مادة مضافة مستخلصة من الطحالب تمهّد الطريق لمبانٍ ترابية بمواد طباعة ثلاثية الأبعاد مستدامة

تكتسب الاستدامة دورًا أكبر في عالم الطباعة ثلاثية الأبعاد يومًا بعد يوم. طوّر باحثون في جامعة كولورادو بولدر (CU Boulder) طريقة تجعل المواد الترابية صالحة للطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام مشتق مستخلص من الطحالب. ويُعدّ هذا العمل عتبة جديدة في مجال مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد المستدامة، ويقدّم إشارات مهمة حول مستقبل التصنيع الإضافي في قطاع البناء.

منح المواد الترابية القدرة على الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام الألجينات

تمكّن فريق جامعة كولورادو بولدر من معالجة خليط من التربة والرمل بواسطة طابعات ثلاثية الأبعاد قائمة على البثق، وذلك بإضافة بوليمر طبيعي يُسمى الألجينات مستخلص من الطحالب البنية. عند مزجه بالماء يكتسب الألجينات بنية شبيهة بالهلام تساعد الطبقات على الالتصاق ببعضها أثناء الطباعة. وبعد الجفاف تكون النتيجة متينة وقوية إلى حد كبير. وبينما تُشكَّل المباني الترابية في أساليب البناء التقليدية عبر الضغط والقولبة، يتيح هذا النهج الجديد إنتاج أشكال هندسية معقدة طبقةً تلو الأخرى.

لماذا يُعدّ هذا مهمًا؟

أبرز ما يميّز هذه الطريقة أن المادة مصنوعة بالكامل تقريبًا من موارد طبيعية ومتوفرة بكثرة. وبالمقارنة مع مواد البناء التقليدية، فإن بصمتها الكربونية أقل بكثير. كما أن هذا الخليط متوافق مع الطابعات التي تعمل بمبدأ FDM القياسي، ولذلك لا يتطلب أجهزة خاصة. ويشير الباحثون إلى أن هذا النهج يمكن استخدامه خصوصًا في حلول السكن منخفضة التكلفة في المناطق الريفية. وتعزّز مثل هذه الابتكارات في مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد المستدامة مكانة التصنيع الإضافي بين أساليب الإنتاج الصديقة للبيئة.

يمكن تلخيص أبرز نتائج الدراسة على النحو التالي:

• رابط طبيعي: يشكّل الألجينات بديلاً للمواد المضافة الاصطناعية وقابل للتحلل البيولوجي بالكامل.
• تقنية في المتناول: الطريقة متوافقة مع طابعات FDM المكتبية ولا تتطلب أنظمة صناعية كبيرة.
• استخدام المواد المحلية: يمكن الإنتاج مباشرة من موارد التربة والرمل في المنطقة، ما يخفّض تكاليف اللوجستيات.
• قابلية إعادة التدوير: بعد الطباعة يمكن سحق الأجزاء وإعادة خلطها واستخدامها من جديد.
• استهلاك منخفض للطاقة: تحتاج إلى طاقة أقل بكثير مقارنة بإنتاج الإسمنت أو الطوب المحروق.

من النموذج الأولي إلى العالم الحقيقي

أكّد الفريق قابلية تطبيق الطريقة عبر طباعة عناصر إنشائية صغيرة وأشياء زخرفية على نطاق مختبري. وتشمل المرحلة التالية أجزاءً أكبر واختبارات إنشائية. ويمكن لنهج كهذا أن يوسّع مجال استخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد FDM في قطاع البناء عبر دمجها مع علم المواد. وتُعدّ سيناريوهات مثل الإنتاج السريع ومنخفض التكلفة للمآوي المؤقتة في مناطق الكوارث من بين التطبيقات المحتملة لهذه التقنية. ومع ذلك، لكي تُطرح هذه الطريقة تجاريًا، يجب التحقق من متانة المادة عبر اختبارات طويلة المدى وزيادة سرعة الإنتاج. ولتحقيق هذه الأهداف، يعمل الباحثون على تحسين نسبة الألجينات واختبار توافقها مع أنواع مختلفة من التربة. ويُعتقد أنه في المراحل اللاحقة يمكن استخدام هذه الطريقة أيضًا في الإنتاج المتسلسل لعناصر البناء سابقة الصنع.

إذا كنت أنت أيضًا مهتمًا باختيار المادة المناسبة لنماذجك الأولية أو قطعك الصناعية، فيمكنك تقييم مشروعك عبر حساب السعر الفوري. في Ucuz3D ننتج بسرعة النماذج الأولية والقطع الوظيفية مع 17 خيارًا مختلفًا من مواد FDM.

إذا كنت ترغب في متابعة أبحاث المواد الجديدة عن قرب، يمكنك الاطلاع على جميع الخيارات التي نقدّمها في صفحة مواد الطباعة لدينا. وللمزيد من المعلومات حول نهجنا الإنتاجي المستدام وخدمة طباعة FDM عالية الجودة، يمكنك أيضًا قراءة دليلنا حول الطباعة ثلاثية الأبعاد في العمارة.