3D concrete printing
3 ડી કોંક્રિટ પ્રિન્ટિંગ, અથવા ફક્ત કોંક્રિટ પ્રિન્ટિંગ, વિવિધ 3 ડી પ્રિન્ટિંગ તકનીકોમાંથી એક પર આધારિત સિમેન્ટીયસ સામગ્રી માટે ડિજિટલ ફેબ્રિકેશન પ્રક્રિયાઓનો સંદર્ભ આપે છે. 3 ડી પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટ ફોર્મવર્કની જરૂરિયાતને દૂર કરે છે, સામગ્રીનો કચરો ઘટાડે છે અને જટિલ માળખામાં વધુ ભૌમિતિક સ્વતંત્રતા માટે પરવાનગી આપે છે. છેલ્લા દાયકામાં મિક્સ ડિઝાઇન અને 3 ડી પ્રિન્ટિંગ તકનીકમાં તાજેતરના વિકાસ સાથે, 1990 ના દાયકામાં તેના ઉદભવ પછી 3 ડી કોંક્રિટ પ્રિન્ટિંગમાં ઝડપથી વધારો થયો છે. 3ડી-પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટના સ્થાપત્ય અને માળખાકીય ઉપયોગોમાં બિલ્ડિંગ બ્લોક્સ, બિલ્ડિંગ મોડ્યુલો, શેરી ફર્નિચર, રાહદારી પુલો અને નીચાણવાળા રહેણાંક માળખાઓનું ઉત્પાદન સામેલ છે. ઓટોમેટિંગ બિલ્ડિંગ પ્રક્રિયાઓ 20મી સદીથી સ્થાપત્ય અને સિવિલ એન્જિનિયરિંગમાં સંશોધનનું ક્ષેત્ર રહ્યું છે. પ્રારંભિક અભિગમો સ્વયંચાલિત ચણતર પર કેન્દ્રિત હતા. 1904માં, યુ. એસ. માં જ્હોન થોમસને ઈંટ નાખવાના મશીનની પેટન્ટ આપવામાં આવી હતી. 1960ના દાયકા સુધીમાં, ટેકનોલોજીનો નોંધપાત્ર વિકાસ થયો હતો અને મોટર-મેસન જેવા કાર્યાત્મક સાધનોનો ઉપયોગ બાંધકામ સ્થળો પર થતો હતો. તે જ સમયે, સ્વચાલિત કોંક્રિટ બાંધકામ પ્રક્રિયાઓ પણ વિકસાવવામાં આવી રહી હતી. ઊંચી ઇમારતો માટે ઊભી કોંક્રિટ કોર બનાવવા માટે આજે વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતી તકનીક, સ્લિપ ફોર્મિંગ, 20 મી સદીની શરૂઆતમાં સાઇલો અને અનાજ એલિવેટર બનાવવા માટે વિકસાવવામાં આવી હતી. આ ખ્યાલની પહેલ મેકડોનાલ્ડ એન્જિનિયરિંગ શિકાગોના જેમ્સ મેકડોનાલ્ડ દ્વારા કરવામાં આવી હતી અને મિલ્કો એસ. કેચમ દ્વારા સચિત્ર પુસ્તકઃ ધ ડિઝાઇન ઓફ વોલ્સ, બિન્સ એન્ડ ગ્રેન એલિવેટર્સમાં 1907માં પ્રકાશિત કરવામાં આવી હતી. બાદમાં, મેકડોનાલ્ડે એક વૈજ્ઞાનિક પેપર પ્રકાશિત કર્યુંઃ 1911માં મૂવિંગ ફોર્મ્સ ફોર રિઇનફોર્સ્ડ કોંક્રિટ સ્ટોરેજ બિન્સ. છેવટે, 24 મે 1917ના રોજ, મેકડોનાલ્ડને ઊભી સપાટીમાં કોંક્રિટના સ્વરૂપને ખસેડવા અને ઉન્નત કરવા માટેના ઉપકરણ માટે યુ. એસ. પેટન્ટ આપવામાં આવી હતી. કોંક્રિટ પ્રક્રિયાઓના ઓટોમેશનમાં નવીનતાઓ સમગ્ર 20મી સદી દરમિયાન ચાલુ રહી. 3ડી પ્રિન્ટિંગ પ્રક્રિયાઓ સૌપ્રથમ 1980ના દાયકામાં ફોટોપોલિમર અને થર્મોપ્લાસ્ટિક માટે વિકસાવવામાં આવી હતી. કેટલાક સમય માટે, 3ડી પ્રિન્ટિંગ ટેકનોલોજી સામગ્રીની ઊંચી કિંમતને કારણે એરોસ્પેસ અને બાયોમેડિકલ ઉદ્યોગો જેવા ઉચ્ચ મૂલ્યવર્ધન ક્ષેત્રો સુધી મર્યાદિત હતી. જો કે, જેમ જેમ 3 ડી પ્રિન્ટિંગ માટેના જ્ઞાનનો આધાર વધ્યો, તેમ તેમ કોંક્રિટ સહિત અન્ય સામગ્રીઓ માટે નવી એડિટિવ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓ વિકસાવવામાં આવી. 3ડી પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટ ટેકનોલોજીનો ઉદ્દભવ ન્યૂયોર્કમાં રેન્સસેલેર પોલિટેકનિક ઇન્સ્ટિટ્યૂટ (આરપીઆઈ) માંથી થયો હતો જ્યારે જોસેફ પેગ્નાએ સૌપ્રથમ 1997માં કોંક્રિટમાં એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ લાગુ કર્યું હતું. આ પ્રયોગ માત્ર ખ્યાલનો પુરાવો હતો, પરંતુ પેગ્નાએ વિકાસશીલ રોબોટિક્સ ઉદ્યોગને માન્યતા આપી અને તેને બાંધકામ પ્રક્રિયાને સ્વચાલિત કરવાની તક તરીકે જોયો, જ્યારે ખર્ચ અને કચરાના ઉત્પાદનમાં પણ ઘટાડો થયો. પેગ્નાનું સંશોધન પાછળથી બાઈન્ડર જેટિંગ અથવા પાવડર આધારિત 3D કોંક્રિટ પ્રિન્ટિંગ માટેનો આધાર બની ગયું. 1998માં, યુનિવર્સિટી ઓફ સધર્ન કેલિફોર્નિયાના બેહરોહક ખોશનેવિસે સમોચ્ચ હસ્તકલા વિકસાવી હતી, જે કોંક્રિટ માટેનું પ્રથમ સ્તરવાળું એક્સટ્રુઝન ઉપકરણ હતું. સિસ્ટમ રેડવાની પ્રક્રિયાને સ્વચાલિત કરવા માટે કમ્પ્યુટર નિયંત્રિત ક્રેનનો ઉપયોગ કરતી હતી અને તે સરળ સમોચ્ચ સપાટીઓ બનાવવા માટે સક્ષમ હતી. ખોશનેવિસે શરૂઆતમાં આ પ્રણાલીને કુદરતી આપત્તિ પુનઃપ્રાપ્તિ માટે ઝડપી ઘર નિર્માણ તરીકે કામ કરવા માટે ડિઝાઇન કરી હતી, અને તેમણે દાવો કર્યો હતો કે આ પ્રણાલી એક જ દિવસમાં ઘર પૂર્ણ કરી શકે છે. સામગ્રી, મિક્સ ડિઝાઇન અને પ્રિન્ટિંગ ટેકનોલોજીમાં નવીનતાઓ સાથે, સંશોધકો અને ઇજનેરોએ આ બે પ્રિન્ટિંગ તકનીકો પર વિસ્તરણ કર્યું છે, જેની આગામી વિભાગમાં વધુ ચર્ચા કરવામાં આવશે. બાંધકામની પદ્ધતિઓ આજની તારીખે સંખ્યાબંધ વિવિધ અભિગમોનું પ્રદર્શન કરવામાં આવ્યું છે, જેમાં ઔદ્યોગિક રોબોટ્સ, ગેન્ટ્રી સિસ્ટમ્સ અને બંધાયેલ સ્વાયત્ત વાહનોનો ઉપયોગ કરીને બાંધકામના ઘટકો અથવા સમગ્ર ઇમારતોના સ્થળ પર અને સ્થળની બહાર બનાવટનો સમાવેશ થાય છે (3D પ્રિન્ટર્સ પર વિભાગ જુઓ). બાંધકામની 3ડી પ્રિન્ટિંગ તકનીકોના પ્રદર્શનોમાં આવાસનું નિર્માણ, બાંધકામના ઘટકો (આવરણ, માળખાકીય પેનલ અને સ્તંભો), પુલો, નાગરિક માળખાગત સુવિધાઓ, કૃત્રિમ ખડકો, ફોલીસ અને શિલ્પોનો સમાવેશ થાય છે. હાલમાં 