Успя ли най-накрая 3D принтирането на къщи?

Извън индустрията за адитивно производство (AM), човек често ще види концепцията за адитивна конструкция, наричана „домашен 3D печат“ или „3D печатна конструкция“. Просто вижте резултатите от GoogleGOOG
инструмент за ключови думи по-долу. Отчасти това показва нивото на осведоменост, което широката общественост има за този специфичен сектор, тъй като повечето масови новинарски истории обхващат нарастващия брой домове, които сега се правят с конкретни техники за 3D печат. Въпреки това, адитивното строителство вече достига точка, в която секторът се оценява за 3D отпечатани жилища и извън него.

Адитивното строителство най-накрая го направи

Това е сигнализирано от редица развития, преди всичко броят на изключително големи играчи, които са влезли в пространството. Много от заглавията, които виждаме днес, са генерирани от някои малки стартиращи компании, включително ICON и COBOD, които изграждат строителни системи за 3D печат. Клиентите им обаче са едни от най-големите на планетата.

Например, COBOD—опрян от 1.8 милиарда долара PERI Group – е доставчикът за GE, която наскоро изгради най-голямото съоръжение за адитивни конструкции в света за 3D печат на бетонни основи за вятърни турбини. Holcim, циментовият гигант за приблизително 28 милиарда долара в гореща вода за производство Оферти с ISIS в Сирия, е друг клиент на COBOD. Той използва COBOD машини за 3D печат на домове и училища в Африка чрез своята група с нестопанска цел 14 дървета.

Вероятно клиентите на ICON са дори по-големи. В допълнение към сътрудничеството с по-малки разработчици на жилища, основните партньори на ICON са НАСА и Министерството на отбраната на САЩ. За американската армия ICON има 3D отпечатан навеси за превозни средства намлява масивни казарми.

Междувременно други конгломерати навлизат в сектора, вкл CEMEX, петата по големина компания за строителни материали в света; Sika, швейцарски химически гигант с текуща пазарна капитализация от 38 милиарда долара; и Saint-Gobain, една от най-старите и най-големите мултинационални компании за строителни материали в света с приходи от около 47 милиарда долара.

Откъде дойде адитивното строителство?

Wohlers Associates, задвижвана от ASTM International, е най-старата и най-уважавана консултантска фирма в индустрията за 3D печат. През април 2022 г. експерт по строителен 3D печат Стефан Мансур се присъедини към Wohlers като асоцииран консултант, предлагайки още един знак, че адитивната конструкция го е направила. Знаем, че строителният 3D печат е нещо повече от „домашен 3D печат“, но откъде идва? Мансур имаше някои отговори.

Според специалиста адитивното строителство получи значителен тласък от Близкия изток, където Обединените арабски емирства обявиха своята Визия за 2030 г., а Саудитска Арабия представи своята Проект NEOM. Първият се опита да направи 25 процента от сградите в Дубай, 3D отпечатани до 2030 г., докато последният инжектира 500 милиарда долара за планиране и строителство от Фонда за публични инвестиции на Саудитска Арабия и международни инвеститори.

„В отговор главните изпълнители започнаха усилия за по-нататъшно проучване и реализиране на добавка за строителство като инструмент за постигане на необходимите цели“, каза Мансур. „Известни компании и ключови играчи в региона на Персийския залив включват BAM Infra, BESIX, Freyssinet, Vinci, ACCIONA и Consolidated Contractors Company. Европейският напредък и постижения в добавката за строителство през последните шест години са пряк резултат от гореспоменатите компании. Базирани в Европа и работещи в сътрудничество с различни доставчици на материали, технически институции и стартиращи фирми за 3D печат в строителството, те се стремят да реализират добавката за строителството като инструмент в сектора."

Това беше допълнително предизвикано от комбинация от ефектите на пандемията и отрицателното въздействие, което традиционните строителни технологии са имали върху нашата екосистема. Според Мансур, въпроси като пропуски във веригата на доставки, намаляваща работна сила, нарастващо търсене на строителство, нарастващи разходи за материали и разходи за устойчивост на клиентите „подтикват сектора на AEC да преосмисли статуквото и да премине към добавка за строителството“.

