ऑस्टिन, टेक्सास में हाउस जीरो, 2,000 वर्ग फुट का एक घर है जिसे 3डी-मुद्रित कंक्रीट के साथ बनाया गया था। लेक फ्लैटो आर्किटेक्ट्स

वास्तुकला में, नई सामग्री शायद ही कभी उभरती है।

सदियों से, लकड़ी, चिनाई और कंक्रीट ने पृथ्वी पर अधिकांश संरचनाओं का आधार बनाया।

1880 के दशक में, गोद लेने स्टील फ्रेम ने वास्तुकला को हमेशा के लिए बदल दिया. स्टील ने वास्तुकारों को बड़ी खिड़कियों के साथ ऊंची इमारतों को डिजाइन करने की अनुमति दी, जिससे गगनचुंबी इमारतों को जन्म दिया गया जो आज शहर के स्काईलाइन को परिभाषित करती हैं।

औद्योगिक क्रांति के बाद से, निर्माण सामग्री काफी हद तक बड़े पैमाने पर उत्पादित तत्वों तक ही सीमित रही है। स्टील बीम से लेकर प्लाईवुड पैनल तक, पुर्जों की इस मानकीकृत किट ने 150 से अधिक वर्षों के लिए इमारतों के डिजाइन और निर्माण की जानकारी दी है।

जो कहा जाता है उसमें अग्रिमों के साथ यह जल्द ही बदल सकता है "बड़े पैमाने पर योजक निर्माण।” स्टील फ्रेम को अपनाने के बाद से इमारतों की कल्पना और निर्माण के तरीके को बदलने की क्षमता के साथ विकास नहीं हुआ है।

बड़े पैमाने पर एडिटिव निर्माण, जैसे डेस्कटॉप 3डी प्रिंटिंग में एक समय में एक परत बनाना शामिल है। चाहे वह मिट्टी, कंक्रीट या प्लास्टिक हो, प्रिंट सामग्री तरल अवस्था में बाहर निकल जाती है और अपने अंतिम रूप में कठोर हो जाती है।

के निदेशक के रूप में स्मार्ट संरचनाओं के लिए संस्थान टेनेसी विश्वविद्यालय में, मुझे इस नई तकनीक को लागू करने वाली परियोजनाओं की एक श्रृंखला पर काम करने का सौभाग्य मिला है।

जबकि इस तकनीक को व्यापक रूप से अपनाने के लिए कुछ बाधाएँ अभी भी मौजूद हैं, मैं एक ऐसे भविष्य की कल्पना कर सकता हूँ जिसमें भवन पूरी तरह से पुनर्नवीनीकरण सामग्री या साइट पर प्राप्त सामग्रियों से निर्मित होते हैं, प्रकृति की ज्यामिति से प्रेरित रूपों के साथ।

होनहार प्रोटोटाइप

इनमें से एक है ट्रिलियम मंडप, पुनर्चक्रित से मुद्रित एक खुली हवा वाली संरचना एबीएस पॉलिमर, उपभोक्ता उत्पादों की एक विस्तृत श्रृंखला में उपयोग किया जाने वाला एक सामान्य प्लास्टिक।

संरचना की पतली, डबल-घुमावदार सतहें की पंखुड़ियों से प्रेरित थीं इसके नाम का फूल. प्रोजेक्ट को छात्रों द्वारा डिजाइन किया गया था, लोकी रोबोटिक्स द्वारा मुद्रित किया गया था और नॉक्सविले में चेरोकी फार्म में टेनेसी रिसर्च पार्क विश्वविद्यालय में बनाया गया था।

बड़े पैमाने पर योज्य निर्माण के अन्य हालिया उदाहरण टेकला शामिल करें, एक 450-वर्ग-फुट (41.8-वर्ग-मीटर) प्रोटोटाइप आवास मारियो कुसिनेला आर्किटेक्ट्स द्वारा डिज़ाइन किया गया है और इटली के एक छोटे से शहर मस्सा लोम्बार्डा में मुद्रित किया गया है।

टेकला को स्थानीय मिट्टी से बनाया गया था। मारियो कुकिनेला आर्किटेक्ट्स

आर्किटेक्ट्स ने टेक्ला को स्थानीय नदी से प्राप्त मिट्टी से मुद्रित किया। इस सस्ती सामग्री और रेडियल ज्यामिति के अद्वितीय संयोजन ने वैकल्पिक आवास का एक ऊर्जा-कुशल रूप तैयार किया।

अमेरिका में वापस, आर्किटेक्चर फर्म लेक फ्लैटो ने निर्माण प्रौद्योगिकी फर्म आईसीओएन के साथ भागीदारी की, जो घर के लिए कंक्रीट की बाहरी दीवारों को प्रिंट करने के लिए "डब" करती है।हाउस जीरो"ऑस्टिन, टेक्सास में।