3ડી કોંક્રિટ પ્રિન્ટિંગમાં ત્રણ અલગ-અલગ બાંધકામ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ થાય છેઃ બાઈન્ડર જેટિંગ, રોબોટિક શોટક્રિટ અને સ્તરવાળી સામગ્રી એક્સટ્રુઝન. બાઈન્ડર જેટિંગ બાઈન્ડર જેટ 3D પ્રિન્ટિંગ, જેને પાવડર બેડ અને બાઈન્ડર 3D પ્રિન્ટિંગ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે મૂળરૂપે મેસેચ્યુસેટ્સ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેકનોલોજીમાં સ્ટાર્ચ અથવા જિપ્સમ પાવડરને પાણી સાથે બાઈન્ડર તરીકે સક્રિય કરવા માટે વિકસાવવામાં આવ્યું હતું, જોસેફ પેગ્નાએ કોંક્રિટ પર સિસ્ટમ લાગુ કરી તે પહેલાં. બાઈન્ડર જેટિંગમાં, પ્રિન્ટ હેડ પસંદગીયુક્ત રીતે પ્રવાહી બાઈન્ડરને પાવડર સબસ્ટ્રેટ પર, સ્તર દર સ્તર જમા કરે છે. સ્તરની ઊંચાઈ સામાન્ય રીતે 0 અને 2 મીમી વચ્ચે બદલાય છે અને તૈયાર ભાગમાં ઝડપ અને વિગતનું સ્તર બંને નક્કી કરે છે. એકવાર સ્તરવાળી બનાવટ પૂર્ણ થઈ જાય પછી બાઈન્ડર-જેટિંગમાં પ્રક્રિયા પછીના પગલાં જરૂરી છે. પ્રથમ, અસંઘટિત પાવડરને બ્રશ અને વેક્યૂમ ટ્યુબનો ઉપયોગ કરીને યાંત્રિક રીતે દૂર કરવાની જરૂર છે. નિયંત્રિત ભેજ અને તાપમાન અથવા સૂક્ષ્મ તરંગોવાળા ઓવનમાં વધારાના ઉપચારના પગલાં પણ જરૂરી હોઈ શકે છે. છેવટે, નાના સપાટીના લક્ષણોને મજબૂત કરવા અથવા ભાગની સપાટીની ગુણવત્તામાં સુધારો કરવા માટે સપાટી પર કોટિંગ્સ પણ લાગુ કરી શકાય છે. કોટિંગ્સ માટે ઉપયોગમાં લેવાતી લાક્ષણિક સામગ્રી પોલિએસ્ટર અથવા ઇપોક્રીસ રેઝિન છે. ડી-શેપ સાથે એનરિકો ડિની દ્વારા બાઈન્ડર જેટિંગ તકનીકો સાથે 3ડી કોંક્રિટ પ્રિન્ટિંગનું મોટા પાયે પ્રદર્શન કરવામાં આવ્યું છે. ડી-શેપ બિન-હાઇડ્રોલિક સોરેલ સિમેન્ટ પર આધાર રાખે છે જે પાવડર બેડમાં મેગ્નેશિયમ ઓક્સાઇડ સાથે સક્રિય રેતી અને બાઈન્ડર તરીકે પ્રવાહી મેગ્નેશિયમ ક્લોરાઇડ સોલ્યુશન પર આધારિત છે. આ તકનીકનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ફર્નિચર બનાવવા માટે કરવામાં આવે છે, જેમ કે કોફી ટેબલ અને 2009 માં KOL/MAC LLC આર્કિટેક્ચર + ડિઝાઇન દ્વારા ડિઝાઇન કરાયેલ રૂટ ચેર. વધુમાં, ડી-શેપે 2008માં શિરો સ્ટુડિયો દ્વારા ડિઝાઇન કરાયેલ 3×3×3 મીટર રેડિયોલેરિયા પેવેલિયન, 2010માં ટ્રાયનેલ ડી મિલાનો માટે ફેરેરી હાઉસ અને 2017માં મેડ્રિડમાં એસીઓના દ્વારા ડિઝાઇન કરાયેલ બાર મીટર લાંબો ફૂટબ્રીજ જેવા મોટા સ્થાપત્ય ભાગોનું ઉત્પાદન કર્યું હતું. બાઈન્ડર-જેટ 3ડી કોંક્રિટ પ્રિન્ટિંગનો બીજો પ્રતિનિધિ કેલિફોર્નિયા સ્થિત પેઢી ઇમર્જિંગ ઓબ્જેક્ટ્સ છે. 2015માં બાંધવામાં આવેલા તેમના બ્લૂમ પેવેલિયન માટે, કંપનીએ આયર્ન ઓક્સાઇડ મુક્ત સિમેન્ટ અને ઓર્ગેનિક બાઈન્ડરનો ઉપયોગ કર્યો હતો. આ પ્રક્રિયામાં કોઈ સિમેન્ટ હાઇડ્રેશન સામેલ છે કે કેમ તે અસ્પષ્ટ હોવા છતાં, પાવડર બેડમાં સિમેન્ટના ઉપયોગને કારણે આ પ્રોજેક્ટને ઘણીવાર અન્ય બાઈન્ડર-જેટ 3D કોંક્રિટ પ્રિન્ટિંગ પ્રોજેક્ટ્સમાં ટાંકવામાં આવે છે. ડી-શેપના માળખાઓથી વિપરીત, જે એક ટુકડામાં ઘડવામાં આવ્યા હતા, ઇમર્જિંગ ઓબ્જેક્ટ્સે 840 નાના બિલ્ડિંગ બ્લોક્સ બનાવ્યાં હતાં, જે 3.6 × 3.6 × 2.7 મીટર માળખું બનાવવા માટે ગોઠવવામાં આવ્યાં હતાં. ફાયદા અને મર્યાદાઓ સ્થાપત્ય કાર્યક્રમો માટેની અન્ય 3ડી પ્રિન્ટિંગ પદ્ધતિઓની તુલનામાં, બાઈન્ડર જેટિંગ ઉચ્ચ સ્તરની ભૌમિતિક સ્વતંત્રતા માટે પરવાનગી આપે છે, જેમાં અસમર્થિત કેન્ટિલીવર્સ અથવા ઓવરહેંગ્સ અને હોલો ભાગો બનાવવાની સંભાવના સામેલ છે. સહાયક આધાર માળખાઓની જરૂર હોય તેવી અન્ય 3D પ્રિન્ટિંગ પ્રક્રિયાઓથી વિપરીત, બાઈન્ડર જેટિંગ ફેબ્રિકેશન દરમિયાન સતત સ્તરો માટે સતત આધાર સુનિશ્ચિત કરવા માટે અનબોન્ડેડ પાવડરના બેડ પર આધાર રાખે છે. સામાન્ય રીતે, બાઈન્ડર જેટ 3ડી પ્રિન્ટિંગમાં, બચેલા પાવડરનો ભવિષ્યના ભાગો માટે ફરીથી ઉપયોગ કરી શકાય છે. જો કે, આસપાસના ભેજનું સંપર્કમાં આવવાને કારણે સિમેન્ટ અને એકંદર પાવડરની રિસાયક્લેબિલિટી સમસ્યારૂપ છે, જે હાઇડ્રેશન પ્રક્રિયાને ટ્રિગર કરી શકે છે. તેથી, બાઈન્ડર જેટ 3D પ્રિન્ટિંગ સ્થળ પરના બાંધકામ માટે યોગ્ય નથી. લેયરડ એક્સટ્રુઝન 3D પ્રિન્ટિંગ કોંક્રિટ લેયરડ એક્સટ્રુઝન 3D પ્રિન્ટિંગમાં આંકડાકીય રીતે નિયંત્રિત નોઝલનો સમાવેશ થાય છે જે ચોક્કસપણે સ્તર દ્વારા સિમેન્ટીયસ પેસ્ટ સ્તરને બહાર કાઢે છે. સ્તરો સામાન્ય રીતે 5 મીમી અને થોડા સેન્ટીમીટરની જાડાઈ વચ્ચે હોય છે. એક્સ્ટ્રુઝન નોઝલ સાથે ઓટોમેટિક ટ્રોવલિંગ ટૂલ હોઈ શકે છે જે 3D-પ્રિન્ટેડ સ્તરોને સપાટ કરે છે અને ઇન્ટરલેયર ઇન્ટરફેસો પર પોલાણને આવરી લે છે, પરિણામે સરળ કોંક્રિટ સપાટી બને છે. મોડ્યુલર સ્ટીલ રિઇન્ફોર્સમેન્ટ બાર અથવા સંકલિત બિલ્ડિંગ સેવાઓ, જેમ કે પ્લમ્બિંગ અથવા ઇલેક્ટ્રિકલ નળીઓના એક ફેબ્રિકેશન પગલામાં એકીકરણ માટે વધારાના ઓટોમેશન પગલાં સૂચવવામાં આવ્યા છે. આ પ્રક્રિયા માટે, પ્રક્રિયા આયોજન અને જમા કરવાની ઝડપ એ નિર્ણાયક પરિમાણો છે જે સામગ્રીના કડક અને સખત દરને