Adakah Percetakan 3D Rumah Akhirnya Berjaya?

Di luar industri pembuatan aditif (AM), seseorang akan sering melihat konsep pembinaan aditif yang dirujuk sebagai "cetakan 3D rumah" atau "pembinaan cetakan 3D." Lihat sahaja keputusan GoogleGOOG
alat kata kunci di bawah. Sebahagiannya, ini menunjukkan tahap kesedaran orang awam terhadap sektor khusus ini, kerana kebanyakan berita arus perdana merangkumi peningkatan bilangan rumah yang kini dibuat dengan teknik cetakan 3D konkrit. Walau bagaimanapun, pembinaan bahan tambahan kini mencapai tahap di mana sektor ini dinilai untuk perumahan bercetak 3D dan seterusnya.

Pembinaan Aditif Akhirnya Berjaya

Ini ditunjukkan oleh beberapa perkembangan, terutamanya bilangan pemain yang sangat besar yang telah memasuki ruang. Kebanyakan tajuk berita yang kita lihat hari ini dihasilkan oleh beberapa syarikat permulaan kecil, termasuk ICON dan COBOD, yang membina sistem percetakan 3D. Walau bagaimanapun, pelanggan mereka adalah antara yang terbesar di planet ini.

Sebagai contoh, COBOD—disokong oleh Kumpulan PERI bernilai $1.8 bilion—adalah pembekal untuk GE, yang baru-baru ini membina kemudahan pembinaan tambahan terbesar di dunia untuk tapak konkrit cetakan 3D untuk turbin angin. Holcim, gergasi simen bernilai kira-kira $28 bilion dalam air panas untuk dibuat tawaran dengan ISIS di Syria, adalah pelanggan COBOD yang lain. Ia menggunakan mesin COBOD untuk mencetak 3D rumah dan sekolah di Afrika melalui kumpulan bukan untungnya 14 pokok.

Pelanggan ICON boleh dikatakan lebih besar. Selain bekerjasama dengan pemaju perumahan yang lebih kecil, rakan kongsi utama ICON ialah NASA dan Jabatan Pertahanan AS. Untuk Tentera AS, ICON mempunyai cetakan 3D tempat perlindungan kenderaan and berek besar-besaran.

Sementara itu, konglomerat lain memasuki sektor itu, termasuk CEMEX, syarikat bahan binaan ke-5 terbesar di dunia; Sika, gergasi kimia Switzerland dengan permodalan pasaran semasa sebanyak $38 bilion; dan Saint-Gobain, salah satu syarikat multinasional bahan binaan tertua dan terbesar di dunia dengan hasil kira-kira $47 bilion.

Dari mana datangnya pembinaan aditif?

Wohlers Associates, dikuasakan oleh ASTM International, ialah firma perunding tertua dan paling dihormati dalam industri percetakan 3D. Pada April 2022, pakar percetakan 3D pembinaan Stephan Mansour menyertai Wohlers sebagai perunding bersekutu, menawarkan satu lagi tanda bahawa pembinaan aditif telah berjaya. Kami tahu bahawa percetakan 3D pembinaan adalah lebih daripada sekadar "cetakan 3D rumah," tetapi dari manakah ia datang? Mansour mempunyai beberapa jawapan.

Menurut pakar itu, pembinaan bahan tambahan mendapat rangsangan yang ketara dari Timur Tengah, di mana Emiriah Arab Bersatu mengumumkan Wawasan 2030 dan Arab Saudi memperkenalkannya. projek NEOM. Yang dahulu berusaha untuk membuat Peratus 25 bangunan Dubai dicetak 3D menjelang 2030, manakala yang terakhir menyuntik $500 bilion untuk perancangan dan pembinaan daripada Dana Pelaburan Awam Arab Saudi dan pelabur antarabangsa.

"Sebagai tindak balas, kontraktor am memulakan usaha untuk menyiasat dan merealisasikan bahan tambahan untuk pembinaan sebagai alat untuk menyampaikan objektif yang diperlukan," kata Mansour. “Syarikat terkenal dan pemain utama di rantau Teluk termasuk BAM Infra, BESIX, Freyssinet, Vinci, ACCIONA dan Syarikat Kontraktor Disatukan. Kemajuan dan pencapaian Eropah dalam bahan tambahan untuk pembinaan dalam tempoh enam tahun yang lalu adalah hasil langsung daripada syarikat yang disebutkan sebelum ini. Berpangkalan di Eropah dan bekerjasama dengan pelbagai pembekal bahan, institusi teknikal dan pemula percetakan 3D pembinaan, mereka ingin merealisasikan bahan tambahan untuk pembinaan sebagai alat dalam sektor ini."

Ini didorong lagi oleh gabungan kesan pandemik dan kesan negatif yang dimiliki oleh teknologi pembinaan tradisional terhadap ekosistem kita. Menurut Mansour, isu seperti jurang rantaian bekalan, pengurangan tenaga buruh, peningkatan permintaan untuk pembinaan, peningkatan kos bahan dan kos kemampanan pelanggan "mendorong sektor AEC untuk memikirkan semula status quo dan bergerak ke arah bahan tambahan untuk pembinaan."

