معلومات الوزراء: الطباعة ثلاثية الأبعاد تقنية صناعية سريعة النمو
تاريخ النشر: 16th, April 2024 GMT
أصدر مركز المعلومات ودعم اتخاذ القرار بمجلس الوزراء، الإصدارة الرابعة من تقرير «مدن المستقبل»، بعنوان «المدن المطبوعة ثلاثية الأبعاد» والذي يتناول مفهوم المدن الذكية المستدامة والأدوات المستخدمة من جانب المؤسسات المعنية لتقييم مستوى ذكاء المدينة واستدامتها، ويتناول الأطر العالمية ومؤشرات القياس المعتمدة دوليًا بشأن المدن الذكية المستدامة، إلى جانب إلقاء الضوء على تطبيقات وممارسات تلك المعايير والمؤشرات على أرض الواقع، في محاولة تستهدف فهم عملية بناء المرونة والاستدامة الحضرية من خلال دمج تطبيقات وشبكات تكنولوجيا المعلومات في واقع الحياة اليومية الحضرية، الأمر الذي يسمح بالسيطرة على الموارد وتقليل الهدر ورفع أداء المدينة في القيام بوظائفها.
وقد أوضح مركز المعلومات من خلال هذا العدد أن الطباعة ثلاثية الأبعاد حظيت باهتمام كبير في السنوات القليلة الماضية وأصبح لها استخدامات في مجالات عدة، كالزراعة والرعاية الصحية وصناعة السيارات والقطارات والطائرات، حيث تسهم في بناء النماذج والهياكل المعقدة بكفاءة وفي أقصر وقت ممكن، وفي مجال الإنشاءات تطورت تطبيقات الطباعة ثلاثية الأبعاد بسرعة فائقة بصفتها طريقة أكثر دقة وأسرع وأقل تكلفة في بناء وتشييد المساكن ومدن بأكملها، الأمر الذي أدى إلى تزايد الاستثمارات في هذه التقنية على مستوى العالم وبلغت القيمة السوقية لإنشاءات الطباعة ثلاثية الأبعاد العالمية نحو 3.42 مليار دولار أمريكي في عام 2022 ومن المتوقع بحلول عام 2032 أن تصل القيمة إلى نحو 519.49 مليار دولار أمريكي بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ 65.25%.
اهتم التقرير في القسم الأول بتعريف الطباعة ثلاثية الأبعاد وتطبيقاتها في مجال الإنشاءات وسوق البناء العالمية للطباعة ثلاثية الأبعاد، حيث يُقصد بـ "الطباعة ثلاثية الأبعاد" مسميات عدة أبرزها مسمى «التصنيع بالإضافة» أو «التصنيع الرقمي المباشر» وتعمل هذه التقنية على تجميع ودمج وتصنيع المواد ببعضها البعض طبقة فوق أخرى لتكوين النموذج أو الشكل النهائي المراد طباعته من المنتجات باستخدام نموذج مجسم البيانات ثلاثي الأبعاد «CAD Model»، أي تحويل الشكل ثلاثي الأبعاد على الكمبيوتر إلى نموذج مجسم، ومن أبرز التقنيات في مجال البناء اثنتان هما "تقنية الأذرع المثبتة على السكة الطابعة"، و"الطباعة باستخدام تقنية الرمل".
وبالنظر إلى حجم القيمة السوقية للطباعة ثلاثية الأبعاد نجدها سريعة النمو، وقد قُدر حجمها في عام 2022 بنحو 16.75 مليار دولار أمريكي ومن المتوقع أن ينمو بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ 23.3% من عام 2023 إلى عام 2030، وتجدر الإشارة إلى أن أمريكا الشمالية قد استحوذت على أكثر من 33.34% من الإيرادات العالمية لسوق الطباعة ثلاثية الأبعاد في عام 2022، كما برزت السوق الأوروبية كثاني أكبر سوق إقليمية في عام 2021.
