Je 3D tiskanje hiše končno uspelo?

Zunaj industrije aditivne proizvodnje (AM) bomo pogosto videli koncept aditivne konstrukcije, ki se imenuje "hišno 3D tiskanje" ali "3D tiskana konstrukcija". Samo poglejte rezultate GooglaGOOG
orodje za ključne besede spodaj. Delno to kaže na stopnjo ozaveščenosti širše javnosti o tem posebnem sektorju, saj večina mainstream novic pokriva vse večje število domov, ki se zdaj gradijo s konkretnimi tehnikami 3D tiskanja. Vendar pa aditivna gradnja zdaj dosega točko, ko se sektor vrednoti za 3D tiskana stanovanja in še več.

Aditivna gradnja je končno uspela

To nakazujejo številni dogodki, predvsem število izjemno velikih igralcev, ki so vstopili v prostor. Številne naslove, ki jih vidimo danes, ustvarjajo nekatera mala startupa, vključno z ICON in COBOD, ki gradijo konstrukcijske sisteme za 3D tiskanje. Vendar pa so njihove stranke ene največjih na planetu.

Na primer, COBOD—Backed Skupina PERI, vredna 1.8 milijarde dolarjev, je dobavitelj za GE, ki je pred kratkim zgradila največjo aditivno konstrukcijo na svetu za 3D tiskanje betonskih podlag za vetrne turbine. Holcim, približno 28 milijard dolarjev vreden cementni velikan v vroči vodi za izdelavo obravnava z ISIS v Siriji, je še ena stranka COBOD. Preko svoje neprofitne skupine uporablja stroje COBOD za 3D tiskanje domov in šol v Afriki 14 dreves.

ICON-jeve stranke so verjetno še večje. Poleg sodelovanja z manjšimi razvijalci stanovanj sta ICON-jeva primarna partnerja NASA in ministrstvo za obrambo ZDA. Za ameriško vojsko je ICON natisnjen 3D zavetišča za vozila in masivne vojašnice.

Medtem pa drugi konglomerati vstopajo v sektor, med drugim CEMEX, 5. največje podjetje gradbenih materialov na svetu; Sika, švicarski kemični velikan s trenutno tržno kapitalizacijo 38 milijard dolarjev; in Saint-Gobain, ena najstarejših in največjih multinacionalk za gradbene materiale na svetu s prihodki v višini približno 47 milijard dolarjev.

Od kod je prišla aditivna konstrukcija?

Wohlers Associates, ki ga poganja ASTM International, je najstarejše in najbolj cenjeno svetovalno podjetje v industriji 3D tiskanja. Aprila 2022 strokovnjak za gradbeno 3D tiskanje Stephan Mansour pridružil Wohlersu kot pridruženi svetovalec, kar je še en znak, da je aditivna konstrukcija uspela. Vemo, da je gradbeni 3D-tiskanje več kot le "hišni 3D-tiskanje", toda od kod izvira? Mansour je imel nekaj odgovorov.

Po mnenju strokovnjaka je aditivna gradnja močno spodbudila Bližnji vzhod, kjer so Združeni arabski emirati objavili svojo vizijo 2030, Savdska Arabija pa svojo Projekt NEOM. Prvi je želel narediti 25 odstotkov 3D-tiskanih stavb v Dubaju do leta 2030, medtem ko je slednji vložil 500 milijard dolarjev za načrtovanje in gradnjo iz Javnega investicijskega sklada Savdske Arabije in mednarodnih vlagateljev.

"V odgovor so generalni izvajalci začeli s prizadevanji za nadaljnjo raziskavo in realizacijo aditiva za gradnjo kot orodja za doseganje zahtevanih ciljev," je dejal Mansour. »Pomembna podjetja in ključni akterji v zalivski regiji so vključevali BAM Infra, BESIX, Freyssinet, Vinci, ACCIONA in Consolidated Contractors Company. Evropski napredek in dosežki na področju aditivov za gradbeništvo v zadnjih šestih letih so neposredna posledica prej omenjenih podjetij. S sedežem v Evropi in v sodelovanju z različnimi dobavitelji materiala, tehničnimi institucijami in zagonskimi podjetji za 3D tiskanje v gradbeništvu želijo uresničiti aditiv za gradbeništvo kot orodje v sektorju.«

To je dodatno spodbudila kombinacija učinkov pandemije in negativnega vpliva, ki so ga tradicionalne gradbene tehnologije imele na naš ekosistem. Po Mansourjevem mnenju vprašanja, kot so vrzeli v dobavni verigi, zmanjševanje delovne sile, naraščajoče povpraševanje po gradnji, naraščajoči stroški materiala in stroški za vzdržnost strank, "potiskajo sektor AEC, da ponovno razmisli o statusu quo in se premakne k dodatku za gradnjo."

