پژوهشگران MIT موفق شدهاند با استفاده از چاپ سهبعدی در مقیاس صنعتی، ضایعات پلاستیکی را به خرپاهای سازهای سبک و بسیار مقاوم تبدیل کنند
به گزارش سرویس فناوری تکناک،این قطعات در آزمایشهای فنی توانستند فشاری معادل حدود ۱٬۸۱۵ کیلوگرم را تحمل کنند. این میزان تحمل بار، دو برابر حداقل الزامات تعیینشده در استانداردهای فدرال مسکن ایالات متحده است و میتواند مسیر تازهای برای ساختوساز پایدار باز کند.
این دستاورد در شرایطی به دست آمده است که صنعت ساختوساز جهانی همچنان وابستگی بالایی به چوب و بتن دارد. چوب با افزایش قیمت و محدودیت منابع روبهرو است و بتن نیز یکی از بزرگترین منابع تولید دیاکسید کربن در جهان به شمار میرود. تیم MIT معتقد است که استفاده از پلاستیکهای دورریختهشده میتواند هم فشار بر منابع طبیعی را کاهش دهد و هم به حل بحران جهانی مسکن کمک کند.
به گفته ایجی پرز، پژوهشگر و مدرس دانشکده مهندسی MIT، جهان تا سال ۲۰۵۰ به حدود یک میلیارد واحد مسکونی جدید نیاز خواهد داشت. او تأکید میکند که ساخت چنین حجمی از خانهها با استفاده از چوب، مستلزم نابودی گسترده جنگلها خواهد بود. در مقابل، پلاستیکهای انباشتهشده در محلهای دفن زباله و اقیانوسها، منبعی در دسترس و کمهزینه برای تولید مصالح ساختمانی به شمار میروند.
فرآیند تولید این خرپاها در مرکز پژوهش و مهندسی بیتس MIT انجام شده است. در این مرکز، یک چاپگر صنعتی عظیم که ابعادی در حد یک اتاق دارد، میتواند حدود ۳۶ کیلوگرم مواد را در هر ساعت پردازش کند. ماده اولیه مورد استفاده، گرانولهای پلیمری PET بازیافتی است که با الیاف شیشه تقویت شدهاند تا استحکام سازه افزایش یابد و فرآیند چاپ با دقت بالاتری انجام شود.
در یک آزمایش عملی، پژوهشگران چهار خرپای پلاستیکی به طول ۲٫۴ متر را در قالب یک چارچوب کف با رویه تختهچندلا به کار بردند. وزن هر خرپا تنها حدود ۵٫۹ کیلوگرم بود که به شکل قابل توجهی از نمونههای چوبی سبکتر است. با وجود این وزن کم، این سازه توانست بارهای سنگین را بدون خمشدگی یا افتادگی تحمل کند. هر خرپا نیز در کمتر از ۱۳ دقیقه چاپ شد که نشاندهنده سرعت بالای تولید است.
برای رسیدن به این عملکرد، تیم MIT از شبیهسازیهای رایانهای استفاده کرد تا طرحی با نسبت بالای سختی به وزن به دست آورد. الگوی نهایی از خرپاهای سنتی چوبی الهام گرفته، اما در نقاط اتصال از گرههای تقویتشده بهره میبرد تا پایداری بیشتری ایجاد شود.
در حال حاضر، این خرپاهای چاپشده الزامات آییننامههای ساختمانی آمریکا را برآورده میکنند، اما چالش اصلی، کاهش هزینه تولید تا سطح مصالح رایج است. نمونههای اولیه از پلاستیک صنعتی باکیفیت ساخته شدهاند، اما پژوهشگران اکنون بهدنبال استفاده مستقیم از پلاستیکهای مصرفی آلوده مانند بطریهای شستهنشده هستند.
هدف نهایی این پروژه، راهاندازی میکروفکتوریهای سیار در کانتینرهای حملونقل است؛ واحدهایی که میتوانند در نزدیکی مراکز جمعآوری زباله مستقر شوند و با استفاده از پلاستیک محلی، اسکلت یک خانه را در زمانی کوتاه تولید کنند. اگر این ایده به مرحله اجرا برسد، میتواند هم هزینه مسکن را کاهش دهد و هم گامی مؤثر در کاهش آلودگی زیستمحیطی باشد.
