Har House 3D Printing endelig gjort det?

Uden for den additive fremstillingsindustri (AM) vil man ofte se konceptet med additiv konstruktion omtalt som "hus 3D print" eller "3D printet konstruktion." Bare se resultaterne af GoogleGOOG
søgeordsværktøj nedenfor. Til dels indikerer dette niveauet af bevidsthed, som den brede offentlighed har til denne specifikke sektor, da de fleste almindelige nyhedshistorier dækker det stigende antal boliger, der nu bliver lavet med konkrete 3D-printteknikker. Men additiv konstruktion er nu ved at nå et punkt, hvor sektoren bliver værdsat for 3D-printede boliger og mere.

Additiv konstruktion har endelig gjort det

Det signaleres af en række udviklinger, primært antallet af ekstremt store aktører, der er kommet ind i rummet. Mange af de overskrifter, vi ser i dag, bliver genereret af nogle små startups, herunder ICON og COBOD, som bygger bygge-3D-printsystemer. Deres kunder er dog nogle af de største på kloden.

For eksempel COBOD—Backed af PERI Group på 1.8 milliarder dollar – er leverandøren til GE, som for nylig byggede verdens største additive konstruktionsanlæg til 3D-print af betonbaser til vindmøller. Holcim, den omkring 28 milliarder dollars cementgigant i varmt vand til fremstilling tilbud med ISIS i Syrien, er en anden COBOD-kunde. Det bruger COBOD-maskiner til at 3D-printe hjem og skoler i Afrika gennem sin non-profit gruppe 14 træer.

ICONs kunder er uden tvivl endnu større. Udover at samarbejde med mindre boligudviklere er ICONs primære partnere NASA og det amerikanske forsvarsministerium. For den amerikanske hær har ICON 3D-printet ly til køretøjer , massive barakker.

I mellemtiden kommer andre konglomerater ind i sektoren, bl.a CEMEX, den 5. største byggematerialevirksomhed i verden; Sika, en schweizisk kemigigant med en aktuel markedsværdi på 38 milliarder dollars; og Saint-Gobain, et af verdens ældste og største multinationale byggematerialer med en omsætning på omkring 47 milliarder dollars.

Hvor kom additiv konstruktion fra?

Wohlers Associates, drevet af ASTM International, er 3D-printindustriens ældste og mest respekterede konsulentfirma. I april 2022 bygge 3D print ekspert Stephan Mansour sluttede sig til Wohlers som associeret konsulent og gav endnu et tegn på, at additiv konstruktion havde gjort det. Vi ved, at bygge-3D-print er mere end blot "hus-3D-print", men hvor kom det fra? Mansour havde nogle svar.

Ifølge specialisten fik additivkonstruktion et markant løft fra Mellemøsten, hvor De Forenede Arabiske Emirater annoncerede sin 2030 Vision og Saudi-Arabien afslørede sin NEOM projekt. Førstnævnte søgte at lave 25 procent af Dubais bygninger 3D-printet inden 2030, mens sidstnævnte tilfører 500 milliarder dollars til planlægning og byggeri fra Saudi-Arabiens offentlige investeringsfond og internationale investorer.

"Som svar iværksatte hovedentreprenører bestræbelser på yderligere at undersøge og realisere additiv til byggeri som et værktøj til at levere de nødvendige mål," sagde Mansour. "Virksomme virksomheder og nøgleaktører i golfregionen omfattede BAM Infra, BESIX, Freyssinet, Vinci, ACCIONA og Consolidated Contractors Company. Europæiske fremskridt og resultater inden for additiv til byggeri gennem de seneste seks år er et direkte resultat af de tidligere nævnte virksomheder. Baseret i Europa og i samarbejde med forskellige materialeleverandører, tekniske institutioner og byggeri 3D print startups, ser de efter at realisere additiv til byggeri som et værktøj i sektoren."

Dette var yderligere drevet af en kombination af virkningerne af pandemien og den negative indvirkning, som traditionelle byggeteknologier har haft på vores økosystem. Ifølge Mansour presser spørgsmål som forsyningskædegab, faldende arbejdsstyrke, en stigende efterspørgsel efter byggeri, stigende materialeomkostninger og omkostninger til kundernes bæredygtighed "AEC-sektoren til at genoverveje status quo og bevæge sig mod additiv til byggeri."

