التقنيات الحديثة للطباعة ثلاثية ألأبعاد للبناء بكلف قليلة وسرعة كبيرة

3D printing Technology 

تقنية الطباعة الثلاثية الأبعاد هي تقنية جديدة حيث أفتتح أهم المراكز لهذه التقنية (MTC) في مدينة (Coventry) البريطانية عام ٢٠١٠ بخمسة موظفين وألآن عدد الموظفين تجاوز الخمسمئة موظف بمشاركة الكثير من الجامعات البريطانية وألمؤسسات البحثية والصناعية والمؤسسات المالية مع مصنع متطور حيث بلغ رأسمالها الدائر اليوم أكثر من خمسين مليار باون أسترليني في السنة، وضمن ألإنتاجات ألمهمة هي المواد ألإنشائية من السمنت وغيرها والتي تعتبر الآن ضمن الفترة التجريبية حيث صنعت جامعة لوفبرا (Laoughborough) جدران كونكريتية ومنشآت كونكريتية صغيرة، وإن من المتوقع أن يحدث تطور كبير في هذا المجال خلال السنين القادمة.

مصنع MTC) Manufacturing Technology Centre) في مدينة (Coventry) البريطانية بشأن صناعات الطباعة الثلاثية الأبعاد

إن أول من إستخدم هذا التعبير وهذه التقنية للبناء هو المهندس المعماري الأسترالي جيمس كاردينير (Architect James  Gardiner) ثم تبعه الأستاذ الأمريكي في جامعة جنوب كاليفورنيا (University of South California) بهروك خوشنفيز (Behrohk Khoshnevis) ألإيراني ألأصل ثم تبعهم المهندس  الصيني ما يها (Ma Yihe) صاحب شركة (Win Sun) ألذي بنى  فيلا ضخمة بمساحة  ١،١٠٠ متر خلال فترة لا تتجاوز العشرة أشهر بأقل من ١٤٥،٠٠٠ دولار أي بكلفة ١٣٢ دولار للمتر المربع الواحد، فضلاً عن مبنى من خمسة طوابق بنفس الفترة كما هي ظاهرة أدناه. كل هذه الأبنية تعتبر أبنية تجريبية حيث توقعات جامعة جنوب كاليفورنيا أن هذه التقنية ستتوفر على المستوى التجاري  في العالم لبناء البيوت بحدود عام ٢٠٢٠ وعلى بناء العمارات العالية بحدود عام ٢٠٢٥.

  

         

 المبنى من خمس طوابق والفيلا بمساحة (1,100) متر مربع تصميم وبناء شركة (Win Sun)

                  مبنى للمكاتب تحت الإنشاء وتصميم مسكن بتقنية الطباعة الثلاثية الأبعاد  تصميم جامعة جنوب كاليفورنيا             

وتطورت هذه التقنية ونشأت عدة شركات عالمية حيث أن أكثر ثلاث دول متطورة في هذا المجال هي الصين والولايات المتحدة الأمريكية وهولندا؛ ولكن قائمة الدول المتبنية لهذ التقنية والمصنعة بدأت تكبر كثيراً؛ ألتقنية تعتمد على الحواسيب في وضع التصميم ثم عملية البناء التي تتم من خلال أذرع آلية (روبوتية -Robotic) التي تضخ مادة البناء وهي عادةً تكون خليط من السمنت ومخلفات البناء كالطابوق والسمنت والأحجار المطحونة (في البناء الكونكريتي) وأحياناً تستخدم مواد أخرى كالمعادن والبلاستيك المقوى بالفايبر كلاس حيث تصنع الأجزاء في المصنع ثم تركب أو تصنع وتركب موقعياً .

