مولفه های موثر طراحی معماری مسکن ساخته شده با پرینت سه بعدی: یک مرور سیستماتیک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• میلاد رضازاده ¹
• حامد مظاهریان ²
• محمدرضا متینی ³

¹ دکتری معماری، گروه معماری، دانشکده معماری، دانشکدگان هنرهای زیبا، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

² دانشیار گروه معماری دانشگاه تهران، گروه معماری، دانشکده معماری، دانشکدگان هنرهای زیبا، دانشگاه تهران، تهران، ایران

³ دانشیارگروه معماری دانشگاه هنر ایران، دانشکده معماری و شهرسازی، دانشگاه هنر ایران، تهران، ایران

10.22067/context.2025.91936.1012

چکیده

این مقاله به بررسی اصول طراحی معماری برای ساخت‌وساز مسکن با استفاده از فناوری چاپ سه‌بعدی می‌پردازد. هدف این مقاله بررسی نمونه‌های ساخته‌شده با روش پرینت سه‌بعدی در راستای درک الگوی تکرارشونده در این نمونه‌ها جهت درک مبانی معماری موردنیاز برای طراحی مسکن با استفاده از چاپ سه‌بعدی است. این مطالعه منجر به ارائه پیشنهاد‌هایی برای مسکن مناسب ساخت با این فناوری شده است. خلأ این مبانی منجر به طراحی فرم‌هایی می‌شود که شاید مناسب ساخت با این فناوری نباشند. این بررسی شامل تجزیه‌وتحلیل طیف گسترده‌ای از مقالات مرتبط معتبر برای جمع‌آوری اطلاعات است. در این پژوهش با مطالعه‌ی سیستماتیک منابع فوق، فراوانی رویکرد و راهکارهای اتخاذشده جهت طراحی مسکنی که قرار است با پرینتر سه‌بعدی ساخته شود انجام گردیده است. این بررسی جنبه‌های مختلف ازجمله مصالح، نوع پرینتر، محل ساخت، سازه و معماری را پوشش خواهد داد. یافته‌های این تحقیق برای معماران در راستای افزایش آگاهی قبل از طراحی و ساخت این مدل مسکن ارزشمند خواهد بود، زیرا می‌تواند با افزایش آگاهی هنگام طراحی از ایجاد خطا در طول فرایند ساخت جلوگیری کند. درنهایت می‌توان گفت ساخت مسکن با پرینترهای سه‌بعدی، مناسب برای مسکن یک طبقه کم متراژ با بتن مسلح شده به‌صورت دستی و با الیاف شیشه با فرم‌های منحنی و هندسه و پلان آزاد و منتج از طراحی رایانشی می‌باشد. و در صورت ترکیب با سیستم‌های سازه‌ای و سقف‌های مرسوم می‌توان تعداد طبقات را افزایش داد و از کاربردهای فرمی این فناوری بیشتر بهره برد.