وفي مجال الإنشاءات تشير الإحصاءات إلى أن حجم سوق البناء والتشييد باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد بلغ 18.2 مليون دولار في عام 2022، ومن المتوقع أن يسجل معدل نمو سنوي مركب يبلغ 101.9% في الفترة من 2023 إلى 2030، وتهيمن منطقة آسيا والمحيط الهادي على سوق البناء والتشييد باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد، ومن المتوقع أن تكتسب هذه التكنولوجيا زخمًا كبيرًا في ظل ما تقوم به الصين واليابان من جهود بارزة في توسيع استخدامات تلك التكنولوجيا.
وفيما يتعلق بفرص وتحديات الطباعة ثلاثية الأبعاد في مجال البناء والإنشاءات، تتمثل أبرز الفرص في «تحسين الإنتاجية، وتقليص سلاسل التوريد، والإبداع الهندسي، وانخفاض التكلفة، وسرعة البناء، بالإضافة إلى التأثيرات الاجتماعية حيث يحمل استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد عددًا من الفرص الاجتماعية والتي تعكسها أساليب تنفيذ أعمال البناء نتيجة تغيير هياكل أعمال البناء والمساواة بين الجنسين في هذا المجال بما ينعكس على تحولات نحو المزيد من سلاسل التوريد الرقمية والمحلية»، فيما تمثلت أبرز التحديات في، ارتفاع كلٍ من "معدلات البطالة وبالأخص في مجال الانشاءات كثيف العمالة -حيث تقلل الطباعة ثلاثية الأبعاد من كثافة القوى العاملة في مجال الانشاءات-، فضلاً عن ارتفاع تكاليف معدات الطباعة ثلاثية الأبعاد، وتكاليف النقل والمواد المستخدمة".
وألقى التقرير في قسمه الثاني الضوء على أبرز الخبرات الدولية في تشييد وتطوير عدد من النماذج الأولية لمدن مطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية بالكامل، مثل مدينة "سوتشو" الصينية التي استطاعت إنشاء أول مبنى سكني مكون من 5 طوابق في العام باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد بتمويل حكومي، وتشييد أكبر مبنى في أوروبا بمدينة "هايدلبرغ" باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد، بالإضافة إلى سعي عدد من المدن الأوروبية الاعتماد على هذه التقنية في قطاع البناء والتشييد لتتمكن من خفض الانبعاثات وتحقيق الحياد الكربوني بحلول عام 2050.
وعلى مستوى الدول العربية تستثمر دولة الإمارات العربية المتحدة في تطوير مدن بالكامل باستخدام هذه التكنولوجيا الحديثة بحيث ستتم طباعة 25% من المباني في إمارة "دبي" من خلال تلك التقنية بحلول عام 2030، كما سيتم بناء أول مسجد في العالم مطبوع بالكامل ثلاثي الأبعاد بحلول عام 2025، بالإضافة إلى مبنى مؤسسة دبي للمستقبل الحاصل على لقب جينيس للأرقام القاسية كأول مبنى تجاري مطبوع بتقنية ثلاثية الأبعاد في العام، وكذلك مدينة مصدر التي تم بناؤها بمواد معاد تدويرها باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، وعليه جاءت دولة الإمارات العربية المتحدة واحدة من أفضل 10% من الدول من حيث انبعاثات الكربون من أنشطة البناء والتصنيع وفقًا لتصنيف البنك الدولي.
كذلك قامت المملكة العربية السعودية بإنشاء مبني مطبوعاً ثلاثي الأبعاد وهو عبارة عن فيلا مصنوعة من طابعة إنشاءات ثلاثية الأبعاد، وبلغت مساحته نحو 345 متراً مربعاً وارتفاعه 9.9 أمتار وتم فيه استخدام مواد محلية منخفضة التكلفة لإنشاء الخرسانة ثلاثية الأبعاد القابلة للطباعة والتي تمت طباعة جميع جدران المبني البالغة مساحته 345 متراً مربعاً.
