زباله به برج: مهندسین MIT آجرهای شیشه‌ای شبیه LEGO با استحکام بتن چاپ سه‌بعدی می‌کنند
الهام گرفته از امکان‌پذیری‌های پایدار ساخت‌وساز مدور، مهندسین MIT نوع جدیدی از مصالح ساختمانی قابل تغییر شکل با استفاده از شیشه بازیافتی و چاپ سه‌بعدی ایجاد کرده‌اند.
با استفاده از فناوری چاپ سه‌بعدی شیشه از شرکت spin-off MIT به نام Evenline، تیم مهندسان آجرهای چندلایه شیشه‌ای تولید کرده‌اند که شبیه به شکل‌های هشت‌گانه هستند. این آجرها مانند قطعات LEGO به‌راحتی به هم قفل می‌شوند و قابل تعویض هستند.
کایتلین بکر، استاد یار مهندسی مکانیک در MIT، می‌گوید: «شیشه یک ماده بسیار قابل بازیافت است. ما شیشه را به مصالح ساختمانی تبدیل کرده‌ایم که در پایان عمر یک ساختمان می‌تواند جدا و دوباره جمع‌آوری شود یا دوباره چاپ شود و به شکل کاملاً جدیدی تبدیل گردد. همه این کارها در جهت ایده ما از یک ماده ساختمانی پایدار و مدور است.»
چاپ سه‌بعدی آجرهای شیشه‌ای
ساخت‌وساز مدور هدفش کاهش نیاز به مواد جدید با استفاده مجدد و تبدیل قطعات ساختمانی است و به این ترتیب میزان «کربن مفروض» صنعت ساختمان‌سازی، که شامل انتشار گازهای گلخانه‌ای از تولید مواد تا تخریب است، را کم می‌کند.
بکر می‌گوید: «من به گسترش فضاهای طراحی و تولید برای مواد چالش‌برانگیز با خصوصیات جالب مانند شیشه و قابلیت بازیافت آن علاقمند هستم. تا زمانی که شیشه آلوده نشده باشد تقریباً می‌توان آن را به‌طور بی‌نهایت بازیافت کرد.»
او و مایکل استرن، بنیان‌گذار و مدیر Evenline و دانشجوی سابق MIT، همکاری کردند تا ببینند آیا شیشه قابل چاپ سه‌بعدی می‌تواند به واحدهای ساختمانی مقاومی مانند آجرهای سنتی تبدیل شود یا خیر.
در مطالعه اخیرشان، تیم از چاپگر شیشه G3DP3، آخرین مدل چاپگر شیشه‌ای Evenline، استفاده کردند. این چاپگر با کوره‌ای کار می‌کند که بطری‌های شیشه‌ای خرد شده را به حالت مذاب در می‌آورد که مناسب برای چاپ است. سپس این شیشه مذاب به صورت الگوهای لایه‌لایه‌ای دقیق برای ساخت آجرها قرار داده می‌شود.
محققان از شیشه سودالایم که معمولاً در استودیوهای شیشه‌گری یافت می‌شود، برای تولید نمونه آجرها استفاده کردند. این آجرها دارای دو گیره گرد شبیه به پین‌های LEGO هستند که به آجرها امکان قفل شدن را می‌دهد.
موادی که بین آجرها قرار داده شده‌اند جلوی خراشیدگی یا ترک خوردن حین ساخت را می‌گیرند و می‌توان آنها را حذف کرد اگر نیاز باشد ساختار از هم جدا گردد، و به آجرها امکان ذوب شدن و تغییر شکل را می‌دهد. تیم طراحی هشت‌گانه‌ای را برای آجرها انتخاب کرده است که پایداری قفل شدن آنها را افزایش می‌دهد.
مصالح ساختمانی قابل تغییر شکل
تیم مقاومت مکانیکی آجرهای شیشه‌ای چاپ شده سه‌بعدی را با استفاده از یک پرس هیدرولیک صنعتی آزمایش کرد که فشار را تا جایی که آجرها بشکنند، اعمال کرد. آنها دریافتند که قوی‌ترین آجرها می‌توانند فشارهایی مشابه با بلوک‌های بتنی تحمل کنند.
این آجرهای مقاوم عمدتاً از شیشه چاپ شده ایجاد شده بودند اما دارای یک جزء قفل شونده اضافی در بخش پایین بودند که به‌طور جداگانه ساخته شده بود. این نشان می‌دهد که بخش عمده‌ای از یک آجر ساختمانی می‌تواند از شیشه چاپ شده باشد در حالی که عنصر قفل شونده می‌تواند چاپ، ریخته‌گری یا از ماده دیگری ساخته شود.
استرن در بیانیه مطبوعاتی می‌گوید: «ما در حال حاضر بیشتر از محدودیت‌های مواد آگاهیم و می‌دانیم چگونه باید آن را به مقیاس بزرگ‌تر ببریم. ما به دنبال پله‌های اولیه به سوی ساختمان‌ها هستیم و می‌خواهیم با چیزی مثل یک پاویون شروع کنیم—یک ساختار موقت که انسان‌ها بتوانند با آن تعامل داشته باشند و سپس بتوانید آن را به طراحی دوم تغییر دهید. و می‌توان تصور کرد که این بلوک‌ها می‌توانند زندگی‌های زیادی را از سر بگذرانند.»
مطالعه‌ای که این آجرها را توصیف می‌کند در مجله Glass Structures & Engineering منتشر شده است.
