معالجة نقص السكن – هل الطباعة ثلاثية الأبعاد تحمل الجواب؟

Many parts of the world share a major problem: there’s not enough housing to go around. The housing shortage has had a resounding effect on the economy as people continue to pay absorbent amounts for their homes, leading to less disposable income and more concentrated wealth. Thankfully, multiple teams of engineers are researching 3D printing as a way to help alleviate this shortage. Here’s everything you need to know about how 3D printing could help solve the housing shortage crisis.

إحصائيات نقص السكن

وصل نقص السكن إلى مستويات قياسية جديدة في جميع أنحاء أمريكا الشمالية مؤخرًا. تُظهر الدراسات الأخيرة أن كندا والولايات المتحدة يفتقران إلى أكثر من 3.5 مليون منزل عما هو مطلوب لتحقيق توازن الأسعار. من المتوقع أن يتسع هذا النقص مع استمرار العوامل الرئيسية التي تؤدي إلى أزمة السكن. ومن الجدير بالذكر أن الساحل الغربي للولايات المتحدة، وخاصة كاليفورنيا، يتصدر القائمة.

سبب نقص السكن

هناك العديد من العوامل التي أدت إلى نقص السكن الحالي. أولاً، أدت التأخيرات والنقص الناتج عن الجائحة إلى انقطاع سلاسل الإمداد. هذه السلاسل المتضررة ترفع التضخم، مما أدى إلى ارتفاع الأسعار بشكل عام ودفع المزيد من المعماريين للبحث عن حلول مبتكرة، بما في ذلك التصنيع الإضافي.

الطباعة ثلاثية الأبعاد كحل لنقص السكن

إحدى مجالات البناء التي أظهرت وعدًا هي الطباعة ثلاثية الأبعاد. هناك عدة مشاريع جارية تُظهر كيف يمكن لهذه التقنية أن تساعد في خفض التكلفة، تحسين إمكانية الوصول، وتوسيع آفاق البشرية. فكرة المنازل المطبوعة ثلاثيًا موجودة منذ دخول هذه الأجهزة إلى السوق. ومع ذلك، لم يصبح ذلك ممكنًا إلا بعد التطورات الأخيرة في علم المواد وتكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد.

المصدر – Hassell and Imigo

اليوم، تُستخدم عدة طرق لطباعة المنازل ثلاثية الأبعاد. الأكثر شيوعًا هو استخدام الخرسانة المتوفرة بسهولة. تُخلط الخرسانة خصيصًا لتسمح بصبها من فوهات كبيرة. تعمل هذه الوحدات كطابعات ثلاثية الأبعاد مصغرة ولكن على مقياس حجم المنزل. تقوم بطبقة الخرسانة بعناية لتكوين الجدران.

الميزة في هذه المنازل المطبوعة ثلاثيًا هي أنها تستخدم خرسانة متاحة ومتينة. الآن، بعض الأنظمة تطبع باستخدام أنماط محددة تسمح بإضافة التهوية أو العزل، مما يقلل تكاليف البناء أكثر ويفتح الباب لاعتمادها على نطاق واسع.

ممتلكات مطبوعة ثلاثيًا متعددة الطوابق

يُعد مشروع Milestone فريدًا بين خيارات البناء بالخرسانة ثلاثية الأبعاد لأسباب عديدة. أولاً، هو الأول الذي نجح في إنشاء نهج متعدد الطوابق موثوق وسهل الاستخدام للطباعة ثلاثية الأبعاد للمباني. طور مهندسو مشروع Milestone عملية يتم فيها استخراج خليط شبيه بالأسمنت من فوهة الطابعة حتى يتشكل الشكل المحدد مسبقًا.

تُطبع هذه الأشكال في موقع البناء ويقوم العمال بتجميعها. يقلل هذا النهج من تكاليف الإعداد، حيث يمكن لمرفق الطباعة توفير الطباعة بفعالية لمنطقة واسعة. تشمل خطط بناء مشروع Milestone الحالية خيارًا مكوّنًا من 3 طوابق بمساحة 1,370 قدم مربع وخيارًا من طابقين بمساحة 1,230 قدم مربع.

