“Building the Future: Exploring the Potential of 3D Printing in Construction”
La creazione di prodotti solidi tridimensionali da un file digitale computerizzato è nota come stampa 3D, nota anche come fabbricazione additiva.
All'inizio, il termine “stampa 3D” si riferisce al processo di deposizione di strati su strati di un materiale legante su un letto di polvere utilizzando testine di stampa a getto d'inchiostro. Tuttavia, la definizione ora comprende una gamma più ampia di processi di fabbricazione additiva, tra cui la fusione laser selettiva e la fabbricazione additiva con fascio di elettroni.
Nei primi anni '80, l'inventore giapponese Hideo Kodama sviluppò due tecniche additive per la creazione di modelli plastici tridimensionali, che diedero origine all'idea della fabbricazione additiva. Creò strutture stampate in 3D utilizzando un polimero termoindurente fotoindurente.
Accedi al rapporto di esempio (inclusi grafici, diagrammi e figure): https://univdatos.com/report/3d-printing-filament-material-market/get-a-free-sample-form.php?product_id=35768
Cosa sono le stampanti 3D?
Per dirla semplicemente, le stampanti 3D impiegano CAD (Computer Aided Design) che è alimentato dalla tecnologia 3D per produrre oggetti 3D da una varietà di materiali, tra cui plastica fusa, polvere e calcestruzzo. Una casa stampata in 3D può essere creata utilizzando una varietà di stampanti 3D, che variano per dimensioni e design da piccoli modelli di edifici che si adattano a un piano di lavoro. Le stampanti 3D sono disponibili in tre categorie di base e funzionano tutte in modo leggermente diverso.
Tipi di stampanti 3D
·Stampanti stereolitografiche (SLA)– Le stampanti 3D che utilizzano la tecnologia della stereolitografia (SLA) possono trasformare la resina liquida in plastica.
·Sinterizzazione laser selettiva (stampanti SLS) –Stampanti SLS (sinterizzazione laser selettiva): queste stampanti sinterizzano particelle di polimero in polvere in strutture solide utilizzando un laser.
·Modellazione a deposizione fusa (stampanti FDM) –Queste stampanti creano oggetti a strati rilasciando filamenti termoplastici fusi attraverso un ugello riscaldato. L'approccio alla costruzione 3D è dove queste stampanti vengono impiegate più frequentemente.
Come si applica la stampa 3D all'industria edile?
Dagli anni '80, sono state sollevate diverse domande sulla tecnologia di stampa 3D. L'avanzamento del metodo stesso, che consente la costruzione di oggetti tridimensionali sovrapponendo strati successivi di materiale, gli ha tuttavia conferito una maggiore rilevanza. Questo metodo di costruzione è molto adattabile e può essere utilizzato per costruire elementi specifici del progetto, nonché una varietà di strutture complesse nella loro interezza, tra cui case o spazi abitativi, uffici, ponti, muri, strutture modulari, stampi di rinforzo, colonne, arredi urbani e persino elementi decorativi.
Una parte significativa delle conoscenze necessarie per implementare questa tecnologia nell'edilizia deriva dalla fase di progettazione. L'integrazione della tecnologia di stampa 3D è meno difficile perché il settore ha già esperienza con la produzione assistita da computer e il BIM (Building Information Modeling) è in pieno sviluppo nel settore edile. Una stampante 3D ottiene le informazioni necessarie da un programma CAD o BIM e le macchine iniziano a sovrapporre i livelli di materiale in base ai segnali. Questo può essere fatto utilizzando una varietà di materiali, il più popolare dei quali è una miscela di sabbia, fibra, geopolimeri e calcestruzzo.
Secondo un sondaggio di Research and Markets, la stampa 3D è progredita in modo così positivo negli ultimi dieci anni che il suo valore di mercato nel settore edile dovrebbe raggiungere fino a USD $ 1.034.096,7 mila entro il 2028. Questo aumenta il suo tasso di crescita annuale composto dal 2021 al 2028 del 91,5%.
