Το Κέντρο Προηγμένων Δομών και Σύνθετων Υλικών (ASCC) του Πανεπιστημίου του Maine παρουσίασε το BioHome3D, το πρώτο τρισδιάστατα εκτυπωμένο σπίτι που είναι κατασκευασμένο εξ ολοκλήρου με βιολογικά υλικά.
Το BioHome3D αναπτύχθηκε με χρηματοδότηση από το πρόγραμμα Hub and Spoke του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ μεταξύ του UMaine και του Oak Ridge National Laboratory. Στους εταίρους περιλαμβάνονταν το MaineHousing και το Ινστιτούτο Τεχνολογίας του Maine.
Το σπίτι των 600 τετραγωνικών ποδιών (55 τετραγωνικά μέτρα) διαθέτει τρισδιάστατα εκτυπωμένα δάπεδα, τοίχους και οροφή από ίνες ξύλου και βιο-ρητίνες. Το σπίτι είναι πλήρως ανακυκλώσιμο και εξαιρετικά μονωμένο με 100% ξύλινη μόνωση και προσαρμόσιμες τιμές R. Τα κατασκευαστικά απόβλητα σχεδόν εξαλείφθηκαν λόγω της ακρίβειας της διαδικασίας εκτύπωσης.
«Η πολιτεία μας αντιμετωπίζει την τέλεια καταιγίδα της κρίσης στέγασης και της έλλειψης εργατικού δυναμικού, αλλά το Πανεπιστήμιο του Μέιν αναλαμβάνει για άλλη μια φορά να δείξει ότι μπορούμε να αντιμετωπίσουμε αυτές τις σοβαρές προκλήσεις με την εφευρετικότητα του εμπορικού σήματος Μέιν», δήλωσε η κυβερνήτης Τζάνετ Μιλς. «Με το καινοτόμο BioHome3D, το Κέντρο Προηγμένων Δομών και Σύνθετων Υλικών του UMaine σκέφτεται δημιουργικά για το πώς μπορούμε να αντιμετωπίσουμε την έλλειψη στέγασης, να ενισχύσουμε τη βιομηχανία δασικών προϊόντων και να παραδώσουμε στους ανθρώπους ένα ασφαλές μέρος για να ζήσουν, ώστε να μπορούν να συμβάλουν στην οικονομία μας», ανέφερε μεταξύ άλλων.
Έλλειψη προσιτής κατοικίας στις ΗΠΑ
Οι ΗΠΑ και το Μέιν ειδικότερα, αντιμετωπίζουν έλλειψη προσιτής κατοικίας σε επίπεδο κρίσης. Ο Εθνικός Συνασπισμός Στέγασης Χαμηλού Εισοδήματος αναφέρει ότι σε εθνικό επίπεδο υπάρχει ανάγκη για περισσότερες από 7 εκατομμύρια προσιτές κατοικίες. Μόνο στο Μέιν, το έλλειμμα ανέρχεται σε 20.000 μονάδες στέγασης και αυξάνεται κάθε χρόνο, σύμφωνα με το Maine Affordable Housing Coalition. Σχεδόν το 60% των ενοικιαστών με χαμηλό εισόδημα στο Μέιν ξοδεύουν περισσότερο από το μισό του εισοδήματός τους για στέγαση. Αυτή η ανυπόφορη κατάσταση επιδεινώνεται από τη διπλή πρόκληση της έλλειψης εργατικού δυναμικού και της αύξησης των τιμών των υλικών λόγω της εφοδιαστικής αλυσίδας.
Η τεχνολογία έχει σχεδιαστεί για να αντιμετωπίσει τις ελλείψεις εργατικού δυναμικού και τα προβλήματα της αλυσίδας εφοδιασμού που οδηγούν σε υψηλό κόστος και περιορίζουν την προσφορά προσιτής στέγασης. Απαιτείται λιγότερος χρόνος επί τόπου κατασκευής και τοποθέτησης της κατοικίας λόγω της χρήσης αυτοματοποιημένης κατασκευής και παραγωγής εκτός του εργοταξίου. Η εκτύπωση με τη χρήση άφθονων, ανανεώσιμων, τοπικών πρώτων υλών από ίνες ξύλου μειώνει την εξάρτηση από μια περιορισμένη αλυσίδα εφοδιασμού. Τα υλικά αυτά υποστηρίζουν την αναζωογόνηση των τοπικών βιομηχανιών δασικών προϊόντων και είναι πιο ανθεκτικά στις παγκόσμιες διαταραχές της αλυσίδας εφοδιασμού και στις ελλείψεις εργατικού δυναμικού.
Χρησιμοποιώντας τις προηγμένες διαδικασίες κατασκευής και τα υλικά που αναπτύχθηκαν στο UMaine, τα μελλοντικά σπίτια χαμηλού εισοδήματος μπορούν να προσαρμοστούν ώστε να ανταποκρίνονται στις προτιμήσεις ενός ιδιοκτήτη σπιτιού όσον αφορά το χώρο, την ενεργειακή απόδοση και την αισθητική. Είναι σημαντικό ότι, καθώς η τεχνολογία κατασκευής και η παραγωγή υλικών κλιμακώνονται, οι αγοραστές σπιτιών μπορούν να αναμένουν ταχύτερα χρονοδιαγράμματα παράδοσης.