إن هذه التقنية تتميز برخصها بشكل عام أما إذا إستخدمت مخلفات الأبنية المهدمة  فستقل الكلفة ويتم التخلص من هذه المخلفات من دون كلف كما تحوي هذه التقنية على أذرع آلية لتوصيل التمديدات الكهربائية والتمديدات الصحية وقد تم تعجيل فترة البناء كما في الوحدة السكنية الصغيرة التي بنيت في روسيا  خلال أربع وعشرين ساعة، أما ألأجزاء ألتي تصنع في المعمل فيمكن حينها بتركيب وحدة سكنية متكاملة بفترة أقل من ثلاث ساعات. وتتميز هذه الأبنية بمعاملات عزل عالية للحرارة فيمكن الحفاظ على برودتها صيفاً ودفئها شتاءً بكلف قليلة، كما تتميز بمقاومة عالية للزلازل. فضلاً عن ذلك ف(جامعة جنوب كاليفورنيا Southern California University) بصدد صناعة آلة عملاقة لبناء بيت كبير خلال أربع وعشرين ساعة، أما ألشركة الصينية (Win Sun) فأصبح بإمكان مصنعهم بناء عشرة مساكن صغيرة في اليوم لا تتجاوز قيمة المسكن خمسة آلاف دولار امريكي (5,000 $US). 

             

ألبناء في الموقع حيث يتم بناء وحدات سكنية كاملة خلال بضعة أيام

ألأذرعة الروبوتية القادرة إلى الوصول إلى كافة ألإتجاهات وإلى أرتفاعات كبيرة كما يظهر في الآلية أعلاه.

  

الوحدة السكنية الصغيرة التي بنيت موقعياً من قبل شركة (Apis) الروسية في إحدى المدن الروسية خلال ٢٤ ساعة كما تظهر الصورة من الخارج والداخل وقد كانت كلفة بناء المتر الواحد ٢٧٥ دولار وذلك لإستخدام مواد عالية الجودة لتوفير عزل حراري كبير. 

البيت الذي يمكن بناءه خلال أربع وعشرين ساعة بواسطة الماكنة العملاقة لتقنية الطباعة الثلاثية الأبعاد وهي من تصميم جامعة جنوب كاليفورنيا

معمل به وحدة صناعية حيث تصنع أجزاء من البناء ثم يتم نقلها إلى الموقع النهائي لتركيبها سوياً.

  

يتم تصنيع هذه ألأجزاء في المعمل ثم يصار إلى تركيبها؛ عملية التصنيع تستغرق بضعة أيام ولعله سيمكن تقليصها في المستقبل إلى بضعة ساعات أما عملية التركيب لهذه الوحدة السكنية فلا يستغرق أكثر من ثلاث ساعات.

هذه الفيلا ألتي تم تركيبها بثلاث ساعات تتراوح كلفتها بين الخمسة وعشرين إلى  الخمسة وثلاثين ألف دولار أمريكي

  

يمكن تركيب أبنية من عدة طوابق بهذه الطريقة كما هي ظاهرة في الصورة.

  

أبنية مختلفة من الخارج والداخل بطريقة الطباعة الثلاثية الأبعاد.

متنزه (Pavilion) في الصين تم بناؤه بطريقةالطباعة الثلاثية الأبعاد. 

مكتب وأبنية أخرى في دبي – ألإمارات العربية المتحدة بطريقة الطباعة الثلاثية الأبعاد بكلفة 140,000 دولار أمريكي

تصميم وبناء متحف المستقبل في دبي.

ألميزة الأخرى للبناء بتقنية الطباعة الثلاثية الأبعاد هو إمكانية بناء أي تصميم يمكن ان يخطر على بال المصمم، حيث كما هو معروف إن أهم واكبر برنامج متعارف للتصاميم بين مهندسي البناء من معماريين ومدنيين وكهربائيين وميكانيك يسمى (أوتوكاد AutoCAD)، وتقريبا أي تصميم يمكن تخيله وعمله من خلال برنامج أل (أوتوكاد AutoCAD) يمكن تحويله إلى بناء مجسم كامل على الأرض، لذلك تجد أجمل التصاميم المعمارية والغريبة تحقق من خلال تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد وبكلف إقتصادية بسيطة  كما هي أدناه.

تصاميم مختلفة في الولايات المتحدة وألمانيا وهولندا تحوي على انحناءات كثيرة يتلافى المعماريون تصميمها على أرض الواقع لأرتفاع كلفها ولكن بتقنية الطباعة الثلاثية الأبعاد يمكن إنشائها وبكلف إقتصادية.

