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد لتوسيع المجتمعات هي القدرة على توسيع المجتمعات. تخيل أن حيّك يحتوي على طابعة ثلاثية الأبعاد يمكنها إنتاج مبانٍ جديدة كلما احتاج إليها مجتمعك. والهدف من العديد من مشاريع الإسكان هذه هو تعليم السكان المحليين كيفية استخدام الطابعة حتى يتمكن المجتمع من تشييد المباني في المستقبل وتحسين حياة الجميع.

تصاميم معقدة

من الفوائد الرئيسية الأخرى التي تقدمها الطابعات ثلاثية الأبعاد لقطاع البناء هي القدرة على إنشاء تصميمات معقدة وتوسيع الهندسة المعمارية المستخدمة في المباني اليوم. هناك تصميمات جديدة للجدران توفر لك تكاليف التدفئة والتبريد. تعد الجدران المسامية للبيئات الحارة أمثلة رئيسية لكيفية إضافة البناء للموقع إلى قيمة العقار.

مستقبل المنازل المطبوعة ثلاثية الأبعاد

يبدو مستقبل الطباعة ثلاثية الأبعاد في قطاع البناء مشرقًا. وبالفعل، تعد خيارات الطباعة ثلاثية الأبعاد الحل الأمثل للمشاكل القائمة منذ فترة طويلة في صناعة البناء. كما قد تكون الطباعة ثلاثية الأبعاد مفيدة لطباعة المنازل في بيئات أخرى خارج الأرض. الطباعة في الفضاء الخارجي إن عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد ليست بالمهمة السهلة. إذ تعتمد أغلب الطابعات ثلاثية الأبعاد على الجاذبية للسماح للمواد بالاستقرار في مكانها. ويعني التخلص من الجاذبية ضرورة استخدام طريقة جديدة للطباعة ثلاثية الأبعاد لضمان استقرار المواد بشكل صحيح وإمكانية تشغيل الجهاز على النحو المقصود.

ومن الجدير بالذكر أن وكالة ناسا كانت تتطلع إلى استخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد لمساعدة رواد الفضاء في استعمار الكواكب الأخرى والقمر. في عام 2019، أطلقت وكالة ناسا تحديًا لموائل الطباعة ثلاثية الأبعاد. في عام 3، منحت شركة البناء ICON ومقرها أوستن عقدًا بقيمة 2022 مليون دولار لتوسيع موائلها المطبوعة ثلاثية الأبعاد.

في أكتوبر 2022، عرضت شركة آيكون جهودها في مركز جونسون الفضائي التابع لناسا في هيوستن، تكساس. وتضمن عرضها مسكنًا مطبوعًا بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد مصممًا للاستخدام على المريخ. كما عرضت بعض تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد على القمر التي قد تساعد يومًا ما في استعمار الكوكب الأحمر.

شركة طباعة ثلاثية الأبعاد تحدث ضجة في السوق

يعد قطاع الطباعة ثلاثية الأبعاد سوقًا سريع النمو ويشهد توسعًا مستمرًا. أصبحت هذه الأجهزة أكثر شعبية من أي وقت مضى وتوسعت في قدراتها وتصميماتها. بالإضافة إلى ذلك، شهدت شركات البرمجيات والأجهزة الداعمة نموًا في الإيرادات.

اوتوديسك

أوتوديسك (ADSK + 0.43٪) شركة أوتوديسك هي شركة برمجيات تقدم حلولاً لمجموعة واسعة من القطاعات. يُستخدم برنامج النمذجة الخاص بالشركة في أسواق الهندسة المعمارية والهندسية، كما لعب دورًا حيويًا في العديد من مشاريع البناء. كما تُستخدم أوتوديسك في قطاعي الترفيه والتعليم، مما يعزز سمعتها الإيجابية بشكل عام.

أوتوديسك، وشركة (ADSK + 0.43٪)

دخلت شركة أوتوديسك السوق في عام 1982، وقد أسسها مجموعة من المبرمجين بقيادة جون ووكر. اكتسبت الشركة شهرة كبيرة بفضل إصدار برنامج أوتوكاد. كان هذا أول برنامج CAD يعمل على أجهزة الكمبيوتر الشخصية وظل المعيار الصناعي لعقود من الزمن.

شهد سهم ADSK بعض التراجع بسبب تقارير عن تداولات داخلية وانخفاض عام في أسعار أسهم التكنولوجيا على مدار الأسابيع القليلة الماضية. ومع ذلك، ينظر العديد من المحللين إلى الشركة باعتبارها "شركة قوية"عقد"نظرًا لأن موقعها وتوجهها نحو الأنظمة التي تعمل بالذكاء الاصطناعي قد يشير إلى إمكانات النمو المستقبلية.

العوائق التي تحول دون اعتماد أساليب البناء باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد

لا تزال هناك بعض العوائق أمام اعتماد أساليب البناء المطبوعة ثلاثية الأبعاد على نطاق واسع. أولًا، لا توجد بيانات طويلة المدى حول متانتها. يعلم الناس أن التربة أو الخرسانة المتأثرة تدوم طويلًا، لكن طريقة تشكيل هذه المواد تُحدث فرقًا حاسمًا في متانتها. إلى أن تدعم البيانات طويلة المدى متانة هذه المنازل، سيكون من الصعب جذب المستثمرين.

المخاوف بشأن التنظيم

ومن بين المخاوف الأخرى التي أعرب عنها البعض أنه سيكون من المستحيل تقريبًا مواكبة إجراءات الترخيص والسلامة المعمول بها اليوم. ويزعمون أن الأمر يتطلب إصلاحًا شاملاً لمتطلبات السلامة لاستيعاب طريقة البناء الجديدة. وعلى هذا النحو، قد تؤدي هذه العملية إلى مزيد من التأخير في استخدام هذه الأدوات في قطاع البناء.

قد يتم القضاء على مشكلة نقص المساكن عن طريق الطباعة

عند النظر إلى الاستراتيجيات المبتكرة التي لجأ إليها بعض المهندسين المعماريين مؤخرًا، يسهل علينا تصوّر مستقبل تُسهم فيه الطابعات ثلاثية الأبعاد في تخفيف أزمة السكن عند الحاجة. وستتحسّن هذه الأجهزة مع تطوّر علوم المواد، وفي السنوات القادمة، من المُرجّح جدًا أن يُطبع منزلك بدلًا من بنائه.

تعرف على مشاريع التصنيع الإضافي الرائعة الأخرى اليوم.