نرگیس فیرتینا -6 سپتامبر 2022 – احسان بهارلو، استادیار دانشکده معماری UVA.تام دالی / دانشگاه ویرجینیا
ما می‌توانیم مشاهده کنیم که معماری امروز تا چه اندازه با فناوری در حال توسعه پیشرفت کرده است. با اشاره به این موضوع، ما حتی قبلا خانه هایی را دیده بودیم که با فناوری چاپ سه بعدی ساخته شده بودند.
اکنون، گروهی از دانشمندان دانشگاه ویرجینیا با تولید ساختارهای خاکی چاپ سه بعدی که می‌توانند گیاهان را روی سطوح خود پرورش دهند، فناوری چاپ سه بعدی را بالا می‌برند.
محققان روشی برای چاپ سه بعدی با خاک آغشته به دانه ابداع کرده اند که می تواند برای ایجاد دیوارها و سقف های پر از گیاهان استفاده شود.
مقاله در آوریل در Additive Manufacturing منتشر شد.
استادیار جی ما، پروفسور محقق دیوید کار و استادیار احسان بهارلو از UVA گرد هم آمدند تا این پروژه را محقق کنند. آنها نشان داده اند که چاپ سه بعدی سازه های هندسی پیچیده ساخته شده از خاک و دانه امکان پذیر است و نوآوری قابل توجهی را در ساخت و سازهای زیستی ایجاد می کند.
محققان دیوارهای خاک زنده را با چاپ سه بعدی ساخته اند که می تواند از رشد گیاهان پشتیبانی کند.آزمایش‌های انجام‌شده توسط تیم تحقیقاتی بهارلو نشان داد که ساختارهای خاک با چاپ سه‌بعدی می‌توانند از رشد گیاهان حمایت کنند.نمونه‌های اولیه محققان شبیه سازه‌های معمولی زمین خام هستند. با این حال، آنها جوانه زده و پس از چند روز پوشیده از سبزه می شوند.
بهارلو گفت: «ما به سمت جوهرهای مبتنی بر خاک رفتیم تا مزایای بیشتری از تولید افزودنی های دایره ای به دست آوریم.
ما با خاک‌ها و گیاهان محلی مخلوط با آب کار می‌کنیم. تنها برق مورد نیاز ما این است که مواد را جابجا کرده و پمپ را در حین چاپ راه اندازی کنیم. اگر به یک قطعه چاپی نیاز نداریم یا اگر کیفیت مناسبی ندارد، می‌توانیم مواد را بازیافت کرده و مجدداً در دسته بعدی جوهر استفاده کنیم.»
ترکیب خاک و دانه
اسپنسر بارنز، یکی از دانشجویانی که در این تحقیق مشارکت داشت، جوهرهای مبتنی بر خاک را آزمایش کرد. او با استفاده از یک چاپگر سه بعدی به اندازه میز، دو روش را آزمایش کرد: چاپ خاک و دانه در لایه های متوالی و ترکیب خاک و دانه قبل از چاپ. هر دو روش موثر بودند. بارنز نمونه اولیه استوانه ای شکلی را ایجاد کرد که شبیه حیوان خانگی چیا بود.
بهارلو سپس ساختارهای خاکی با چاپ سه بعدی با هندسه های پیچیده تر مانند گنبدها را پیشنهاد کرد.
ما می‌گوید: «خاک چاپ‌شده با چاپ سه‌بعدی تمایل دارد آب را سریع‌تر از دست بدهد و آب را محکم‌تر نگه می‌دارد». از آنجایی که پرینت سه بعدی محیط اطراف گیاه را خشک‌تر می‌کند، ما باید گیاهانی را بکار ببریم که آب و هوای خشک‌تری را دوست دارند. دلیل اینکه ما فکر می کنیم اینطور است این است که خاک فشرده می شود. هنگامی که خاک از طریق نازل فشرده می شود، حباب های هوا به بیرون رانده می شوند. وقتی خاک حباب های هوا را از دست می دهد، آب را محکم تر نگه می دارد.
“میتونی تلاش کنی یا بترسی”
پس از نتایج مثبت، محققان شروع به چاپ دیوارهای کم ارتفاع حدود یک متری کردند.
سپس آنها را در نظر خواهند گرفت که دستگاه چاپ سه بعدی را به یک ربات متحرک متصل کنند تا سازه هایی بلندتر و پیچیده تر با اضلاع متعدد تولید کنند.محققان انتظار دارند که ارتفاع اضافه شده مسائلی مانند ترک خوردگی خاک را در مرحله بعدی بدتر کند، بنابراین آنها باید دستور العمل “جوهرهای خاک” خود را اصلاح کنند.
ما گفت: صرف نظر از مواد – پلاستیک، فلز، خاک رس، خاک یا عنصر گیاهی – در نهایت، این یک مشکل مواد است. فرآیند تولید افزودنی، عدم قطعیت‌ها و فرصت‌هایی را در سیستم موادی که با آن کار می‌کنید ایجاد می‌کند که با سیستم‌های معمولی متفاوت است. شما می توانید به روش های مختلف به این موضوع بپردازید. می توانید سعی کنید از آن اجتناب کنید و از آن بترسید. یا می توانید سعی کنید آن را کنترل کنید و از آن استفاده کنید. این هدف بلندمدت برنامه تحقیقاتی ما است.»