نماذج أخرى مختلفة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعادمع تصاميم يصعب عملها وإنجازها بألطرق التقليدية للكلف العالية لقوالب الصب ولطول فترة الإنشاء

تصميم مسكن من الداخل والخارج من قبل ألأستاذ رونالد رائيل  (Ronald Rael) في جامعة كاليفورنيا (University of California) حيث أستخدم الفايبر المقوى الذي هو أصلب من السمنت وأقل وزناً منه ويتطلب فترة سنة لإنشائه بتقنية الطباعة الثلاثية الأبعاد.

تصميم لمبنى في دبي بتقنية الطباعة الثلاثية الأبعاد.

معبد في الصين مصنوع من البلاستيك المقوى بألفايبر كلاس بتقنية الطباعة الثلاثية الأبعاد.

تصاميم مستقبلية للمدن البحرية المصنوعة من نفايات البلاستيك بتقنية الطباعة الثلاثية الأبعاد.

تدّعي شركة (Win Sun) الصينية لصاحبها (Ma Yihe) أنها حتى الآن اتفقت مع أكثر من عشرين دولة في العالم لإنشاء مصانع الطباعة الثلاثية الأبعاد فيها، ومن ضمن هذه الدول مجموعة من الدول العربية كألإمارات العربية المتحدة والسعودية ومصر والمغرب، حيث تم الإتفاق مع ألسعودية على إقامة عدة مصانع لإنشاء مليون ونصف وحدة سكنية في مختلف أرجاء البلاد خلال السنوات الخمس القادمة، كما إتفقت مصر معهم على إقامة عدة مصانع أيضاً لإنشاء عشرين ألف وحدة سكنية كمرحلة أولى،  على أن يتم إنشاء مليون وحدة سكنية في المستقبل، وقد قامت الشركة بإنشاء مصنع  في الإمارات العربية المتحدة وقد أنجزت مجموعة من ألأبنية التي تتميز بتصاميم كثيرة الإنحناءات حيث إن الإهتمام بهذا الجانب في الإمارات أكثر من الإهتمام بالكلف الإقتصادية.

صور من الإمارات والسعودية خلال الإتفاق مع إحدى الشركات الصينية بشأن تقنية الطباعة الثلاثية الأبعاد. 

إن إحتياج العراق لهذا الصنف من ألأبنية يفوق بمراحل إحتياج السعودية ومصر وغيرها من البلدان، فهناك مئات ألآلاف من العوائل الفقيرة التي تسكن بيوت التنك والعشوائيات، وهناك مئات الآلاف من العوائل المهجرة والمدن التي هدمت بسبب الحروب الأخيرة مع داعش، وهناك مئات ألآلاف من عوائل  الشهداء من دون معيل من ألأيتام وألأرامل، لذلك أتوجه للحكومة العراقية وكافة المسؤولين عن ملفات السكن وإعمار المدن المهدمة للإتفاق مع عدة شركات عالمية لإقامة مصانع البناء بتقنية الطباعة الثلاثية الأبعاد للتخفيف من هذه المعانات الصعبة وتوفير السكن بأسعار رخيصة وبفترة قياسية والنهوض ببلدنا لمصلحة مواطنينا ألأعزاء.

لمن يريد أن يطلع أكثر على البناء بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد يمكنه مشاهدة الأفلام أدناه

آلة واحدة من صناعة شركة (Apis) الروسية تستطيع بناء بيت بمساحة (150) متر خلال (24) ساعة ويمكن نقلها من موقع إلى اخر بكل سهولة

طريقة البناء بتقنية الطباعة الثلاثية الأبعاد

https://www.youtube.com/watch?v=UkQSaM43nNw

https://www.youtube.com/watch?v=4rvKP_yfcGM

https://www.youtube.com/watch?v=8_m-fmkuuUA

https://www.youtube.com/watch?v=DQ5Elbvvr1M

بناء جسر في هولندا بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد

البناء المعدني بطريقة الطباعة ثلاثية الأبعاد

http://www.ediweekly.com/robots-3d-printing-to-revolutionize-building-industry-unchanged-for-5000-years/

ألتمديدات الصحية والكهربائية ضمن تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد

https://3dprintingindustry.com/news/university-south-california-realization-3d-printed-houses-17632/