Podařilo se House 3D Printing konečně udělat?

Mimo průmysl aditivní výroby (AM) se často setkáme s konceptem aditivní konstrukce označované jako „domácí 3D tisk“ nebo „3D tištěná konstrukce“. Stačí se podívat na výsledky GoogleGOOG
nástroj pro návrh klíčových slov níže. Částečně to ukazuje na úroveň povědomí, kterou má široká veřejnost o tomto specifickém sektoru, protože většina hlavních zpráv pokrývá rostoucí počet domácností, které se nyní vyrábějí konkrétními technikami 3D tisku. Aditivní konstrukce však nyní dosahuje bodu, kdy je toto odvětví oceňováno pro 3D tištěné bydlení i mimo něj.

Aditivní konstrukce se konečně dočkala

To je signalizováno řadou vývoje, především počtem extrémně velkých hráčů, kteří vstoupili do prostoru. Mnoho z titulků, které dnes vidíme, je generováno některými malými startupy, včetně ICON a COBOD, které staví konstrukční 3D tiskové systémy. Jejich zákazníci jsou však jedni z největších na planetě.

Například COBOD –podpořeno od skupiny PERI v hodnotě 1.8 miliardy dolarů – je dodavatelem společnosti GE, která nedávno postavila největší světové zařízení pro aditivní stavby pro 3D tisk betonových základů pro větrné turbíny. Holcim, cementářský gigant za zhruba 28 miliard dolarů v horké vodě na výrobu se zabývá s ISIS v Sýrii, je dalším zákazníkem COBOD. Prostřednictvím své neziskové skupiny využívá stroje COBOD k 3D tisku domácností a škol v Africe 14 stromů.

Zákazníci ICON jsou pravděpodobně ještě větší. Kromě spolupráce s menšími bytovými developery jsou hlavními partnery ICON NASA a americké ministerstvo obrany. Pro americkou armádu má ICON 3D tisk přístřešky pro vozidla a masivní kasárna.

Mezitím se do sektoru dostávají další konglomeráty, včetně CEMEX, 5. největší společnost zabývající se stavebními materiály na světě; Sika, švýcarský chemický gigant se současnou tržní kapitalizací 38 miliard USD; a Saint-Gobain, jedna z nejstarších a největších nadnárodních společností zabývajících se stavebními materiály na světě s příjmy kolem 47 miliard USD.

Kde se vzala aditivní konstrukce?

Wohlers Associates, založený na ASTM International, je nejstarší a nejuznávanější poradenská firma v oboru 3D tisku. V dubnu 2022 expert na stavební 3D tisk Stephan Mansour se připojil k Wohlers jako přidružený konzultant a nabídl další znamení, že aditivní konstrukce to dokázala. Víme, že stavební 3D tisk je víc než jen „domácí 3D tisk“, ale kde se vzal? Mansour měl nějaké odpovědi.

Podle specialisty se aditivní konstrukce výrazně zvýšila na Blízkém východě, kde Spojené arabské emiráty oznámily svou vizi 2030 a Saúdská Arábie představila svou Projekt NEOM. První se snažil udělat 25 procent dubajských budov 3D vytištěných do roku 2030, zatímco ta druhá vloží 500 miliard dolarů na plánování a výstavbu od Veřejného investičního fondu Saúdské Arábie a mezinárodních investorů.

"V reakci na to generální dodavatelé zahájili úsilí o další prozkoumání a realizaci aditiva pro stavebnictví jako nástroje k dosažení požadovaných cílů," řekl Mansour. „Mezi významné společnosti a klíčové hráče v oblasti Perského zálivu patřily BAM Infra, BESIX, Freyssinet, Vinci, ACCIONA a Consolidated Contractors Company. Evropský pokrok a úspěchy v aditivaci pro stavebnictví za posledních šest let jsou přímým výsledkem výše zmíněných společností. Se sídlem v Evropě a ve spolupráci s různými dodavateli materiálů, technickými institucemi a začínajícími stavebními firmami v oblasti 3D tisku se snaží realizovat aditivum pro stavebnictví jako nástroj v tomto sektoru.“

To bylo dále způsobeno kombinací dopadů pandemie a negativního dopadu, který měly tradiční stavební technologie na náš ekosystém. Podle Mansoura problémy, jako jsou mezery v dodavatelském řetězci, klesající pracovní síla, rostoucí poptávka po stavebnictví, rostoucí náklady na materiál a náklady na udržitelnost klienta, „tlačí sektor AEC k přehodnocení současného stavu a posunu směrem k aditivu pro stavebnictví“.