الطباعة الأرضية تساعد في نقص السكن

الطباعة الأرضية هي قطاع آخر في سوق المنازل المطبوعة ثلاثيًا يستحق التعرف عليه. تضيف هذه الطريقة لمسة جديدة على أقدم طريقة بناء للإنسان: استخدام التراب. بنى أسلافكم ما قبل التاريخ بهذه المادة، ومن المثير أن بعض أعمالهم لا تزال جزئيًا قائمة حتى اليوم.

في عام 2018، قرر المهندسون دمج الطباعة ثلاثية الأبعاد مع ضغط التربة. تُحوّل هذه الطريقة التربة إلى طوب يمكن استخدامه في مجموعة واسعة من مشاريع البناء. بحلول عام 2021، أكملت شركة TECLA أول منزل مطبوع ثلاثيًا من التربة في رافينا، إيطاليا. ضغط المشروع التربة لصنع جدران تحتوي على دعائم مدمجة.

تطور الطباعة الأرضية

تشمل التطورات الأخيرة في قطاع الطباعة الأرضية ثلاثية الأبعاد استخدام أشكال وتصاميم معقدة تسمح بمرور التهوية والضوء إلى المباني. الطريقة الأخيرة للطباعة الأرضية تتضمن إدخال شبكة سلكية بين الطبقات أثناء الضغط، مما يوفر دعماً مترابطًا. تدمج هذه الطريقة مزيجًا من الطين بنسبة 30٪، يعمل كعامل ربط طبيعي عند الضغط والتجفيف.

قرية الأمل

Hope Village هي مثال بارز على كيفية تحسين المنازل المطبوعة ثلاثيًا لحياة الجميع. يقع المشروع في تنزانيا، ويسعى لإسكان الأطفال المحتاجين باستخدام طرق بناء تعتمد على التربة. وفقًا لمطوري المشروع، سيضم الموقع 480 فتاة تتراوح أعمارهن بين 3 و18 سنة.

50 مبنى

قرية الأمل ليست مجرد مرفق سكني. ستوفر أيضًا مرافق تعليمية، وتدريب مهني، وترفيهية، وزراعية كجزء من استراتيجيات الفريق لمساعدة هؤلاء الفتيات على النجاح. حتى رعاية الأطفال متوفرة ضمن أكثر من 50 مبنى مقرر طباعتها. ومن الجدير بالذكر أن الفريق سيدمج أجزاء من مشروع الطباعة ثلاثية الأبعاد لشركة TECLA بما في ذلك نظام الطباعة Crane WASP.

Crane WASP

يُعد Crane WASP (World’s Advanced Saving Project) طابعة ثلاثية أبعاد ضخمة تستفيد من نظام الرفع لتكتسب القدرة على التحرك عبر مساحات أكبر، مما يجعلها مثالية لبناء المباني. ومن الجدير بالذكر أن اسم WASP مستمد من دبور البنّاء، المعروف ببنائه باستخدام الطين.

تُشار إلى طابعة WASP أحيانًا باسم طابعة infinity ثلاثية الأبعاد نظرًا لقدرتها على إنشاء منازل بجزء صغير من تكلفة الطرق التقليدية. بالفعل، ساعدت WASP في بناء منازل في كولومبيا، التي تعاني من إحدى أسوأ أزمات السكن في أمريكا الجنوبية. في المستقبل، قد تصبح أنظمة مثل WASP شائعة حول العالم.

مركز مجتمع كبير

في مركز قرية الأمل سيقع مبنى مطبوع ثلاثيًا سيعرض أحدث التطورات التقنية. سيؤدي مركز المجتمع عدة أدوار في المجتمع بما في ذلك العمل كمدرسة خلال النهار ومقصف. كما سيوفر موقعًا آمنًا للفعاليات المجتمعية.

من المثير للاهتمام أن جدران قرية الأمل ليست حاملة للحمولة. وبالتالي، سيتصل السقف بدعامات خشبية، جميعها مستخرجة محليًا. أخيرًا، ستساعد طبقة من الصاج في تعزيز الحماية ضد الأمطار والشمس. من المقرر أن يبدأ بناء مركز المجتمع في أوائل عام 2025.

