كيفية طباعة مدرسة ثلاثية الأبعاد في منطقة حرب

يبدو مشروع Hive أقل شبهاً بالمدرسة وأكثر شبهاً بمنتجع صحي أو متحف للفن الحديث.

يعود المظهر المميز للهيكل، مع نسيج يشبه الشرنقة أو خلية النحل التي تحمل الاسم نفسه، إلى طريقة البناء المستخدمة في بنائه: الطباعة ثلاثية الأبعاد.

على بعد أقل من 200 قدم من المدرسة رقم 23 في لفيف، أوكرانيا، تمت طباعة جدران المنشأة التعليمية التي تبلغ مساحتها 3983 قدمًا مربعًا في 40 ساعة فقط باستخدام طابعة جسرية COBOD، والتي تتبع المخططات الرقمية لوضع الخرسانة مثل طلاء الأنابيب على كيك.

إنه أول مركز تعليمي مطبوع ثلاثي الأبعاد في أوروبا وأول مبنى يتم طباعته ثلاثي الأبعاد في منطقة حرب، وفقًا لجان كريستوف بونيس، مؤسس Team4UA، وهي المنظمة غير الربحية المسؤولة عن المشروع التجريبي.

«أنا لست بانيًا؛ وقال بونيس لشبكة CNN في مقابلة بالفيديو: "لا أريد أن أكون مهندساً معمارياً أو مطوراً... ولكن من خلال الروبوتات والذكاء الاصطناعي، ومن خلال التكنولوجيا، يمكننا تسريع عملية (البناء)."

بعد فترة وجيزة من شن روسيا غزوها واسع النطاق لأوكرانيا في فبراير/شباط 2022، واجهت أماكن مثل لفيف مشكلة كبيرة: كيفية التعامل مع عشرات الآلاف من الأشخاص الفارين إلى المدينة وعبرها. وفي منطقة لفيف وحدها، كان هناك 173 ألف نازح داخليا حتى ديسمبر/كانون الأول من العام الماضي، وفقا لأحدث الأرقام الصادرة عن المنظمة الدولية للهجرة التابعة للأمم المتحدة.

وقال بونيس إن مشروع Hive سيزود المدرسة بأربعة فصول دراسية إضافية لمساعدتها على استيعاب المزيد من الطلاب النازحين بسبب الحرب. ويأمل أن يؤدي المشروع، في حالة نجاحه، إلى تمكين "الطباعة ثلاثية الأبعاد لتكون إحدى أدوات البناء المحلي في أوكرانيا".

黒 انقطاع التيار الكهربائي والتفجيرات

يمكن أن يكون البناء المطبوع ثلاثي الأبعاد أسرع بكثير، ويعتقد بعض الخبراء أنه أكثر استدامة من طرق البناء التقليدية.

تعاونت Team4UA مع الاستوديو الأوكراني Balbek Bureau في تصميم المدرسة، وشركة الهندسة المعمارية Ars Longa في الهندسة. بدأ المشروع المكون من طابق واحد في سبتمبر 2022، وكان من المتوقع في الأصل أن يستغرق المشروع بأكمله، من الأساسات إلى التشطيبات، ثلاثة أشهر فقط.

لكن الغارات الجوية الروسية والقصف في جميع أنحاء البلاد خلال شهري أكتوبر/تشرين الأول ونوفمبر/تشرين الثاني 2022 أصابت البنية التحتية المدنية الرئيسية، بما في ذلك شبكة الكهرباء، مما تسبب في انقطاع التيار الكهربائي على نطاق واسع في لفيف. مع تحول المجتمعات المحلية إلى مولدات الطاقة، توقف مشروع Hive مؤقتًا بينما أصبح إمداد الكهرباء غير مستقر وجعلت الظروف تسليم الطابعة غير آمن.

إن حقيقة أن هذه التكنولوجيا تساعد في البناء مع عدد أقل من المتخصصين تعد ميزة كبيرة

أولغا جافورا، مجموعة 7CI

ولم يستقر الوضع في لفيف إلا في الصيف الماضي وتم استعادة مصدر الطاقة بالكامل، مما سمح أخيرًا بتسليم الطابعة. على الرغم من أن طباعة الإطار الخرساني للمبنى استغرقت أقل من يومين بشكل تراكمي، إلا أن فريق Team4UA نشر ذلك على مدار ستة أسابيع حتى يتمكن من تقديم جلسات التدريب والتطوير في الموقع.

