Onko House 3D Printing vihdoin selvinnyt?

Lisäainevalmistusteollisuuden (AM) ulkopuolella nähdään usein additiivisen rakentamisen käsitteen nimityksellä "talon 3D-tulostus" tai "3D-painettu rakentaminen". Katso vain Googlen tuloksetGOOG
avainsanatyökalu alla. Osittain tämä kertoo suuren yleisön tietoisuuden tasosta tästä erityisestä sektorista, sillä useimmat valtavirran uutiset kattavat kasvavan määrän koteja, joita nyt tehdään konkreettisilla 3D-tulostustekniikoilla. Additiivinen rakentaminen on kuitenkin nyt saavuttamassa pisteen, jossa alaa arvostetaan 3D-tulostetuissa asunnoissa ja sen ulkopuolella.

Lisäainerakenne on vihdoin onnistunut

Tästä kertovat useat tapahtumat, pääasiassa äärimmäisen suurten pelaajien määrä, jotka ovat tulleet avaruuteen. Monet tänään näkemistämme otsikoista ovat joidenkin pienten startup-yritysten, kuten ICONin ja COBODin, luomia, jotka rakentavat rakennusalan 3D-tulostusjärjestelmiä. Heidän asiakkaat ovat kuitenkin yksi planeetan suurimmista.

Esimerkiksi COBOD-Tukena 1.8 miljardin dollarin PERI Group on toimittaja GE:lle, joka rakensi äskettäin maailman suurimman lisäainerakennuslaitoksen 3D-tulostukseen tuuliturbiinien betonialustalle. Holcim, noin 28 miljardin dollarin sementtijätti kuumassa vedessä valmistukseen tarjoukset ISIS:n kanssa Syyriassa, on toinen COBOD-asiakas. Se käyttää COBOD-koneita 3D-tulostukseen koteja ja kouluja Afrikassa voittoa tavoittelemattoman ryhmänsä kautta 14 puuta.

ICONin asiakkaat ovat luultavasti vielä suurempia. Pienten asuntorakentajien kanssa tehtävän yhteistyön lisäksi ICONin ensisijaiset kumppanit ovat NASA ja Yhdysvaltain puolustusministeriö. Yhdysvaltain armeijalle ICON on 3D-tulostettu ajoneuvokatokset ja massiiviset kasarmi.

Samaan aikaan alalle on tulossa muita monialayrityksiä, mukaan lukien CEMEX, maailman viidenneksi suurin rakennusmateriaaliyhtiö; Sika, sveitsiläinen kemianjätti, jonka nykyinen markkina-arvo on 38 miljardia dollaria; ja Saint-Gobain, yksi maailman vanhimmista ja suurimmista monikansallisista rakennusmateriaaliyhtiöistä, jonka liikevaihto on noin 47 miljardia dollaria.

Mistä additiivinen rakentaminen tuli?

Wohlers Associates, ASTM Internationalin tuottama, on 3D-tulostusalan vanhin ja arvostetuin konsulttiyritys. Huhtikuussa 2022 rakentamisen 3D-tulostuksen asiantuntija Stephan Mansour liittyi Wohlersiin apulaiskonsultiksi, tarjoten toisen merkin siitä, että lisäainerakenne oli onnistunut. Tiedämme, että rakennusalan 3D-tulostus on enemmän kuin pelkkä "talon 3D-tulostus", mutta mistä se tuli? Mansourilla oli joitain vastauksia.

Asiantuntijan mukaan lisärakentaminen sai merkittävän sysäyksen Lähi-idästä, jossa Yhdistyneet arabiemiirikunnat julkisti vuoden 2030 visionsa ja Saudi-Arabia julkisti sen. NEOM projekti. Edellinen yritti tehdä 25 prosenttia Dubain rakennusten 3D-tulostus vuoteen 2030 mennessä, kun taas jälkimmäinen investoi 500 miljardia dollaria suunnitteluun ja rakentamiseen Saudi-Arabian julkiselta investointirahastolta ja kansainvälisiltä sijoittajilta.

"Vastauksena pääurakoitsijat aloittivat ponnistelut tutkiakseen ja toteuttaakseen lisäaineita rakentamiseen työkaluna vaadittujen tavoitteiden saavuttamiseksi", Mansour sanoi. "Persianlahden alueen merkittäviä yrityksiä ja avaintoimijoita olivat BAM Infra, BESIX, Freyssinet, Vinci, ACCIONA ja Consolidated Contractors Company. Eurooppalaiset edistysaskeleet ja saavutukset rakentamisen lisäaineissa viimeisen kuuden vuoden aikana ovat suoraan seurausta edellä mainituista yrityksistä. He toimivat Euroopassa ja työskentelevät yhteistyössä eri materiaalitoimittajien, teknisten laitosten ja rakennusalan 3D-tulostuksen startup-yritysten kanssa, ja he haluavat toteuttaa lisäaineen rakentamiseen alan työkaluksi.

