به گزارش ایسنا، تصور کنید به‌جای چیدن آجرها، نصب قالب‌های بتنی و اجرای مرحله‌به‌مرحله دیوارها، دستگاهی بر اساس یک نقشه دیجیتال حرکت کند و با قراردادن لایه‌های متوالی از مصالح، دیوارهای یک ساختمان را شکل دهد. این تصویر دیگر صرفا به آزمایشگاه‌های پژوهشی تعلق ندارد، بلکه چاپ سه‌بعدی در صنعت ساختمان به مرحله اجرای پروژه‌های واقعی رسیده و در کشورهای مختلف برای ساخت خانه‌های مسکونی، ساختمان‌های اداری، فضاهای عمومی و اجزای معماری به کار گرفته شده است.
پرینت سه‌بعدی ساختمان که در دسته فناوری‌های ساخت افزایشی قرار می‌گیرد، فرایندی است که در آن مصالح ساختمانی، معمولا بتن یا ملات سیمانی با ترکیب و ویژگی‌های ویژه، بر اساس یک مدل دیجیتال و به‌صورت لایه‌به‌لایه روی یکدیگر قرار می‌گیرند تا شکل مورد نظر ایجاد شود. در این روش، دستگاه چاپگر با استفاده از سامانه‌های حرکتی و نازل مخصوص، مسیرهای تعیین‌شده در نقشه را دنبال می‌کند و مصالح را در نقاط مورد نیاز قرار می‌دهد. هماهنگی میان طراحی دیجیتال، ویژگی‌های فیزیکی مصالح و عملکرد دستگاه، از عوامل تعیین‌کننده کیفیت محصول نهایی است.
اهمیت این فناوری تنها در جایگزینی یک دستگاه با روش‌های سنتی ساخت‌وساز خلاصه نمی‌شود؛ بلکه می‌تواند چگونگی طراحی، برنامه‌ریزی و اجرای پروژه‌های ساختمانی را نیز تغییر دهد. کاهش نیاز به قالب‌بندی متعارف، امکان اجرای هندسه‌های پیچیده، کنترل دقیق‌تر میزان مصرف مصالح و کاهش وابستگی به برخی فعالیت‌های دستی از جمله ظرفیت‌های این فناوری است. همچنین، خودکارسازی بخشی از فرایند ساخت می‌تواند در پروژه‌هایی که با کمبود نیروی کار ماهر یا محدودیت زمانی مواجه هستند، اهمیت داشته باشد.
چاپ سه‌بعدی بتن در جهان از ساخت نمونه‌های آزمایشی کوچک فراتر رفته و پروژه‌هایی را با کاربری و ابعاد متفاوت دربر گرفته است. بر اساس یک مطالعه مروری منتشرشده در سال ۲۰۲۴ در نشریه Buildings، پژوهشگران ۱۵۴ پروژه مرتبط با ساختمان‌های چاپ‌شده سه‌بعدی را در فاصله سال‌های ۲۰۱۳ تا ۲۰۲۳ شناسایی و بررسی کرده‌اند؛ آماری که از گسترش تجربه‌های اجرایی این فناوری حکایت دارد، هرچند به معنای فراگیر شدن آن در صنعت ساختمان نیست.
یکی از نمونه‌های شاخص، ساختمان اداری شهرداری دبی در امارات متحده عربی است که شرکت Apis Cor در سال ۲۰۱۹ اجرای آن را با استفاده از چاپ سه‌بعدی در محل پروژه به پایان رساند. این ساختمان حدود ۶۴۰ مترمربع زیربنا و ۹٫۵ متر ارتفاع دارد و از پروژه‌های شاخص اولیه در زمینه چاپ سه‌بعدی ساختمان‌های بزرگ به شمار می‌رود. در بلژیک نیز مرکز نوآوری Kamp C در سال ۲۰۲۰ خانه‌ای دوطبقه با استفاده از چاپ سه‌بعدی بتن احداث کرد. این ساختمان با مساحتی در حدود ۹۰ مترمربع، نمونه‌ای از تلاش برای عبور از ساخت دیوارهای ساده و یک‌طبقه به سمت اجرای سازه‌هایی با پیچیدگی بیشتر بود.
در آلمان، ساختمان Wavehouse در شهر هایدلبرگ نمونه دیگری از ورود این فناوری به پروژه‌های غیرمسکونی است. دیوارهای این ساختمان با استفاده از چاپ سه‌بعدی بتن اجرا شده‌اند و پروژه به عنوان مرکز داده مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین، در سال ۲۰۲۵، شرکت PERI 3D Construction از تکمیل نخستین ساختمان آپارتمانی چاپ‌شده در محل در فرانسه خبر داد؛ ساختمانی سه‌طبقه با ۱۲ واحد مسکن اجتماعی که در طراحی آن، فناوری چاپ سه‌بعدی با راهکارهای دیگری از جمله سامانه گرمایش و انرژی خورشیدی ترکیب شده است.