وبعد تعديل تاريخ افتتاحه إلى يناير/كانون الثاني 2024، واجه المشروع عقبة أخرى: التمويل. ارتفعت تكاليف البناء في أوكرانيا بشكل حاد في العام الماضي، ولاستكمال أعمال التشطيب النهائية، مثل الأسقف والنوافذ والأبواب والتصميم الداخلي، يقول منظمو المشروع إنهم بحاجة إلى جمع 400 ألف دولار أخرى.

وقال بونيس: "أواجه التحديات بشكل يومي". لكنه يستمر دون رادع: "(هذه) هي أيضًا طريقة لاستخدام التكنولوجيا لإعادة الأمل".

青 باعتبارها تقنية جديدة نسبيًا، ومع وجود بيانات محدودة حول سلامة المباني الناتجة واستقرارها، فقد تم استخدام البناء المطبوع ثلاثي الأبعاد في الغالب في مشاريع لمرة واحدة أو تعاون بحثي.

تقوم شركة الهندسة المعمارية الهولندية DUS بتجربة المنازل المطبوعة ثلاثية الأبعاد منذ عام 2015، وتمتلك شركة البناء ICON ومقرها تكساس مجتمعات كاملة مطبوعة ثلاثية الأبعاد في أوستن وتكساس وناكاجوكا بالمكسيك. وفي عام 2020، أصبحت مؤسسة دبي للمستقبل أول مبنى تجاري مطبوع ثلاثي الأبعاد في العالم، وفي عام 2021، تم الانتهاء من أول مدرسة مطبوعة ثلاثية الأبعاد في العالم في ملاوي، حيث تم وضع الجدران في 18 ساعة فقط.

ومع ذلك، عندما يتعلق الأمر بالبناء على نطاق واسع، فإن التكنولوجيا "لا تزال في مهدها"، كما قال كريستيان لانج، أستاذ الهندسة المعمارية المساعد في جامعة هونغ كونغ، حيث يشرف على مختبر تصنيع الروبوتات.

تكون الطباعة ثلاثية الأبعاد رائعة حقًا عندما يكون لديك أشكال هندسية خاصة، لأنك حر تمامًا.

كريستيان لانج، جامعة هونج كونج

يشكك لانج في فوائد استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد للبناء في المناطق التي تشهد صراعًا أو اضطرابًا مستمرًا.

في حين أن التكنولوجيا لديها القدرة على أن تكون أرخص من طرق البناء التقليدية، فإن التكاليف الأولية للطابعات يمكن أن تكون مرتفعة للغاية، وحجمها يمكن أن يجعل نقلها صعبًا ومكلفًا.

ووفقا لانج، هناك بدائل أرخص وأسرع للطباعة ثلاثية الأبعاد، مثل المباني الجاهزة والوحدات. تم تصنيع المباني الجاهزة باستخدام الأجزاء التي يتم تصنيعها في المصانع ويتم تجميعها بسرعة في الموقع، وكانت شائعة في أوائل القرن العشرين، عندما تم استخدامها لإعادة البناء بعد الحرب العالمية الثانية وتوفير مساكن رخيصة للنازحين.

قال لانج في مقابلة عبر الهاتف: “لا يلزم أن يكون المأوى المؤقت مأوىً دائماً”. "إن الطباعة ثلاثية الأبعاد رائعة حقًا عندما يكون لديك أشكال هندسية خاصة، لأنك حر تمامًا - لا يهتم الروبوت أو الآلة إذا قمت ببناء جدار مستقيم أو جدار منحني."

لكن في أوكرانيا، حيث يقاتل العديد من الفنيين وعمال البناء وخبراء الصناعة على الخطوط الأمامية، قد تساعد الأتمتة في مواجهة نقص العمالة، حسبما قالت أولجا جافورا، الشريك الإداري في مجموعة 7CI Group، وهي شركة مقاولات في Project Hive.

وقال جافورا: "إن حقيقة أن هذه التكنولوجيا تساعد في البناء بعدد أقل من المتخصصين تعد ميزة كبيرة"، مضيفًا أنه لم تكن هناك حاجة إلا إلى أربعة خبراء لمرحلة بناء Project Hive.

ومع استمرار الغارات الجوية الروسية في تدمير البنية التحتية للبلاد - شهد عام 2024 بالفعل هجمات متعددة استهدفت المدن، بما في ذلك لفيف، مما أسفر عن مقتل مدنيين وتدمير المنازل - يعتقد جافورا أنه بالنسبة لعدد المباني التي تحتاج إلى إعادة البناء، فإن الطباعة ثلاثية الأبعاد ستصبح ضرورية.

وأضافت أنها تعتقد أن الطيارين مثل Project Hive لا يمكنهم اختبار عمليات البناء فحسب، بل سيساعدون في تدريب جيل من المتخصصين الأوكرانيين الذين "يمكنهم تطبيق التكنولوجيا بأنفسهم في المستقبل".