પ્રભાવિત કરે છે. સ્તરવાળી એક્સટ્રુઝન 3D કોંક્રિટ પ્રિન્ટિંગનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે સ્થળ પરના બાંધકામમાં થાય છે, અને તેની સાથે મોટા પાયે 3D પ્રિન્ટર્સ હોય છે (3D પ્રિન્ટર્સ પરનો વિભાગ જુઓ). સંખ્યાબંધ યુનિવર્સિટીઓ, સ્ટાર્ટ-અપ્સ અને અગ્રણી સ્થાપિત બાંધકામ કંપનીઓ કોંક્રિટ એક્સટ્રુઝન 3ડી પ્રિન્ટિંગ માટે સમર્પિત હાર્ડવેર, કોંક્રિટ મિક્સ અને ઓટોમેશન સેટઅપ વિકસાવી રહી હોવાથી તાજેતરમાં આ ટેકનોલોજીમાં રસ વધ્યો છે. એપ્લિકેશન્સમાં પુલો, સ્તંભો, દિવાલો, ફ્લોર સ્લેબ, શેરી ફર્નિચર, પાણીની ટાંકીઓ અને સંપૂર્ણ ઇમારતોનો સમાવેશ થાય છે, બંને પ્રિફેબ્રિકેશન અથવા ઇન-સીટ સેટઅપમાં. ફાયદા અને મર્યાદાઓ પરંપરાગત કોંક્રિટ કાસ્ટિંગ અને છંટકાવથી વિપરીત, સ્તરવાળી એક્સટ્રુઝન 3D પ્રિન્ટિંગને કોઈ ફોર્મવર્કની જરૂર નથી. કોંક્રિટ બાંધકામમાં ફોર્મવર્ક કાચા માલ, મજબૂતીકરણ અને સંયુક્ત શ્રમ કરતાં વધુ સંસાધનો માટે જવાબદાર હોઈ શકે છે તે હકીકતને ધ્યાનમાં લેતા આ એક નોંધપાત્ર ફાયદો છે. સ્તરવાળી કોંક્રિટ બહાર કાઢવાના મુખ્ય પડકારો કોંક્રિટની માંગ પર સેટ રિઓલોજી, મજબૂતીકરણનું એકીકરણ અને સતત સ્તરો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પર ઠંડા સાંધાઓની રચના છે. સ્લિપ ફોર્મિંગ રોબોટિક સ્લિપ-ફોર્મિંગ, સ્માર્ટ ડાયનેમિક કાસ્ટિંગ નામ હેઠળ ETH ઝુરિચ ખાતે વિકસાવવામાં આવેલી પ્રક્રિયા, કેટલીકવાર કોંક્રિટ 3D પ્રિન્ટિંગ પ્રક્રિયાઓના પરિવારમાં સ્તરવાળી એક્સટ્રુઝન અને બાઈન્ડર-જેટિંગ સાથે સામેલ કરવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા 3ડી પ્રિન્ટિંગની વ્યાખ્યાને ઢીલી રીતે બંધબેસે છે, તેના એડિટિવ સ્વભાવને કારણે, સામગ્રીને ધીમે ધીમે સક્રિય મોલ્ડ દ્વારા બહાર કાઢવામાં આવે છે જે તેના વિભાગને બદલી શકે છે. જો કે, અન્ય 3ડી પ્રિન્ટિંગ પ્રક્રિયાઓથી વિપરીત, સ્લિપ બનાવવી એ એક સતત પ્રક્રિયા છે, અને અલગ અથવા સ્તર આધારિત નથી, અને તેથી તે કાસ્ટિંગ અને એક્સટ્રુઝન જેવી રચનાત્મક પ્રક્રિયાઓ સાથે વધુ નજીકથી સંબંધિત છે. કોંક્રિટ માટે ટેકનોલોજી 3D પ્રિન્ટર્સ રોબોટ્સની કેટલીક મુખ્ય શ્રેણીઓ છે જેનો ઉપયોગ 3D કોંક્રિટ પ્રિન્ટિંગ માટે થાય છે, જે એપ્લિકેશન, પ્રોજેક્ટના સ્કેલ અને પ્રિન્ટિંગ તકનીક પર આધારિત છે. તમામ બાંધકામ 3D પ્રિન્ટરોમાં સામાન્ય રીતે આધાર માળખું અને નોઝલ સાથે પ્રિન્ટર હેડ હોય છે જે કોંક્રિટને બહાર કાઢે છે. પ્રિન્ટરનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે મોડેલિંગ સોફ્ટવેર સાથે કરવામાં આવે છે જે બિલ્ડિંગ પ્લાનને સીધા પ્રિન્ટર પર અપલોડ કરે છે. ગેન્ટ્રી રોબોટ્સઃ 3ડી કોંક્રિટ પ્રિન્ટિંગમાં ગેન્ટ્રી રોબોટ્સ સૌથી સામાન્ય છે, જેમાં મિક્સિંગ અને ડિપોઝિશન સિસ્ટમ્સ સાથે મોબાઇલ ગેન્ટ્રી સિસ્ટમનો સમાવેશ થાય છે. તેઓ સંપૂર્ણ ઘટકો અથવા માળખાઓ છાપવા માટે નાના પ્રયોગશાળાના નમૂનાઓથી માંડીને મોટા પાયે પ્રિન્ટર સુધીની શ્રેણીમાં હોઈ શકે છે. આ પ્રિન્ટરો સામાન્ય રીતે વર્ટિકલ એક્સ્ટ્રુઝન સુધી મર્યાદિત હોય છે પરંતુ મોટા પ્રોજેક્ટ્સ માટે ઉચ્ચ સ્થિરતા અને સરળ માપનીયતાનો લાભ ધરાવે છે. ગેન્ટ્રી રોબોટ્સ એસેમ્બલ માળખા કરતા મોટા હોવા જોઈએ, જે પરિવહનમાં ખર્ચમાં વધારો કરી શકે છે અને ખર્ચ સેટ કરી શકે છે. જો કે, તેઓ તમામ 3D પ્રિન્ટરોને નિયંત્રિત કરવા માટે સૌથી સરળ છે. કેબલ-સંચાલિત પ્રણાલીઃ કેબલ-સંચાલિત પ્રણાલીમાં, પ્રિન્ટ હેડ ફ્રેમની અંદર કેટલાક નિશ્ચિત બિંદુઓ વચ્ચે લટકાવવામાં આવે છે. તે ગેન્ટ્રી સિસ્ટમ કરતાં વધુ ભૌમિતિક સ્વતંત્રતા ધરાવે છે અને વધુ હળવી અને પરિવહનક્ષમ છે. જો કે, તેને સાધનો માટે વિશાળ વિસ્તારની જરૂર છે અને આયોજન આવશ્યક છે જેથી કેબલ મુદ્રિત માળખા સાથે ઓવરલેપ ન થાય. રોબોટિક આર્મઃ આ એસેમ્બલી લાઇનમાં જોવા મળતા રોબોટિક હથિયારો જેવું જ છે, જેમાં છ-અક્ષની હિલચાલ હોય છે અને 3D પ્રિન્ટિંગ સિસ્ટમની સૌથી વધુ સ્વતંત્રતા હોય છે. આ કોંક્રિટ જમા કરવા, રીબાર જેવા ઘટકોને એમ્બેડ કરવા અને કોંક્રિટ સેટ પછી જરૂરી હોય તેવી કોઈપણ પોસ્ટ-પ્રોસેસિંગ કરવા માટે પણ સક્ષમ છે. રોબોટિક હથિયારો સૌથી સઘન પ્રણાલી છે, પરંતુ તેનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે નાના પાયે કાર્યક્રમો માટે થાય છે. પ્રિન્ટર પરિમાણો પ્રિન્ટરના પ્રકાર ઉપરાંત, ચોક્કસ પ્રિન્ટર પરિમાણો 3D પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટની અંતિમ કામગીરીને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરે છે અને 3D પ્રિન્ટિંગ બાંધકામ માટે આયોજન કરતી વખતે કાળજીપૂર્વક પસંદ કરવા જોઈએ. આ પરિમાણોને સરળતાથી પ્રિન્ટ હેડ ડિઝાઇન અને પ્રિન્ટ સ્પીડમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. પ્રિન્ટ હેડ ડિઝાઇન પ્રિન્ટ હેડ પસંદ કરવું આવશ્યક છે જેથી કોંક્રિટનું મિશ્રણ સરળતાથી નોઝલમાંથી પસાર થઈ શકે અને દરેક સ્તર વચ્ચે બંધનની અસર પેદા કરી શકે, જ્યારે