3D-печать меняет строительную отрасль

Строительная отрасль меняется благодаря 3D-печати, которая удешевляет и ускоряет строительство зданий и других сооружений за счет автоматизации строительных процессов с использованием роботизированных решений для экструзии бетона. За последние пять лет 3D-печать строительных конструкций (3DCP) начала догонять распространение приложений AM и улучшения, наблюдаемые в других отраслях, таких как здравоохранение и промышленность, коренным образом меняя одну из крупнейших отраслей в мире.

Знакомство с индустрией строительной 3D-печати

3D-принтеры, используемые в строительстве, обычно делятся на две категории:портальные установки и роботизированные манипуляторы, причем первая из них является доминирующим решением для печати на месте целых строительных конструкций. Кроме того, игроки в индустрии 3D-печати строительных конструкций делятся на категории либо исключительно поставщиков технологий (например, COBOD International); комплексные поставщики строительных материалов под ключ, которые также выступают в качестве подрядчиков, используя собственные запатентованные материалы; или даже в качестве генерального подрядчика, который управляет всем строительством новых зданий от начала до конца.

Использование 3D-печати в строительстве быстро растет в последние пять лет не только с точки зрения строящихся зданий, но и с точки зрения типа строящегося здания или конструкций. Чтобы назвать несколько приложений и примеров 3DCP, одни только машины COBOD использовались нашими партнерами для печати одно-, двух- и трехэтажных зданий площадью до 4100 футов2 (например, PERI Group). Они построили школы (Holcim/14). деревья), основания башен ветряных турбин на высоте 30 футов (GE Renewable Energy) и многие другие сооружения на шести континентах.

Для жилых домов, которые до сих пор вызывали наибольший интерес, 3DCP учитывает максимум 45 процентов от общей стоимости строительства здания. Это связано с тем, что некоторые типы затрат еще не могут быть учтены с помощью технологии печати:к ним относятся отделка/поверхности, окна, двери и скрытые компоненты, такие как механика, электрика или сантехника. Для более коммерческих и промышленных приложений, таких как башни ветряных турбин, технология охватывает гораздо более высокий процент, до 80 процентов от общей стоимости.

Поскольку рынок 3DCP все еще находится в зачаточном состоянии, оценки размера рынка для отрасли еще слишком преждевременны, чтобы им можно было доверять. Однако из-за размера строительного рынка, если бы 3DCP использовалась всего на 0,01% строительных площадок, размер рынка все равно был бы огромным.

Почему строительная 3D-печать набирает популярность?

У 3DCP есть четыре ключевых преимущества:автоматизация, скорость, повышенная устойчивость и дополнительная свобода проектирования. Здесь я коснусь только первых двух преимуществ.

Автоматизация снижает затраты:строительная отрасль является одной из наименее автоматизированных/цифровых отраслей с большим потенциалом повышения производительности. С 1947 по 2010 год в США производительность в обрабатывающей промышленности выросла в 8 раз, а в сельском хозяйстве — в 16 раз, в то время как в строительстве почти не наблюдалось повышения производительности. В результате этого и других факторов стоимость приобретения дома резко возросла в последние годы, что частично привело к все большему и большему несоответствию между спросом и предложением, при этом только в США существует разрыв в четыре миллиона домов. В последнее время ситуация усугубляется резким ростом цен на материалы (например, древесину и сталь) и общей нехваткой квалифицированной рабочей силы. Хотя 3DCP сама по себе не может решить все эти структурные проблемы, автоматизация процессов снижает затраты за счет решения проблемы нехватки рабочей силы, поскольку для работы принтеров требуется всего 3 человека. В последнее время, среди прочего, COBOD также разработала решения, благодаря которым можно использовать для 3DCP обычный бетон (вместо во много раз более дорогих растворов), один из самых дешевых строительных материалов в мире.

Улучшенная скорость для более быстрого выполнения проекта:благодаря накопленному опыту освоения технологии 3DCP все большим количеством компаний мы недалеки от того, чтобы увидеть, как стены типичного дома площадью 2000 кв. футов будут напечатаны на 3D-принтере всего за пять рабочих дней. Выполнение того же с помощью традиционных методов, таких как каркасная кладка или каменная кладка, займет значительно больше времени и потребует больше рабочих. В качестве примера простой кривой обучения 3DCP:в 2020 году нашему партнеру PERI Group потребовалось 36 дней, чтобы напечатать свое первое здание — двухэтажный дом площадью 1700 кв. футов в Германии — за 36 дней. Это эквивалентно производству приблизительно 50 футов2 в день. Когда несколько месяцев спустя они завершили свой второй проект, гораздо более крупный трехэтажный дом с пятью квартирами площадью 4100 кв. футов, они сократили время печати до 21 дня, что эквивалентно примерно 200 кв. кв. м в день. Они увеличили свою производительность в четыре раза от первого ко второму проекту. Насколько еще они сократят время печати при выполнении своего 10-го проекта? А проект номер 100? Всего лишь удвоив производительность — и судя по полученным результатам, это кажется весьма вероятным — вскоре будет достигнута цель в пять рабочих дней для здания площадью 2000 кв. футов.

Будущее 3D-печати в строительстве

3DCP, естественно, сталкивается с препятствиями, чтобы полностью раскрыть свой потенциал, такими как обновленные строительные нормы/стандарты и повышение квалификации рабочих. Однако мы уверены, что эта технология перенесет строительную отрасль от одной технологической S-образной кривой к другой, принеся с собой вышеупомянутые преимущества и многое другое.

Сравните первые портативные компьютеры и мобильные телефоны 1980-х годов с их сегодняшними аналогами:3DCP отправится на такой же путь совершенствования и широкого использования, как и эти другие передовые технологии, обусловленный тремя факторами. Во-первых, принтеры станут надежнее и быстрее. Во-вторых, масштабы 3D-принтеров увеличатся, что позволит реализовывать более крупные проекты. Таким образом, вполне вероятно, что в течение года мы увидим принтеры, способные печатать здания до пяти или даже шести этажей. В-третьих, будут разработаны новые варианты использования, например, больше внимания будет уделяться коммерческим зданиям и сооружениям, а не только жилым домам, где технология 3DCP может покрыть большую долю общих затрат.