فوائد البناء المطبع ثلاثيًا للمساعدة في نقص السكن

هناك العديد من الأسباب التي تدفع إلى إدخال المنازل المطبوعة ثلاثيًا إلى السوق. يمكن تصنيع هذه الوحدات بأسعار أقل بكثير ويمكنها الاستفادة من مواد بناء محلية. يمكن لطابعة WASP ثلاثية الأبعاد إنشاء منزل بأقل من 1000 دولار. بالإضافة إلى ذلك، يمكنها إنتاج هذا السكن بسرعة وبمتانة تقارن بالهياكل الخرسانية.

أكثر قابلية للوصول

القابلية للوصول هي سبب آخر يجعل مشاريع السكن ثلاثية الأبعاد تشهد نموًا كبيرًا في المستقبل. يصبح من الأسهل على البنّاء إدخال طابعة ثلاثية الأبعاد تستفيد من الموارد المحلية لإنشاء مجتمعات بدلاً من استيراد مواد البناء والعمال وغير ذلك. ستمكن هذه الاستراتيجية المجتمعات من التحسين والتوسع لتلبية احتياجات سكانها.

المنازل الأرخص تساعد في تخفيف أزمة السكن

إن طباعة المنازل ثلاثيًا أقل تكلفة بكثير مقارنةً بالبناء باستخدام الأساليب الحالية. كلما أتممت عملية تلقائيًا، فإنك تلغي معظم النفقات العامة. لا تحتاج المنازل المطبوعة ثلاثيًا إلى فرق من خبراء البناء. وبالتالي، فهي أرخص كثيرًا في البناء. بالإضافة إلى ذلك، لا تحتاج الطابعة إلى فترات استراحة للغداء أو النوم، مما يزيد من عدد المباني التي يمكن إنشاؤها شهريًا.

الدعم المستقبلي لتقليل نقص السكن

إحدى أكبر مزايا استخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد لتوسيع المجتمعات هي القدرة على توسيع المجتمعات نفسها. تخيّل أن حيّك يمتلك طابعة ثلاثية الأبعاد يمكنها إنتاج مبانٍ جديدة كلما احتاج المجتمع إليها. هدف العديد من هذه المشاريع السكنية هو تعليم السكان المحليين كيفية استخدام الطابعة حتى يتمكن المجتمع من بناء مبانٍ في المستقبل وتحسين حياة الجميع.

تصاميم معقدة

فائدة رئيسية أخرى تقدمها الطابعات ثلاثية الأبعاد لقطاع البناء هي القدرة على إنشاء تصاميم معقدة وتوسيع العمارة المستخدمة في المباني اليوم. هناك تصاميم جدران جديدة توفر لك في تكاليف التدفئة والتبريد. الجدران المسامية للبيئات الحارة هي مثال رئيسي على كيفية إضافة قيمة للعقار من خلال البناء وفقًا للموقع.

مستقبل المنازل المطبوعة ثلاثيًا

مستقبل الطباعة ثلاثية الأبعاد في قطاع البناء يبدو واعدًا. بالفعل، تُعد خيارات الطباعة ثلاثية الأبعاد الحل المثالي للمشكلات المستمرة في صناعة البناء. كما قد تكون الطباعة ثلاثيًا مفيدة لطباعة المنازل في بيئات أخرى خارج الأرض. الطباعة في الفضاء الخارجي ليست مهمة سهلة. تعتمد غالبية الطابعات ثلاثية الأبعاد على الجاذبية لتسمح للمواد بالاستقرار في مكانها. إلغاء الجاذبية يعني ضرورة استخدام طريقة جديدة للطباعة ثلاثية الأبعاد لضمان استقرار المواد بشكل صحيح وعمل الجهاز كما هو مقصود.