ઘનીકરણ પ્રક્રિયા પણ શરૂ કરી શકાય. પ્રિન્ટરની પસંદગીની જેમ, નોઝલના આકાર અને કદ એપ્લિકેશનના આધારે બદલાય છે. લંબચોરસ છિદ્રોવાળા નોઝલમાંથી 3D મુદ્રિત કોંક્રિટના નમૂનાઓમાં સામાન્ય રીતે ગોળાકાર નોઝલ સાથે મુદ્રિત કરતા વધુ તાકાત હોય છે, કારણ કે દરેક મુદ્રિત સ્તર વચ્ચે ઓછા અંતર હોય છે. જો કે, ગોળાકાર નોઝલ જટિલ ભૂમિતિઓ છાપવા માટે વધુ નિપુણ છે. સમાન નોઝલ પ્રકારમાંથી મુદ્રિત નમૂનાઓ માટે, જ્યારે મોટા નોઝલનો ઉપયોગ કરવામાં આવે ત્યારે યાંત્રિક ગુણધર્મોમાં સુધારો થાય છે. પ્રિન્ટ હેડની ઊંચાઈ એ પ્રિન્ટિંગ પ્લેટફોર્મની સરખામણીમાં નોઝલની ઊંચાઈ છે. આ પરિમાણ બંધની તાકાત સહિત સ્તરો વચ્ચેની સપાટીની ગુણવત્તાને અસર કરે છે, અને તેને ચોક્કસપણે સમાયોજિત કરવું આવશ્યક છે. પ્રિન્ટ હેડ કે જે ખૂબ ઊંચું સેટ કરેલું હોય તે સ્તરો વચ્ચેના બંધનની મજબૂતાઈને ઘટાડશે, જે અસ્થિર આકારનું કારણ બનશે. છાપકામની સપાટીની ખૂબ નજીક નોઝલ છાપકામની પ્રક્રિયામાં દખલ કરી શકે છે અને કોંક્રિટ પર વધારાનો ભાર મૂકી શકે છે. સંશોધન નોઝલની પહોળાઈ જેટલી પ્રિન્ટ ઊંચાઈની દરખાસ્ત કરે છે. પ્રિન્ટ ઝડપ પ્રિન્ટ હેડ જે ઝડપે સેટ કરવામાં આવે છે તે બંધનની મજબૂતાઈને પણ પ્રભાવિત કરે છે. નોઝલની ઝડપ વધારવાથી સામાન્ય રીતે એડહેસિવ સ્ટ્રેન્થમાં ઘટાડો થાય છે, કારણ કે કોંક્રિટને સ્થાપિત કરવા માટે બહુ ઓછો સમય હોય છે. જો કે, ક્રમિક સ્તરોને છાપવા માટે ખૂબ લાંબો સમય લેવાથી આંતરસ્તર બંધનમાં ઘટાડો થાય છે, તેથી સંતુલન સ્થાપિત કરવું આવશ્યક છે જે અકાળ પતન વિના તાકાત માટે જવાબદાર છે. 3ડી પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટની ગુણવત્તાને પ્રભાવિત કરતા અન્ય પરિબળોમાં પ્રિન્ટરનું નિરીક્ષણ કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા પંપ અને નિયંત્રણો તેમજ કોંક્રિટ મિશ્રણ ડિઝાઇનનો સમાવેશ થાય છે (મિક્સ ડિઝાઇન પર વિભાગ જુઓ). 3ડી પ્રિન્ટર સપ્લાયર્સ 3ડી કોંક્રિટ પ્રિન્ટિંગ ટેકનોલોજી છેલ્લા દાયકામાં ઝડપથી વિકસી છે અને સંશોધકો આ પ્રિન્ટરોની સોફ્ટવેર, હાર્ડવેર અને બાંધકામ ક્ષમતાઓ વિશે વધુ શીખી રહ્યા હોવાથી તેમાં સતત વધારો થવાની અપેક્ષા છે. નીચે કેટલીક નોંધપાત્ર કંપનીઓ અને 3D પ્રિન્ટરો છે જેનો વૈશ્વિક સ્તરે ઉપયોગ થાય છેઃ મિક્સ ડિઝાઇન ક્રિટિકલ મિક્સ પ્રોપર્ટીઝ 3D પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટ માટે, બિલ્ડબિલિટી અને એક્સટ્રુડેબિલિટી એ મિશ્રણ માટે બે સૌથી મહત્વપૂર્ણ ડિઝાઇન ગુણધર્મો છે. નિષ્કર્ષણક્ષમતા એ પ્રિન્ટિંગ હેડમાં નોઝલમાંથી પસાર થવાની મિશ્રણની ક્ષમતા છે, જ્યારે નિર્માણક્ષમતા એ વધારાના સ્તરોને ટેકો આપવાની ક્ષમતા છે. આ ગુણધર્મો મિશ્રણની સુસંગતતા, સુસંગતતા અને સ્થિરતા દ્વારા સંચાલિત થાય છે, જે મિશ્રણ ડિઝાઇન અને પસંદ કરેલી સામગ્રીમાંથી ઉદ્ભવે છે. બંને ગુણધર્મો માટે, કઠોરતા અને કાર્યક્ષમતા વચ્ચે સંતુલન હોવું આવશ્યક છે. સખત મિશ્રણ તાકાતમાં વધારો કરશે, પરંતુ પ્રવાહ દર અને છાપવાની ગતિમાં ઘટાડો કરશે, જે સંભવિત રીતે પ્રિન્ટર હેડને અવરોધે છે. તેનાથી વિપરીત, સખતાઇમાં ખૂબ ઘટાડો કરવાથી તાકાત અને નિર્માણક્ષમતાના ભોગે કાર્યક્ષમતા અને બાહ્ય ક્ષમતામાં વધારો થઈ શકે છે. કોંક્રિટ સ્તરોમાં છાપવામાં આવે છે, તેથી યોગ્ય ઉપચાર અને સંપૂર્ણ શક્તિ ક્ષમતાને મંજૂરી આપવા માટે સ્તરો એકબીજા સાથે પૂરતા પ્રમાણમાં બંધાયેલા હોવા જોઈએ. 3 ડી પ્રિન્ટિંગ માટે શ્રેષ્ઠ મિશ્રણ બનાવવા માટે નોંધપાત્ર સંશોધન હાથ ધરવામાં આવ્યું છે, જો કે ત્યાં કોઈ વર્તમાન ઉદ્યોગ ધોરણો નથી. જો કે, મેટાકોલિન, ફ્લાય એશ, સિલિકા ફ્યુમ અને સુપરપ્લાસ્ટિસાઈઝર્સ જેવી પૂરક સિમેન્ટીયસ સામગ્રી (એસસીએમ) નો ઉપયોગ તમામ 3ડી પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટ મિશ્રણમાં સામાન્ય છે (મિશ્રણ પરનો વિભાગ જુઓ). સિમેન્ટીયસ મટિરિયલ્સ સિમેન્ટીયસ મટિરિયલ્સ કોઈપણ કોંક્રિટ મિશ્રણ ડિઝાઇન માટે અભિન્ન છે. આ સામગ્રી બાઈન્ડર તરીકે કામ કરે છે જે મિશ્રણને એકસાથે રાખે છે, કારણ કે તેઓ ઉપચાર પ્રક્રિયામાંથી પસાર થવા માટે પાણી સાથે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા આપે છે. પોર્ટલેન્ડ સિમેન્ટ તેની ઓછી કિંમત અને વ્યાપક ઉપલબ્ધતાને કારણે 3ડી પ્રિન્ટેડ અને પરંપરાગત કોંક્રિટ કાર્યક્રમો બંને માટે બાંધકામમાં સૌથી સામાન્ય સામગ્રી છે. જો કે, તેનો ઉચ્ચ સેટિંગ સમય અને ઓછી બંધન ક્ષમતા 3D મુદ્રિત કાર્યક્રમો માટે ગેરલાભકારક છે. તેથી, સંકોચન ઘટાડવા અને સંલગ્નતા સુધારવા માટે ઘણીવાર પોલિમર અને અન્ય મિશ્રણ ઉમેરવામાં આવે છે. આમાંના કેટલાક પોલિમરમાં રબર, મિશ્ર રેતીના એકત્રીકરણ, કાર્બન-સલ્ફર પોલિમર અને જીઓપોલિમરનો સમાવેશ થાય છે, જેમાં ક્રેક રિપેર અને પ્રતિકારના વધારાના ફાયદા પણ છે. એક વિકલ્પ સલ્ફોએલ્યુમિનેટ સિમેન્ટ છે જે હાઇડ્રેશન પ્રક્રિયાને ઝડપી બનાવવા અને પ્લેસમેન્ટ પછી પ્રારંભિક કોંક્રિટની તાકાત વિકસાવવામાં મદદ કરવા માટે