عبر السنين تطورت الهندسة والبناء بشكل كبير بسبب التدخل التكنولوجي، بدأت تنتشر العديد من أساليب البناء الحديثة، من بين هذه التقنية البيوت المطبوعة ثلاثية الأبعاد، والتي تعتبر من الابتكارات الواعدة. استخدمت هذه التكنولوجيا لإنتاج كل شيء، بدءاً من الأطراف الصناعية وحتى أجزاء الطائرات، وهي الآن تستخدم أيضاً في قطاع الإسكان.
كانت البداية سنة 2014 في الصين حيث تم تشييد أول مبنى مطبوع ثلاثي الأبعاد في العالم، وذلك باستخدام طابعة عملاقة ثلاثية الأبعاد. منذ ذلك الحين، ظهرت العديد من الشركات في هذه الصناعة، مثل "Contour Crafting" و"Winsun" وغيرها، والتي استطاعت طباعة العديد من المنازل والشقق ثلاثية الأبعاد بشكل ناجح.
حسب موقع "tomorrow" الأمريكي يمكن أن توفر الطباعة ثلاثية الأبعاد العديد من المزايا مقارنة بطرق البناء التقليدية، بما في ذلك الإنتاج الأسرع وتقليل النفايات وتحسين الدقة، كما يمكن أن يؤدي استخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى تقليل وقت البناء بنسبة تصل إلى 70% وتقليل مخلفات البناء بنسبة تصل إلى 60%.
بالإضافة إلى ذلك، فإن دقة الطباعة ثلاثية الأبعاد عالية جداً بحيث يمكنها طباعة تصميمات ومنحنيات معقدة لا يمكن تحقيقها باستخدام تقنيات البناء التقليدية، كما يمكن استخدام تكنولوجيا البنايات المطبوعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء مبانٍ أكثر كفاءة في استخدام الطاقة.
وذلك لأن التكنولوجيا تسمح بإنشاء تصميمات معقدة يمكنها تحسين استخدام الضوء الطبيعي والتهوية، يمكن أن يساعد ذلك في تقليل كمية الطاقة اللازمة لتدفئة وتبريد المبنى.
اقرأ أيضاً
سرعة وموارد أقل.. مميزات البيوت المطبوعة
للبناء بتكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد العديد من المزايا التي قد تجعل منها مستقبل البناء خلال السنوات المقبلة، تسمح هذه الأخيرة بالبناء في وقت قصير لا يتجاوز بضعة أيام فقط، بدلاً من أسابيع أو شهور.
كما أن للطباعة ثلاثية الأبعاد للمنازل مزايا صديقة للبيئة لأنها تقلل من النفايات الناتجة عن البناء بسبب استخدامها موارد أقل، ما يجعلها أيضاً أقل تكلفة من البناء بالطريقة التقليدية التي تحتاج إلى العديد من الأيادي العاملة للقيام بمختلف المهام.
كما للبيوت المطبوعة مزايا أخرى وهي القدرة على التخصيص التصاميم المعقدة بسهولة، إذ يمكن للمهندسين المعماريين والمصممين إنشاء تصميمات فريدة ومعقدة كان من المستحيل تحقيقها باستخدام طرق البناء التقليدية.
كما تسمح الطباعة ثلاثية الأبعاد أيضاً بإنشاء منازل نموذجية يمكن تجميعها وتفكيكها بسهولة، ما يوفر المرونة لأصحاب المنازل.
حسب موقع "globalafricanetwork" الأمريكي تبنى هذه الهياكل بشكل مرن من خلال التصميم والمواد المستخدمة. تسمح الطباعة ثلاثية الأبعاد للمهندسين المعماريين بالعمل في انسجام تام لتصميم وإنشاء المباني التي يمكنها امتصاص وتبديد الطاقة المنتجة أثناء الأحداث الزلزالية.
تتميز هذه المنازل الجميلة من الناحية الجمالية بأنها سليمة من الناحية الهيكلية، وتحتوي على مواد مقاومة للزلازل مثل الفولاذ والبوليمر.