ومن الجدير بالذكر أن وكالة ناسا تراقب استخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد لمساعدة رواد الفضاء في استعمار كواكب أخرى والقمر. في عام 2019، أطلقت ناسا تحديًا لإنشاء موائل مطبوعة ثلاثيًا. في عام 2022، منحت شركة ICON للبناء في أوستن عقدًا بقيمة 57.2 مليون دولار لتوسيع موائلها المطبوعة ثلاثيًا.

في أكتوبر 2022، عرضت شركة Icon جهودها في مركز جونسون للفضاء التابع لناسا في هيوستن، تكساس. شمل عرضهم موئلًا مطبوعًا ثلاثيًا مصممًا للاستخدام على المريخ. كما عرضوا بعض تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد القمرية التي قد تساعد يومًا ما في استعمار جارة الأرض.

شركة طباعة ثلاثية الأبعاد تُحدث ضجة في السوق

قطاع الطباعة ثلاثية الأبعاد هو سوق سريع النمو يستمر في التوسع. أصبحت هذه الأجهزة أكثر شعبية من أي وقت مضى وتوسعت في قدراتها وتصاميمها. بالإضافة إلى ذلك، شهدت شركات البرمجيات والأجهزة الداعمة نموًا في الإيرادات.

AutoDesk

Autodesk (ADSK ) هي مزود برامج يقدم حلولًا لمجموعة واسعة من الصناعات. يُستخدم برنامج النمذجة الخاص بالشركة في أسواق الهندسة المعمارية والهندسة. كما لعب دورًا حيويًا في عدة مشاريع بناء. تُستخدم Autodesk أيضًا في قطاعات الترفيه والتعليم، مما يضيف إلى سمعتها الإيجابية العامة.

ADSK مخطط السعر

دخلت Autodesk السوق في عام 1982 وأسستها مجموعة من المبرمجين بقيادة جون ووكر. اكتسبت شهرة أولاً بفضل إصدار برنامج AutoCAD. كان هذا أول برنامج CAD يعمل على جهاز كمبيوتر شخصي وظل المعيار الصناعي لعقود.

شهد سهم ADSK تراجعًا بعض الشيء بسبب تقارير عن التداول الداخلي وانخفاض عام في أسعار أسهم التكنولوجيا خلال الأسابيع القليلة الماضية. ومع ذلك، يعتبره العديد من المحللين سهمًا قويًا “hold” نظرًا لموقعه وتحوله نحو الأنظمة المدعومة بالذكاء الاصطناعي الذي قد يشير إلى إمكانات نمو مستقبلية.

العقبات أمام اعتماد طرق البناء بالطباعة ثلاثية الأبعاد

لا تزال هناك بعض العقبات أمام الاعتماد واسع النطاق لطرق البناء المطبوعة ثلاثيًا. أولاً، لا توجد بيانات طويلة الأجل حول متانتها. يعرف الناس أن الأرض أو الخرسانة المتأثرة يمكن أن تدوم لفترة طويلة، لكن طريقة تكوين هذه المواد معًا تُحدث فرقًا حاسمًا في متانتها. حتى تدعم البيانات طويلة الأجل صلابة هذه المنازل، سيكون من الصعب جذب المستثمرين.

القلق بشأن التنظيم

قلق آخر يعبر عنه البعض هو أن مواكبة تراخيص وإجراءات السلامة الحالية ستكون شبه مستحيلة. يجادلون بأن تعديلًا كاملًا لمتطلبات السلامة سيكون ضروريًا لاستيعاب طريقة البناء الجديدة. وبالتالي، قد يؤدي هذا الإجراء إلى مزيد من التأخيرات في استخدام هذه الأدوات في قطاع البناء.

نقص السكن قد يُطبع بعيدًا

عند النظر إلى الاستراتيجيات المبتكرة التي لجأ إليها بعض المعماريين مؤخرًا، يصبح من السهل تصور مستقبل حيث تساعد الطابعات ثلاثية الأبعاد في تخفيف نقص السكن عند الحاجة. ستستمر هذه الأجهزة في التحسن مع تقدم علوم المواد، وفي السنوات القادمة من المرجح جدًا أن يتم طباعة منزلك بدلاً من بنائه.

تعرف على مشاريع تصنيع إضافية أخرى رائعة اليوم.