Heeft House 3D Printing het eindelijk gehaald?

Buiten de additieve fabricage (AM)-industrie, zal men het concept van additieve constructie vaak zien als "huis 3D-printen" of "3D-geprinte constructie". Zie alleen de resultaten van de GoogleGOOG
hulpprogramma voor zoekwoorden hieronder. Voor een deel geeft dit het bewustzijnsniveau aan dat het grote publiek heeft van deze specifieke sector, aangezien de meeste mainstream nieuwsberichten betrekking hebben op het toenemende aantal huizen dat nu wordt gemaakt met concrete 3D-printtechnieken. Additieve constructie bereikt nu echter een punt waarop de sector wordt gewaardeerd voor 3D-geprinte woningen en daarbuiten.

Additieve constructie heeft het eindelijk gehaald

Dit wordt gesignaleerd door een aantal ontwikkelingen, met name het aantal extreem grote spelers dat de ruimte is betreden. Veel van de krantenkoppen die we vandaag zien, worden gegenereerd door enkele kleine startups, waaronder ICON en COBOD, die 3D-printsystemen voor de bouw bouwen. Hun klanten behoren echter tot de grootste ter wereld.

Bijvoorbeeld COBOD—met een rug door de $ 1.8 miljard PERI Group - is de leverancier voor GE, dat onlangs 's werelds grootste additieve constructiefaciliteit heeft gebouwd voor het 3D-printen van betonnen basissen voor windturbines. Holcim, de ongeveer $ 28 miljard cementreus in heet water om te maken Aanbiedingen met ISIS in Syrië, is een andere COBOD-klant. Het gebruikt COBOD-machines om huizen en scholen in Afrika in 3D te printen via zijn non-profitgroep 14 bomen.

De klanten van ICON zijn aantoonbaar nog groter. Naast de samenwerking met kleinere woningontwikkelaars, zijn de belangrijkste partners van ICON NASA en het Amerikaanse ministerie van Defensie. Voor het Amerikaanse leger heeft ICON 3D geprint voertuig schuilplaatsen en enorme kazerne.

Ondertussen beginnen andere conglomeraten de sector te betreden, waaronder: CEMEX, het 5e grootste bedrijf in bouwmaterialen ter wereld; Sika, een Zwitserse chemiereus met een huidige marktkapitalisatie van $38 miljard; en Saint-Gobain, een van 's werelds oudste en grootste multinationals in bouwmaterialen met een omzet van ongeveer $ 47 miljard.

Waar komt additieve constructie vandaan?

Wohlers Associates, mogelijk gemaakt door ASTM International, is het oudste en meest gerespecteerde adviesbureau in de 3D-printindustrie. In april 2022, bouw 3D-printexpert Stephan Mansoer kwam bij Wohlers als associate consultant en bood nog een teken dat additieve constructie het had gehaald. We weten dat 3D-printen in de bouw meer is dan alleen 'huis 3D-printen', maar waar komt het vandaan? Mansour had enkele antwoorden.

Volgens de specialist kreeg de additieve constructie een flinke boost vanuit het Midden-Oosten, waar de Verenigde Arabische Emiraten hun visie voor 2030 aankondigden en Saoedi-Arabië haar visie onthulde. NEOM-project. De voormalige probeerde te maken 25 procent van Dubai's gebouwen 3D-geprint tegen 2030, terwijl laatstgenoemde $ 500 miljard injecteert voor planning en constructie van het openbare investeringsfonds van Saoedi-Arabië en internationale investeerders.

"Als reactie daarop begonnen algemene aannemers inspanningen om additieven voor de bouw verder te onderzoeken en te realiseren als een hulpmiddel om de vereiste doelstellingen te bereiken", zei Mansour. “Bekende bedrijven en belangrijke spelers in de Golfregio waren BAM Infra, BESIX, Freyssinet, Vinci, ACCIONA en Consolidated Contractors Company. De Europese vooruitgang en prestaties op het gebied van additieven voor de bouw in de afgelopen zes jaar zijn een direct resultaat van de eerder genoemde bedrijven. Gevestigd in Europa en in samenwerking met verschillende materiaalleveranciers, technische instellingen en 3D-printstartups in de bouw, willen ze additieven voor de bouw als hulpmiddel in de sector realiseren.”

Dit werd verder gedreven door een combinatie van de effecten van de pandemie en de negatieve impact die traditionele bouwtechnologieën hebben gehad op ons ecosysteem. Volgens Mansour dwingen problemen zoals hiaten in de toeleveringsketen, afnemende beroepsbevolking, een toenemende vraag naar de bouw, stijgende materiaalkosten en duurzaamheidskosten voor klanten "de AEC-sector ertoe de status-quo te heroverwegen en over te gaan naar additief voor de bouw."

