عقبات أمام تشييد أكبر مبنى أوروبي بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد

عادة ما يكون بناء مراكز البيانات بسيطا ولا يعتمد تشييدها على فنون معمارية باهظة، لكن يبدو مركز البيانات الجديد التي يُجرى بناؤه في مدينة هايدلبرغ الألمانية سيكون استثناءً عن القاعدة إذ سيخطف الأنظار بفضل واجهته المتعرجة التي ستتدلى حول الهيكل.
وقال المطور هانز يورج كراوس من شركة Krausgruppe التي تقوم بتنفيذ المبنى إن هناك هدفا من وراء المشروع يتمثل في تجاوز حدود الممكن، مضيفا أن حدود الأبداع المعمارية للمبنى كبيرة أكثر من المعتاد بفضل تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد.
ويقوم البناء بتقنية الطباعة ثلاثة الأبعاد على وجود أنبوب يتم التحكم فيه بواسطة الكمبيوتر حيث يعمل على ترسيب طبقة فوق طبقة من مزيج خرساني خاص مما يؤدي إلى إنشاء جدران المبنى، لكن البناء ما زال في حاجة إلى عناصر بناء تقليدية من أجل تشييد الأسقف.
وعند اكتمال البناء في يوليو / تموز المقبل، سيبلغ طول مبنى مركز البيانات المؤلف من طابق واحد في هايدلبرغ 54 مترا وعرضه 11 مترا وارتفاعه 9 أمتار ليكون بذلك أكبر مبنى مطبوع ثلاثي الأبعاد في أوروبا.
التوفير .. كلمة السر
وتوفر الطباعة ثلاثية الأبعاد مزايا عديدة فإلى جانب القدرة على بناء أشكال منحنية باهظة كما الحال مع مبنى مركز البيانات في هايدلبرغ فإن هذه التقنية تعد طريقة مُثلى لتوفير المال والوقت والعمالة حيث يمكن الاعتماد على عاملين فقط فضلا عن أنها لا تضر بالبيئة.
وفي مقابلة مع DW، قال جان فان دير فيلدين فولكمان، أحد مهندسي المشروع، إن إزالة القوالب الخرسانية تقلل من النفايات بالإضافة إلى توفير وقت التجميع والتفكيك ما يعني أن الطباعة ثلاثية الأبعاد تمتلك "ميزة كبيرة" مقارنة بطرق البناء التقليدية.
يشار إلى أن بناء مركز البيانات قد بدأ في مارس / آذار فيما سيستغرق إجمالي وقت البناء 140 ساعة عمل فقط من أجل إنجاز طباعة العناصر الرأسية للمبنى، وفقا لشركة PERI 3D Construction المشاركة في تنفيذ المشروع.
بيد اللافت أن هذه التقنية لا تسمح بطباعة كل شيء دفعة واحدة حيث يتعين على العمال التوقف وترك الطبقات ثابتة أثناء تركيب الكابلات والأنابيب والنوافذ ما يعني أنه لا يمكن طباعة الطبقة النهائية إلا بعد حوالي أربعة أشهر من العمل.
عقبات
ورغم أن تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد تعود لعشرين عاما ماضية، الأ أن المباني المطبوعة بهذه التقنية ما زالت محدودة، وفقا لشركة "كوبود" COBOD المتخصصة في تصنيع طابعات البناء ثلاثية الأبعاد.
وقالت الشركة إنه جرى طباعة 130 مبنى يبلغ طول كل مبنى عشرة أمتار في جميع أنحاء العالم حتى عام 2022 فيما تم الانتهاء من بناء 55 مبنى العام الماضي فقط.
وأشار أرنود بيرو، أستاذ الهندسة المدنية في جامعة جنوب بريتاني الفرنسية، إلى أن عدم وجود معايير لتقييم ثبات الهياكل المطبوعة يعد أحد الأسباب وراء بطء الاعتماد على هذه التكنولوجيا، مضيفا أنه بدون هذه المعايير، فإنه من الصعب إقناع السلطات المختصة بأن المباني المطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد آمنة.
لكن مانو سانتانام، الأستاذ في قسم الهندسة المدنية بالمعهد الهندي للتكنولوجيا في مدينة تشيناي، قال إنه حتى في حالة الخروج بهذه المعايير، فإن الطباعة ثلاثية الأبعاد ستظل تواجه تحديات خاصة عند تشييد المباني الكبيرة التي تعتمد على هياكل خرسانية طويلة قوامها الفولاذ، لذا فإن المباني المطبوعة بهذه التقنية من الصعب أن توفر البديل عن المواد الخرسانية.
وقال في مقابلة DW إن الطباعة ثلاثية الأبعاد "لن تكون الخيار المناسب عن تشييد مبان تتألف من أكثر طابقين أو ثلاثة".
ويبدو أن أرنود بيرو أكثر تفاؤلا حيال مستقبل البناء بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، قائلا: "من الناحية الفنية، لا يوجد أي مانع يحول دون طباعة مبان متعددة الطوابق على المدى الطويل، لكن على المدى القصير، فإن المزج بين الطباعة ثلاثية الأبعاد وأساليب البناء التقليدية أسهل طريقة لتشييد مبان مرتفعة".
وينطبق ذلك على تشييد مركز البيانات في هايدلبرغ حيث يتم ملء الجدران المجوفة التي أنشأتها تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بمواد خرسانية تقليدية مدعومة بالفولاذ لتقوية ثبات المبنى.
بدوره، يقول سانتانام أن المناطق خارج المدن قد تكون الأكثر استفادة من البناء عن طريق تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد حيث تقل الحاجة إلى بناء مبان شاهقة خاصة في المناطق الريفية، مضيفا "في حالة طباعة صف من المنازل ما بين عشرين إلى ثلاثين منزلا، فإنه في هذه الحالة، فإن البناء عن طريق تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد سيتفوق على أي تقنية أخرى بفضل ميزة بناء كل منزل حسب الطلب".
من جانبه، قال جان فان دير فيلدين فولكمان إن الطباعة ثلاثية الأبعاد تحمل في طياتها ميزة تتمثل في التصنيع والتجهيز المسبق للمكونات في المصانع.
حماية البيئة
ورغم أن البناء عن طريق تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد يحافظ على البيئة نظرا لأن كميات الأسمنت المستخدمة أقل بكثير من البناء التقليدي، إلا أن اعتمادها على المواد الخرسانية يجعلها تلحق الضرر بالبيئة.
وفي ذلك، قال روبي أندرو من جامعة أوسلو إن الخرسانة التي تحتوي على الأسمنت ستكون بمثابة مادة تساعد على التماسك فيما يشكل إنتاجها حوالي 7 ٪ من انبعاثات الكربون الأحفوري في العالم في عام 2022.
يشار إلى أن الباحثين يحاولون إيجاد بدائل أقل كثافة للكربون مثل الطين، لكن سانتانام يؤكد أن الصفات المميزة للمواد الخرسانية لا سيما القوة والمتانة تمهد الطريق أمام "هيمنتها" على مجال البناء بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد.
أما بالنسبة لمركز البيانات التي يُجرى تشييده في مدينة هايدلبرغ، فإن الطباعة ثلاثية الأبعاد سوف تستخدم مزيجا خرسانيا خاصا قامت بتوفيره شركة Heidelberg Materials التي تؤكد أن هذا المزيج ينتج انبعاثات ثاني أكسيد الكربون أقل بنسبة 55٪ من الأسمنت التقليدي.