Πώς δημιουργήθηκε το τρισδιάστατα εκτυπωμένο σπίτι
Το σπίτι είναι επί του παρόντος τοποθετημένο έξω από το ASCC, εξοπλισμένο με αισθητήρες για θερμική, περιβαλλοντική και δομική παρακολούθηση, ώστε να δοκιμαστεί πώς το BioHome3D αποδίδει κατά τη διάρκεια ενός χειμώνα στο Μέιν. Οι ερευνητές αναμένουν να χρησιμοποιήσουν τα δεδομένα που θα συλλέξουν για να βελτιώσουν μελλοντικά σχέδια.
Το BioHome3D εκτυπώθηκε σε τέσσερις ενότητες, στη συνέχεια μεταφέρθηκε στον χώρο και συναρμολογήθηκε σε μισή ημέρα, ενώ ο ηλεκτρολόγος ξόδεψε επιπλέον δύο ώρες για την τροφοδοσία της μονάδας. Συγκεκριμένα, χρειάστηκε μόνο μισή μέρα, ένας γερανός, βίδες και βύσματα για να συναρμολογηθούν οι τέσσερις μονάδες σε ένα σπίτι. Εκτυπώθηκε στον μεγαλύτερο τρισδιάστατο εκτυπωτή πολυμερών στον κόσμο, ο οποίος, το 2019, παρήγαγε τη μεγαλύτερη τρισδιάστατα εκτυπωμένη βάρκα στον κόσμο.
Αλλά το σπίτι δεν μοιάζει τόσο φουτουριστικό όσο θα περίμενε κανείς. Οι εκτυπωμένοι τοίχοι και το ταβάνι φαίνονται πολυεπίπεδα, όπως φαίνεται παρακάτω, μια υπογραφή του τρισδιάστατου εκτυπωτή. Χρησιμοποιώντας αυτή την τεχνολογία, η ομάδα κατάφερε να καμπυλώσει τους τοίχους του σπιτιού στην οροφή. Και αντί για τους μονότονους τοίχους σε γκρίζο τόνο που συνηθίζονται στα εκτυπωμένα από σκυρόδεμα σπίτια, αυτοί οι τοίχοι μοιάζουν περισσότερο με ξύλο. Εκτός από τη μοναδική εμφάνισή του, έχει τις ίδιες λειτουργίες με κάθε παραδοσιακό σπίτι.
Υπάρχει ένα μπάνιο, κουζίνα, σαλόνι και υπνοδωμάτιο, όλα επενδεδυμένα με σύγχρονες συσκευές. και όλα αυτά τα δωμάτια φαίνονται τόσο πολυτελή όσο και κάθε σύγχρονο παραδοσιακά χτισμένο σπίτι.
«Αναπτύσσονται πολλές τεχνολογίες για την τρισδιάστατη εκτύπωση σπιτιών, αλλά σε αντίθεση με το BioHome3D, οι περισσότερες εκτυπώνονται με χρήση σκυροδέματος. Ωστόσο, μόνο οι τοίχοι από σκυρόδεμα εκτυπώνονται πάνω σε ένα συμβατικά χυτό θεμέλιο από σκυρόδεμα. Για την ολοκλήρωση της στέγης χρησιμοποιούνται παραδοσιακά ξύλινα πλαίσια ή ξύλινα ζευκτά», δήλωσε ο Dagher, εκτελεστικός διευθυντής της ASCC. «Σε αντίθεση με τις υπάρχουσες τεχνολογίες, ολόκληρο το BioHome3D εκτυπώθηκε, συμπεριλαμβανομένων των δαπέδων, των τοίχων και της οροφής. Τα βιοϋλικά που χρησιμοποιήθηκαν είναι 100% ανακυκλώσιμα, οπότε τα δισέγγονά μας μπορούν να ανακυκλώσουν πλήρως το BioHome3D».
Σύμφωνα με το Περιβαλλοντικό Πρόγραμμα των Ηνωμένων Εθνών, τα κτίρια ευθύνονται σχεδόν για το 40% των παγκόσμιων εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Οι ίνες ξύλου που καλλιεργούνται με βιώσιμο τρόπο είναι ένας ανανεώσιμος πόρος που δεσμεύει τον άνθρακα κατά τη διάρκεια του κύκλου ανάπτυξης των δέντρων. Το BioHome3D μπορεί να θεωρηθεί ως μονάδα αποθήκευσης και δέσμευσης άνθρακα κατά τη διάρκεια της ζωής του και μετά την ανακύκλωσή του.
Η ομάδα σχεδιάζει τώρα ένα εργοστάσιο για να αυξήσει την παραγωγή αυτών των ανακυκλώσιμων σπιτιών. Και έχει ήδη συγκεντρώσει πάνω από 80 εκατομμύρια δολάρια για την κατασκευή αυτού του χώρου παραγωγής.
Το Κέντρο Προηγμένων Δομών και Σύνθετων Υλικών ( Advanced Structures and Composites Center) είναι ένα παγκοσμίως κορυφαίο διεπιστημονικό κέντρο έρευνας, εκπαίδευσης και οικονομικής ανάπτυξης, που περιλαμβάνει τις επιστήμες των υλικών, την προηγμένη κατασκευή και τη μηχανική των σύνθετων υλικών και των δομών.