Co bude dál pro stavební 3D tisk?

Jak dochází k tomuto zvýšenému přijetí, existují dvě klíčové oblasti, které podle Mansoura představují další fázi vývoje aditivní konstrukce: vylepšení technologie a její větší udržitelnost. V první oblasti uvidíme takové funkce, jako je automatizované monitorování tisku pomocí senzorů a umělé inteligence sloužící ke zlepšení kvality tisku. Kromě toho bude optimalizován proces uvádění do provozu a vyřazování z provozu zařízení pro 3D tisk, zejména pro tisk na místě.

Pokud jde o udržitelnost, už víme, že pokud by byl cementářský průmysl zemí, byla by to Třetí největší emitor oxidu uhličitého ve světě poté, co Čína a USA projekty Mansour snížily závislost na tomto materiálu ve prospěch metakaolin, vepřovice, vápenec, recyklovaný stavební odpad, důlní hlušina, břidlice a další. Podobně budou zkoumány nové výztužné materiály, včetně konopí a konopné výztuže, grafenu, vložených vláken a skleněných agregátů.

Aditivní konstrukce se samozřejmě nepoužívá pouze pro 3D tisk betonových domů a nebude tomu tak ani v budoucnu. Mansour poukázal na řadu aplikací nad rámec toho, co je pokryto ve většině běžných médií, jako je digitální inventář pro řešení režijních nákladů, dodacích lhůt a logistiky; optimalizace dílů a náhradních dílů pro 3D tisk pro stárnoucí stavební zařízení; udržitelnější metody pro vytváření fasád, obkladů a konstrukčních spojek; a implementaci kruhového přístupu pomocí recyklovaných materiálů, jako jsou plasty a dřevěný odpad, pro nábytek a příslušenství pro 3D tisk.

Normy aditivní konstrukce

Posuneme-li se vpřed, největší překážkou pro toto odvětví nemusí být technologická povaha, ale spojená s normami v aditivním stavebnictví.

„Nic ve stavebnictví se neděje bez norem. Ve stavebnictví neexistuje žádné „předělání“; konstrukce musí být postavena tak, aby byla bezpečná a odolala zkoušce času a živlů. Stavební sektor se nebrání přijímání nových přístupů a technologií, ale musí mít jistotu, že „tištěné“ struktury jsou bezpečné a splňují nebo překračují požadavky. Zde hrají standardy klíčovou roli,“ řekl Mansour. "Normy umožňují masové přijetí a přijetí, což podporuje vytvoření zdravého konkurenčního trhu, který podporuje další vývoj materiálů a přístupů a umožňuje konkurenceschopné ceny."

Z tohoto důvodu si Mansour vzal na sebe v březnu 2021 ustavit komisi, která se bude tímto problémem zabývat. Co se stalo výborem ISO/TC 261/JG 80, vypracovalo návrh normy, ISO/ASTM 52939, před oficiálním zveřejněním do konce roku 2022 projde druhou kontrolou a komentářem.

„Je to aktuální, protože to hraje roli v několika iniciativách vedených vládou, jako je nedávný návrh Evropské komise z 30^th, 2022, kde je výslovně uvedeno aditivum pro stavebnictví a kde Evropský výbor pro normalizaci (CEN a CENELEC) schválila přijetí ISO/ASTM 52939 jako normy CEN ISO/ASTM, jakmile bude zveřejněna,“ poznamenal Mansour.

Jak jsme viděli u jiných standardů 3D tisku, toto je pouze začátek dlouhého a pracného procesu, který bude nezbytný pro posun tohoto sektoru vpřed. Při provádění této klíčové práce bude dalším úsilím nezbytným pro pokrok v aditivní konstrukci další vzdělávání odborníků v oboru. V tomto ohledu bude Wohlers Associates, poháněný ASTM International, radit a podporovat globální stavební sektor tím, že pochopí silné stránky a omezení 3D tisku jako nástroje. Organizace nabízí strategický pohled na procesy, materiály, regulační iniciativy a vývoj a přijetí průmyslových standardů.