وفي ضوء ما سبق تشير خبرات عدد من المدن حول العالم إلى إمكانات الطباعة ثلاثية الأبعاد في تحقيق معايير الاستدامة على المستوى الاجتماعي والاقتصادي والبيئي خاصًة وأن قطاع البناء والتشييد هو القطاع المسؤول عن 38% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية وذلك وفقًا لتقديرات الأمم المتحدة للبيئة والوكالة الدولية للطاقة في عام 2020، وهنا يمكن القول إن الاعتماد على الطباعة ثلاثية الأبعاد في تشييد المباني قد يسهم في، "توفير مساكن لمحدودي الدخل ومن لا مأوى لهم"، "وتوفير الهياكل المستدامة الصديقة للبيئة"، "وتعزيز الحماية والأمان للعمالة"، بالإضافة إلى "تقليل النفايات".
وركزَّ التقرير في قسمه الثالث على انعكاسات استخدام الطابعة ثلاثية الأبعاد على قطاع البناء والتشييد المصري، حيث تشير الإحصاءات إلى أن صناعة التشييد والبناء تعد واحدة من أهم الصناعات نموًا على مستوى العالم، فقد بلغ حجم سوق البناء نحو 6.4 تريليون دولار من الناتج المحلي الإجمالي العالم عام 2020، ومن المتوقع أن يصل إلى 14.4 تريليون دولار في عام 2030، ومحليًا بلغ نمو قطاع التشييد والبناء المصري بين عامي (2021- 2022) نحو 11% وساهم بنسبة 18.7% من إجمالي الناتج المحلي الإجمالي، وتشير التوقعات إلى التوسع المحتمل في صناعة البناء في مصر لتصل إلى متوسط نمو سنوي يبلغ 6.8% و7.4% بحلول عامي (2024- 2027)، الأمر الذي يرشح مصر أن تستحوذ على نحو 30% من قيمة صناعة البناء والتشييد في منطقة الشرق الأوسط وشمال إفريقيا.
وبالنظر فيما تم تنفيذه من عمليات في قطاع التشييد والبناء عام 2020/ 2021، نجد أن نشاط البنايات يمثل نحو 67.4% من إجمالي الأنشطة الاقتصادية الخاصة بالقطاع، وقد يكون من المفيد استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد على نطاق محدود في تشييد البنايات كنماذج أولية لمشروعات التشييد وتحسين التصميم وتحديد أي مشاكل محتملة قبل بدء البناء وإنشاء مكونات البناء المخصصة وتلبية الاحتياجات المحدودة للمشروع داخل السوق المحلية، هذا إلى جانب التأثيرات التي قد تسهم بها هذه التقنية الحديثة في تحسين صناعة البناء والتشييد وتقليل الأضرار البيئية المرتبطة بهذه الصناعة وترشيد استهلاك الطاقة لمشروعات.
اقرأ أيضاًالمركز الثقافي الألماني بالإسكندرية ينظم معرضاً لتوثيق المعمار التراثي بإستخدام الموبايل
جوتيريش: بعد عام من الحرب يجب ألا ينسى العالم شعب السودان
المصدر: الأسبوع
كلمات دلالية: المدن الذكية المستدامة مركز المعلومات ودعم اتخاذ القرار الطباعة ثلاثیة الأبعاد فی البناء والتشیید ثلاثی الأبعاد بالإضافة إلى هذه التقنیة سوق البناء بحلول عام فی عام 2022 نمو سنوی فی مجال
إقرأ أيضاً:
تقنية أمريكية تزيد سرعة شحن السيارات الكهربائية 500%
طوّر مهندسو جامعة ميشيغان عملية تصنيع مُعدّلة لبطاريات السيارات الكهربائية، تُحسّن بشكل كبير من سرعة الشحن في الطقس البارد.
ويُعالج هذا الابتكار أحد أكبر المخاوف المتعلقة بتبني السيارات الكهربائية، التي تكمن في انخفاض الكفاءة في درجات الحرارة المنخفضة، وفق "إنترستينغ إنجينيرينغ".
وصرح نيل داسغوبتا، الأستاذ المشارك في الهندسة الميكانيكية وعلوم وهندسة المواد بجامعة ميشيغان: "نتوقع أن يكون هذا النهج خياراً يُمكن لمُصنّعي بطاريات السيارات الكهربائية اعتماده دون الحاجة إلى تغييرات كبيرة في المصانع الحالية".