إن Team4UA ليست المنظمة الوحيدة التي ترى إمكانات البناء المطبوع ثلاثي الأبعاد في مناطق الكوارث والنزاعات.

وقال جاك أوسلان، الرئيس التنفيذي للشركة، إن شركة البناء Diamond Age، ومقرها أريزونا، تجري حاليًا مناقشات مع المسؤولين الأوكرانيين حول طباعة الملاجئ والبنية التحتية العسكرية.

يستخدم Diamond Age نظام طباعة ثلاثي الأبعاد حاصل على براءة اختراع والذي، كما يزعم، يعزل جدران المباني. وقال أوسلان إن هياكل شركته أكثر كفاءة في استخدام الطاقة بنسبة 30% من تلك المصنوعة من الإطارات الخشبية، وهي قوية بما يكفي لتحمل إعصار من الفئة 5 أو زلزال معتدل.

وقال: "إن هذه المرونة المناخية هي التي تمنحنا منصة مثالية للانتقال إلى التطبيقات العسكرية والإنسانية"، مضيفًا أن الأتمتة يمكن أن تساعد في تقليل الخسائر عند البناء في مناطق الحرب: "(سيكون هناك) عدد أقل من الأشخاص المعرضين للأذى، وهو ما نسعى إليه". التفكير مهم."

إن الأضرار التي لحقت بالبنية التحتية الأوكرانية بين الغزو الروسي واسع النطاق وسبتمبر 2023 - بما في ذلك المنازل والمدارس وشبكات الطاقة وشبكات النقل - ستكلف ما يقدر بنحو 151.2 مليار دولار لاستبدالها، وفقًا لدراسة أجرتها كلية كييف للاقتصاد. ووجد الباحثون أن أكثر من 3500 منشأة تعليمية كانت من بين المباني المتضررة أو المدمرة، إلى جانب أكثر من 160 ألف منزل.

يرى أوسلان فرصة كبيرة للطباعة ثلاثية الأبعاد للمساعدة في البدء في إعادة بناء الأمة. وأضاف: "نتوقع أن أي شيء نقدمه لأوكرانيا اليوم لبناء هياكل عسكرية أو إنسانية سينتقل في نهاية المطاف إلى بناء المنازل لإعادة إعمار المجتمعات (في البلاد)".

"رؤية لهذا البلد".

وبالعودة إلى لفيف، هناك قدر أكبر من الإثارة حول مشروع Hive مما قد يتوقعه المرء بالنسبة لمبنى مدرسة ابتدائية، وفقًا لبونيس.

وقال: "عندما أكون في الموقع، يأتي إلي أطفال مع والديهم ويقولون لي باللغة الأوكرانية: "سأكون في هذه المدرسة، أنا متحمس للغاية، مدرستي فريدة من نوعها في البلاد". .

وفي رسالة بالبريد الإلكتروني إلى CNN، قال رئيس قسم التعليم في مجلس مدينة لفيف، أندريه زاكالوك، إن المشروع يوفر "فرصة فريدة" لبناء بيئة مخصصة للطلاب الشباب.

وقال زكاليوك: "إنه أمر رمزي أنهم سيبدأون مرحلة جديدة من حياتهم في بيئة جديدة وحديثة". "الآن لدى هؤلاء الأطفال الفرصة ليروا أنه بمساعدة الطابعة ثلاثية الأبعاد، يمكنك بناء مباني حقيقية."

وبينما ينتظر موعدًا معدلًا آخر لافتتاح مبنى المدرسة الجديد، يخطط بونيس بالفعل لمشروعين أكثر طموحًا للطباعة ثلاثية الأبعاد - جسر في خيرسون، ومبنى من ثمانية طوابق في وسط كييف.

يأمل Team4UA أن تساعده هذه المخططات التجريبية على زيادة سرعته وكفاءته مع خفض تكاليف المشاريع المستقبلية. وفي الوقت نفسه، يقوم بونيس بتأسيس شركة خاصة ستشتري طابعتين ثلاثيتين لتقديم "الطباعة كخدمة" في أوكرانيا، وستساعد الأرباح في دعم أعمال المساعدات الإنسانية التي يقدمها فريق Team4UA.

وقال بونيس: "إن الأمر لا يقتصر على مجرد فكرة طباعة مدرسة، بل إنها رؤية لهذا البلد". "ستنتهي هذه الحرب عاجلاً أم آجلاً. في تلك اللحظة، نحتاج إلى العودة إلى الحياة، وإعادة البناء وطي الصفحة.