Ці атрымалася 3D-друку дома?

За межамі індустрыі адытыўнай вытворчасці (AM) канцэпцыю адытыўнай канструкцыі часта называюць «3D-друкам дома» або «3D-друкаванай канструкцыяй». Проста паглядзіце вынікі GoogleGOOG
інструмент падказкі ключавых слоў ніжэй. Часткова гэта паказвае на ўзровень дасведчанасці шырокай грамадскасці аб гэтым спецыфічным сектары, паколькі большасць асноўных навін ахопліваюць усё большую колькасць дамоў, якія зараз будуюцца з бетоннымі метадамі 3D-друку. Тым не менш, адытыўнае будаўніцтва цяпер дасягае кропкі, калі гэты сектар цэніцца за 3D-друкаванае жыллё і не толькі.

Адытыўнае будаўніцтва нарэшце дасягнула поспеху

Пра гэта сведчыць шэраг падзей, у першую чаргу колькасць надзвычай буйных гульцоў, якія выйшлі на прастору. Многія з загалоўкаў, якія мы бачым сёння, ствараюцца невялікімі стартапамі, у тым ліку ICON і COBOD, якія ствараюць будаўнічыя сістэмы 3D-друку. Аднак іх кліенты - адны з найбуйнейшых на планеце.

Напрыклад, COBOD—са спінкай PERI Group коштам 1.8 мільярда долараў з'яўляецца пастаўшчыком для GE, якая нядаўна пабудавала найбуйнейшы ў свеце будаўнічы аб'ект для 3D-друку бетонных асноў для ветравых турбін. Holcim, цэментны гігант коштам каля 28 мільярдаў долараў у гарачай вадзе для вытворчасці Прапановы з ISIS у Сірыі, з'яўляецца яшчэ адным кліентам COBOD. Ён выкарыстоўвае машыны COBOD для 3D-друку дамоў і школ у Афрыцы праз сваю некамерцыйную групу 14 дрэў.

Кліентаў ICON, магчыма, яшчэ больш. У дадатак да супрацоўніцтва з невялікімі забудоўшчыкамі жылля, асноўнымі партнёрамі ICON з'яўляюцца NASA і Міністэрства абароны ЗША. Для арміі ЗША ICON мае 3D-друк хованкі транспартных сродкаў і масіўныя казармы.

Між тым, у сектар пранікаюць і іншыя кангламераты CEMEX, 5-я па велічыні кампанія будаўнічых матэрыялаў у свеце; Sika, швейцарскі хімічны гігант з бягучай рынкавай капіталізацыяй у 38 мільярдаў долараў; і Сэнт-Гобейн, адна з найстарэйшых і найбуйнейшых транснацыянальных кампаній у свеце па вытворчасці будаўнічых матэрыялаў з прыбыткам каля 47 мільярдаў долараў.

Адкуль пайшло адытыўнае будаўніцтва?

Wohlers Associates, заснаваная на ASTM International, з'яўляецца найстарэйшай і самай паважанай кансалтынгавай фірмай у індустрыі 3D-друку. У красавіку 2022 г. эксперт па будаўнічай 3D-друку Стэфан Мансур далучыўся да Wohlers у якасці асацыяванага кансультанта, прапанаваўшы яшчэ адзін знак таго, што адытыўная канструкцыя дасягнула поспеху. Мы ведаем, што будаўнічы 3D-друк - гэта больш, чым проста «хатні 3D-друк», але адкуль ён узяўся? У Мансура былі некаторыя адказы.

Па словах спецыяліста, адытыўнае будаўніцтва атрымала значны штуршок на Блізкім Усходзе, дзе Аб'яднаныя Арабскія Эміраты абвясцілі аб сваім бачанні да 2030 года, а Саудаўская Аравія прадставіла сваю Праект NEOM. Былы імкнуўся зрабіць 25 адсоткаў 3D-друк будынкаў Дубая да 2030 года, у той час як апошні ўкладвае 500 мільярдаў долараў на планаванне і будаўніцтва ад Фонду дзяржаўных інвестыцый Саудаўскай Аравіі і міжнародных інвестараў.

«У адказ генеральныя падрадчыкі распачалі намаганні па далейшым расследаванні і рэалізацыі дабаўкі для будаўніцтва ў якасці інструмента для дасягнення неабходных задач», — сказаў Мансур. «Вядомыя кампаніі і ключавыя гульцы ў рэгіёне Персідскага заліва ўключалі BAM Infra, BESIX, Freyssinet, Vinci, ACCIONA і Consolidated Contractors Company. Еўрапейскія поспехі і дасягненні ў галіне дабавак для будаўніцтва за апошнія шэсць гадоў з'яўляюцца прамым вынікам дзейнасці вышэйзгаданых кампаній. Размешчаны ў Еўропе і супрацоўнічаючы з рознымі пастаўшчыкамі матэрыялаў, тэхнічнымі ўстановамі і стартапамі ў галіне будаўнічай 3D-друку, яны імкнуцца рэалізаваць дабаўкі для будаўніцтва ў якасці інструмента ў сектары».

