این خانه با پرینت سه بعدی تراشه‌های چوب و خاک اره ساخته شده است

این خانه با پرینت سه بعدی تراشه‌های چوب و خاک اره ساخته شده است

پژوهشگران سعی دارند با فیبرهای چوبی باقی‌مانده، مسکن مورد نیاز افراد را بسازند.

ایالت مین واقع در آمریکا یک منطقه کاملا جنگلی است و بخش مهمی از صنایع آن را کارخانه‌های چوب بری تشکیل می‌دهند. به همین خاطر، میلیون‌ها تن خاک اره در آنجا دیده می‌شد که هیچکس نمی‌دانست با آن‌ها چه کند. در گذشته این محصول جانبی به طور معمول در صنعت دیگری از این ایالت، یعنی کارخانه‌های کاغذ و خمیر چوب مصرف می‌شد.

اما در سال اخیر بسیاری از کارخانه‌های بزرگ کاغذ و خمیر چوب این ایالت تعطیل شدند. به سبب این اتفاق، پسماند کارخانه‌های چوب بری که شامل خاک اره و تراشه‌های چوب بود سالانه به بیش از یک میلیون تن رسید و هیچ استفاده‌ای هم از آن‌ها نمی‌شد.

دانشمندان موادی که در مرکز کامپوزیت‌ها و ساختارهای پیشرفته دانشگاه مین حضور داشتند، این فرصت را غنیمت شمردند. این افراد در زمینه ترکیب کردن پلیمرها با مواد زیستی نو تخصص داشتند، در نتیجه، پسماند اضافی چوب در چشم آن‌ها به شکل ستون‌هایی از یک ساختمان دیده می‌شد.

این در حالی بود که به تازگی این مرکز موظف شده بود برای مشکل کمبود خانه‌های ارزان قیمت به دنبال راه حل بگردد، چرا که مشکلات مربوط به زنجیره تامین در دوران پاندمی و کمبود نیروی کار این مشکل را تشدید کرده است. در این حین، پرینت سه بعدی راه حل توانمندی به نظر رسید. با وجود دسترسی به منابع سرشاری از پسماند چوب، ایده‌ای به ذهن پژوهشگران دانشگاه رسید که شاید خاک اره بتواند جزء سازنده جدیدی باشد.

پس از گذشت سال‌هایی که به توسعه اختصاص یافت، به تازگی پژوهشگران دانشگاه مین از یک خانه پرینت سه بعدی به نام BioHome3D رونمایی کردند. این خانه که اولین نمونه از نوع خودش است، ۶۰۰ فوت مربع مساحت دارد و صد در صد آن با استفاده از مواد پایه زیستی و قابل بازیافت ساخته شده است. آن‌ها برای تولید مواد پایه ساخت و ساز، پسماند چوب و رزین‌های زیستی را با استفاده از یک پرینتر سه بعدی بسیار بزرگ ترکیب کردند و همه خانه با همین مقدار از مواد ساخته شد. از کف و دیوارها گرفته تا سقف، همه به صورت لایه به لایه بنا شدند. برای بخش‌های دیگر مانند عایق‌کاری و کاشی‌های کف نیز از مواد دیگری استفاده شد که آن‌ها هم پایه چوب دارند. این خانه در چهار بخش مجزا پرینت شد و سپس بخش‌های آن به محوطه‌ای در نزدیکی دانشگاه واقع در شهر اورونو برده شد که سرهم کردن آن یک روز زمان برد.

حبیب داغر، مدیر اجرایی مرکز کامپوزیت‌ها و ساختارهای پیشرفته می‌گوید که پرینت سه بعدی خانه با استفاده از فیبرهای چوبی یک روش پایدار برای ساختن خانه است و در مقایسه با سایر روش‌های پرینت سه بعدی خانه که اکنون وجود دارند، با رویکرد جامع‌تری همراه است زیرا در بیشتر روش‌های دیگر از بتن کربن فشرده استفاده می‌شود. او می‌گوید: «آن‌ها پی، بام، سقف و یا کف را پرینت نمی‌کنند؛ آن‌ها فقط دیوارها را پرینت می‌کنند.» و در ادامه عنوان می‌کند: «کار آن‌ها خوب است اما مشکل نیروی کار را حل نمی‌کند.»

