Merevolusi Konstruksi: Cetak 3D Mempercepat dan Menurunkan Biaya
Industri konstruksi sedang berubah, karena cetak 3D membuatnya lebih murah dan lebih cepat untuk membangun bangunan dan struktur lainnya dengan mengotomatisasi proses pembangunan menggunakan solusi robotik yang mengekspresikan beton. Dalam lima tahun terakhir, cetak konstruksi 3D (3DCP) telah mulai mengejar proliferasi aplikasi AM dan perbaikan yang terlihat di industri lain seperti kesehatan dan industri, secara fundamental mengubah salah satu industri terbesar di dunia.
Memahami Industri Cetak Konstruksi 3D
Printer 3D yang digunakan untuk konstruksi umumnya terbagi menjadi dua kategori: pengaturan gaya gantrang dan lengan robotik, yang pertama adalah solusi dominan untuk pencetakan di tempat seluruh struktur bangunan. Selain itu, pemain di industri cetak konstruksi 3D dikategorikan oleh menjadi penyedia teknologi semata (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 konstruksi bangunan baru dari awal hingga akhir.
Penggunaan cetak konstruksi 3D telah berkembang pesat dalam lima tahun terakhir, tidak hanya dalam hal jumlah bangunan yang dibuat, tetapi juga dengan respecto ke jenis bangunan atau struktur yang dibuat. Untuk menyebut 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 (mis. PERI Group.) Mereka telah membangun sekolah (Holcim/14 Pohon), basis menara turbin angin pada 30 ft (GE Renewable Energy), dan banyak struktur lain di enam benua.
Untuk perumahan residensial, yang merupakan area dengan minat paling besar sejauh ini, 3DCP mengatasi hingga maksimum 45 persen dari total biaya membangun bangunan. Ini karena beberapa jenis biaya belum dapat diatasi oleh teknologi pencetakan: Ini termasuk finishing/permukaan, jendela, pintu, dan komponen tersembunyi seperti mekanikal, listrik, atau plomberi. Untuk aplikasi komersial dan industri seperti menara turbin angin, teknologi mengatasi persentase yang jauh lebih tinggi, hingga 80 persen dari total biaya.
Dengan pasar 3DCP masih dalam tahap awal, estimasi ukuran pasar untuk industri masih terlalu premature untuk dipercaya. Namun, karena ukuran pasar konstruksi, jika 3DCP digunakan hanya pada 0,01 persen dari situs konstruksi, ukuran pasar masih akan besar.
Mengapa Cetak Konstruksi 3D Mencuat?
Ada empat manfaat kunci dari 3DCP: otomatisasi, kecepatan, keberlanjutan yang ditingkatkan, dan kebebasan desain yang ditambahkan. Di sini saya hanya akan menyentuh dua keuntungan pertama.
Otomatisasi mengurangi biaya: Industri konstruksi adalah antara sector yang paling tidak terotomatisasi/digitalisasi dengan potensi besar untuk meningkatkan produktivitas. Dari tahun 1947 hingga 2010 di AS, produktivitas meningkat 8 kali dalam manufaktur dan 16 kali untuk pertanian, sementara konstruksi hampir tidak melihat peningkatan produktivitas. Sebagai konsekuensi dari ini dan faktor lain, biaya untuk mendapatkan rumah telah meningkat secara dramatis dalam beberapa tahun terakhir, sebagian menghasilkan ketidakseimbangan yang semakin besar antara pasokan dan permintaan, dengan AS sendiri menghadapi celah empat juta rumah. Situasi semakin memburuk akhir-akhir ini oleh kenaikan dramatis harga bahan (mis., kayu dan besi) dan kurangnya umum tenaga kerja terampil. Sementara 3DCP sendirian tidak dapat menyelesaikan semua masalah struktural ini, mengotomatisasi proses mengurangi biaya dengan mengatasi kekurangan tenaga kerja, dengan printer hanya memerlukan 3 orang untuk mengoperasikannya. Akhir-akhir ini, solusi juga telah dikembangkan antara lain oleh COBOD yang memungkinkan penggunaan beton biasa untuk 3DCP (daripada mortir yang banyak kali lebih mahal), di antara bahan konstruksi termurah di dunia.
Kecepatan yang ditingkatkan untuk eksekusi proyek yang lebih cepat: Karena pengalaman yang meningkat dalam menguasai penggunaan teknologi 3DCP oleh semakin banyak perusahaan, kita tidak jauh dari melihat dinding rumah tipikal 2.000 ft2 dicetak 3D dalam waktu hanya lima hari kerja. Melakukan hal yang sama dengan metode konvensional seperti batang kayu atau batu bata akan memakan waktu yang jauh lebih lama dan melibatkan lebih banyak pekerja. Sebagai contoh dari kurva pembelajaran yang mudah 3DCP, pada tahun 2020 memakan waktu mitra kami PERI Group 36 hari untuk mencetak 3D bangunan pertama mereka, rumah 2 lantai 1.700 ft2 di Jerman. Ini setara dengan pembuatan sekitar 50 ft2 per hari. Ketika mereka menyelesaikan proyek kedua mereka beberapa bulan kemudian, unit apartemen 3 lantai 4.100 ft2 yang jauh lebih besar, mereka mengurangi waktu pencetakan menjadi hanya 21 hari, setara dengan sekitar 200 ft2 per hari. Mereka menempatkan produktivitas mereka empat kali lipat dari proyek pertama ke proyek kedua. Sejauh mana mereka akan menurunkan waktu pencetakan saat mengeksekusi proyek ke-10 mereka? Bagaimana dengan proyek nomor 100? Dengan hanya penggelaran produktivitas—dan itu tampak sangat mungkin berdasarkan hasil sejauh ini—target lima hari kerja untuk bangunan 2.000 ft2 akan segera tercapai.
Masa Depan Cetak 3D dalam Konstruksi
3DCP secara alami menghadapi hambatan untuk membuka potensi penuhnya, seperti kode/standar bangunan yang diperbarui dan peningkatan keterampilan tenaga kerja. Namun kita yakin bahwa teknologi akan membawa industri konstruksi dari satu kurva S teknologis ke yang berikutnya, membawa manfaat yang disebutkan di atas dan lebih banyak.
Bandingkan laptop PC pertama dan ponsel seluler pada tahun 1980-an dengan versi modern mereka saat ini: 3DCP akan memulai perjalanan perbaikan dan penggunaan yang luas yang sama yang dialami oleh teknologi terobosan lain ini, didorong oleh tiga faktor. Pertama, printer akan menjadi lebih andal dan lebih cepat. Kedua, printer 3D akan bertambah besar skala, memungkinkan proyek yang lebih besar. Dengan demikian, kemungkinan besar dalam waktu satu tahun kita akan mulai melihat printer yang mampu mencetak bangunan hingga lima atau bahkan enam lantai. Ketiga, kasus penggunaan baru akan dikembangkan, misalnya, fokus yang lebih besar pada bangunan dan struktur komersial, bukan hanya perumahan residensial, di mana teknologi 3DCP dapat mengatasi porsi yang lebih besar dari total biaya.
