Wawancara:Dr Richard Buswell dari Universitas Loughborough

University of Loughborough telah memimpin dalam membangun manufaktur aditif di sektor konstruksi selama lebih dari sepuluh tahun sekarang. Sekolah Teknik Sipil dan Bangunan telah memenangkan pengakuan dengan proses inovatif untuk pencetakan 3D dengan beton, dan bekerja sama dengan para pemimpin industri seperti Skanska dan Pusat Teknologi Manufaktur untuk menetapkan ini sebagai alat yang layak untuk berbagai aplikasi konstruksi.

RP Platform cukup beruntung untuk duduk bersama Dr Richard Buswell untuk membahas penelitian mutakhir yang berlangsung di Loughborough, tantangan untuk memperkenalkan teknologi baru ke industri konservatif, dan peran AM dalam gerakan yang lebih luas menuju otomatisasi di seluruh sektor.

Bagaimana awalnya Anda tertarik dengan pencetakan 3D?

Latar belakang saya adalah membangun kinerja energi. Itulah yang saya lakukan PhD saya, tetapi pada saat itu, ada beberapa percakapan yang terjadi antara departemen teknik sipil dan teknik mesin kami tentang manufaktur aditif, yang memicu minat saya dan saya terlibat sejak saat itu.

Ceritakan lebih banyak tentang beberapa penelitian yang Anda lakukan pada pencetakan 3D di Loughborough saat ini…

Kami melakukan banyak studi pelingkupan seputar gagasan manufaktur aditif pada tahun 2004, tetapi baru pada tahun 2006 kami mendapatkan hibah besar pertama kami. Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) memprakarsai inisiatif nasional untuk melihat pusat keunggulan manufaktur yang inovatif, dan Loughborough adalah salah satunya. Ini memberi kami platform untuk mengedepankan karya 'langit biru' ini, yang tentu saja, "Bisakah kita menggunakan manufaktur aditif dalam konstruksi?"

Itu adalah pertanyaan terbuka. Apa yang akan kita cetak? Bagaimana kita akan mencetaknya? Tak satu pun dari jawaban itu ada di sana. Pada tahun 2011 kami mengembangkan teknologi pencetakan 3D beton kami dan kemudian di tahun-tahun berikutnya, kami telah mencoba untuk mengkomersialkan itu, bekerja dengan orang-orang seperti Hyundai dan (baru-baru ini) Skanska untuk mendorong teknologi di luar sana.

Kami datang dengan sebuah ide dan kami telah membuktikan kelayakannya di lab, tetapi jika punya kaki, ia harus pindah ke arena industri.

Bagaimana Anda sampai pada beton cetak 3D, dibandingkan dengan bahan lain?

Ini adalah pertanyaan yang bagus. Semuanya bermuara pada fungsionalitas komponen yang ingin Anda buat. Kami membuat bangunan dari kaca, baja, kayu, plester, beton dan tanah liat. Ada alasan yang sangat bagus mengapa kami menggunakan bahan-bahan ini. Mereka umumnya cukup bersumber secara lokal (terutama tanah liat dan beton), mereka sangat kuat dan tahan lama, dan industri memahaminya. Jika Anda akan menghasilkan sesuatu yang akan menjadi bagian dari sebuah bangunan, itu harus sesuai dengan tujuannya. Konstruksi adalah industri yang beroperasi dengan margin yang sangat rendah. Beberapa persen keuntungan adalah tipikal untuk perusahaan besar, jadi Anda tidak akan mendapatkan bahan-bahan kuno yang eksotik di sebagian besar bangunan. Anda ingin menggunakan bahan yang relatif murah, tersedia, dan sesuai dengan tujuan.

Kami memiliki banyak diskusi tentang ini; dari bahan yang tersedia, mana yang bisa Anda terapkan untuk manufaktur aditif? Tanah liat, tentu saja. Di sisi lain, ketika Anda berbicara tentang balok dan gelagar baja, ada alasan mengapa kami membuat barang seperti itu dengan metode yang sudah dikenal. Sintering logam dengan baja adalah proses berenergi tinggi, dan Anda juga harus mempertimbangkan semua biaya persiapan bahan, jadi ini bukan pilihan yang tepat untuk konstruksi.