પોર્ટલેન્ડ સિમેન્ટ સાથે મિશ્રિત કરી શકાય છે. જ્યારે પોર્ટલેન્ડ સિમેન્ટનો સેટિંગ સમય લગભગ અડધો કલાકનો હોય છે, ત્યારે સલ્ફોએલ્યુમિનેટ સિમેન્ટનો સેટિંગ સમય માત્ર છ મિનિટનો હોય છે. તેથી, વધુ તાકાત ખૂબ ટૂંકા ગાળામાં પ્રાપ્ત કરી શકાય છે, જે નિર્માણક્ષમતામાં વધારો કરે છે. કોંક્રિટ મિશ્રણ ડિઝાઇનની વાત આવે ત્યારે એકંદર સામગ્રી અને પસંદગી પસંદ કરેલી સિમેન્ટીયસ સામગ્રી જેટલી જ મહત્વપૂર્ણ છે. ખાસ કરીને, 3D પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટ મિશ્રણ પર કણોનું કદ નોંધપાત્ર અસર કરે છે. ખૂબ મોટા કણો 3ડી પ્રિન્ટરની નોઝલને અવરોધિત કરી શકે છે, જ્યારે ખૂબ નાના કણો મિશ્રણની મજબૂતાઈને ઘટાડે છે અને તિરાડનું કારણ બની શકે છે. મિશ્રણ ડિઝાઇન માટે અંગૂઠાનો નિયમ એ છે કે મહત્તમ એકંદર કણનું કદ નોઝલ વ્યાસના 1/10 કરતા ઓછું હોવું જોઈએ જેથી સરળ એક્સટ્રુઝન સુનિશ્ચિત થાય. 3ડી પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટ માટે યાંત્રિક ગુણધર્મો પર એકંદર કદના પ્રભાવની તપાસ કરવા માટે ઘણા અભ્યાસો હાથ ધરવામાં આવ્યા છે. એવું જાણવા મળ્યું હતું કે બરછટ એકંદરમાં વધારો કોંક્રિટની વોલ્યુમેટ્રિક સ્થિરતામાં સુધારો કરે છે અને હાઇડ્રેશન હીટ અને સંકોચન ઘટાડે છે, જે પ્રારંભિક 3D પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટ મિશ્રણમાં સામાન્ય સમસ્યાઓ હતી. બરછટ એકંદરનો ઉપયોગ કોંક્રિટ જમા દર અને પ્રિન્ટહેડની ગતિમાં પણ વધારો કરે છે, જે છાપકામની કાર્યક્ષમતા અને ઉત્પાદકતામાં વધારો કરી શકે છે. તેથી, મુદ્રિત માળખું વધુ સ્થિરતા અને તાકાત પ્રાપ્ત કરે છે, જેમ કે ઇવાનોવા અને મેચ્ચેરીન દ્વારા અવલોકન કરવામાં આવ્યું છે. એકંદર સામગ્રી અને કદને બરછટ કરવાની મર્યાદા છે, કારણ કે રિયોલોજીને નિયંત્રિત કરવાનો પડકાર સ્પષ્ટ થઈ જાય છે. રેતી અને કાંકરી જેવા કુદરતી એકત્રીકરણને પ્રાધાન્ય આપવામાં આવે છે કારણ કે તેમને કૃત્રિમ એકત્રીકરણની તુલનામાં ઉત્પાદન કરવા માટે ઓછી ઊર્જાની જરૂર પડે છે, પરંતુ એકંદર પસંદગી પ્રાદેશિક થાપણો દ્વારા મર્યાદિત કરી શકાય છે. મિશ્રણ મિશ્રણ મિશ્રણમાં પાણી, એકત્રીકરણ અને સિમેન્ટીયસ સામગ્રીની બહારની કોઈપણ સામગ્રીનો સમાવેશ થાય છે, જે કોંક્રિટ મિશ્રણના ગુણધર્મોને અસર કરે છે. ખાસ કરીને 3ડી પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટમાં, આ મિશ્રણ નિર્માણક્ષમતા, કાર્યક્ષમતા અને બહિર્વેચનીયતાને સંતુલિત કરવા માટે મહત્વપૂર્ણ છે. ફ્લાય એશ એ ઉચ્ચ પ્રદર્શન 3D પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટ માટેનું મુખ્ય મિશ્રણ છે, કારણ કે તે કાર્યકારી પ્રદર્શન અને ટકાઉપણું સુધારે છે. જો કે, મોટા પ્રમાણમાં ફ્લાયશ તાકાત અને નિર્માણક્ષમતાના ધીમા વિકાસ તરફ દોરી શકે છે, તેથી જ તેને ઘણીવાર માટી જેવા અન્ય મિશ્રણ સાથે મિશ્રિત કરવામાં આવે છે, જેથી આકારની સ્થિરતા જાળવી શકાય. સિલિકા ફ્યુમ એ 3ડી પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટ મિશ્રણ માટેનું અન્ય એક સામાન્ય મિશ્રણ છે, કારણ કે તે કોંક્રિટના ઉપચાર પછી પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટની પ્રારંભિક શક્તિ તેમજ લવચીક શક્તિમાં વધારો કરે છે. સિલિકા ફ્યુમનો મુખ્ય ફાયદો એ છે કે તેના નાના કણો મોટા એકત્રીકરણની આસપાસ ખાલી જગ્યાઓ ભરે છે, જે સિમેન્ટ બાઈન્ડર સાથે બંધનની કામગીરીમાં સુધારો કરે છે. આ મિશ્રણના કણોના કદના વિતરણને શ્રેષ્ઠ બનાવવામાં પણ મદદ કરે છે, જે ઉપજની તાણ અને નિર્માણક્ષમતામાં વધારો કરે છે. યાંત્રિક ગુણધર્મો પ્રમાણભૂત કોંક્રિટ મિશ્રણની જેમ, 3ડી પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટ માટેના મિશ્રણનું સામાન્ય રીતે તેમની સંકોચક અને લવચીક શક્તિ માટે પરીક્ષણ કરવામાં આવે છે. આ યાંત્રિક ગુણધર્મો મિશ્રણની રચના પર ખૂબ નિર્ભર છે, અને ઉપરના વિભાગમાં વર્ણવેલ જેવા મિશ્રણ ઉમેરીને સુધારી શકાય છે. સામાન્ય પોર્ટલેન્ડ સિમેન્ટ, ફ્લાય એશ, સિલિકા ફ્યુમ અને ફાઇન ગ્લાસ એગ્રીગેટ્સ ધરાવતા મિશ્રણ માટે, સંકોચન શક્તિ લગભગ 36 થી 57 એમપીએ છે, જે સામાન્ય વજન કોંક્રિટની સંકોચન શક્તિ સાથે તુલનાત્મક છે. સુપરપ્લાસ્ટિસાઈઝર્સ અને વધારાના રસાયણોનો ઉપયોગ કરીને 100 એમપીએથી વધુની ઉચ્ચ પ્રદર્શન કોંક્રિટ શક્તિ પણ પ્રાપ્ત કરવામાં આવી છે, પરંતુ આ મિશ્રણ ઉત્પાદન માટે વધુ ઊર્જા સઘન છે. 3ડી પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટ માટે, માળખાકીય ગુણધર્મો મોટાભાગે ઇન્ટરલેયર બોન્ડિંગ પ્રદર્શનથી પ્રભાવિત હોય છે. પ્રિન્ટની ઝડપ અને પ્રિન્ટહેડની ઊંચાઈ વધારવાથી ઇન્ટરલેયર બોન્ડની તાકાતમાં ઘટાડો થઈ શકે છે, જ્યારે સ્તરો વચ્ચે મોર્ટાર ઉમેરવાથી આ તાકાતમાં સુધારો થઈ શકે છે. ખાસ કરીને, કાળો ચારકોલ, સલ્ફર અને રેતીથી બનેલો રેઝિન મોર્ટાર અસરકારક હોવાનું જાણવા મળ્યું છે. 