كما يتم استخدام مواد جديدة مثل البلاستيك الحيوي والخشب، الشيء الذي يمكن أن يطور أكثر من هذه التقنية، كما طورت خلال السنوات الأخيرة هذه التقنية لتصبح قادرة على طباعة منازل بأكملها في يوم واحد فقط، وهذا يعني أنه يمكن إكمال عملية البناء في جزء صغير من الوقت الذي تستغرقه باستخدام طرق البناء التقليدية.
اقرأ أيضاً
أبرز المشاريع المبنية بالتقنية في العالم
بعد أول بناية شُيدت بهذه التقنية في الصين سنة 2014 بدأت العديد من البلدان باللجوء إلى هذه التقنية، كانت أول دولة عربية تقوم باستخدام هذه التقنية هي الإمارات العربية المتحدة في مدينة دبي سنة 2020 حسب موقع "guinness world records".
إذ حقق المبنى الرقم القياسي في أول بناية تجارية بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد في العالم، ويبلغ حجم المبنى 250 متراً مربعاً، في حين يبلغ ارتفاعه قرابة 7 أمتار وطوله قرابة 37 متراً، وتمت عملية الطباعة خلال 17 يوماً، فيما استغرقت عملية التركيب والبناء يومين، وبعد القيام بتجهيز المبنى خارجياً تم العمل على التصميم الداخلي وخدمات المبنى خلال 3 أشهر تقريباً.
ولعل أكثر ما يميز عملية بناء المبنى هو إتمامه باستخدام قوة عاملة بنسبة أقل من 50% بالمقارنة مع أساليب البناء التقليدية، كما أن عملية البناء أنتجت مخلفات بناء بنسبة تقل أيضاً عن 60%.
وفي سنة 2019 قامت شركة "Icon"، وهي شركة ناشئة مقرها في ولاية تكساس الأمريكية بطباعة منزل ثلاثي الأبعاد في أقل من 24 ساعة مقابل 10 آلاف دولار. وبحلول نهاية ذلك العام، كانوا قد أكملوا مجمعاً صغيراً من المنازل للعائلات ذات الدخل المنخفض في المكسيك.
تخطط الحكومة الأمريكية باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد لـ25% من مبانيها بحلول عام 2030، مع أحد الهياكل البارزة التي تم الانتهاء منها، وهو مبنى مكاتب أنشأته شركة Apis Cor. لم تكن هذه المنشآت فقط التي تم استخدام التقنية بها، بل يوجد منها العديد في فرنسا وإيطاليا وألمانيا وغيرها من الدول.
التحديات والقيود أمام استخدام تقنية البيوت المطبوعة
على الرغم من أن البيوت المطبوعة ثلاثية الأبعاد أصبحت أكثر انتشاراً، إلا أنه لا يزال هناك العديد من التحديات والقيود التي تواجه هذه التكنولوجيا.
- لا تزال المنازل المطبوعة ثلاثية الأبعاد محدودة الحجم نسبياً. معظم المنازل المطبوعة ثلاثية الأبعاد صغيرة الحجم ومصممة للاستخدام الفردي.
- يجب أن تكون مواد الطباعة المستخدمة قوية بما يكفي لتحمل العناصر واختبارات الضغط الأخرى.
- لا تزال هناك مجموعة محدودة من المواد المتاحة للطباعة ثلاثية الأبعاد.
- لا تزال التكنولوجيا مكلفة، ولا تملك جميع الشركات الموارد أو القدرة على الوصول إلى معدات الطباعة ثلاثية الأبعاد.
التحدي الآخر هو عدم وجود لوائح وقوانين بناء للمنازل المطبوعة ثلاثية الأبعاد. ومع انتشار هذه التكنولوجيا على نطاق أوسع، ستحتاج الحكومات والهيئات التنظيمية إلى وضع مبادئ توجيهية ومعايير للبناء المطبوع ثلاثي الأبعاد؛ الأمر الذي سيضمن أن المنازل المطبوعة ثلاثية الأبعاد آمنة ومتينة وتلبي معايير المنازل التقليدية نفسها، فعلى الرغم من هذه التحديات، يبدو مستقبل المساكن المطبوعة ثلاثية الأبعاد واعداً.
كما يمكن أن تصبح المنازل المطبوعة ثلاثية الأبعاد هي القاعدة في صناعة البناء والتشييد، ما يوفر مساكن أقل تكلفة وفي متناول الناس في جميع أنحاء العالم، كما توفر أساسيات العيش الكريم.