در ایالات متحده نیز شرکت ICON با مشارکت مجموعه‌های فعال در حوزه مسکن، پروژه‌هایی را برای ساخت خانه‌های چاپ‌شده دنبال کرده است. توسعه مجموعه مسکونی Wolf Ranch در ایالت تگزاس، از نمونه‌های شاخص این رویکرد است که در آن، چاپ سه‌بعدی دیوارها در مقیاسی فراتر از یک خانه آزمایشی به کار گرفته شده است. این تجربه‌ها نشان می‌دهند که یکی از مسیرهای توسعه فناوری، حرکت از پروژه‌های منفرد به سمت ساخت چندین واحد در یک مجموعه مسکونی است. در کنار این پروژه‌ها، پژوهشگران همچنان در حال بررسی چگونگی افزایش مقاومت سازه‌های چاپ‌شده، بهبود روش‌های مسلح‌سازی بتن، کنترل کیفیت اتصال میان لایه‌ها و توسعه فناوری برای ساخت ساختمان‌های بلندتر هستند. برای نمونه، پژوهشگران مؤسسه فناوری فدرال زوریخ در سال ۲۰۲۵ از پیشرفت‌هایی در زمینه طراحی و آزمایش اجزای باربر بتنی چاپ‌شده خبر دادند.
در ایران نیز تجربه ساخت ساختمان با استفاده از چاپ سه‌بعدی بتن سابقه دارد. در سال ۱۴۰۰، یک شرکت دانش‌بنیان مستقر در پارک علم و فناوری دانشگاه تهران، نمونه‌ای حدود ۲۰ مترمربعی را با استفاده از این فناوری اجرا کرد. در این پروژه، چاپگر و ربات مورد نیاز نصب شد و از بتن ویژه تولیدشده در داخل کشور برای ساخت سازه استفاده شد. این تجربه از تلاش‌های اولیه برای بومی‌سازی فناوری چاپ سه‌بعدی ساختمان در ایران به شمار می‌رود.
در کنار این تجربه، شرکت‌های فناور داخلی نیز به دنبال توسعه تجهیزات و راهکارهای بومی در این حوزه هستند. دانیال شایانفر، مدیر پروژه یکی از مجموعه‌های فناور، طراحی و ساخت پرینتر سه‌بعدی ساختمانی با استفاده از بتن را دنبال می‌کند. نمونه اولیه دستگاه در ابعاد کوچک ساخته شده و این مجموعه در پی جذب سرمایه‌گذار برای اجرای پروژه‌ای شامل ساخت ۱۰ واحد مسکونی است.
این پروژه در مرحله‌ای قرار دارد که برای ارزیابی میزان پیشرفت آن باید میان ساخت نمونه اولیه دستگاه، اجرای آزمایشی سازه و ساخت واحدهای قابل بهره‌برداری تمایز قائل شد. همچنین، ادعاهایی مانند کاهش هزینه، مقاومت در برابر زلزله و عملکرد عایق حرارتی باید با نتایج آزمون‌های فنی، مشخصات مصالح و ارزیابی مهندسی سازه پشتیبانی شوند.
تجربه ایران؛ از اجرای نمونه آزمایشی تا تلاش برای توسعه فناوری
دانیال شایانفر، مدیر پروژه این شرکت فناور در گفت‌وگو با ایسنا با اشاره به طراحی و ساخت پرینتر سه‌بعدی ساختمانی با قابلیت چاپ بتن در این شرکت گفت: این محصول با هدف ساخت سریع‌تر ساختمان و کاهش هزینه‌های ساخت‌وساز طراحی شده است و از مهم‌ترین مزایای آن می‌توان به کاهش زمان اجرا، مصرف کمتر مصالح و نیاز کمتر به نیروی انسانی اشاره کرد.
وی با بیان اینکه ماده مورد استفاده در این پرینتر سه‌بعدی، بتن است، افزود: با استفاده از این فناوری می‌توان فرایند ساخت خانه را در مدت‌زمان کوتاه‌تری انجام داد. همچنین، این روش با هدف کاهش هزینه‌ها، هم از نظر مصرف مصالح و هم از نظر نیروی انسانی مورد توجه قرار گرفته است.
شایانفر با اشاره به مرحله توسعه این فناوری اظهار کرد: در حال حاضر، نمونه اولیه این محصول در ابعاد کوچک ساخته شده است و شرکت در مرحله پیگیری برای جذب سرمایه‌گذار به‌منظور اجرای یک پروژه ساخت ۱۰ واحد مسکونی قرار دارد.
مدیر پروژه این شرکت فناور درباره وضعیت استفاده از این فناوری در ساخت ساختمان‌های چندطبقه، توضیح داد: در حال حاضر، نمونه‌های اجرایی این فناوری در سطح جهان عمدتاً به ساختمان‌های یک‌طبقه محدود است و مراحل اولیه ساخت طبقه دوم نیز آغاز شده است؛ بنابراین، این فناوری هنوز در مراحل ابتدایی توسعه برای ساخت ساختمان‌های چندطبقه قرار دارد.
وی با تأکید بر اینکه کاهش زمان ساخت از مهم‌ترین مزایای این فناوری به شمار می‌رود، ادامه داد: استفاده از پرینتر سه‌بعدی ساختمانی می‌تواند میزان مصرف مصالح و نیاز به نیروی انسانی را کاهش دهد و در نتیجه، هزینه‌های اجرای پروژه را نیز پایین بیاورد.
شایانفر با اشاره به زمینه فعالیت این شرکت، گفت: فعالیت اصلی شرکت در حوزه نفت و گاز است و توسعه پرینتر سه‌بعدی ساختمانی نیز از جمله پروژه‌هایی است که در این مجموعه دنبال می‌شود.
انتهای پیام