3 ડી પ્રિન્ટિંગ માટે કોંક્રિટ સપ્લાયર્સ 3 ડી પ્રિન્ટિંગ કોંક્રિટ મિક્સ ડિઝાઇન માટે કોઈ ધોરણો નિર્ધારિત ન હોવાથી, જો કંપનીઓ બાંધકામ સેવા તરીકે 3 ડી પ્રિન્ટિંગ ઓફર કરવાનું નક્કી કરે તો તેઓ ઘણીવાર તેમના પોતાના સંશોધન અને વિકાસને આગળ ધપાવે છે. નીચે કેટલીક નોંધપાત્ર કંપનીઓ છે જેમણે તેમની સેવાઓના અવકાશમાં 3D કોંક્રિટ પ્રિન્ટિંગનો સફળતાપૂર્વક અમલ કર્યો છે. નોંધપાત્ર પ્રોજેક્ટ્સ અને એપ્લિકેશન્સ પ્રિન્ટિંગ ટેકનોલોજીમાં મજબૂતીકરણના પડકારો અને મર્યાદાઓને કારણે, 3D પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટનો ઉપયોગ મોટા વ્યાપારી ઇમારતોના વિરોધમાં મોટા પાયે નાના પાયે પ્રોજેક્ટ્સ સુધી મર્યાદિત છે, જેમાં મોડેલ્સ અને રહેણાંક ઘરો સામેલ છે. જો કે, વિશ્વભરમાં કેટલાક નોંધપાત્ર પ્રોજેક્ટ્સ છે જે 3D પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટની ક્ષમતા દર્શાવે છે. આઇકોન 3ડી પ્રિન્ટેડ હોમ્સ આઇકોન જ્યોર્જટાઉન, ટેક્સાસમાં 100 3ડી પ્રિન્ટેડ ઘરોનો સમુદાય બનાવી રહ્યું છે. આરક્ષણ 2023માં શરૂ થશે અને કિંમતો $400,000ની મધ્યમાં શરૂ થશે. વલ્કન પ્રિન્ટર્સનો કાફલો 3 થી 4 શયનખંડ અને 2 થી 3 સ્નાનગૃહની આઠ જુદી જુદી માળની યોજનાઓ બનાવી શકે છે. મેગ્મા તરીકે ઓળખાતી કોંક્રિટ ફીડિંગ સિસ્ટમ વલ્કન પ્રિન્ટરને લેવાક્રીટ તરીકે ઓળખાતા ચિહ્નના વિકસિત કોંક્રિટ મિશ્રણ સાથે પુરવઠો પૂરો પાડે છે, જે સ્થળની હવામાન પરિસ્થિતિઓ માટે એડજસ્ટ કરી શકે છે અને આપમેળે રીડ-ટુ-પ્રિન્ટ કોંક્રિટનો પુરવઠો પૂરો પાડી શકે છે. 90 થી 200 વર્ગ મીટરના 3ડી પ્રિન્ટેડ ઘરોને છાપવામાં લગભગ પાંચથી સાત દિવસ લાગે છે, જ્યારે તે જ વિસ્તારમાં 16 અઠવાડિયા સુધીનો સમય લાગી શકે તેવી લાકડાની ફ્રેમ હોય છે. આઇકોને માર્ચ 2020માં ઑસ્ટિન, ટેક્સાસમાં સાત 3ડી પ્રિન્ટેડ ઘરો માટેનો એક પ્રોજેક્ટ પણ પૂર્ણ કર્યો હતો. દરેક 400 ફૂટ 2 ઘર આઇકોનની વલ્કન પ્રિન્ટરનો ઉપયોગ કરીને માત્ર 27 કલાકમાં છાપવામાં આવ્યું હતું. પ્રથમ રહેવાસીઓ 2020 માં ઘરોમાં રહેવા ગયા હતા અને શહેરના 480 બેઘર લોકો રહેવાનો અંદાજ છે, જે શહેરની બેઘર વસ્તીના લગભગ 40 ટકા છે. 2021 માં, વિશ્વની સૌથી મોટી બિન-નફાકારક ઘર નિર્માતા સંસ્થા, હેબિટેટ ફોર હ્યુમેનિટીએ વિલિયમ્સબર્ગ, વર્જિનિયા અને ટેમ્પે, એરિઝોનામાં બે 3D પ્રિન્ટેડ ઘરો બાંધ્યા. વર્જિનિયાનું ઘર 1,200 ફૂટ 2નું હતું અને કોબોડ 3ડી પ્રિન્ટર સાથે માત્ર 28 કલાકમાં છાપવામાં આવ્યું હતું, જે પ્રમાણભૂત બાંધકામ કરતાં લગભગ ચાર અઠવાડિયા ઝડપી હતું. સંસ્થાએ અંદાજ મૂક્યો હતો કે 3ડી પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટ દિવાલો બાંધકામના ખર્ચમાં ચોરસ ફૂટ દીઠ આશરે 15 ટકા બચત કરે છે. એરિઝોનામાં 1,738 ફૂટ 2 ઘર ઉનાળામાં બાંધવામાં આવ્યું હતુંઃ એક એવો સમય જ્યાં બાંધકામ સામાન્ય રીતે ભારે ગરમીને કારણે અટકી જાય છે. 80 ટકા ઘર આંતરિક અને બાહ્ય દિવાલો સહિત 3ડી પ્રિન્ટિંગનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવ્યું હતું, જ્યારે બાકીનું, જેમ કે છત, પરંપરાગત પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવી રહ્યું હતું. હેબિટેટ ફોર હ્યુમેનિટીને આશા છે કે 3ડી પ્રિન્ટેડ ઘરો પરવડે તેવા આવાસ તેમજ ભારે આબોહવા અને વાતાવરણમાં મજૂરની અછતનો ઉકેલ બની શકે છે. PERI: પ્રોજેક્ટ માઇલસ્ટોન જર્મનીમાં પ્રથમ 3D પ્રિન્ટેડ રહેણાંક મકાનનું નિર્માણ સપ્ટેમ્બર 2020માં PERI દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું, જેમાં COBODના BOD2 પ્રિન્ટર અને હાઈડેલબર્ગ સિમેન્ટના કોંક્રિટ મિશ્રણનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. 24 કોંક્રિટ તત્વો એક સુવિધામાં છાપવામાં આવ્યા હતા અને પછી એસેમ્બલી માટે સ્થળ પર પરિવહન કરવામાં આવ્યા હતા. પ્રિન્ટર દર 5 મિનિટે 1 એમ 2 દિવાલ બનાવે છે, નવેમ્બર 2020 સુધીમાં 160 એમ 2 ઘર પૂર્ણ કરે છે. દિવાલો છાપવા માટે માત્ર બે ઓપરેટરોની જરૂર હતી, જેમાં પાણી પ્લેસમેન્ટ, વીજળી અને પાઇપ જોડાણોનો સમાવેશ થતો હતો. નિજમેગેન, નેધરલેન્ડ્સઃ પદયાત્રી પુલ 2021 માં, ડચ શહેર નિજમેગેનએ 29 મીટર સુધી ફેલાયેલો વિશ્વનો સૌથી લાંબો 3D પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટ પદયાત્રી પુલ જાહેર કર્યો. એવો અંદાજ લગાવવામાં આવ્યો હતો કે 3 ડી પ્રિન્ટેડ સામગ્રીમાં લગભગ 50 ટકા બચત કરે છે કારણ કે કોંક્રિટ માત્ર ત્યાં જ મૂકવામાં આવ્યું હતું જ્યાં માળખાકીય તાકાતની જરૂર હતી. 