2,000 वर्ग फुट (185.8 वर्ग मीटर) का घर 3डी-मुद्रित कंक्रीट की गति और दक्षता को प्रदर्शित करता है, और संरचना इसकी घुमावदार दीवारों और इसके उजागर लकड़ी के फ्रेम के बीच एक सुखद अंतर प्रदर्शित करती है।

योजना प्रक्रिया

बड़े पैमाने पर योज्य निर्माण में तीन ज्ञान क्षेत्र शामिल हैं: डिजिटल डिज़ाइन, डिजिटल निर्माण और सामग्री विज्ञान।

शुरू करने के लिए, आर्किटेक्ट मुद्रित किए जाने वाले सभी घटकों के कंप्यूटर मॉडल बनाते हैं। ये डिज़ाइनर तब सॉफ़्टवेयर का उपयोग यह परीक्षण करने के लिए कर सकते हैं कि घटक संरचनात्मक बलों पर कैसे प्रतिक्रिया देंगे और तदनुसार घटकों को ट्विक करेंगे। ये उपकरण डिज़ाइनर को यह पता लगाने में भी मदद कर सकते हैं कि घटकों के वजन को कैसे कम किया जाए और कुछ डिज़ाइन प्रक्रियाओं को स्वचालित किया जाए, जैसे कि मुद्रण से पहले जटिल ज्यामितीय चौराहों को चिकना करना।

सॉफ्टवेयर का एक टुकड़ा स्लाइसर के रूप में जाना जाता है फिर कंप्यूटर मॉडल को 3डी प्रिंटर के लिए निर्देशों के एक सेट में बदल देता है।

आप मान सकते हैं कि 3D प्रिंटर अपेक्षाकृत छोटे पैमाने पर काम करते हैं - सोचें सेलफोन के मामले और टूथब्रश धारक.

लेकिन 3डी प्रिंटिंग तकनीक में प्रगति ने हार्डवेयर को अनुमति दी है गंभीर रूप से बढ़ाना. कभी-कभी प्रिंटिंग क्या कहा जाता है के माध्यम से किया जाता है एक गैन्ट्री-आधारित प्रणाली - डेस्कटॉप 3डी प्रिंटर के समान स्लाइडिंग रेल का एक आयताकार ढांचा। तेजी से, रोबोट हथियार किसी भी ओरिएंटेशन में प्रिंट करने की उनकी क्षमता के कारण उपयोग किया जाता है।

रोबोटिक हथियार निर्माण प्रक्रिया में अधिक लचीलेपन की अनुमति देते हैं।

प्रिंटिंग साइट भी भिन्न हो सकती है। सामान और छोटे घटकों को कारखानों में मुद्रित किया जा सकता है, जबकि पूरे घर को साइट पर मुद्रित किया जाना चाहिए।

बड़े पैमाने पर योज्य निर्माण के लिए कई प्रकार की सामग्रियों का उपयोग किया जा सकता है। कंक्रीट अपने परिचित और स्थायित्व के कारण एक लोकप्रिय विकल्प है। क्ले एक पेचीदा विकल्प है क्योंकि इसे साइट पर काटा जा सकता है - जो कि टेकला के डिजाइनरों ने किया है।

लेकिन प्लास्टिक और पॉलिमर का व्यापक अनुप्रयोग हो सकता है। ये सामग्री अविश्वसनीय रूप से बहुमुखी हैं, और इन्हें ऐसे तरीकों से तैयार किया जा सकता है जो विशिष्ट संरचनात्मक और सौंदर्य संबंधी आवश्यकताओं की एक विस्तृत श्रृंखला को पूरा करते हैं। उन्हें पुनर्नवीनीकरण और जैविक रूप से प्राप्त सामग्री से भी उत्पादित किया जा सकता है।

प्रकृति से प्रेरणा

क्योंकि एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग एक विशेष घटक को बनाने के लिए केवल आवश्यक सामग्री और ऊर्जा का उपयोग करके परत दर परत बनाता है, यह "की तुलना में कहीं अधिक कुशल निर्माण प्रक्रिया है।"घटिया तरीके," जिसमें अतिरिक्त सामग्री को काटना शामिल है - एक पेड़ से लकड़ी के बीम को मिलाने के बारे में सोचें।

यहां तक ​​कि कंक्रीट और प्लास्टिक जैसी सामान्य सामग्री भी 3डी-प्रिंटेड होने से लाभान्वित होती हैं, क्योंकि अतिरिक्त फॉर्मवर्क या मोल्ड की कोई आवश्यकता नहीं होती है।

अधिकांश निर्माण सामग्री आज असेंबली लाइनों पर बड़े पैमाने पर उत्पादित की जाती हैं जो समान घटकों का उत्पादन करने के लिए डिज़ाइन की गई हैं। लागत कम करते हुए, यह प्रक्रिया अनुकूलन के लिए बहुत कम जगह छोड़ती है.

