ในที่สุด House 3D Printing ก็สร้างมันขึ้นมา?

นอกเหนือจากอุตสาหกรรมการผลิตสารเติมแต่ง (AM) เรามักจะเห็นแนวคิดของการสร้างสารเติมแต่งที่เรียกว่า "การพิมพ์ 3 มิติในบ้าน" หรือ "การก่อสร้างที่พิมพ์ 3 มิติ" แค่เห็นผลลัพธ์ของ GoogleGOOG
เครื่องมือคำหลักด้านล่าง ในส่วนนี้บ่งบอกถึงระดับการรับรู้ที่ประชาชนทั่วไปมีในภาคส่วนนี้ เนื่องจากข่าวกระแสหลักส่วนใหญ่ครอบคลุมจำนวนบ้านที่เพิ่มขึ้นซึ่งขณะนี้สร้างด้วยเทคนิคการพิมพ์ 3 มิติที่เป็นรูปธรรม อย่างไรก็ตาม การก่อสร้างแบบเติมแต่งกำลังมาถึงจุดที่ภาคส่วนนี้มีมูลค่าสำหรับที่อยู่อาศัยที่พิมพ์ 3 มิติและอื่น ๆ

การก่อสร้างแบบเติมแต่งได้เกิดขึ้นแล้ว

นี่เป็นสัญญาณบ่งบอกถึงการพัฒนาหลายอย่าง โดยหลัก ๆ ก็คือจำนวนผู้เล่นที่มีขนาดใหญ่มากที่ได้เข้ามาในพื้นที่ พาดหัวข่าวมากมายที่เราเห็นในปัจจุบันถูกสร้างขึ้นโดยบริษัทสตาร์ทอัพขนาดเล็กบางราย รวมถึง ICON และ COBOD ผู้สร้างระบบการพิมพ์ 3 มิติสำหรับงานก่อสร้าง อย่างไรก็ตาม ลูกค้าของพวกเขาคือกลุ่มลูกค้าที่ใหญ่ที่สุดในโลก

ตัวอย่างเช่น COBOD—ถอย โดย PERI Group มูลค่า 1.8 พันล้านดอลลาร์—เป็นซัพพลายเออร์ของ GE ซึ่งเพิ่งสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกในการก่อสร้างสารเติมแต่งที่ใหญ่ที่สุดในโลกสำหรับฐานคอนกรีตพิมพ์ 3 มิติสำหรับกังหันลม Holcim ยักษ์ซีเมนต์มูลค่า 28 พันล้านดอลลาร์ในน้ำร้อนสำหรับทำ ข้อเสนอ กับ ISIS ในซีเรียเป็นลูกค้า COBOD อีกราย ใช้เครื่อง COBOD กับโรงพิมพ์ 3 มิติและโรงเรียนในแอฟริกาผ่านกลุ่มที่ไม่แสวงหาผลกำไร 14 ต้น.

ลูกค้าของ ICON นั้นน่าจะใหญ่กว่านั้นอีก นอกเหนือจากการร่วมมือกับผู้พัฒนาที่อยู่อาศัยรายย่อยแล้ว พันธมิตรหลักของ ICON ได้แก่ NASA และกระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ สำหรับกองทัพสหรัฐฯ ICON มีการพิมพ์ 3 มิติ ที่พักพิงรถ และ ค่ายทหารขนาดใหญ่.

ในขณะเดียวกัน กลุ่มบริษัทอื่นกำลังเข้าสู่ภาคส่วนนี้ รวมถึง ซีเม็กซ์, บริษัทวัสดุก่อสร้างที่ใหญ่เป็นอันดับ 5 ของโลก; ซิก้ายักษ์ใหญ่ด้านเคมีของสวิสที่มีมูลค่าตามราคาตลาดในปัจจุบัน 38 ล้านดอลลาร์ และ Saint-Gobainซึ่งเป็นหนึ่งในบริษัทข้ามชาติวัสดุก่อสร้างที่เก่าแก่และใหญ่ที่สุดในโลก โดยมีรายได้ประมาณ 47 พันล้านดอลลาร์

การก่อสร้างแบบเติมแต่งมาจากไหน?

Wohlers Associates ซึ่งขับเคลื่อนโดย ASTM International เป็นบริษัทที่ปรึกษาที่เก่าแก่และเป็นที่ยอมรับมากที่สุดในอุตสาหกรรมการพิมพ์ 3 มิติ ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2022 ผู้เชี่ยวชาญด้านการพิมพ์ 3 มิติด้านการก่อสร้าง สเตฟาน แมนซูร์ เข้าร่วม Wohler ในฐานะที่ปรึกษาร่วมโดยเสนอสัญญาณอีกประการหนึ่งว่าการก่อสร้างแบบเติมแต่งได้สร้างขึ้น เรารู้ว่าการพิมพ์ 3 มิติสำหรับงานก่อสร้างเป็นมากกว่า "การพิมพ์ 3 มิติในบ้าน" แต่มาจากไหน Mansour มีคำตอบบางอย่าง