3ડી પ્રિન્ટેડ બ્રિજના ઘટકોનું ઉત્પાદન બીએએમ અને વેબર બીમિક્સ ઓફસાઇટ દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું, જ્યાં પછી તેને સ્થળ પર પરિવહન અને એસેમ્બલ કરવામાં આવ્યું હતું. સૌથી લાંબો 3D પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટ પુલનો અગાઉનો વિક્રમ ધારક 26 મીટરનો હતો, જેનું નિર્માણ શાંઘાઈમાં ત્સિંગુઆ યુનિવર્સિટી દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું. આર્થિક અસરો ખર્ચ અને અર્થશાસ્ત્રની દ્રષ્ટિએ, 3ડી પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટનો એક ફાયદો એ છે કે તેને ફોર્મવર્કની જરૂર નથી, જેનો ઉપયોગ પરંપરાગત કોંક્રિટ રેડવા માટે મોલ્ડ બનાવવા માટે થાય છે. સામગ્રી અને મજૂર ખર્ચને કારણે ફોર્મવર્ક કોંક્રિટના કુલ બાંધકામમાં 50 ટકા જેટલો હિસ્સો ધરાવે છે. જો કે, પ્રિન્ટ હેડ નોઝલ અને પૂરક દેખરેખ ઉપકરણો સહિત મશીનરી સાથે સંકળાયેલા ખર્ચ છે. વધુમાં, 3ડી પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટ મિશ્રણ ઘણીવાર નેનો-ક્લે, નેનો-સિલિકા અને અન્ય રાસાયણિક મિશ્રણના ઉમેરા સાથે પરંપરાગત કોંક્રિટથી અલગ હોય છે જે બહાર કાઢવાની પ્રક્રિયામાં મદદ કરે છે. ઉત્પાદકતાની દ્રષ્ટિએ 3ડી પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટથી પરોક્ષ આર્થિક લાભ થાય છે. બાંધકામ ક્ષેત્ર ઘણીવાર અત્યંત પરંપરાગત હોય છે અને છેલ્લા દાયકાઓમાં મોટાભાગની પ્રક્રિયાઓ સમાન રહી છે. આ મોટા ભાગમાં છે કારણ કે વર્તમાન પ્રક્રિયાઓ હજુ પણ ઘણા બાંધકામ કાર્યક્રમોમાં અસરકારક છે. ઉદાહરણ તરીકે, ગાર્સિયા ડી સોટો દ્વારા કરવામાં આવેલા એક અભ્યાસમાં રોબોટિક રીતે બનાવેલી અને પરંપરાગત રીતે બાંધવામાં આવેલી દિવાલની એસેમ્બલીની વિવિધ સ્તરની જટિલતા સાથે સરખામણી કરવામાં આવી હતી અને જાણવા મળ્યું હતું કે પરંપરાગત બાંધકામ સરળ દિવાલો માટે રોબોટિક બનાવટ કરતાં વધુ સારું પ્રદર્શન કરે છે, જ્યારે ભૌમિતિક જટિલતામાં વધારો થતાં રોબોટ વધુ ઉત્પાદક હતો. રોબોટિક બનાવટને કારણે કોઈ વધારાનો ખર્ચ થયો ન હતો અને બંને કિસ્સાઓમાં, બાંધકામ પ્રક્રિયાઓના વિરોધમાં સામગ્રીનું ઉત્પાદન ખર્ચ માટેનું પ્રેરક પરિબળ હતું. પર્યાવરણીય અસરો 3ડી પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટની પર્યાવરણીય અસર આપેલ પ્રોજેક્ટ માટે ઉપયોગમાં લેવાતી પ્રક્રિયાઓ અને સામગ્રી પર ભારે આધાર રાખે છે. 3ડી પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટમાં ફોર્મવર્કના નાબૂદીને કારણે કોંક્રિટના ઉત્પાદનમાં સામગ્રી ઘટાડવાની ક્ષમતા છે, પરંતુ વિશિષ્ટ મિશ્રણ અને જરૂરી તકનીકીની પરંપરાગત કોંક્રિટ બાંધકામની જેમ જ પર્યાવરણ પર અસર થઈ શકે છે. 3 ડી પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટ દિવાલ સાથે પરંપરાગત રીતે બાંધવામાં આવેલી કોંક્રિટ દિવાલની પર્યાવરણીય અસરની સરખામણી કરતા ગંભીર જીવન-ચક્ર આકારણી (એલસીએ) નું પારણું દર્શાવે છે કે 3 ડી પ્રિન્ટેડ વિકલ્પ માત્ર ત્યારે જ પર્યાવરણીય અસરોમાં ઘટાડો કરે છે જ્યારે કોઈ મજબૂતીકરણનો ઉપયોગ કરવામાં આવતો નથી. પર્યાવરણીય અસરોને માપવા માટે ગ્લોબલ વોર્મિંગની ક્ષમતા, એસિડિફિકેશનની ક્ષમતા, યુટ્રોફિકેશનની ક્ષમતા અને ધુમ્મસની રચનાની ક્ષમતાની એલસીએ અસરોનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. એકવાર 3 ડી પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટ માળખામાં મજબૂતીકરણની રજૂઆત કરવામાં આવી, આ અસરો પરંપરાગત બાંધકામ પદ્ધતિઓ કરતાં વધારે હતી, ખાસ કરીને ગ્લોબલ વોર્મિંગ અને ધુમ્મસ બનાવવાની ક્ષમતા માટે. અન્ય એલ. સી. એ. એ પરંપરાગત અને 3ડી પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટ દિવાલોની સરખામણીમાં સમાન અભ્યાસ હાથ ધર્યો હતો પરંતુ માળખાની જટિલતામાં ફેરફાર કર્યો હતો. એવું જાણવા મળ્યું હતું કે જેમ જેમ માળખાની જટિલતા વધતી ગઈ તેમ તેમ 3D પ્રિન્ટેડ પદ્ધતિ કેવી રીતે ઓછી પર્યાવરણીય અસર કરે છે. આ મોટે ભાગે ફોર્મવર્ક અને કોંક્રિટ વોલ્યુમની દ્રષ્ટિએ બાંધકામ સામગ્રીની બચત કરતી વખતે જટિલ સ્વરૂપો પ્રાપ્ત કરવા માટે 3D પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટની ક્ષમતાને કારણે હતું. એકંદરે, 3 ડી પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટની પર્યાવરણીય અસર માળખાની ડિઝાઇન અને ઇજનેર સામગ્રીના ઉપયોગને કેટલી સારી રીતે ઑપ્ટિમાઇઝ કરી શકે છે તેનાથી પ્રભાવિત છે. સામગ્રીના આધારે, પર્યાવરણીય અસરો પરંપરાગત કોંક્રિટ જેવી જ છે, કારણ કે સિમેન્ટ બાઈન્ડર હજુ પણ જરૂરી છે. જો કે, 3 ડી પ્રિન્ટિંગ સાથે આવતી સુવ્યવસ્થિત બાંધકામ પ્રક્રિયા સામગ્રી કચરો અને સ્થળ પરના ઉત્સર્જનમાં ઘટાડો કરે છે. પડકારો અને મર્યાદાઓ એવી ઘણી મર્યાદાઓ છે જે સમગ્ર બાંધકામ ઉદ્યોગમાં 3D કોંક્રિટ પ્રિન્ટિંગને વ્યાપકપણે અપનાવવાથી અટકાવે છે. પ્રથમ, 3ડી પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટ માટે ઉપયોગમાં લઈ શકાય તેવી મટિરિયલ પેલેટ મર્યાદિત છે, ખાસ કરીને નોઝલ એક્સટ્રુઝન અને કોંક્રિટ સ્તરોની જમા પ્રક્રિયાને કારણે, જે અકાળે તૂટી પડવાના પડકારનો પરિચય આપે છે. તેથી, સામગ્રીના ગુણધર્મો પર સંશોધન અને ઉચ્ચ ગુણવત્તાની સિમેન્ટીયસ સામગ્રી વિકસાવવી કે જે માળખાકીય કોંક્રિટ કોડ 3 ડી પ્રિન્ટિંગ એપ્લિકેશન્સ બંનેનું પાલન કરે છે તે ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવાનું વર્તમાન ક્ષેત્ર છે. કોંક્રિટ મિશ્રણની સંવેદનશીલતાને કારણે, ફેરફાર સિમેન્ટનો પ્રકાર, એકંદર અથવા મિશ્રણ કોંક્રિટના