Apa Seterusnya untuk Pencetakan 3D Pembinaan?

Memandangkan peningkatan penggunaan ini berlaku, terdapat dua bidang utama yang mewakili peringkat pembangunan seterusnya untuk pembinaan bahan tambahan, menurut Mansour: meningkatkan teknologi dan menjadikannya lebih mampan. Di bahagian pertama, kita akan melihat ciri seperti pemantauan cetakan automatik melalui penggunaan penderia dan kecerdasan buatan yang digunakan untuk meningkatkan kualiti cetakan. Selain itu, proses pentauliahan dan penyahtauliahan untuk peralatan pencetakan 3D, terutamanya untuk pencetakan di tapak, akan dioptimumkan.

Bagi kemampanan, kita sudah tahu bahawa, jika industri simen adalah sebuah negara, ia akan menjadi ketiga terbesar pemancar karbon dioksida di dunia selepas China dan projek Mansour AS mengurangkan pergantungan pada bahan ini dan memihak kepada metakaolin, adobe, batu kapur, sisa pembinaan kitar semula, tailing lombong, syal dan banyak lagi. Begitu juga, bahan tetulang baharu akan diterokai, termasuk rami dan rebar rami, graphene, gentian terbenam dan agregat kaca.

Sudah tentu, pembinaan bahan tambahan tidak digunakan semata-mata untuk cetakan 3D rumah konkrit, dan tidak akan digunakan pada masa hadapan. Mansour menunjukkan beberapa aplikasi di luar apa yang diliputi dalam kebanyakan media arus perdana, seperti inventori digital untuk menangani kos overhed, masa utama dan logistik; mengoptimumkan bahagian dan alat ganti percetakan 3D untuk peralatan pembinaan yang sudah tua; kaedah yang lebih mampan untuk mencipta fasad, pelapisan, dan penyambung struktur; dan melaksanakan pendekatan bulat dengan menggunakan bahan kitar semula seperti plastik dan sisa kayu untuk perabot dan lekapan percetakan 3D.

Piawaian Pembinaan Aditif

Melangkah ke hadapan, halangan terbesar bagi sektor ini mungkin bukan dari segi teknologi tetapi dikaitkan dengan piawaian dalam pembinaan bahan tambahan.

“Tiada apa-apa dalam pembinaan berlaku tanpa piawaian. Tiada 'buat semula' dalam pembinaan; struktur mesti dibina supaya selamat dan tahan ujian masa dan unsur-unsur. Sektor pembinaan tidak keberatan untuk menerima pakai pendekatan dan teknologi baharu tetapi mesti diberi jaminan bahawa struktur yang 'dicetak' adalah selamat dan memenuhi, atau melebihi, keperluan. Di sinilah piawaian memainkan peranan penting,” kata Mansour. "Standard membolehkan penerimaan dan penerimaan besar-besaran, yang memupuk penciptaan pasaran persaingan yang sihat, yang menggalakkan perkembangan selanjutnya dalam bahan dan pendekatan, dan membolehkan penetapan harga yang kompetitif."

Atas sebab ini, Mansour mengambil tanggungjawab sendiri untuk menubuhkan jawatankuasa untuk menangani isu itu pada Mac 2021. Apa yang kemudiannya menjadi jawatankuasa ISO/TC 261/JG 80 telah merangka draf standard, ISO/ASTM 52939, ditetapkan untuk menjalani proses semakan dan ulasan kedua sebelum penerbitan rasmi menjelang akhir 2022.

“Ini adalah tepat pada masanya, kerana ia memainkan beberapa inisiatif yang diterajui kerajaan seperti cadangan Suruhanjaya Eropah baru-baru ini pada 30 Mac^th, 2022 di mana Aditif untuk Pembinaan ditangani secara eksplisit dan di mana Jawatankuasa Penyeragaman Eropah (CEN and CENELEC) meluluskan penggunaan ISO/ASTM 52939 sebagai standard CEN ISO/ASTM sebaik sahaja diterbitkan,” kata Mansour.

Seperti yang telah kita lihat dengan piawaian pencetakan 3D yang lain, ini hanyalah permulaan daripada proses yang panjang dan melelahkan yang akan menjadi penting untuk memajukan sektor ini ke hadapan. Dengan kerja utama ini dilaksanakan, usaha lain yang diperlukan untuk kemajuan pembinaan bahan tambahan ialah pendidikan berterusan profesional industri. Dalam hal ini, Wohlers Associates, dikuasakan oleh ASTM International, akan menasihati dan menyokong sektor pembinaan global dengan memahami kekuatan dan batasan percetakan 3D sebagai alat. Organisasi ini menawarkan perspektif strategik tentang proses, bahan, inisiatif pengawalseliaan, dan pembangunan dan penggunaan piawaian industri.