Wat biedt de toekomst voor 3D-printen in de bouw?

Naarmate deze toegenomen acceptatie plaatsvindt, zijn er volgens Mansour twee belangrijke gebieden die de volgende ontwikkelingsfase voor additieve constructie vertegenwoordigen: de technologie verbeteren en duurzamer maken. In het eerste gebied zullen we functies zien zoals geautomatiseerde printmonitoring door het gebruik van sensoren en kunstmatige intelligentie die worden gebruikt om de printkwaliteit te verbeteren. Daarnaast zal het in- en uitbedrijfnameproces voor 3D-printapparatuur, met name voor on-site printen, worden geoptimaliseerd.

Wat duurzaamheid betreft, weten we al dat als de cementindustrie een land was, het de op drie na grootste uitstoter van kooldioxide in de wereld nadat China en de Amerikaanse Mansour-projecten de afhankelijkheid van dit materiaal verminderden ten gunste van metakaolien, adobe, kalksteen, gerecycled bouwafval, mijnafval, leisteen en meer. Evenzo zullen nieuwe versterkingsmaterialen worden onderzocht, waaronder hennep en hennepwapening, grafeen, ingebedde vezels en glasaggregaten.

Additieve constructie wordt natuurlijk niet alleen gebruikt voor het 3D-printen van betonnen huizen, en dat zal ook niet in de toekomst gebeuren. Mansour wees op een aantal toepassingen die verder gaan dan wat in de meeste reguliere media wordt behandeld, zoals digitale inventaris om overheadkosten, doorlooptijden en logistiek aan te pakken; het optimaliseren van onderdelen en reserveonderdelen voor 3D-printen voor verouderende bouwmachines; duurzamere methoden voor het maken van gevels, bekleding en structurele verbindingen; en het implementeren van een circulaire aanpak door gerecyclede materialen zoals plastic en houtafval te gebruiken voor het 3D-printen van meubels en armaturen.

Additieve constructienormen

In de toekomst is het grootste obstakel voor de sector misschien niet technologisch van aard, maar in verband met normen in additieve constructie.

“In de bouw gebeurt niets zonder normen. Er is geen 'opnieuw' in de bouw; een constructie moet worden gebouwd om veilig te zijn en bestand te zijn tegen de tand des tijds en de elementen. De bouwsector is niet vies van het toepassen van nieuwe benaderingen en technologieën, maar moet er zeker van zijn dat de constructies die worden 'geprint' veilig zijn en aan de eisen voldoen of deze overtreffen. Dit is waar normen een cruciale rol spelen”, aldus Mansour. "Normen maken massale acceptatie en acceptatie mogelijk, wat de creatie van een gezonde concurrerende markt bevordert, die verdere ontwikkelingen in materialen en benaderingen aanmoedigt en concurrerende prijzen mogelijk maakt."

Om deze reden nam Mansour het op zich om in maart 2021 een commissie op te richten om het probleem aan te pakken. Wat later de ISO/TC 261/JG 80-commissie zou worden, stelde een conceptnorm op, ISO/ASTM 52939, die eind 2022 een tweede beoordelings- en commentaarproces zal ondergaan voordat het officieel wordt gepubliceerd.

"Dit komt op het juiste moment, omdat het inspeelt op verschillende door de overheid geleide initiatieven, zoals het recente voorstel van de Europese Commissie van 30 maart".^th, 2022 waar Additive for Construction expliciet aan bod komt en waar de European Committee for Standardization (CEN en CENELEC) keurde de goedkeuring goed van ISO/ASTM 52939 als een CEN ISO/ASTM-standaard zodra deze gepubliceerd was”, merkte Mansour op.

Zoals we bij andere 3D-printstandaarden hebben gezien, is dit slechts het begin van wat een lang, moeizaam proces zal zijn dat essentieel zal zijn om de sector vooruit te helpen. Nu dit belangrijke werk wordt uitgevoerd, zullen andere inspanningen die nodig zijn voor de voortgang van de additieve constructie de voortgezette opleiding van professionals uit de industrie zijn. In dit opzicht zal Wohlers Associates, mogelijk gemaakt door ASTM International, de wereldwijde bouwsector adviseren en ondersteunen door inzicht te krijgen in de sterke punten en beperkingen van 3D-printen als hulpmiddel. De organisatie biedt strategisch perspectief op processen, materialen, regelgevende initiatieven en de ontwikkeling en toepassing van industriestandaarden.