ગુણધર્મો અને વર્તનને અસર કરશે. વર્તમાન બિલ્ડિંગ કોડ માને છે કે કોંક્રિટમાં એક સમાન સામગ્રી હોય છે જ્યારે વાસ્તવિકતામાં, કોંક્રિટ એ અનિસોટ્રોપિક હોય છે. આ અનિસોટ્રોપી વધુ મુદ્રિત સ્તરો સાથે ખુલ્લી પડે છે, તેથી વિકૃતિઓ અને તિરાડનો અંદાજ કાઢવા માટેની નવી પદ્ધતિઓ વિકસાવવી આવશ્યક છે. વધુમાં, કોંક્રિટ માટે વર્તમાન સામગ્રી પરીક્ષણમાં ASTM C39 અનુસાર નળાકાર નમૂનાઓનો સમાવેશ થાય છે. હાલમાં 3D પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટ માટે કોઈ વ્યવસ્થિત અથવા સૈદ્ધાંતિક આધાર નથી, ખાસ કરીને જ્યારે પ્રમાણભૂત પરીક્ષણની વાત આવે છે. વર્તમાન 3D પ્રિન્ટેડ પ્રોજેક્ટ 3D પ્રિન્ટર ટેકનોલોજીમાં પ્રતિબંધોને કારણે ઊંચી વ્યાપારી ઇમારતોના વિરોધમાં મોડેલ પ્રોટોટાઇપિંગ અને ઓછી ઊંચાઈ, મોટા વિસ્તારની ઇમારતો સુધી મર્યાદિત છે. પ્રિન્ટર ઇમારતની ઊંચાઈ સાથે સુસંગત હોવા જરૂરી છે, તેથી 3D પ્રિન્ટર સ્થિરતા અને ડિઝાઇનમાં વધારાના સંશોધન જરૂરી છે. 3ડી કોંક્રિટ પ્રિન્ટિંગમાં મજબૂતીકરણ સાથે પણ પડકારો છે, જે ઊંચા માળખા માટે જરૂરી છે. વધુ વિગતો માટે 3D કોંક્રિટ પ્રિન્ટિંગ માટે મજબૂતીકરણ જુઓ. 3ડી કોંક્રિટ પ્રિન્ટિંગના વિષય પર સંશોધન અને વિકાસ પાયોનિયરિંગ સંશોધન ETH ઝુરિચ, લોફબોરો યુનિવર્સિટી, સ્વિનબર્ન યુનિવર્સિટી ઓફ ટેકનોલોજી, આઇન્ડહોવન યુનિવર્સિટી ઓફ ટેકનોલોજી અને ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ફોર એડવાન્સ્ડ આર્કિટેક્ચર ઓફ કેટાલોનીયામાં અન્ય ઘણી સંસ્થાઓમાં હાથ ધરવામાં આવે છે. પરિષદો ઉદ્યોગ અને શિક્ષણવિદો બંને તરફથી 3ડી કોંક્રિટ પ્રિન્ટિંગમાં વધતા રસને કારણે, આંતરરાષ્ટ્રીય સ્તરે સંખ્યાબંધ પરિષદો શરૂ થઈ છે. કોપનહેગનમાં 3ડીપી પ્રિન્ટેડ દ્વારા ફેબ્રુઆરી અને નવેમ્બર 2017માં બે ઉદ્યોગ-કેન્દ્રિત આંતરરાષ્ટ્રીય પરિષદનું આયોજન કરવામાં આવ્યું હતું. ત્યારબાદ, 2018માં ETH ઝુરિચ ખાતે, 2020માં આઇન્ડહોવન ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેકનોલોજી ખાતે અને 2022માં યુનિવર્સિટી ઓફ લોફબોરો ખાતે દ્વિવાર્ષિક ડિજિટલ કોંક્રિટ શૈક્ષણિક પરિષદનું આયોજન કરવામાં આવ્યું હતું. એશિયા-પ્રશાંત ક્ષેત્ર પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરતી પુનરાવર્તિત પરિષદોની સમાંતર શ્રેણીનું આયોજન 2018માં સ્વિનબર્ન યુનિવર્સિટી ઓફ ટેકનોલોજી, 2019માં ટિયાંજિન યુનિવર્સિટી અને 2020માં શાંઘાઈ ટોંગજી અને હેબેઈ યુનિવર્સિટીઓમાં કરવામાં આવ્યું હતું. સંબંધિત વિષયો કોંક્રિટ પ્રિન્ટિંગનો ઉપયોગ સીધા અંતિમ ભાગનું ઉત્પાદન કરવા માટે અથવા પરોક્ષ રીતે, ફોર્મવર્કનું ઉત્પાદન કરવા માટે થઈ શકે છે જેમાં કોંક્રિટને કાસ્ટ અથવા છંટકાવ કરવામાં આવે છે. 3ડી-પ્રિન્ટેડ ફોર્મવર્ક 3ડી કોંક્રિટ પ્રિન્ટિંગના કેટલાક મોટા પડકારોને સંબોધિત કરે છે. રિઇન્ફોર્સમેન્ટ બાર પરંપરાગત રીતે સંકલિત કરી શકાય છે, અને પરંપરાગત રીતે કાસ્ટ અથવા સ્પ્રેડ કોંક્રિટ બિલ્ડિંગ કોડનું પાલન કરે છે. વધુમાં, કોંક્રિટની સપાટીની ગુણવત્તા 3D કોંક્રિટ પ્રિન્ટિંગ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધુ સારી છે. સરળ સપાટી હાંસલ કરવા માટે, 3ડી-પ્રિન્ટેડ ફોર્મવર્કને કોટેડ અથવા પોલિશ કરી શકાય છે. કાસ્ટિંગ કોંક્રિટ માટે સ્ટે-ઇન-પ્લેસ ફોર્મવર્કનું ઉત્પાદન કરવા માટે સ્તરવાળી એક્સટ્રુઝન સાથે ફોર્મવર્ક 3D કોંક્રિટ પ્રિન્ટિંગ તરીકે 3D-પ્રિન્ટેડ કોંક્રિટનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે. આ અભિગમમાં, એક અથવા બે 3D-મુદ્રિત રૂપરેખાઓ ધરાવતું પાતળું કવચ પ્રથમ તબક્કામાં, કાં તો પ્રિફેબ્રિકેશન પ્લાન્ટમાં અથવા સીધા સ્થાને ઉત્પન્ન થાય છે. ત્યારબાદ, મજબૂતીકરણ પાંજરા સ્થાપિત કરવામાં આવે છે અને સુરક્ષિત કરવામાં આવે છે. છેવટે, ફોર્મવર્કના નીચલા વિભાગોમાં હાઇડ્રોસ્ટેટિક દબાણના નિર્માણને રોકવા માટે કાંકરીને એક જ વારમાં અથવા ઘણા પગલાંઓમાં શેલની અંદર નાખવામાં આવે છે. માળખાકીય ગણતરીઓ માટે, 3ડી-પ્રિન્ટેડ શેલને સામાન્ય રીતે અવગણવામાં આવે છે, અને માત્ર કાસ્ટ કોંક્રિટને લોડ-બેરિંગ ગણવામાં આવે છે. જો કે, 3D-પ્રિન્ટેડ શેલને જરૂરી કોંક્રિટ મજબૂતીકરણ કવર માટે ધ્યાનમાં લઈ શકાય છે જે સ્ટીલને કાટથી રક્ષણ આપે છે. કોંક્રિટ માટે 3D-પ્રિન્ટેડ ફોર્મવર્ક વૈકલ્પિક રીતે, બિન-સિમેન્ટીયસ સામગ્રી સાથે 3D પ્રિન્ટિંગનો ઉપયોગ કોંક્રિટ માટે ફોર્મવર્કના ઉત્પાદન માટે કરી શકાય છે. માટી, ફીણ, મીણ અને પોલિમર સાથે એક્સટ્રુઝન પ્રિન્ટિંગ, તેમજ રેતી અને સ્ટીરિયોલિથોગ્રાફી સાથે બાઈન્ડર જેટિંગનો ઉપયોગ સ્થાપત્ય કોંક્રિટ ઘટકો માટે ફોર્મવર્કના બનાવટ માટે કરવામાં આવ્યો છે. કોંક્રિટ 3D પ્રિન્ટિંગમાં બાંધકામ 3D પ્રિન્ટિંગ મજબૂતીકરણ 3D પ્રિન્ટિંગ 3D પ્રિન્ટિંગ પ્રક્રિયાઓ 3D પ્રિન્ટિંગની અરજીઓ રહેણાંક બાંધકામ સ્લિપ રચના સમોચ્ચ બનાવટ સંદર્ભો 3D પ્રિન્ટિંગ બિલ્ડિંગ ટેકનોલોજી કોંક્રિટ બિલ્ડિંગ એન્જિનિયરિંગ ઉભરતી તકનીકો