चूंकि टूलिंग, फॉर्म या डाई की कोई आवश्यकता नहीं है, बड़े पैमाने पर एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग प्रत्येक भाग को अद्वितीय बनाने की अनुमति देता है, जिसमें अतिरिक्त जटिलता या अनुकूलन के लिए कोई समय दंड नहीं होता है।

बड़े पैमाने पर योज्य निर्माण की एक और दिलचस्प विशेषता आंतरिक रिक्तियों के साथ जटिल घटकों का उत्पादन करने की क्षमता है। यह एक दिन दीवारों को पहले से मौजूद कंड्यूट या डक्टवर्क के साथ प्रिंट करने की अनुमति दे सकता है।

इसके अलावा, अनुसंधान हो रहा है बहु-सामग्री 3डी प्रिंटिंग की संभावनाओं का पता लगाने के लिए, एक ऐसी तकनीक जो खिड़कियों, इन्सुलेशन, संरचनात्मक सुदृढीकरण - यहां तक ​​कि वायरिंग - को एक मुद्रित घटक में पूरी तरह से एकीकृत करने की अनुमति दे सकती है।

एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग का एक पहलू जो मुझे सबसे ज्यादा उत्साहित करता है, वह है धीरे-धीरे सख्त होने वाली सामग्री के साथ परत दर परत निर्माण, खोल बनाने जैसी प्राकृतिक प्रक्रियाओं को प्रतिबिंबित करता है।

शंघाई में एक 3डी-मुद्रित घर जो निर्माण कचरे से 24 घंटे से भी कम समय में बनाया गया था। विज़ुअल चाइना ग्रुप/गेटी इमेजेज़

यह अवसर की खिड़कियां खोलता है, डिजाइनरों को ज्यामिति को लागू करने की इजाजत देता है जो अन्य निर्माण विधियों का उपयोग करके उत्पादन करना मुश्किल होता है, लेकिन प्रकृति में आम है।

संरचनात्मक फ्रेम पक्षी की हड्डियों की बारीक संरचना से प्रेरित ट्यूबों के हल्के जाली बना सकते हैं, अलग-अलग आकार उन पर कार्य करने वाली शक्तियों को दर्शाते हैं। बहाना है कि पौधे की पत्तियों के आकार को उभारें इमारत को एक साथ छाया देने और सौर ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है।

सीखने की अवस्था पर काबू पाने

बड़े पैमाने पर योज्य विनिर्माण के कई सकारात्मक पहलुओं के बावजूद, इसके व्यापक रूप से अपनाने के लिए कई बाधाएं हैं।

शायद दूर करने के लिए सबसे बड़ी इसकी नवीनता है। स्टील, कंक्रीट और लकड़ी जैसे निर्माण के पारंपरिक रूपों के आसपास एक संपूर्ण बुनियादी ढांचा तैयार किया गया है, जिसमें आपूर्ति श्रृंखला और बिल्डिंग कोड शामिल हैं। इसके अलावा, डिजिटल फैब्रिकेशन हार्डवेयर की लागत अपेक्षाकृत अधिक है, और इन नई सामग्रियों के साथ काम करने के लिए आवश्यक विशिष्ट डिजाइन कौशल अभी तक व्यापक रूप से सिखाए नहीं गए हैं।

आर्किटेक्चर में 3डी प्रिंटिंग को अधिक व्यापक रूप से अपनाने के लिए, इसे अपना स्थान खोजने की आवश्यकता होगी। कैसे के समान वर्ड प्रोसेसिंग ने डेस्कटॉप कंप्यूटरों को लोकप्रिय बनाने में मदद की, मुझे लगता है कि यह बड़े पैमाने पर एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग का एक विशिष्ट अनुप्रयोग होगा जो इसके सामान्य उपयोग को बढ़ावा देगा।

शायद यह अत्यधिक कुशल संरचनात्मक फ़्रेमों को प्रिंट करने की इसकी क्षमता होगी। मैं पहले से ही अद्वितीय मूर्तिकला अग्रभाग बनाने के अपने वादे को देखता हूं जिन्हें उनके उपयोगी जीवन के अंत में पुनर्नवीनीकरण और पुनर्मुद्रित किया जा सकता है।

किसी भी तरह से, ऐसा लगता है कि कारकों का कुछ संयोजन यह सुनिश्चित करेगा कि भविष्य की इमारतें, कुछ हिस्से में, 3डी-मुद्रित होंगी।

के बारे में लेखक

जेम्स रोज, इंस्टीट्यूट फॉर स्मार्ट स्ट्रक्चर्स के निदेशक, टेनेसी विश्वविद्यालय

इस लेख से पुन: प्रकाशित किया गया है वार्तालाप क्रिएटिव कॉमन्स लाइसेंस के तहत। को पढ़िए मूल लेख.