Pencetakan 3D Mengubah Industri Konstruksi

Industri konstruksi berubah, karena pencetakan 3D membuatnya lebih murah dan lebih cepat untuk membangun gedung dan struktur lainnya dengan mengotomatiskan proses pembangunan menggunakan solusi robotik yang mengekstrusi beton. Dalam lima tahun terakhir, pencetakan konstruksi 3D (3DCP) telah mulai mengejar perkembangan aplikasi AM dan peningkatan yang terlihat di industri lain seperti perawatan kesehatan dan industri, yang secara fundamental mengubah salah satu industri terbesar di dunia.

Memahami Industri Percetakan Konstruksi 3D

Printer 3D yang digunakan untuk konstruksi umumnya terbagi dalam dua kategori:pengaturan gaya gantry dan lengan robot, dengan yang pertama menjadi solusi dominan untuk pencetakan seluruh struktur bangunan di lokasi. Selain itu, pemain di industri percetakan konstruksi 3D dikategorikan sebagai penyedia teknologi tunggal (seperti COBOD International); penyedia bangunan turnkey ujung ke ujung yang juga bertindak sebagai kontraktor, menggunakan bahan milik mereka sendiri; atau bahkan sebagai Kontraktor Umum yang mengelola seluruh pembangunan gedung baru dari awal hingga akhir.

Penggunaan pencetakan konstruksi 3D telah berkembang pesat dalam lima tahun terakhir, tidak hanya dalam hal bangunan yang dibuat, tetapi juga dalam hal jenis bangunan atau struktur yang dibuat. Untuk menyebutkan beberapa aplikasi dan contoh 3DCP, mesin COBOD sendiri telah digunakan oleh mitra kami untuk mencetak bangunan satu, dua, dan tiga lantai hingga 4.100 ft2 (misalnya PERI Group.) Mereka telah membangun sekolah (Holcim/14 Pohon), pangkalan menara turbin angin setinggi 30 kaki (GE Renewable Energy), dan banyak bangunan lainnya di enam benua.

Untuk perumahan, yang sejauh ini menjadi area yang paling diminati, 3DCP menangani hingga maksimum 45 persen dari total biaya pembangunan gedung. Ini karena beberapa jenis biaya belum dapat diatasi oleh teknologi pencetakan:Ini termasuk finishing/permukaan, jendela, pintu, dan komponen tersembunyi seperti mekanik, listrik, atau pipa ledeng. Untuk aplikasi komersial dan industri lainnya seperti menara turbin angin, teknologi ini menangani persentase yang jauh lebih tinggi, hingga 80 persen dari total biaya.

Dengan pasar 3DCP yang masih dalam tahap awal, perkiraan ukuran pasar untuk industri ini masih terlalu dini untuk dipercaya. Namun, karena ukuran pasar konstruksi, jika 3DCP digunakan hanya pada 0,01 persen lokasi konstruksi, ukuran pasar akan tetap besar.

Mengapa Pencetakan Konstruksi 3D Lepas landas?

Ada empat manfaat utama 3DCP:otomatisasi, kecepatan, peningkatan keberlanjutan, dan kebebasan desain tambahan. Di sini saya hanya akan menyentuh dua keuntungan pertama.

Pengurangan biaya otomatisasi:Industri konstruksi adalah salah satu yang paling tidak otomatis/digital dari semua sektor dengan potensi besar untuk meningkatkan produktivitas. Dari tahun 1947 hingga 2010 di AS, produktivitas meningkat 8× di bidang manufaktur dan 16× untuk pertanian, sementara konstruksi hampir tidak melihat peningkatan produktivitas. Sebagai konsekuensi dari ini dan faktor lainnya, biaya untuk memperoleh rumah telah meningkat secara dramatis dalam beberapa tahun terakhir, sebagian menghasilkan ketidaksesuaian yang lebih besar dan lebih besar antara penawaran dan permintaan, dengan AS sendiri menghadapi kesenjangan empat juta rumah. Situasi ini diperburuk akhir-akhir ini oleh kenaikan dramatis dalam harga bahan (misalnya, kayu dan baja) dan kurangnya tenaga kerja terampil. Sementara 3DCP saja tidak dapat menyelesaikan semua masalah struktural ini, proses otomatisasi mengurangi biaya dengan mengatasi kekurangan tenaga kerja, dengan printer hanya membutuhkan 3 orang untuk beroperasi. Akhir-akhir ini, solusi juga telah dikembangkan antara lain oleh COBOD yang memungkinkan untuk menggunakan beton biasa untuk 3DCP (bukan mortar yang berkali-kali lebih mahal), di antara bahan konstruksi termurah di dunia.

Peningkatan kecepatan untuk pelaksanaan proyek yang lebih cepat:Karena pengalaman yang meningkat dalam menguasai penggunaan teknologi 3DCP oleh semakin banyak perusahaan, kami tidak jauh dari melihat dinding rumah berukuran 2.000 kaki2 dicetak 3D hanya dalam lima hari kerja. Melakukan hal yang sama dengan metode konvensional seperti rangka batang atau pasangan bata akan memakan waktu jauh lebih lama dan melibatkan lebih banyak pekerja. Sebagai contoh kurva pembelajaran 3DCP yang mudah, pada tahun 2020 mitra kami PERI Group membutuhkan waktu 36 hari untuk mencetak 3D bangunan pertama mereka, rumah 2 lantai seluas 1.700 ft2 di Jerman. Ini setara dengan membuat sekitar 50 ft2 per hari. Ketika mereka menyelesaikan proyek kedua mereka beberapa bulan kemudian, unit lima apartemen tiga lantai 4.100 ft2 yang jauh lebih besar, mereka mengurangi waktu pencetakan menjadi hanya 21 hari, setara dengan sekitar 200 ft2 per hari. Mereka melipatgandakan produktivitas mereka dari proyek pertama ke proyek kedua. Seberapa jauh mereka akan mengurangi waktu pencetakan saat menjalankan proyek ke-10 mereka? Bagaimana dengan proyek nomor 100? Dengan produktivitas dua kali lipat—dan tampaknya sangat mungkin berdasarkan hasil sejauh ini—target lima hari kerja untuk gedung seluas 2.000 kaki2 akan segera tercapai.

Masa Depan Pencetakan 3D dalam Konstruksi

3DCP secara alami menghadapi hambatan untuk membuka potensi penuhnya, seperti kode/standar bangunan yang diperbarui dan peningkatan keterampilan tenaga kerja. Namun kami yakin bahwa teknologi tersebut akan membawa industri konstruksi dari satu kurva S teknologi ke teknologi berikutnya, membawa serta manfaat yang disebutkan di atas dan banyak lagi.

Bandingkan laptop PC dan ponsel pertama di tahun 1980-an dengan rekan-rekan mereka saat ini:3DCP akan memulai perjalanan peningkatan yang serupa dan penggunaan yang meluas yang dialami oleh teknologi terobosan lainnya ini, didorong oleh tiga faktor. Pertama, printer akan menjadi lebih andal dan lebih cepat. Kedua, printer 3D akan meningkat dalam skala, memungkinkan untuk proyek yang lebih besar. Dengan demikian, kemungkinan dalam satu tahun kita akan mulai melihat printer yang mampu mencetak gedung hingga lima bahkan enam lantai. Ketiga, kasus penggunaan baru akan dikembangkan, misalnya, fokus yang lebih besar pada bangunan dan struktur komersial, bukan hanya perumahan, di mana teknologi 3DCP dapat menangani bagian yang lebih besar dari total biaya.