Har House 3D Printing endelig klart det?

Utenfor additive manufacturing (AM)-industrien vil man ofte se konseptet additiv konstruksjon referert til som "hus 3D-utskrift" eller "3D-printet konstruksjon." Bare se resultatene av GoogleGOOG
søkeordverktøyet nedenfor. Delvis indikerer dette graden av bevissthet som allmennheten har om denne spesifikke sektoren, ettersom de fleste vanlige nyhetshistorier dekker det økende antallet hjem som nå lages med konkrete 3D-utskriftsteknikker. Imidlertid når additiv konstruksjon nå et punkt der sektoren blir verdsatt for 3D-printede boliger og utover.

Additiv konstruksjon har endelig klart det

Dette signaliseres av en rekke utviklinger, først og fremst antallet ekstremt store aktører som har tatt seg inn i rommet. Mange av overskriftene vi ser i dag blir generert av noen små startups, inkludert ICON og COBOD, som bygger konstruksjonssystemer for 3D-utskrift. Kundene deres er imidlertid noen av de største på planeten.

For eksempel COBOD—Backed av 1.8 milliarder dollar PERI Group—er leverandøren til GE, som nylig bygde verdens største additive konstruksjonsanlegg for å 3D-printe betongbaser for vindturbiner. Holcim, den omtrent 28 milliarder dollars sementgiganten i varmt vann for å lage Tilbud med ISIS i Syria, er en annen COBOD-kunde. Den bruker COBOD-maskiner til å 3D-printe hjem og skoler i Afrika gjennom sin non-profit gruppe 14 trær.

ICONs kunder er uten tvil enda større. I tillegg til å samarbeide med mindre boligutviklere, er ICONs primære partnere NASA og det amerikanske forsvarsdepartementet. For den amerikanske hæren har ICON 3D-printet tilfluktsrom for kjøretøy og massive brakker.

I mellomtiden kommer andre konglomerater inn i sektoren, inkludert CEMEX, det 5. største byggevareselskapet i verden; Sika, en sveitsisk kjemikaliegigant med en nåværende markedsverdi på 38 milliarder dollar; og Saint-Gobain, et av verdens eldste og største multinasjonale konstruksjonsmaterialer med inntekter på rundt 47 milliarder dollar.

Hvor kom additiv konstruksjon fra?

Wohlers Associates, drevet av ASTM International, er 3D-printindustriens eldste og mest respekterte konsulentfirma. I april 2022, konstruksjon 3D-utskrift ekspert Stephan Mansour sluttet seg til Wohlers som assisterende konsulent, og ga et annet tegn på at additiv konstruksjon hadde gjort det. Vi vet at konstruksjons-3D-utskrift er mer enn bare "hus-3D-utskrift", men hvor kom det fra? Mansour hadde noen svar.

I følge spesialisten fikk additivkonstruksjon et betydelig løft fra Midtøsten, der De forente arabiske emirater kunngjorde sin 2030 Vision og Saudi-Arabia avduket sin NEOM-prosjektet. Førstnevnte søkte å lage 25 prosent av Dubais bygninger 3D-printet innen 2030, mens sistnevnte tilførte 500 milliarder dollar til planlegging og konstruksjon fra Public Investment Fund of Saudi Arabia og internasjonale investorer.

"Som svar satte hovedentreprenører i gang forsøk på å undersøke og realisere additiv for konstruksjon som et verktøy for å levere nødvendige mål," sa Mansour. "Bemerkelsesselskaper og nøkkelaktører i golfregionen inkluderer BAM Infra, BESIX, Freyssinet, Vinci, ACCIONA og Consolidated Contractors Company. Europeiske fremskritt og prestasjoner innen additiv for konstruksjon de siste seks årene er et direkte resultat av de tidligere nevnte selskapene. Basert i Europa og jobber i samarbeid med ulike materialleverandører, tekniske institusjoner og konstruksjons-3D-printing startups, ser de etter å realisere additiv for konstruksjon som et verktøy i sektoren.»

Dette ble videre drevet av en kombinasjon av effektene av pandemien og den negative innvirkningen tradisjonelle byggeteknologier har hatt på økosystemet vårt. I følge Mansour presser problemer som forsyningskjedegap, redusert arbeidsstyrke, økende etterspørsel etter konstruksjon, økende materialkostnader og bærekraftskostnader for kunder «AEC-sektoren til å revurdere status quo og gå mot additiv for konstruksjon».

