أحدث تقنيات البناء المستدامة
في أبريل 2024، شهد العالم تقدمًا مذهلًا في تقنيات البناء المستدامة، حيث كشفت جامعة مين بالتعاون مع مختبر أوك ريدج الوطني (ORNL) عن كاسيت أرضي مطبوع بتقنية ثلاثية الأبعاد، والذي يمكن أن يحل محل الأرضيات التقليدية المصنوعة من الفولاذ والخرسانة في المباني متعددة الطوابق. كما أن الخشب المطبوع ثلاثيًا يستخدم في العديد من التطبيقات الجديدة والمبتكرة.
هذا الابتكار، المعروف باسم “SM2ART Nfloor cassette”، يتميز بأنه قوي، خفيف الوزن، قابل لإعادة التدوير، وصديق للبيئة، مما يجعله نقلة نوعية في قطاع الإنشاءات.
مكونات الكاسيت: مواد طبيعية وتقنية متقدمة
يعتمد هذا الابتكار على مزيج من مواد حيوية طبيعية تشمل:
- حمض البولي لاكتيك (PLA): وهو بلاستيك حراري قابل للتحلل مستخرج من مخلفات الذرة.
- دقيق الخشب: وهو منتج ثانوي لصناعة الأخشاب، مما يجعله خيارًا مستدامًا بيئيًا.
صرّح سكوت توملينسون، المهندس الإنشائي في مركز الهياكل المتقدمة والمواد المركبة (ASCC) بجامعة مين قائلًا:
“خليط PLA ودقيق الخشب هو مادة ممتازة لإنتاج أجزاء كبيرة مطبوعة قابلة لإعادة التدوير”.
كما أضاف:
“هذا التجميع الأرضي الموحد أكثر صلابة ويوفر تجربة مشي محسّنة مقارنة بالتجميع التقليدي من الفولاذ والخرسانة”.
التصنيع: سرعة ودقة مع توفير في التكاليف
تم تصنيع الكاسيت باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد عملاقة تُعرف باسم “Factory of the Future 1.0”، والتي كشفت عنها جامعة مين في أبريل 2024. تتمتع هذه الطابعة بقدرة غير مسبوقة على طباعة هياكل ضخمة تصل أبعادها إلى:
- 96 قدمًا (29.3 مترًا) طولًا
- 32 قدمًا (9.75 مترًا) عرضًا
- 18 قدمًا (5.5 مترًا) ارتفاعًا
استغرقت عملية الطباعة 30 ساعة فقط، وهو ما أدى إلى توفير 33% من العمالة مقارنة بأساليب البناء التقليدية. كما تم تصميم الكاسيت بفتحات مدمجة للكهرباء، السباكة، والتهوية، مما يُلغي الحاجة إلى تعديلات لاحقة ويوفر في التكلفة.
أوضحت كاتي كوبنهافر، الباحثة في مختبر أوك ريدج الوطني (ORNL)، قائلة:
“باستخدام الطباعة الحيوية الكبيرة الحجم، استبدلنا تجميعًا مكونًا من 31 جزءًا وثلاثة مواد بلوح أرضي مصنوع من مادة واحدة صديقة للبيئة وبنفس قوة التصنيع التقليدي للفولاذ”.
وأضافت:
“3D الطباعة يمكنها توفير الوقت والمال بطباعة الكاسيت مع الفتحات المدمجة مسبقًا، مما يُقلل من الحاجة إلى التعديلات اليدوية”.
إلهام الفكرة: تعاون بين الهندسة والعمارة
جاءت فكرة المشروع من شركة SHoP Architects، وهي شركة تصميم معماري مقرها نيويورك، حيث طلبت من الباحثين إيجاد طريقة جديدة لإنتاج ألواح أرضية أكثر كفاءة وباستخدام مواد أكثر استدامة.
تعلق كوبنهافر على ذلك بقولها:
“جاءت الفكرة عندما تساءل فريق SHoP Architects عما إذا كان بإمكاننا إنتاج ألواح أرضية بكفاءة أكبر وبمواد أكثر صداقة للبيئة باستخدام التصنيع الإضافي”.
المراحل القادمة: نحو بناء أكثر استدامةفي حين أن المشروع لا يزال في مرحلة النموذج الأولي، فإن الباحثين يعملون على تحسينات إضافية تشمل:
- تحسين مقاومة الحريق
- تعزيز العزل الحراري
- تطوير تقنيات الإنتاج لزيادة الكفاءة والجودة
أكد توملينسون في ختام حديثه:
“هذه التكنولوجيا تحمل وعودًا كبيرة لمستقبل المباني المستدامة”.
خاتمة
يمثل الكاسيت الأرضي المطبوع ثلاثيًا خطوة ثورية نحو مستقبل أكثر استدامة في قطاع البناء، حيث يجمع بين الابتكار، الكفاءة، والاستدامة البيئية. مع استمرار الأبحاث، قد نرى في المستقبل القريب مباني كاملة مطبوعة ثلاثيًا، مما يعيد تعريف طريقة البناء التقليدية ويقلل من الاعتماد على المواد غير المستدامة.
| العنصر | التفاصيل |
|---|
| تاريخ الإعلان | أبريل 2024 |
| الجهات المطورة | جامعة مين (ASCC) ومختبر أوك ريدج الوطني (ORNL) |
| المادة المستخدمة | حمض البولي لاكتيك (PLA) + دقيق الخشب |
| مدة الطباعة | 30 ساعة |
| توفير العمالة | 33% مقارنة بالبناء التقليدي |
| أبعاد الطابعة | 96 قدمًا × 32 قدمًا × 18 قدمًا |
| ميزات التصميم | أخف وزنًا، أقوى، فتحات مدمجة للخدمات، قابل لإعادة التدوير |
| المراحل القادمة | تحسين مقاومة الحريق، العزل الحراري، وتطوير تقنيات الإنتاج |
| المصدر الأساسي للفكرة | شركة SHoP Architects – نيويورك |