کلیدواژه‌ها

• ساخت مسکن
• پرینت سه بعدی مسکن
• ساخت دیجیتال
• شخصی سازی انبوه
• ساخت رایانشی

مراجع

1. Aboelhassan, M. G. (2023). "Future of Sustainable Construction Industry: A Review of Research, Practice and Applications of 3D Concrete Printing.". Advancements in Civil Engineering & Technology. 5, 1-8. http://dx.doi.org/10.31031/acet.2023.05.000616.
2. Abouelela, A. S. & Malek Ali, M. A. (2021). "3D Printing Technologies as an Approach towards Designing Sustainable Affordable Housing Units." Design Engineering, 5, 2292-2311.https://www.researchgate.net/publication/352357711_3D_Printing_Technologies_as_an_Approach_Towards_Designing_Sustainable_Affordable_Housing_Units.
3. Aghimien, D., Aigbavboa, C., Aghimien, L., Thwala, W.D. and Ndlovu, L. (2020), "Making a case for 3D printing for housing delivery in South Africa", International Journal of Housing Markets and Analysis, Vol. 13 No. 4, pp. 565-581. https://doi.org/10.1108/IJHMA-11-2019-0111.
4. Beyhan, F. Arslan Selçuk, S. (2018). 3D Printing in Architecture: One Step Closer to a Sustainable Built Environment. In: Fırat, S. Kinuthia, J. Abu-Tair, A. (eds) Proceedings of 3rd International Sustainable Buildings Symposium (ISBS 2017). ISBS 2017. Lecture Notes in Civil Engineering, vol 6. Springer, Cham.  https://doi.org/10.1007/978-3-319-63709-9_20.
5. Camacho, D. D. Clayton,P. O'Brien, W. J. Seepersad, C. Juenger, M. Ferron, R. & Salamone, S. (2018). "Applications of additive manufacturing in the construction industry–A forward-looking review." Automation in construction, 89, 110-119.https://doi.org/10.1016/j.autcon.2017.12.031.
6. Carletta, J. (1996). "Assessing agreement on classification tasks: the kappa statistic." Computational Linguistics, 22, 249-254.
7. Davydenko, V. A. and N. A. Melyushchenko (2022). "INNOVATIVE CONSTRUCTION METHODS." Innovative technologies in construction and management of infrastructure technical state. Сборник научных трудов IV Всероссийской национальной научно-практической конференции.
8. Du Plessis, C. (2002). Agenda 21 for sustainable construction in developing countries. CSIR Report BOU E, 204, 2-5.
9. El-Sayegh, S. L. Romdhane and S. Manjikian (2020). "A critical review of 3D printing in construction: Benefits, challenges, and risks." Archives of Civil and Mechanical Engineering, 20, 1-25. https://doi.org/10.1007/s43452-020-00038-w.
10. García-Alvarado, R. Moroni-Orellana, G. & Banda-Pérez, P. (2021). Architectural Evaluation of 3D-Printed Buildings. Buildings, 11(6), 254. https://doi.org/10.3390/buildings11060254.
11. García-Alvarado, R. Moroni-Orellana, G. & Banda, P. (2022). Development of Variable Residential Buildings with 3D-Printed Walls. Buildings, 12(11), 1796. https://doi.org/10.3390/buildings12111796.
12. Hossain, M. A. Zhumabekova, A. Paul, S. C. & Kim, J. R. (2020). "A review of 3D printing in construction and its impact on the labor market." Sustainability, 12(20), 1-21.
13. Khajavi, S. H. Tetik, M. Mohite, A. Peltokorpi, A. Li, M. Weng, Y. & Holmström, J. (2021). Additive Manufacturing in the Construction Industry: The Comparative Competitiveness of 3D Concrete Printing. Applied Sciences, 11(9), 3865. https://doi.org/10.3390/app11093865.
14. Khoshnevis, B. Hwang, D. Ya, K.T. & Yeh, Z. (2006). "Mega-scale fabrication by contour crafting." International Journal of Industrial and Systems Engineering, 1(3), 301-320. http://dx.doi.org/10.1504/IJISE.2006.009791.
15. Lojanica, V., Colic-Damjanovic, V. -M.  & Jankovic, N. (2018). "Housing of the Future: Housing Design of the Fourth Industrial Revolution," 2018 5th International Symposium on Environment-Friendly Energies and Applications (EFEA), Rome, Italy, 2018, pp. 1-4. https://doi.org/10.1109/EFEA.2018.8617094.
16. Moretti, M. (2023). WASP in the Edge of 3D Printing. In 3D Printing for Construction with Alternative Materials (pp. 57-65). Springer
17. Nadarajah, N. (2018). "Development of concrete 3D printing."
18. Ngo, T. D. Kashani, A. R. Imbalzano, G. Nguyen, K. T. Q. & Hui, D. (2018). "Additive manufacturing (3D printing): A review of materials, methods, applications and challenges." Composites Part B: Engineering, 143, 172-196. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.02.012.
19. Page, M. J. J. E. McKenzie, P. M. Bossuyt, I. Boutron, T. C. Hoffmann, C. D. Mulrow, L. Shamseer, J. M. Tetzlaff, E. A. Akl and S. E. Brennan (2021). "The PRISMA 2020 statement: an updated guideline for reporting systematic reviews." BMJ, 372:n71. https://doi.org/10.1136/bmj.n71.
20. Perkins, I. & Skitmore, M. (2015). Three-dimensional printing in the construction industry: A review. International Journal of Construction Management, 15(1), 1–9. https://doi.org/10.1080/15623599.2015.1012136
21. Pooya, A. Chaghoushi, A. J. Shokohyar, S. & karimizand, M. (2020). The Model of Challenges of smart contract based on blockchain technology and distributed ledger using meta-synthesis research method. 9 (03).
22. Puzatova, A. Shakor, P. Laghi, V. & Dmitrieva, M. (2022). Large-Scale 3D Printing for Construction Application by Means of Robotic Arm and Gantry 3D Printer: A Review. Buildings, 12(11), 2023. https://doi.org/10.3390/buildings12112023.
23. Sandelowski, M. and J. Barroso (2006). Handbook for synthesizing qualitative research, springer publishing company.
24. Summary, E. (2019). World Urbanization Prospects: The 2018 Revision.
25. United Nations, Department of Economic and Social Affairs, Population Division (2019). World Urbanization Prospects: The 2018 Revision (ST/ESA/SER.A/420). New York: United Nations.
26. Tay, Y. W. D. Panda, B. Paul, S. C. Noor Mohamed, N. A. Tan, M. J. & Leong, K. F. (2017). 3D printing trends in building and construction industry: a review. Virtual and Physical Prototyping, 12(3), 261–276. https://doi.org/10.1080/17452759.2017.1326724.
27. Valente, M., Sibai, A., & Sambucci, M. (2019). Extrusion-based additive manufacturing of concrete products: revolutionizing and remodeling the construction industry. Journal of Composites Science, 3(3), 88. https://doi.org/10.3390/jcs3030088
28. Xu, W. Huang, S. Han, D. Zhang, Z. Gao, Y. Feng, P. & Zhang, D. (2022). "Toward automated construction: The design-to-printing workflow for a robotic in-situ 3D printed house." Case Studies in Construction Materials, 17(1): e01442. http://dx.doi.org/10.1016/j.cscm.2022.e01442.