Ketika sampai pada itu, beton adalah bahan yang sangat bagus. Jika kita memiliki campuran yang homogen dan dipadatkan dengan baik — terlepas dari apakah itu dicetak atau dicetak — kita kurang lebih tahu bagaimana kinerjanya. Kami tahu kami dapat memperkuatnya untuk mendapatkan kapasitas lentur, dan ditambah dengan itu, ada banyak pekerjaan pada beton semprot, yang merupakan sepupu lebih tua dari pencetakan beton 3D.

Rekan saya, Profesor Simon Austin, yang telah menjadi mitra dalam pekerjaan ini, telah menghabiskan karirnya melihat beton semprot untuk diperbaiki. Untuk jembatan, misalnya, beton di bawahnya terkadang pecah sehingga Anda bisa melihat tulangannya. Anda dapat menyemprotkan beton ke atasnya untuk memperbaikinya. Ada banyak pekerjaan yang dilakukan pada reologi [studi tentang aliran materi] dari campuran tersebut di Loughborough, jadi sepertinya perpanjangan alami untuk beralih dari penyemprotan beton ke ekstrusi itu.

Intinya adalah kami memiliki materi bagus yang diketahui dan dipahami industri. Kami mengetahui sesuatu tentang reologi dan bagaimana membuatnya melakukan apa yang kami inginkan, dan setelah Anda mengekstrusinya, Anda dapat menempatkannya dalam tiga dimensi. Sepertinya langkah yang masuk akal.

Seperti apa penyerapannya sejak saat itu?

Ide pencetakan 3D dengan beton telah berkembang pesat. Saat ini ada 30-40 proyek yang berlangsung di area ini secara internasional. Banyak sekali yang melihat ekstrusi dan membangun dinding vertikal di tempat, sedangkan kami awalnya melihat komponen pembangkit yang bisa dirakit menjadi bangunan. Secara keseluruhan, ada banyak minat secara global. Saat ini, industri sedang mengamati teknologi — hanya memahami ke mana arahnya dan apa kemampuannya.

Saya rasa belum ada pasar yang jelas. Ada semua ide yang berbeda (orang telah melihat pencetakan perumahan murah, misalnya), tetapi sampai seseorang mendirikan entitas bisnis yang serius yang benar-benar menghasilkan pendapatan, kita tidak akan tahu. Hal yang sama terjadi di masa-masa awal pembuatan aditif:bagus untuk membuat prototipe, tapi untuk apa lagi?

Kami masih di tahap pertama, karena industri konstruksi cukup konservatif. Ini masih cukup baru untuk keseluruhan konsep pemodelan 3D. Saya rasa perjalanan masih panjang, tetapi setelah satu orang melakukannya, orang-orang akan mulai berpikir tentang bagaimana mereka dapat menerapkan teknologi ini dan kepercayaan diri akan tumbuh.

Pada titik ini, aplikasi seperti apa yang Anda bayangkan untuk itu?

Sepanjang perjalanan, ini menjadi salah satu pertanyaan besar. Apa yang akan Anda buat dengan itu? Dimana pasarnya? Di Loughborough, kami telah menghasilkan karya bangku — instalasi seni. Jelas, itu aplikasi. Saya pikir ada kecenderungan yang meningkat terhadap orang-orang yang menginginkan barang-barang yang dipesan lebih dahulu seperti ini, jadi bukankah teknologi ini akan masuk ke pasar itu pada tingkat tertentu?

Ketika arsitek dan klien mereka menginginkan panel melengkung atau bentuk rumit — apa pun yang membutuhkan cetakan — itu dengan cepat menjadi sangat mahal, dan meskipun tidak akan murah dengan AM, itu mungkin membuat desain yang rumit menjadi pilihan yang kompetitif. Jika Anda menjadikannya pilihan yang kompetitif, maka ada pasar untuk itu.