Hva er det neste for Construction 3D Printing?

Ettersom denne økte bruken skjer, er det to nøkkelområder som representerer det neste utviklingsstadiet for additiv konstruksjon, ifølge Mansour: å forbedre teknologien og gjøre den mer bærekraftig. I det første området vil vi se funksjoner som automatisert utskriftsovervåking gjennom bruk av sensorer og kunstig intelligens som brukes til å forbedre utskriftskvaliteten. I tillegg vil igangkjørings- og dekommisjoneringsprosessen for 3D-utskriftsutstyr, spesielt for utskrift på stedet, bli optimalisert.

Når det gjelder bærekraft, vet vi allerede at hvis sementindustrien var et land, ville det vært det tredje største utleder av karbondioksid i verden etter at Kina og de amerikanske Mansour-prosjektene reduserte avhengigheten av dette materialet til fordel for metakaolin, adobe, kalkstein, resirkulert byggeavfall, gruveavfall, skifer og mer. På samme måte vil nye forsterkningsmaterialer bli utforsket, inkludert hamp og hamp armeringsjern, grafen, innebygd fiber og glasstilslag.

Selvfølgelig brukes ikke additiv konstruksjon kun til 3D-utskrift av betonghus, og det vil det heller ikke bli i fremtiden. Mansour pekte på en rekke bruksområder utover det som dekkes i de fleste vanlige medier, for eksempel digital inventar for å håndtere kostnadsoverhead, ledetider og logistikk; optimalisering av deler og 3D-utskriftsreservedeler for aldrende anleggsutstyr; mer bærekraftige metoder for å lage fasader, kledning og strukturelle koblinger; og implementere en sirkulær tilnærming ved å bruke resirkulerte materialer som plast og treavfall for 3D-utskrift av møbler og inventar.

Additive konstruksjonsstandarder

Fremover kan den største hindringen for sektoren ikke være av teknologisk natur, men knyttet til standarder innen additiv konstruksjon.

«Ingenting i konstruksjon skjer uten standarder. Det er ingen "redo" i konstruksjon; en struktur må bygges for å være sikker og tåle tidens tann og elementene. Byggesektoren er ikke uvillig til å ta i bruk nye tilnærminger og teknologier, men må være trygg på at strukturene som "trykkes ut" er trygge og oppfyller eller overgår kravene. Det er her standarder spiller en avgjørende rolle, sa Mansour. "Standarder muliggjør masseadopsjon og aksept, noe som fremmer etableringen av et sunt konkurransedyktig marked, som oppmuntrer til videre utvikling av materialer og tilnærminger, og muliggjør konkurransedyktige priser."

Av denne grunn tok Mansour på seg å opprette en komité for å ta opp problemet i mars 2021. Det som kom til å bli ISO/TC 261/JG 80-komiteen utarbeidet et utkast til standard, ISO/ASTM 52939, satt til å gjennomgå en ny gjennomgang og kommentarprosess før offisiell publisering innen utgangen av 2022.

"Dette er betimelig, ettersom det spiller inn i flere regjeringsledede initiativer som det nylige EU-kommisjonens forslag fra 30. mars^th, 2022 der Additive for Construction er eksplisitt adressert og hvor European Committee for Standardization (CEN og CENELEC) godkjente innføringen av ISO/ASTM 52939 som en CEN ISO/ASTM-standard når den er publisert," bemerket Mansour.

Som vi har sett med andre 3D-utskriftsstandarder, er dette bare begynnelsen på det som vil være en lang, arbeidskrevende prosess som vil være avgjørende for å presse sektoren fremover. Med dette nøkkelarbeidet som utføres, vil annen innsats som er nødvendig for fremdriften av additiv konstruksjon være videreutdanning av bransjefolk. I denne forbindelse vil Wohlers Associates, drevet av ASTM International, gi råd og støtte til den globale byggesektoren ved å forstå styrken og begrensningene til 3D-utskrift som et verktøy. Organisasjonen tilbyr et strategisk perspektiv på prosesser, materialer, regulatoriske initiativer og utvikling og vedtak av industristandarder.