Какво следва за строителния 3D печат?

С настъпването на това повишено усвояване има две ключови области, които представляват следващия етап на развитие на адитивното строителство, според Мансур: подобряване на технологията и превръщането й в по-устойчива. В първата област ще видим функции като автоматизиран мониторинг на печата чрез използване на сензори и изкуствен интелект, използвани за подобряване на качеството на печат. Освен това процесът на въвеждане и извеждане от експлоатация на оборудването за 3D печат, особено за печат на място, ще бъде оптимизиран.

Що се отнася до устойчивостта, ние вече знаем, че ако циментовата индустрия беше държава, тя щеше да бъде трета по големина емитен на въглероден диоксид в света, след като Китай и САЩ проектите Mansour намалиха зависимостта от този материал в полза на метакаолин, кирпич, варовик, рециклирани строителни отпадъци, минни отпадъци, шисти и др. По същия начин ще бъдат проучени нови подсилващи материали, включително коноп и конопена арматура, графен, вградени влакна и стъклени агрегати.

Разбира се, адитивното строителство не се използва само за 3D отпечатване на бетонни домове, нито ще се използва в бъдеще. Мансур посочи редица приложения извън това, което се покрива в повечето масови медии, като дигитална инвентаризация за справяне с режийни разходи, време за изпълнение и логистика; оптимизиране на части и резервни части за 3D печат за остаряла строителна техника; по-устойчиви методи за създаване на фасади, облицовки и структурни съединители; и прилагане на кръгов подход чрез използване на рециклирани материали като пластмаси и дървени отпадъци за 3D печат на мебели и принадлежности.

Адитивни строителни стандарти

Продължавайки напред, най-голямата пречка за сектора може да не е технологична по своята същност, а свързана със стандартите в адитивното строителство.

„Нищо в строителството не се случва без стандарти. В строителството няма „повторяване“; конструкцията трябва да бъде изградена, за да бъде безопасна и да издържи на изпитанието на времето и елементите. Строителният сектор не е против да възприема нови подходи и технологии, но трябва да бъде уверен, че конструкциите, които се „отпечатват“, са безопасни и отговарят или надвишават изискванията. Тук стандартите играят решаваща роля“, каза Мансур. „Стандартите позволяват масово приемане и приемане, което насърчава създаването на здравословен конкурентен пазар, който насърчава по-нататъшното развитие на материалите и подходите и позволява конкурентно ценообразуване.

Поради тази причина Мансур пое задължението да създаде комитет за решаване на проблема през март 2021 г. Това, което стана комитетът ISO/TC 261/JG 80, изготви проект на стандарт, ISO/ASTM 52939, който ще бъде подложен на втори преглед и процес на коментиране преди официалното публикуване до края на 2022 г.

„Това е навременно, тъй като участва в няколко инициативи, водени от правителството, като неотдавнашното предложение на Европейската комисия от 30 март^th, 2022 г., където е изрично упоменато добавката за строителство и където Европейският комитет по стандартизация (CEN намлява CENELEC) одобри приемането на ISO/ASTM 52939 като стандарт на CEN ISO/ASTM, след като бъде публикуван“, отбеляза Мансур.

Както видяхме при други стандарти за 3D печат, това е само началото на това, което ще бъде дълъг и трудоемък процес, който ще бъде от съществено значение за тласъка на сектора напред. С извършването на тази ключова работа, други усилия, необходими за напредъка на адитивното строителство, ще бъдат непрекъснатото обучение на професионалистите от индустрията. В тази връзка Wohlers Associates, задвижвани от ASTM International, ще съветват и подкрепят глобалния строителен сектор, като разбират силните страни и ограниченията на 3D печата като инструмент. Организацията предлага стратегическа гледна точка за процесите, материалите, регулаторните инициативи и разработването и приемането на индустриални стандарти.