عندما شاهد مارك ويزندانجر قارباً بطول يقارب 8 أمتار وبوزن يتجاوز 2000 كيلوغرام تم بناؤه بواسطة طابعة ثلاثية الأبعاد في جامعة مين الأمريكية، أثار ذلك لديه فكرة: "إذا كان بالإمكان طباعة قارب، فهل من الممكن أيضاً طباعة منزل؟"

باعتباره مدير التطوير في "مين هاوسنيغ"، وهي مؤسسة غير ربحية لتمويل الإسكان، يساعد ويزندانجر في تمويل المنازل متوسطة التكلفة في هذه الولاية الأمريكية، ويقول إن الولاية كانت تعاني سابقاً من نقص حاد في المساكن، حيث كانت الولاية تحتاج إلى حوالي 20,000 شقة بنية التأجير للأسر ذات الدخل المنخفض — ويرجع ذلك جزئياً إلى بطء حركة البناء الذي تبع الركود الكبير في أواخر العقد الأول من الألفية.

لذا قرر ويزندانجر التواصل مع الشخص المسؤول وراء مشروع بناء القارب بشأن إمكانية إنشاء منازل مستدامة بتكلفة منخفضة باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد.

في البداية، كان المهندس حبيب دغر، الشخصية وراء القارب، قلقاً بشأن قيود التكنولوجيا لطباعة المنازل ثلاثية الأبعاد. دغر، الذي يشغل منصب المدير التنفيذي لمركز الهياكل والمركبات المتقدمة في جامعة مين، كان يعلم أن إنتاج منزل "أكثر استفادة من الموارد المتجددة، وأكثر قابلية لإعادة التدوير، وأكثر مرونة" سيتطلب نهجًا جديدًا.

طباعة منزل من نشارة الخشب

استغرق الأمر بضع سنوات لمعرفة طبيعة هذا النهج. كان عامل رئيسي في الوصول إلى ما يسميه دغر بلحظة الإلهام هو إغلاق سبعة مطاحن لصناعة الورق واللب في مين. وهذا يعني وجود وفرة من نفايات الخشب المحلية التي كانت موجودة وتنتظر استخدامها مجددا.

رأى هو وفريقه فرصة لتحويل النفايات إلى مادة بناء قابلة للطباعة ثلاثية الأبعاد، وذلك بإضافة مادة من اللدائن الحيوية مصنوعة من الذرة إلى المزيج لتماسك نشارة الخشب مع بعضها البعض.

كان التحدي التالي أن مقياس المشروع تطلب بناء أكبر طابعة بوليمر ثلاثية الأبعاد في العالم. وهي بطول 60 قدماً (18.3 مترًا)، وعرض 22 قدماً وارتفاع 10 أقدام. أي تخيّل مسارين يسيران بشكل موازٍ لبعضهما البعض بطول يعادل طول أربع سيارات متوسطة الحجم.

في نوفمبر 2022، كان النموذج الأولي لمنزل صغير مطبوع ثلاثي الأبعاد ومكون من غرفة معيشة، غرفة نوم، مطبخ وحمام، جاهزاً.

صُنعت الأسطح طبقة تلو الأخرى من نشارة الخشب التي تعطي انطباعًا بالخشب الصلب، ما يتناقض مع المنازل المطبوعة حاليًا من الخرسانة - التي يميل لونها إلى أن يكون رمادياً. استغرق الأمر حوالي ثلاثة أسابيع لإنهاء العمل، حيث تم طباعة بيت "بيوهوم" (Biohome) في أربعة وحدات وإعادة تجميعها في الموقع خلال نصف يوم تقريبًا.

نموذج واعد

نجا هذا النموذج الأولي من عام من الطقس الشديد في شمال الولايات المتحدة والذي شمل البرد بدرجات تصل إلى ناقص 42 درجة، والثلوج القوية والعواصف الرياح والأمطار الغزيرة.

وبالموازاة، زادت جائحة كوفيد -19 المستمرة من أزمة الإسكان التي يهدف المنزل المطبوع ثلاثي الأبعاد إلى مواجهتها. وأضحت شقق الإيجار الإضافية غير كافية الآن حيث بدأ السكان من المدن الكبرى مثل نيويورك ينتقلون إلى مناطق أرخص وأكثر ريفية مثل مين، ما فاقم أزمة السكن في الولاية.

ارتفع  سكان الولاية، التي تبلغ حوالي 1.3 مليون نسمة، بأكثر من 25،000 خلال عامين، مما أدى إلى زيادة الضغط على مخزون المساكن. وزادت أسعار العقارات بنسبة لا تقل عن 30٪ في العديد من المناطق.

قام ويزندانجر قريبًا بتعديل احتياجات الإقامة في الولاية، إذ تصوّر أنه سيكون من الضروري توفير حوالي 84،000 وحدة سكنية لجميع مستويات الدخل بحلول نهاية هذا العقد، ما يعني أن فريق "بيوهوم" (Biohome) ملزم برفع الإنتاج بسرعة.

زيادة القدرة الإنتاجية

تتمتع قدرة بناء "بيوهوم" بالفعل بميزة على المنازل المطبوعة ثلاثي الأبعاد بالخرسانة لأن الطقس في مين بارد جدًا حتى يضمن بالخرسانة لمدة تبلغ ستة أشهر. وفي حين أن النموذج الأولي لهذه المنازل استغرق حوالي ثلاثة أسابيع للطباعة الثلاثية الأبعاد عند وضع 20 رطل من المواد في الساعة، فإن بحلول خريف 2023، ارتفع هذا الرقم إلى 500 رطل في الساعة.

بهذا السرعة، ومع العمل برأسي طباعة في الوقت ذاته، يمكن لمركز المركبات نظريًا طباعة البيوهوم خلال حوالي 48 ساعة.

تُقدر التكلفة التجارية المتوقعة لـ "بيوهوم"  بحوالي 40،000 دولار (37،000 يورو) نظراً لأن دقيق الخشب والبيوبلاستيك رخيصان نسبيًا. وعلى عكس البناء المنزلي العادي، تلغي الطباعة ثلاثية الأبعاد الكثير من تكاليف العمل ، وهي ميزة في ظل نقص العمالة في قطاع البناء الذي يجعل من الصعب أيضًا إنشاء مساكن بأسعار معقولة.

صديقة للبيئة

كما أن بصمة الكربون للبيوهوم أقل بنحو 30 في المئة من منزل مبني تقليديًا، حسب دغر. كان هذا الجانب مهمًا في المشروع حيث شكّل قطاع البناء ما يقرب من 40 في المئة من جميع انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المتعلقة بالطاقة في عام 2021، وفقًا لبرنامج الأمم المتحدة للبيئة (UNEP).

لكن المشروع يواجه بعض العقبات قبل أن يمكن أن يدخل في الإنتاج الضخم، بما في ذلك اختبار كيفية استجابة المواد للمناخات المختلفة.

وعلى الرغم من التحديات، يؤمن مارك ويزندانجر بالمشروع، وتلهمه الإمكانات المحتملة لتطوير هذه المنازل الجديدة، قائلاً لـDW "أحب حقيقة أنها قابلة للتدوير بالكامل ولا تؤثر بشكل كبير على البيئة، أكيد ستكون معزولة ورخيصة، لكن في النهاية، ستكون رائعة."

الكاتب: براون ستيوارت