Kaj je naslednje za gradbeni 3D tiskanje?

Ko pride do tega povečanega sprejemanja, obstajata dve ključni področji, ki predstavljata naslednjo stopnjo razvoja aditivne gradnje po Mansourju: izboljšati tehnologijo in jo narediti bolj trajnostno. Na prvem področju bomo videli funkcije, kot je avtomatsko spremljanje tiska z uporabo senzorjev in umetne inteligence, ki se uporablja za izboljšanje kakovosti tiska. Poleg tega bo optimiziran postopek zagona in razgradnje opreme za 3D tiskanje, zlasti za tiskanje na kraju samem.

Kar se tiče trajnosti, že vemo, da bi bila cementna industrija država tretji največji oddajnik ogljikovega dioksida v svetu, potem ko sta Kitajska in ameriški projekti Mansour zmanjšali zanašanje na ta material v korist metakaolin, ćerpič, apnenec, reciklirani gradbeni odpadki, rudarska jalovina, skrilavci in drugo. Podobno bodo raziskani novi ojačitveni materiali, vključno s konopljo in konopljino armaturo, grafenom, vgrajenimi vlakni in steklenimi agregati.

Seveda se aditivna gradnja ne uporablja samo za 3D tiskanje betonskih hiš, niti ne bo v prihodnosti. Mansour je poudaril številne aplikacije, ki presegajo tisto, kar je zajeto v večini mainstream medijev, kot je digitalni inventar za obravnavo režijskih stroškov, dobavni roki in logistiko; optimizacija delov in rezervnih delov za 3D tiskanje za starajočo se gradbeno opremo; bolj trajnostne metode za ustvarjanje fasad, oblog in strukturnih spojnikov; in izvajanje krožnega pristopa z uporabo recikliranih materialov, kot so plastika in lesni odpadki, za 3D tiskanje pohištva in napeljave.

Standardi aditivnih konstrukcij

V prihodnosti največja ovira za sektor morda ni tehnološke narave, ampak povezana s standardi v aditivni gradnji.

»V gradbeništvu se nič ne zgodi brez standardov. V gradnji ni 'ponovnega'; konstrukcija mora biti zgrajena tako, da je varna in vzdrži preizkus časa in elementov. Gradbeni sektor ni naklonjen sprejemanju novih pristopov in tehnologij, vendar mu je treba zagotoviti, da so strukture, ki se 'tiskajo', varne in izpolnjujejo ali presegajo zahteve. Tukaj imajo standardi ključno vlogo,« je dejal Mansour. "Standardi omogočajo množično sprejemanje in sprejemanje, kar spodbuja ustvarjanje zdravega konkurenčnega trga, ki spodbuja nadaljnji razvoj materialov in pristopov ter omogoča konkurenčne cene."

Zaradi tega se je Mansour marca 2021 odločil ustanoviti odbor za obravnavo tega vprašanja. Kar je postalo odbor ISO/TC 261/JG 80, je pripravil osnutek standarda, ISO/ASTM 52939, ki bo pred uradno objavo do konca leta 2022 opravil drugi postopek pregleda in komentiranja.

"To je pravočasno, saj se vpleta v številne pobude, ki jih vodi vlada, kot je nedavni predlog Evropske komisije z dne 30.^th, 2022, kjer je izrecno obravnavan aditiv za gradbeništvo in kjer je Evropski odbor za standardizacijo (CEN in CENELEC) odobril sprejetje ISO/ASTM 52939 kot standarda CEN ISO/ASTM, ko je bil objavljen,« je dejal Mansour.

Kot smo videli pri drugih standardih 3D-tiskanja, je to šele začetek dolgega in napornega procesa, ki bo bistven za napredek sektorja. Ob opravljenem tem ključnem delu bodo druga prizadevanja, potrebna za napredek aditivne gradnje, nadaljnje izobraževanje strokovnjakov v panogi. V zvezi s tem bo Wohlers Associates, ki ga poganja ASTM International, svetoval in podpiral globalni gradbeni sektor z razumevanjem prednosti in omejitev 3D tiskanja kot orodja. Organizacija ponuja strateški pogled na procese, materiale, regulativne pobude ter razvoj in sprejemanje industrijskih standardov.