Tämä johtui edelleen pandemian vaikutusten ja perinteisten rakennustekniikoiden kielteisistä vaikutuksista ekosysteemiimme. Mansourin mukaan ongelmat, kuten toimitusketjun aukot, työvoiman väheneminen, rakentamisen kysynnän kasvu, materiaalikustannusten nousu ja asiakkaiden kestävän kehityksen kustannukset "työntävät AEC-sektoria harkitsemaan uudelleen status quoa ja siirtymään kohti rakentamisen lisäaineita."

Mitä seuraavaksi rakentamisen 3D-tulostukseen?

Kun tämä lisääntynyt käyttöönotto tapahtuu, on kaksi avainaluetta, jotka edustavat lisäainerakentamisen seuraavaa kehitysvaihetta Mansourin mukaan: teknologian tehostaminen ja sen tekeminen kestävämmäksi. Ensimmäisellä alueella näemme sellaisia ​​ominaisuuksia kuin automaattinen tulostuksen seuranta antureiden ja tulostuslaadun parantamiseen käytettävän tekoälyn avulla. Lisäksi optimoidaan 3D-tulostuslaitteiden, erityisesti paikan päällä tapahtuvan tulostuksen, käyttöönotto- ja käytöstäpoistoprosessia.

Mitä tulee kestävyyteen, tiedämme jo, että jos sementtiteollisuus olisi maa, se olisi maa kolmanneksi suurin hiilidioksidipäästöjä maailmassa sen jälkeen, kun Kiinan ja Yhdysvaltojen Mansour-projektit vähensivät riippuvuutta tästä materiaalista metakaoliini, Adobe, kalkkikivi, kierrätetty rakennusjäte, kaivosjätteet, liuskeet ja paljon muuta. Samoin tutkitaan uusia lujitemateriaaleja, mukaan lukien hamppu ja hamppuraudoitus, grafeeni, upotettu kuitu ja lasikiviainekset.

Lisärakentamista ei tietenkään käytetä yksinomaan betonikotien 3D-tulostukseen, eikä niin käy jatkossakaan. Mansour korosti useita sovelluksia, jotka eivät kuulu useimpiin valtavirtamediaan, kuten digitaaliseen varastoon, joka käsittelee yleiskustannuksia, läpimenoaikoja ja logistiikkaa; ikääntyvien rakennuslaitteiden osien ja 3D-tulostuksen varaosien optimointi; kestävämpiä menetelmiä julkisivujen, verhousten ja rakenteellisten liitosten luomiseen; ja ottamalla käyttöön pyöreä lähestymistapa käyttämällä kierrätettyjä materiaaleja, kuten muovia ja puujätettä, huonekalujen ja kalusteiden 3D-tulostuksessa.

Lisärakennusstandardit

Jatkossa alan suurin este ei ehkä ole luonteeltaan teknologinen, vaan se liittyy lisärakentamisen standardeihin.

”Rakentamisessa ei tapahdu mitään ilman standardeja. Rakentamisessa ei ole "uudelleen tekemistä". rakenne on rakennettava turvalliseksi ja kestäväksi ajan ja elementtien kokeen. Rakennusala ei vastusta uusien lähestymistapojen ja teknologioiden omaksumista, mutta on varmistettava, että "painettavat" rakenteet ovat turvallisia ja täyttävät tai ylittävät vaatimukset. Tässä standardeilla on ratkaiseva rooli", Mansour sanoi. "Standardit mahdollistavat massakäyttöönoton ja -hyväksynnän, mikä edistää terveiden kilpailumarkkinoiden syntymistä, mikä kannustaa materiaalien ja lähestymistapojen jatkokehitykseen ja mahdollistaa kilpailukykyisen hinnoittelun."

Tästä syystä Mansour otti tehtäväkseen perustaa komitean käsittelemään asiaa maaliskuussa 2021. Siitä tuli ISO/TC 261/JG 80 -komitea, joka laati standardiluonnoksen, ISO/ASTM 52939, jonka on määrä käydä läpi toinen tarkistus- ja kommentointiprosessi ennen virallista julkaisua vuoden 2022 loppuun mennessä.

"Tämä on ajankohtainen, koska se liittyy useisiin hallituksen johtamiin aloitteisiin, kuten äskettäiseen Euroopan komission ehdotukseen 30. maaliskuuta^th, 2022, jossa Additive for Construction on nimenomaisesti käsitelty ja jossa Euroopan standardointikomitea (CEN ja CENELEC) hyväksyi ISO/ASTM 52939:n hyväksymisen CEN ISO/ASTM -standardiksi, kun se on julkaistu”, Mansour huomautti.

Kuten olemme nähneet muiden 3D-tulostusstandardien kohdalla, tämä on vasta alkua pitkälle, työläs prosessille, joka on välttämätön alan eteenpäin viemiselle. Tämän avaintyön tekemisen myötä muita lisärakentamisen etenemisen kannalta välttämättömiä ponnisteluja ovat alan ammattilaisten jatkuva koulutus. Tässä suhteessa Wohlers Associates, ASTM Internationalin johtama, neuvoo ja tukee globaalia rakennusalaa ymmärtämällä 3D-tulostuksen vahvuudet ja rajoitukset työkaluna. Organisaatio tarjoaa strategista näkökulmaa prosesseihin, materiaaleihin, sääntelyaloitteisiin sekä alan standardien kehittämiseen ja käyttöönottoon.