Saya pikir ini semua adalah bagian dari gerakan yang lebih luas menuju otomatisasi dalam konstruksi — penghapusan tenaga kerja manual. Khususnya di Inggris, untuk semua pekerjaan infrastruktur yang akan terjadi dalam 20-30 tahun ke depan — semua proyek sipil besar — ​​tidak ada tenaga untuk melakukannya. Jadi, ada dorongan besar untuk melihat bagaimana otomatisasi dapat membantu. Otomatisasi konstruksi adalah pasar yang belum dimanfaatkan, jadi ada gambaran yang jauh lebih besar yang dimainkan di sini. Pencetakan 3D adalah ujung tombak yang bagus dan saya yakin itu akan memiliki ceruk, jadi saya pikir di tahun-tahun mendatang, kita akan melihatnya lebih banyak di area ini. Misalnya, Pusat Teknologi Manufaktur sudah menggunakan proyek pencetakan 3D kami dengan Skanska untuk mengembangkan sayap otomatisasi konstruksinya.

Tren otomasi seperti apa yang Anda lihat di dunia konstruksi saat ini?

Beberapa orang menyamakan ini dengan transisi yang dialami industri otomotif ketika bergerak menuju jalur otomatis. Kami sedang melihat dua industri yang sangat manual, di mana kesehatan &keselamatan adalah pendorong terpenting. Menempatkan orang dalam bahaya, berurusan dengan bahan berbahaya, konsekuensi seumur hidup dari pekerjaan manual yang berat… Semua hal itu sangat penting bagi kesehatan bangsa. Kami juga bangsa yang akan bertambah tua, jadi kami tidak akan memiliki jutaan anak berusia 20 tahun untuk mengangkat barang! Hal-hal seperti membuat daun jendela di lokasi, bekerja di tanah atau di ketinggian... Dalam lingkungan berbahaya semacam ini, jika Anda dapat mengurangi jumlah orang yang bekerja di dalamnya, Anda dapat mengurangi kemungkinan kecelakaan.

Tantangannya adalah, bagaimana industri benar-benar mewujudkannya. Ini akan mempengaruhi keseluruhan proses konstruksi, di mana semuanya harus direncanakan untuk diproduksi dan diproduksi dengan cara tertentu. Di pabrik, tempat Anda membuat komponen, Anda mungkin lebih dapat memperkenalkan metode otomatis, tetapi operasi di tempat merupakan tantangan, karena otomatisasi harus bekerja dengan semua elemen lainnya.

Ini bukan langkah yang tidak penting untuk dilakukan; kita berbicara beberapa dekade. Perubahan besar akan terjadi dalam waktu yang lama. Dengan pencetakan beton, saya pikir selalu layak untuk merenungkan hal-hal aditif skala kecil, ketika pertama kali muncul di tahun delapan puluhan. Baru sekarang benar-benar menemukan ceruk dan pasarnya. Ini adalah periode pengembangan yang panjang! Kami baru sepuluh tahun, tetapi dalam sepuluh tahun itu kami telah melihat percepatan besar minat secara global dan orang-orang mulai bekerja dengan teknologi ini. Artinya, secara internasional, orang-orang mulai masuk ke gambaran yang lebih besar, tetapi dalam hal menjadikannya kenyataan komersial, siapa tahu…

Agar benar-benar bertahan di industri, saya pikir kita berbicara 10-20 tahun, tetapi melihat beberapa kisah sukses awal, itu bisa lebih cepat dari itu.

Apa yang akan datang untuk pencetakan 3D dalam waktu dekat yang paling membuat Anda bersemangat?

Selama beberapa tahun terakhir, yang luar biasa adalah tampaknya ada ledakan besar minat internasional. Saya pikir rumah cetak 3D Winsun benar-benar membuat semua orang duduk, jadi mereka membawa sorotan ke area tersebut. Di balik itu, ada komite RILEM yang saya ikuti yang membahas reologi dan teknologi beton. Kami sedang berupaya untuk memahami lebih lanjut tentang perawatan teknis mortar semen yang digunakan dalam pencetakan beton dari sudut pandang ilmu material. Itu kemudian akan meningkatkan pemahaman dan mendukung aplikasi konstruksi apa pun di masa depan.

http://www.lboro.ac.uk/enterprise/3dcp/