Гэта таксама было абумоўлена спалучэннем наступстваў пандэміі і негатыўнага ўздзеяння традыцыйных будаўнічых тэхналогій на нашу экасістэму. Па словах Мансура, такія праблемы, як прабелы ў ланцужку паставак, скарачэнне працоўнай сілы, рост попыту на будаўніцтва, рост кошту матэрыялаў і выдаткі на ўстойлівае забеспячэнне кліентаў, «падштурхоўваюць сектар AEC да перагляду статус-кво і пераходу да дадатковых сродкаў для будаўніцтва».

Што чакае будаўнічы 3D-друк?

Па словах Мансура, па меры павелічэння прыняцця ёсць дзве ключавыя вобласці, якія ўяўляюць сабой наступны этап развіцця адытыўнага будаўніцтва: удасканаленне тэхналогіі і павышэнне яе ўстойлівасці. У першай вобласці мы ўбачым такія функцыі, як аўтаматызаваны маніторынг друку з дапамогай датчыкаў і штучнага інтэлекту, якія выкарыстоўваюцца для паляпшэння якасці друку. Акрамя таго, будзе аптымізаваны працэс уводу ў эксплуатацыю і вываду з эксплуатацыі абсталявання для 3D-друку, асабліва для друку на месцы.

Што тычыцца ўстойлівасці, мы ўжо ведаем, што калі б цэментная прамысловасць была краінай, яна была б трэці па велічыні выкідаў вуглякіслага газу ў свеце пасля Кітая і ЗША праекты Mansour знізілі залежнасць ад гэтага матэрыялу на карысць метакаалін, саман, вапняк, перапрацаваныя будаўнічыя адходы, хвасты шахтаў, сланцы і многае іншае. Аналагічным чынам будуць вывучаны новыя арматурныя матэрыялы, у тым ліку пянька і пяньковая арматура, графен, убудаванае валакно і шкляныя запаўняльнікі.

Вядома, адытыўная канструкцыя не выкарыстоўваецца толькі для 3D-друку бетонных дамоў, і не будзе выкарыстоўвацца ў будучыні. Мансур звярнуў увагу на шэраг прыкладанняў, акрамя таго, што асвятляецца ў большасці масавых СМІ, такіх як лічбавая інвентарызацыя для барацьбы з накладнымі выдаткамі, тэрмінамі выканання і лагістыкай; аптымізацыя дэталяў і запчастак для 3D-друку для састарэлай будаўнічай тэхнікі; больш устойлівыя метады стварэння фасадаў, ашалёўкі і структурных злучэнняў; а таксама ўкараненне кругавога падыходу з выкарыстаннем перапрацаваных матэрыялаў, такіх як пластык і драўняныя адходы, для 3D-друку мэблі і свяцілень.

Адытыўныя будаўнічыя стандарты

Рухаючыся наперад, самая вялікая перашкода для сектара можа мець не тэхналагічны характар, а звязана са стандартамі ў адытыўнай канструкцыі.

«Без стандартаў у будаўніцтве нічога не бывае. У будаўніцтве няма «пераробкі»; канструкцыя павінна быць пабудавана так, каб яна была бяспечнай і вытрымала выпрабаванне часам і стыхіяй. Будаўнічы сектар не супраць прыняцця новых падыходаў і тэхналогій, але павінен быць упэўнены, што «друкаваныя» канструкцыі бяспечныя і адпавядаюць патрабаванням або перавышаюць іх. Тут стандарты гуляюць вырашальную ролю», — сказаў Мансур. «Стандарты забяспечваюць масавае прыняцце і прыняцце, што спрыяе стварэнню здаровага канкурэнтнага рынку, які заахвочвае далейшыя распрацоўкі матэрыялаў і падыходаў, а таксама забяспечвае канкурэнтаздольнае цэнаўтварэнне».

Па гэтай прычыне Мансур узяў на сябе абавязак стварыць камітэт для вырашэння гэтай праблемы ў сакавіку 2021 года. Тое, што стала камітэтам ISO/TC 261/JG 80, распрацавала праект стандарту, ISO/ASTM 52939, плануецца прайсці другі разгляд і каментарый да афіцыйнай публікацыі да канца 2022 года.

«Гэта своечасова, бо гэта гуляе ў шэрагу ўрадавых ініцыятыў, такіх як нядаўняя прапанова Еўрапейскай камісіі ад 30 сакавіка^th, 2022 г., дзе яўна разглядаецца Дабаўка для будаўніцтва і дзе Еўрапейскі камітэт па стандартызацыі (CEN і CENELEC) ухваліў прыняцце ISO/ASTM 52939 у якасці стандарту CEN ISO/ASTM пасля публікацыі», — адзначыў Мансур.

Як мы бачылі з іншымі стандартамі 3D-друку, гэта толькі пачатак таго, што будзе доўгім, працаёмкім працэсам, які будзе неабходны для прасоўвання сектара наперад. У сувязі з выкананнем гэтай ключавой працы іншымі намаганнямі, неабходнымі для развіцця адытыўнай канструкцыі, будзе пастаяннае навучанне прафесіяналаў галіны. У сувязі з гэтым Wohlers Associates пры падтрымцы ASTM International будзе кансультаваць і падтрымліваць сусветны будаўнічы сектар, разумеючы моцныя бакі і недахопы 3D-друку як інструмента. Арганізацыя прапануе стратэгічны погляд на працэсы, матэрыялы, нарматыўныя ініцыятывы, а таксама распрацоўку і прыняцце галіновых стандартаў.