ผู้เชี่ยวชาญระบุว่า การก่อสร้างแบบเพิ่มเนื้อได้รับแรงหนุนอย่างมากจากตะวันออกกลาง โดยที่สหรัฐอาหรับเอมิเรตส์ประกาศวิสัยทัศน์ 2030 และซาอุดิอาระเบียเปิดตัว โครงการ NEOM. อดีตพยายามที่จะทำให้ ร้อยละ 25 ของอาคารดูไบ 3 มิติที่พิมพ์โดย 2030 ในขณะที่หลังฉีด $ 500 พันล้านสำหรับการวางแผนและการก่อสร้างจากกองทุนเพื่อการลงทุนสาธารณะของซาอุดีอาระเบียและนักลงทุนต่างชาติ

“ในการตอบสนอง ผู้รับเหมาทั่วไปได้ริเริ่มความพยายามในการตรวจสอบเพิ่มเติมและตระหนักถึงสารเติมแต่งสำหรับการก่อสร้างเป็นเครื่องมือในการส่งมอบวัตถุประสงค์ที่จำเป็น” Mansour กล่าว “บริษัทที่มีชื่อเสียงและผู้เล่นหลักในภูมิภาคอ่าวไทย ได้แก่ BAM Infra, BESIX, Freyssinet, Vinci, ACCIONA และ Consolidated Contractors Company ความก้าวหน้าและความสำเร็จของยุโรปในด้านสารเติมแต่งสำหรับการก่อสร้างในช่วงหกปีที่ผ่านมาเป็นผลโดยตรงจากบริษัทที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ ซึ่งตั้งอยู่ในยุโรปและทำงานร่วมกับซัพพลายเออร์วัสดุต่างๆ สถาบันทางเทคนิค และการเริ่มต้นการพิมพ์ 3 มิติด้านการก่อสร้าง พวกเขาต้องการตระหนักถึงสารเติมแต่งสำหรับการก่อสร้างเป็นเครื่องมือในภาคส่วนนี้”

สิ่งนี้ได้รับแรงผลักดันเพิ่มเติมจากผลกระทบของการแพร่ระบาดและผลกระทบด้านลบที่เทคโนโลยีการก่อสร้างแบบดั้งเดิมมีต่อระบบนิเวศของเรา จากข้อมูลของ Mansour ปัญหาต่างๆ เช่น ช่องว่างในห่วงโซ่อุปทาน กำลังแรงงานที่ลดลง ความต้องการการก่อสร้างที่เพิ่มขึ้น ต้นทุนวัสดุที่สูงขึ้น และต้นทุนด้านความยั่งยืนของลูกค้า "กำลังผลักดันให้ภาคส่วน AEC คิดใหม่เกี่ยวกับสถานะที่เป็นอยู่และมุ่งไปสู่การเติมแต่งสำหรับการก่อสร้าง"

อะไรต่อไปสำหรับการก่อสร้าง 3D Printing?

เมื่อมีการนำไปใช้ที่เพิ่มขึ้นนี้ Mansour ได้กล่าวไว้ มีสองประเด็นสำคัญที่แสดงถึงขั้นตอนต่อไปของการพัฒนาสำหรับการก่อสร้างแบบเพิ่มเนื้อวัสดุ: การปรับปรุงเทคโนโลยีและทำให้มีความยั่งยืนมากขึ้น ในส่วนแรก เราจะเห็นคุณลักษณะต่างๆ เช่น การตรวจสอบการพิมพ์อัตโนมัติผ่านการใช้เซ็นเซอร์และปัญญาประดิษฐ์ที่ใช้ปรับปรุงคุณภาพการพิมพ์ นอกจากนี้ กระบวนการทดสอบการทำงานและการรื้อถอนสำหรับอุปกรณ์การพิมพ์ 3 มิติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการพิมพ์ในสถานที่จะได้รับการปรับให้เหมาะสม

ด้านความยั่งยืนเรารู้อยู่แล้วว่าถ้าอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์เป็นประเทศก็คงจะเป็น ใหญ่เป็นอันดับสาม การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในโลกหลังจากที่จีนและโครงการ Mansour ของสหรัฐฯ ลดการพึ่งพาวัสดุนี้เพื่อสนับสนุน เมทาคาโอลิน, อะโดบี, หินปูน, ขยะจากการก่อสร้างที่นำกลับมาใช้ใหม่, หางเหมือง, หินดินดาน และอื่นๆ ในทำนองเดียวกัน จะมีการสำรวจวัสดุเสริมแรงชนิดใหม่ รวมถึงเหล็กเส้นและใยกัญชง กราฟีน เส้นใยฝังตัว และมวลรวมแก้ว

