Je li kućna 3D štampa konačno uspjela?

Izvan industrije aditivne proizvodnje (AM), često ćemo vidjeti koncept aditivne konstrukcije koji se naziva „3D štampanje kuće“ ili „3D štampana konstrukcija“. Pogledajte samo rezultate Google-aGOOG
alat za ključne riječi ispod. Djelomično, ovo ukazuje na nivo svijesti koji šira javnost ima o ovom specifičnom sektoru, jer većina mainstream vijesti pokriva sve veći broj domova koji se sada prave konkretnim tehnikama 3D štampanja. Međutim, aditivna konstrukcija sada dostiže tačku u kojoj se sektor vrednuje za 3D štampana kućišta i šire.

Aditivna konstrukcija je konačno uspjela

O tome govori niz dešavanja, prije svega broj izuzetno velikih igrača koji su ušli u prostor. Mnoge od naslova koje vidimo danas generišu neki mali startupi, uključujući ICON i COBOD, koji grade građevinske sisteme 3D štampanja. Međutim, njihovi kupci su jedni od najvećih na planeti.

Na primjer, COBOD—podržan PERI Grupa vredna 1.8 milijardi dolara—dobavljač je za GE, koji je nedavno izgradio najveći svetski objekat za aditivnu konstrukciju za 3D štampanje betonskih baza za vetroturbine. Holcim, cementni gigant vrijedan otprilike 28 milijardi dolara u toploj vodi za proizvodnju bavi sa ISIS-om u Siriji, je još jedan kupac COBOD-a. Koristi COBOD mašine za 3D štampanje domova i škola u Africi preko svoje neprofitne grupe 14drveća.

ICON-ovi kupci su vjerovatno čak i veći. Pored saradnje sa manjim stambenim investitorima, ICON-ovi primarni partneri su NASA i Ministarstvo odbrane SAD. Za američku vojsku, ICON je štampan 3D skloništa za vozila i masivne kasarne.

U međuvremenu, drugi konglomerati ulaze u sektor, uključujući CEMEX, 5. najveća kompanija za građevinske materijale na svijetu; svinja, švicarski hemijski gigant sa trenutnom tržišnom kapitalizacijom od 38 milijardi dolara; i Saint-Gobain, jedna od najstarijih i najvećih svjetskih multinacionalnih kompanija za građevinske materijale sa prihodima od oko 47 milijardi dolara.

Odakle je došla aditivna konstrukcija?

Wohlers Associates, koju pokreće ASTM International, je najstarija i najcjenjenija konsultantska firma u industriji 3D štampanja. U aprilu 2022. stručnjak za građevinsku 3D štampu Stephan Mansour pridružio se Wohlersu kao pomoćni konsultant, nudeći još jedan znak da je aditivna konstrukcija to učinila. Znamo da je građevinsko 3D štampanje više od običnog „kućnog 3D štampanja“, ali odakle je došlo? Mansour je imao neke odgovore.

Prema riječima stručnjaka, aditivna konstrukcija dobila je značajan poticaj sa Bliskog istoka, gdje su Ujedinjeni Arapski Emirati objavili svoju viziju 2030, a Saudijska Arabija predstavila svoju NEOM projekat. Prvi je nastojao napraviti 25 posto zgrada Dubaija 3D štampana do 2030. godine, dok je potonji ubrizgao 500 milijardi dolara za planiranje i izgradnju iz Fonda za javna ulaganja Saudijske Arabije i međunarodnih investitora.

"Kao odgovor, generalni izvođači su pokrenuli napore da dalje istraže i realizuju aditiv za građevinarstvo kao alat za postizanje traženih ciljeva", rekao je Mansour. “Važne kompanije i ključni igrači u regiji zaljeva uključivali su BAM Infra, BESIX, Freyssinet, Vinci, ACCIONA i Consolidated Contractors Company. Evropski napredak i dostignuća u aditivima za građevinarstvo u proteklih šest godina direktan su rezultat prethodno navedenih kompanija. Sa sjedištem u Europi i radeći u suradnji s različitim dobavljačima materijala, tehničkim institucijama i startupima za građevinsku 3D štampu, oni žele da realizuju aditiv za građevinarstvo kao alat u sektoru.”

Ovo je dodatno potaknuto kombinacijom efekata pandemije i negativnog uticaja koji su tradicionalne građevinske tehnologije imale na naš ekosistem. Prema Mansouru, pitanja kao što su praznine u lancu snabdijevanja, smanjenje radne snage, sve veća potražnja za građevinom, rastući materijalni troškovi i troškovi održivosti klijenata „guraju AEC sektor da ponovo razmisli o statusu quo i krene prema aditivu za izgradnju.