وتُحدد الدراسة مسارا جديداً لتحقيق شحن فائق السرعة في درجات حرارة منخفضة دون المساس بكثافة الطاقة.
ويمكن لبطاريات الليثيوم أيون، التي تستخدم هذه الطريقة، الشحن أسرع بنسبة 500% حتى في درجات حرارة منخفضة تصل إلى -10 درجات مئوية.
ويكمن التحسين الرئيسي في تعديل هيكلي وطلاء يمنع تراكم الليثيوم على الأقطاب الكهربائية، وهي مشكلة شائعة تُضعف أداء البطارية.
ونتيجةً لذلك، تحتفظ هذه البطاريات بنسبة 97% من سعتها بعد 100 دورة شحن سريع في درجات حرارة دون الصفر.
تخزّن بطاريات السيارات الكهربائية القياسية الطاقة وتُطلقها عن طريق نقل أيونات الليثيوم بين الأقطاب الكهربائية عبر محلول إلكتروليت سائل.
مع ذلك، في درجات الحرارة الباردة، تتباطأ هذه الحركة، مما يُقلل من كفاءة البطارية وسرعة الشحن.
ولزيادة مدى الشحن، عمد مصنعو السيارات إلى جعل أقطاب البطاريات أكثر سمكاً، لكن هذا يُبطئ أيضاً عملية الشحن.
في السابق، طوّر فريق داسغوبتا تقنية لتحسين سرعة الشحن من خلال إنشاء مسارات بطول 40 ميكرومتراً في القطب الموجب.
وباستخدام الحفر بالليزر، سمحوا لأيونات الليثيوم بالتحرك بحرية أكبر، مما حسّن الشحن في درجة حرارة الغرفة. مع ذلك، ظل الشحن البارد يُشكّل تحدياً.
اكتشف الفريق أن طبقة كيميائية تتشكل على سطح القطب في الظروف الباردة هي السبب، في جعل الشحن البارد تحدياً
وأوضح مانوج جانجيد، الباحث الرئيسي في الهندسة الميكانيكية والمؤلف المشارك في الدراسة: "هذا الطلاء يمنع شحن القطب بالكامل، مما يُقلل مرة أخرى من سعة البطارية".
ولحل هذه المشكلة، استخدم الباحثون طلاءً زجاجياً رقيقاً بسمك 20 نانومتراً مصنوعاً من كربونات الليثيوم.
ومنع هذا تكوّن الطبقة السطحية المُشكّلة، وعند دمجه مع القنوات المحفورة بالليزر، ونتج عنه شحن أسرع بنسبة 500% في درجات الحرارة المتجمدة.
وصرح تاي تشو، الحاصل حديثًا على درجة الدكتوراه في الهندسة الميكانيكية والمؤلف الرئيسي للدراسة: "من خلال التآزر بين البنى ثلاثية الأبعاد والواجهة الاصطناعية، يُمكن لهذا العمل أن يُعالج في آنٍ واحد المعضلة الثلاثية المتمثلة في الشحن السريع في درجات حرارة منخفضة للقيادة لمسافات طويلة".
ومع ازدياد شعبية السيارات الكهربائية، لا يزال تردد المستهلكين قائماً، وكشف استطلاع حديث أجرته الجمعية الأمريكية للسيارات (AAA) أن نسبة البالغين الأمريكيين الذين يُحتمل أن يشتروا سيارة كهربائية انخفضت من 23% في عام 2023 إلى 18% في عام 2024.
وأحد أكبر المخاوف هو كيفية انخفاض مدى السيارات الكهربائية في الشتاء، مقترناً بسرعات شحن أبطأ. وقد أبرزت التقارير الصادرة عن موجة البرد في يناير (كانون الثاني) 2024 أن أوقات شحن بعض السيارات امتدت لأكثر من ساعة، بسبب درجات الحرارة المتجمدة.
وزير الإسكان يتابع موقف تنفيذ المشروعات التنموية بالعلمين الجديدة والساحل الشمالى الغربي