त्रिमिती छपाईची घरे
त्रिमिती मुद्रक, त्रिमित छपाईचे तंत्र आणि पदार्थ : त्रिमिती मुद्रणयंत्राचा (3-D Printer) शोध लागल्यानंतर त्रिमितीय बांधकामाचे तंत्र एकविसाव्या शतकाच्या पहिल्या दशकात विकसित झाले आहे. बांधकाम वेळेची बचत, कामगारांवरील खर्चाची बचत, बांधकाम खर्चाची बचत, बांधकामाच्या वेळी घडणारे अपघात टळणे असे अनेक फायदे या तंत्रज्ञानामुळे मिळतात. या तंत्रज्ञानात एखाद्या वस्तूचे वा पदार्थाचे थर हव्या त्या आकारात देऊन अपेक्षित असलेली त्रिमितीय रचना साकारली जाऊ शकते. सुरुवातीला वस्तू उत्पादनासाठी वापरले जाणारे हे तंत्र पुढे बांधकामाकरिता वापरण्यासाठी विकसित केले गेले. त्रिमिती मुद्रणासाठी संगणक प्रणाली, 3-D मुद्रणयंत्र आणि त्याचा वापर करून घर निर्मितीसाठी लागणारे बांधकामासाठी साहित्य अशा गोष्टी आवश्यक असतात. १९८३ च्या सुमारास चार्ल्स डब्ल्यू यांनी पहिल्या त्रिमिती मुद्रकाचा शोध लावला. गेल्या शतकात त्रिमितीय मुद्रणाचे तंत्र वेगाने विकसित झाले आहे. सुरुवातीच्या काळात ही अतिशय क्लिष्ट आणि खर्चिक प्रक्रिया होती. मात्र आता औद्योगिक क्षेत्रात त्रिमिती मुद्रणाचा वापर ही सामान्य बाब झाली आहे. या तंत्रज्ञानाला ‘समावेशी उत्पादन’ (Additive Manufacturing) असेही म्हणतात. हे तंत्र अनेक क्षेत्रात वेगवेगळ्या कामासाठी, विविध प्रमाणाचे भाग बनवण्यासाठी वापरले जाते. उदा., आरोग्य क्षेत्रात अवयवांचे प्रत्यारोपण करण्यासाठी त्रिमिती अवयव तयार करण्यासाठी, तसेच हवाई दळणवळण क्षेत्रात विमानाचे सुटे भाग तयार करण्यासाठी हे तंत्र वापरतात. इतर औद्योगिक क्षेत्रात वस्तूंचे एकाच प्रकारचे अनेक नमुने तयार करण्यासाठी त्रिमिती छपाईचे तंत्र वापरण्यात येते.
त्रिमिती प्रकारच्या निर्मितीची पहिली पायरी म्हणजे संगणक प्रणालीच्या साहाय्याने आभासी त्रिमितीय रचना तयार करणे. संगणकीय रचना तयार करण्यासाठी अनेक प्रणाल्या उपलब्ध आहेत. संगणकावर तयार झालेली ही आभासी त्रिमितीय रचना आभासी स्वरूपातच विशिष्ट जाडीच्या अनेक थरांमध्ये विभागण्यात येते. त्यामुळे मुद्रणयंत्राला समजू शकेल अश्या स्वरूपात ही रचना तयार होते. त्रिमिती मुद्रणयंत्र त्याच्यात पुरविलेल्या पदार्थावर प्रक्रिया करून एकावर एक थर रचून त्रिमितीय रचनेमध्ये साकारू शकतो. सध्या बाजारात विविध प्रकारचे त्रिमिती मुद्रणयंत्र उपलब्ध आहेत. ही मुद्रणयंत्रे विविध प्रकारच्या पदार्थांवर, निरनिराळ्या प्रक्रिया करून त्रिमितीय वस्तू उत्पादित करतात. मात्र या तंत्रज्ञानातील मर्यादा म्हणजे एक प्रकारचे मुद्रणयंत्र एकाच विशिष्ट पदार्थावर प्रक्रिया करू शकतो. प्लास्टिक, धातू, भाजलेली माती आणि वाळू अशा अनेक पदार्थांवर प्रक्रिया करून त्रिमितीय मुद्रण करता येते. वापरल्या जाणाऱ्या पदार्थांनुसार मुद्रणतंत्र वापरले जाते. त्रिमिती मुद्रणासाठी वापरण्यात येणाऱ्या पदार्थांमध्येही बरीच प्रगती झाली आहे. मुद्रणयंत्राला पुरवठा करण्यासाठी हे पदार्थ आता विविध स्वरूपात उपलब्ध आहेत. भुकटी, तंतू, गोळ्या, रेतीसारखे कण, राळ अशा स्वरूपात हे धातू व अधातू पदार्थ बाजारात मिळतात. वेगवेगळ्या प्रक्रियेसाठी वेगवेगळ्या रूपातील पदार्थ वापरले जातात.