Šta je sljedeće za građevinsku 3D štampu?

Kako se ovo pojačano usvajanje događa, postoje dvije ključne oblasti koje predstavljaju sljedeću fazu razvoja aditivne konstrukcije, prema Mansouru: poboljšanje tehnologije i njeno učiniti održivijom. U prvoj oblasti, videćemo takve karakteristike kao što je automatizovano praćenje štampe pomoću senzora i veštačke inteligencije koja se koristi za poboljšanje kvaliteta štampe. Dodatno, proces puštanja u rad i stavljanja iz pogona opreme za 3D štampanje, posebno za štampanje na licu mesta, biće optimizovan.

Što se tiče održivosti, mi već znamo da bi cementna industrija bila država treći po veličini emiter ugljičnog dioksida u svijetu nakon što su kineski i američki projekti Mansour smanjili oslanjanje na ovaj materijal u korist metakaolin, ćerpić, krečnjak, reciklirani građevinski otpad, jalovina rudnika, škriljci i drugo. Slično, istražit će se novi materijali za ojačanje, uključujući konoplju i konopljenu armaturu, grafen, ugrađena vlakna i staklene agregate.

Naravno, aditivna konstrukcija se ne koristi samo za 3D štampanje betonskih kuća, niti će se koristiti u budućnosti. Mansour je ukazao na brojne aplikacije izvan onoga što je pokriveno u većini mejnstrim medija, kao što je digitalni inventar za rješavanje režijskih troškova, vremena isporuke i logistike; optimiziranje dijelova i rezervnih dijelova za 3D printanje za ostarjelu građevinsku opremu; održivije metode za izradu fasada, obloga i strukturalnih spojnica; i implementiranje kružnog pristupa korištenjem recikliranih materijala poput plastike i drvnog otpada za 3D štampanje namještaja i opreme.

Standardi aditivne konstrukcije

Napred, najveća prepreka za ovaj sektor možda nije tehnološke prirode, već povezana sa standardima u aditivnoj konstrukciji.

„U građevinarstvu se ništa ne dešava bez standarda. Ne postoji 'ponovno' u izgradnji; struktura mora biti izgrađena tako da bude sigurna i da izdrži test vremena i elemenata. Građevinski sektor ne zazire od usvajanja novih pristupa i tehnologija, ali mora biti siguran da su strukture koje se 'štampaju' sigurne i ispunjavaju ili premašuju zahtjeve. Ovdje standardi igraju ključnu ulogu”, rekao je Mansour. “Standardi omogućavaju masovno usvajanje i prihvaćanje, što podstiče stvaranje zdravog konkurentnog tržišta, koje podstiče dalji razvoj materijala i pristupa i omogućava konkurentne cijene.”

Iz tog razloga, Mansour je preuzeo na sebe da u martu 2021. osnuje komisiju za rješavanje ovog pitanja. Ono što je postalo ISO/TC 261/JG 80 komitet izradilo je nacrt standarda, ISO/ASTM 52939, trebalo bi da prođe drugu reviziju i proces komentiranja prije službene objave do kraja 2022.

„Ovo je pravovremeno, jer igra u nekoliko inicijativa koje je predvodila vlada, kao što je nedavni prijedlog Evropske komisije od 30. marta^th, 2022. gdje se eksplicitno govori o aditivu za gradnju i gdje je Evropski komitet za standardizaciju (CEN i CENELEC) odobrio usvajanje ISO/ASTM 52939 kao CEN ISO/ASTM standarda nakon što je objavljen”, napomenuo je Mansour.

Kao što smo vidjeli s drugim standardima 3D štampanja, ovo je samo početak onoga što će biti dugotrajan, naporan proces koji će biti od suštinskog značaja za guranje sektora naprijed. Uz ovaj ključni posao koji se obavlja, drugi napori neophodni za napredak aditivne konstrukcije biće kontinuirana edukacija profesionalaca u industriji. U tom smislu, Wohlers Associates, koji pokreće ASTM International, će savjetovati i podržati globalni građevinski sektor razumijevanjem prednosti i ograničenja 3D štampanja kao alata. Organizacija nudi stratešku perspektivu o procesima, materijalima, regulatornim inicijativama i razvoju i usvajanju industrijskih standarda.