Hvad er det næste for Construction 3D Printing?

Efterhånden som denne øgede anvendelse sker, er der to nøgleområder, der repræsenterer det næste udviklingstrin for additiv konstruktion, ifølge Mansour: at forbedre teknologien og gøre den mere bæredygtig. I det første område vil vi se funktioner som automatiseret printovervågning gennem brug af sensorer og kunstig intelligens, der bruges til at forbedre printkvaliteten. Derudover vil idriftsættelses- og dekommissioneringsprocessen for 3D-printudstyr, især til on-site print, blive optimeret.

Med hensyn til bæredygtighed ved vi allerede, at hvis cementindustrien var et land, ville det være det tredjestørste udleder af kuldioxid i verden, efter at Kina og de amerikanske Mansour-projekter mindskede afhængigheden af ​​dette materiale til fordel for metakaolin, adobe, kalksten, genbrugt byggeaffald, mineaffald, skifer og meget mere. Tilsvarende vil nye forstærkningsmaterialer blive udforsket, herunder hamp og hamp armeringsjern, grafen, indlejrede fibre og glasaggregater.

Naturligvis bruges additiv konstruktion ikke udelukkende til 3D-print af betonhuse, og det bliver det heller ikke i fremtiden. Mansour påpegede en række anvendelser ud over, hvad der er dækket i de fleste almindelige medier, såsom digital inventar til at håndtere omkostningsoverhead, leveringstider og logistik; optimering af dele og reservedele til 3D-print til aldrende byggeudstyr; mere bæredygtige metoder til at skabe facader, beklædning og strukturelle forbindelser; og implementering af en cirkulær tilgang ved at bruge genbrugsmaterialer som plastik og træaffald til 3D-print af møbler og inventar.

Additive konstruktionsstandarder

Fremadrettet er den største hindring for sektoren måske ikke af teknologisk karakter, men forbundet med standarder inden for additiv konstruktion.

”Intet i byggeriet sker uden standarder. Der er ingen 'redo' i byggeriet; en struktur skal bygges til at være sikker og modstå tidens tand og elementerne. Byggesektoren er ikke afvisende over for at tage nye tilgange og teknologier i brug, men skal være sikret, at de strukturer, der "printes" er sikre og opfylder eller overgår kravene. Det er her, standarder spiller en afgørende rolle," sagde Mansour. "Standarder muliggør masseadoption og accept, hvilket fremmer skabelsen af ​​et sundt konkurrencepræget marked, som tilskynder til yderligere udvikling af materialer og tilgange og muliggør konkurrencedygtige priser."

Af denne grund påtog Mansour sig selv at nedsætte et udvalg, der skulle behandle spørgsmålet i marts 2021. Det, der blev til ISO/TC 261/JG 80-udvalget, udarbejdede et udkast til standard, ISO/ASTM 52939, indstillet til at gennemgå en anden gennemgang og kommentarproces inden officiel offentliggørelse ved udgangen af ​​2022.

"Dette er på tide, da det spiller ind i adskillige regeringsledede initiativer, såsom Europa-Kommissionens nylige forslag af 30. marts^th, 2022, hvor Additive for Construction er eksplicit behandlet, og hvor European Committee for Standardization (CEN , CENELEC) godkendte vedtagelsen af ​​ISO/ASTM 52939 som en CEN ISO/ASTM-standard, når først den er offentliggjort," bemærkede Mansour.

Som vi har set med andre 3D-printstandarder, er dette kun begyndelsen på, hvad der vil være en lang, besværlig proces, der vil være afgørende for at skubbe sektoren fremad. Når dette nøglearbejde udføres, vil en anden indsats, der er nødvendig for at fremme additiv konstruktion, være den fortsatte uddannelse af branchefolk. I denne forbindelse vil Wohlers Associates, drevet af ASTM International, rådgive og støtte den globale byggesektor ved at forstå styrkerne og begrænsningerne ved 3D-print som et værktøj. Organisationen tilbyder et strategisk perspektiv på processer, materialer, regulatoriske initiativer og udvikling og vedtagelse af industristandarder.