از سوی دیگر، در جایی مانند ایالت مین که از آب و هوای سرد شمالی برخوردار است، استفاده از بتن و یا مصالح خاکی دیگر برای پرینت سه بعدی خانه یک کار غیرمنطقی است. در این راستا داغر می‌گوید ماده‌ای که مرکز علمی آن‌ها با رزین و چوب توسعه داده است می‌تواند در چنین اقلیمی دوام بیاورد و به جای آنکه در خود محوطه آماده شود، می‌توانند آن را در کارخانه‌ها تولید کنند.

خانه BioHome3D در مقیاس کامل ساخته شد و نشان داد که این ایده قابل اجرا است. به گفته داغر این خانه نیز همچون دیگر خانه‌های معمولی پس از ساخته شدن به مبلمان کامل مجهز شد و گویا که آزمایش باشد، به عنوان مدلی برای این رویکرد جدید در تولید ساخته شده است. او می‌گوید: «ما هر آزمایشی را به فکرمان رسید در آزمایشگاه خود انجام دادیم. به مدت چند سال این ماده را با استفاده از چرخه‌های دمایی همچون انجماد و ذوب مکرر و همچنین فرآیندهایی که بر استحکام ماده تاثیر می‌گذارند، در شرایط سخت قرار داده‌ایم. می‌دانیم که جواب می‌دهد. اما هیچ چیز بهتر از این نیست که آن را در معرض زمستان خوب و قدیمی منطقه مین قرار دهیم.»

زمستان مین در راه است و تیم مین قرار است که از این فرصت برای پایش عملکرد خانه در محیط طبیعی استفاده کنند. برای جمع‌آوری اطلاعات مورد نیاز در چند ماه آینده، این خانه به انواع حسگرها مجهز شده است. پژوهشگران با دریافت این اطلاعات می‌توانند درک بهتری از واکنش این ماده در شرایط متفاوت داشته باشند و اصلاحات لازم را در فرآیند ساخت و ساز پیاده کنند. داده‌هایی که آن‌ها در زمستان پیش رو جمع‌آوری خواهند کرد علاوه بر ارزیابی عملکرد ساختاری و حرارتی خانه، درباره هوابندی و کیفیت هوای آن نیز اطلاع می‌دهد. بخشی از طراحی خانه با استفاده از مواد متداول مانند سقف کاذب و رنگ خانه کامل شده است و سایر بخش‌های آن دست نخورده باقی مانده است تا در صورت بروز مشکلات مربوط به سطح و جنبه‌های زیبایی، تیم پژوهشی از آن باخبر شوند. و از آنجایی که دمای این بخش از ایالت مین در زمستان به زیر صفر درجه فارنهایت می‌رسد، این خانه در معرض برف و سرمای زیادی قرار خواهد گرفت.

ساخت خانه‌های آزمایشی همچنان ادامه خواهد شد. داغر می‌گوید که مرکز کامپوزیت‌ها و ساختارهای پیشرفته تا کنون ۸۰ میلیون دلار برای توسعه یک کارخانه پژوهشی جدید دریافت کرده است. در این کارخانه قرار است راه حلی برای مقیاس‌بندی تولید ارائه شود و کاری کرد که یک دستگاه پرینت سه بعدی بتواند در هر ساعت مقدار ۵۰۰ پوند ماده را پمپاژ کند. داغر می‌گوید که این کارخانه باید تا آخر سال ۲۰۲۳ شروع به کار کند.

او در پایان عنوان می‌کند: «هدف ما این است که بتوانیم در هر ۴۸ ساعت یک خانه تولید کنیم.»