त्रिमिती मुद्रणाचे बांधकाम क्षेत्रात तसेच घरबांधणीसाठी उपयोजन : एकोणाविसाव्या शतकात, त्रिमिती मुद्रणाचा उपयोग इमारतीच्या घटक निर्मितीसाठी किंबहुना संपूर्ण इमारत निर्मितीसाठी कसा करता येइल यावर बरेच संशोधन झाले. प्रायोगिक तत्त्वावर काही इमारती बांधल्या देखील गेल्या आणि त्यातल्या काही सर्व सोयींनीयुक्त इमारती आज वापरात आहेत. या त्रिमिती मुद्रण केलेल्या इमारतींसाठी प्रचंड मोठे मुद्रणयंत्र वापरण्यात येते, ज्यामध्ये काँक्रीट आणि इतर संमिश्र वापरण्यात येतात. यात वापरल्या जाणाऱ्या काँक्रीटचा थर हा नेहमी वापरण्यात येणाऱ्या काँक्रीटच्या थरापेक्षा जाड असतो, ज्यामुळे तो स्वयंपूर्ण आणि भारवाही व्हावा. यासाठी काचेच्या तंतूंनी सक्षमीकरण केलेल्या काँक्रीटचादेखील वापर करण्यात येतो. या प्रकारच्या तंत्रज्ञानामुळे स्थापत्यविशारदाना रचना निर्मितीसाठी, त्याना अभिप्रेत असलेली कोणतीही प्रवाही आकाराची रचना निर्माण करू शकण्याचे स्वातंत्र्य मिळाले आहे. आता स्थापत्यविशारदांना पारंपरिक बांधकाम तंत्रज्ञानाच्या मर्यादा लक्षात घेऊन चौकोन आणि आयताकृती वास्तूरचनेत अडकण्याची आवश्यकता नाही. यामुळे वास्तुविशारदांसाठी वास्तुरचनेच्या शक्यतांचे एक मोठे दालनच उघडले गेले आहे. नैसर्गिक रूपात आढळणारे शंकू (shell structures) त्यांच्या आकारामुळे मजबूत असतात, हे सर्वश्रुतच आहे. आता अशा प्रकारच्या अरेषीय रचनांची निर्मिती त्रिमित छपाईमुळे सहज शक्य झाली आहे.
वेगाने इमारत निर्मिती, कमी बांधकाम खर्च, बांधकाम जागेवर अपघात टळणे, अरेषीय वक्राकार रचनांची सहज निर्मिती इत्यादी अनेक फायद्यांमुळे त्रिमित छपाईची घरे हा येत्या काळात औत्सुक्य आणि संशोधनाचा विषय असणार आहे.
विनसून डिझाईन डेकोरेशन या चिनी कंपनीने बांधकाम निर्मितीचे त्रिमितीय मुद्रणयंत्र तयार करून, त्याद्वारे पाच मजली इमारत शांघाय इथे बांधली आहे.
एपीस कॉर हाऊस, रशिया: रशियातील मास्को शहरात एका रशियन कंपनीने ४०० चौ. फूटाचे घर केवळ २४ तासात बांधून पूर्ण केले. हे घर केवळ एका फिरत्या त्रिमिती मुद्रणयंत्राच्या सहाय्याने बांधकाम जागेवर पूर्ण करण्यात आले. हे घर लहान असलं तरी राहण्यायोग्य आहे. या घराच्या भिंती आणि पाया हे त्रिमिती मुद्रणयंत्राच्या साहाय्याने बांधल्या गेल्या, तर खिडक्या, दरवाजे आणि अंतर्गत रचना नंतर करण्यात आल्या आहेत. काँक्रीटमध्ये त्रिमित मुद्रण करून घराला रंग देण्यात आला आहे. हे घर बांधण्यास सुमारे $10,134 (भारतीय रुपयात ७,६००५०) इतका खर्च आला.
संदर्भ :
- Izabela, Hager; Anna, Golonka; Roman, Putanowicz; 3D printing of buildings and building components as the future of sustainable construction, Procedia Engineering 151 ( 2016 ) 292 – 299.
- Mehmet Sakin et al., 3D Printing of Buildings: Construction of the Sustainable Houses of the Future by BIM, Energy Procedia 134 (2017) 702–711 703. online at sciencedirect.com
- Oberti I.; Plantamura F., ‘IS 3D PRINTED HOUSE SUSTAINABLE?’, CISBAT 2015 – September 9-11, 2015 – Lausanne, Switzerland.
- MA, Y. CHE; A brief introduction to 3D printing technology, GRC 2015, Dubai
समीक्षक : श्रीपाद भालेराव