แน่นอน การก่อสร้างแบบเติมเนื้อวัสดุไม่ได้ใช้สำหรับบ้านคอนกรีตจากการพิมพ์ 3 มิติเท่านั้น และจะไม่มีในอนาคตด้วย Mansour ชี้ให้เห็นถึงการใช้งานจำนวนหนึ่งนอกเหนือจากสิ่งที่ครอบคลุมในสื่อกระแสหลักส่วนใหญ่ เช่น สินค้าคงคลังดิจิทัลเพื่อจัดการกับค่าใช้จ่ายด้านต้นทุน เวลาในการผลิต และการขนส่ง เพิ่มประสิทธิภาพชิ้นส่วนและอะไหล่การพิมพ์ 3 มิติสำหรับอุปกรณ์ก่อสร้างที่มีอายุมาก วิธีการที่ยั่งยืนมากขึ้นในการสร้างส่วนหน้า การหุ้ม และตัวเชื่อมต่อโครงสร้าง และใช้แนวทางหมุนเวียนโดยใช้วัสดุรีไซเคิล เช่น พลาสติกและเศษไม้สำหรับเฟอร์นิเจอร์และอุปกรณ์ตกแต่งการพิมพ์ 3 มิติ

มาตรฐานการก่อสร้างสารเติมแต่ง

ก้าวไปข้างหน้า อุปสรรคที่ใหญ่ที่สุดสำหรับภาคส่วนนี้อาจไม่ใช่ลักษณะทางเทคโนโลยี แต่เกี่ยวข้องกับมาตรฐานในการก่อสร้างแบบเติมเนื้อวัสดุ

“ไม่มีอะไรในการก่อสร้างเกิดขึ้นได้หากปราศจากมาตรฐาน ไม่มี 'ทำซ้ำ' ในการก่อสร้าง โครงสร้างต้องสร้างให้มีความปลอดภัยและทนต่อการทดสอบของเวลาและองค์ประกอบ ภาคการก่อสร้างไม่รังเกียจที่จะนำแนวทางและเทคโนโลยีใหม่ ๆ มาใช้ แต่ต้องมั่นใจว่าโครงสร้างที่ 'พิมพ์' มีความปลอดภัยและตรงตามหรือเกินข้อกำหนด นี่คือจุดที่มาตรฐานมีบทบาทสำคัญ” มันซูร์กล่าว มาตรฐานทำให้สามารถนำไปใช้และยอมรับได้จำนวนมาก ซึ่งส่งเสริมการสร้างตลาดการแข่งขันที่ดี ซึ่งสนับสนุนการพัฒนาเพิ่มเติมในด้านวัสดุและแนวทาง และทำให้ราคาที่แข่งขันได้”

ด้วยเหตุนี้ Mansour จึงตั้งคณะกรรมการเพื่อแก้ไขปัญหาในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2021 สิ่งที่กลายเป็นคณะกรรมการ ISO/TC 261/JG 80 ได้ร่างมาตรฐานขึ้นมา ISO/มาตรฐาน ASTM 52939โดยกำหนดให้อยู่ระหว่างการพิจารณาครั้งที่สองและกระบวนการแสดงความคิดเห็นก่อนเผยแพร่อย่างเป็นทางการภายในสิ้นปี 2022

“นี่เป็นเวลาที่เหมาะสม เนื่องจากมันมีบทบาทในการริเริ่มของรัฐบาลหลายแห่ง เช่น ข้อเสนอล่าสุดของคณะกรรมาธิการยุโรปเมื่อวันที่ 30 มีนาคม^th, 2022 ที่มีการกล่าวถึงอย่างชัดเจนว่าสารเติมแต่งสำหรับการก่อสร้างและที่คณะกรรมการมาตรฐานยุโรป (CEN และ CENELEC) อนุมัติการนำ ISO/ASTM 52939 มาใช้เป็นมาตรฐาน CEN ISO/ASTM เมื่อเผยแพร่” Mansour กล่าว

ดังที่เราได้เห็นกับมาตรฐานการพิมพ์ 3 มิติอื่น ๆ นี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของกระบวนการที่ต้องใช้เวลานานและลำบาก ซึ่งจำเป็นต่อการผลักดันภาคส่วนนี้ไปข้างหน้า ด้วยการทำงานที่สำคัญนี้ ความพยายามอื่น ๆ ที่จำเป็นต่อความก้าวหน้าของการก่อสร้างแบบเติมแต่งจะเป็นการศึกษาอย่างต่อเนื่องของผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรม ในเรื่องนี้ Wohlers Associates ซึ่งขับเคลื่อนโดย ASTM International จะให้คำแนะนำและสนับสนุนภาคการก่อสร้างทั่วโลกด้วยการทำความเข้าใจจุดแข็งและข้อจำกัดของการพิมพ์ 3 มิติเป็นเครื่องมือ องค์กรเสนอมุมมองเชิงกลยุทธ์เกี่ยวกับกระบวนการ วัสดุ การริเริ่มด้านกฎระเบียบ และการพัฒนาและการนำมาตรฐานอุตสาหกรรมไปใช้