Stampa 3D nell'edilizia in tutto il mondo
L'edilizia e una migliore infrastruttura sono sempre più richieste, in particolare nelle grandi città. Rispetto al 1800, quando solo il 3% della popolazione viveva nelle città, nel 1900 c'erano il 15% di persone in più che vivevano nelle città. Entro il 2050, il World Economic Forum prevede che due terzi della popolazione mondiale risiederà nelle principali città, rispetto all'attuale quota del 55%.
Numerose iniziative governative che supportano l'uso della stampa 3D sono attualmente in fase di realizzazione su scala globale. Dubai, dove il 25% degli edifici deve essere creato con la tecnologia di stampa 3D entro il 2030, è una delle città che sceglie di guidare il gruppo in questa corsa.
Exhibit 1
Exhibit 2
Tecnologie disponibili per la stampa 3D nell'edilizia
Estrusori a braccio robotico
Gli estrusori a braccio robotico sono popolari tra le tecnologie di stampa 3D ora sul mercato. Questa tecnica è chiamata contour crafting. Funziona in modo simile a una stampante 3D FDM da tavolo. Le guide sono configurate in uno schema che consente al braccio robotico di passarvi attraverso strato per strato mentre estrude il calcestruzzo che esce dall'ugello. Questo metodo di stampa 3D di edifici XL è il più popolare.
Stampa 3D con sabbia
I processi di stampa 3D industriale come SLS (Selective Laser Sintering) e Jet Fusion sono paragonabili alla procedura 3D qui spiegata. Il primo a metterlo alla prova con la sua stampante 3D D-Shape è stato l'architetto italiano Enrico Dini. Prima di cementare la forma della costruzione utilizzando un legante, la macchina ricopre la superficie con polvere di sabbia. Questo è paragonabile al funzionamento di una stampante 3D per metalli.
Tecnologia del metallo
WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing) è stato sviluppato dalla startup olandese MX3D per strutture più sollecitate come ponti. Un robot industriale e una saldatrice sono stati combinati dall'azienda, e il risultato è stata una stampante 3D che operava su un software appositamente creato per l'attività. Il robot ha una configurazione a 6 assi per la stampa 3D di strutture metalliche.
Vantaggi della stampa 3D per l'edilizia
·Flessibilità di progettazione migliorata –La creazione di progetti complessi è una significativa difficoltà architettonica che la stampa 3D può affrontare. I programmi per computer che possono essere programmati per realizzare progetti complessi e difficili sono utilizzati dalle stampanti 3D per l'edilizia.
·Adattamento al BIM –BIM Attraverso l'uso della tecnologia 3D, la modellazione delle informazioni sugli edifici ha trasformato la progettazione edilizia. Mostra immagini di edifici e strutture enormi prima che vengano effettivamente costruiti. Questa svolta può essere avanzata dalla stampa 3D per l'edilizia integrandosi con il BIM ed eseguendo progetti complessi con una precisione quasi perfetta.
·Riduzione degli errori umani –La base della stampa 3D è un funzionamento automatizzato pre-programmato, privo di influenza umana. Questo elimina essenzialmente gli errori causati dalle persone. Inoltre, le stampanti 3D non richiedono molta supervisione umana.
·Aiuto per l'edilizia verde –Il tipo di edificio più popolare si sta rapidamente spostando verso il verde. Le imprese edili hanno iniziato a utilizzare metodi di costruzione ecologici a seguito della crescente consapevolezza del cambiamento climatico. Utilizzando materiali da costruzione scartati e riproposti per produrre strutture stampate in 3D, le stampanti 3D possono svolgere un ruolo significativo in questo sforzo.
Svantaggi delle costruzioni stampate in 3D
·Elevato consumo energetico –Le stampanti 3D utilizzano più elettricità di qualsiasi altra tecnica di costruzione tradizionale. Oltre al costo ambientale della produzione di elettricità con una capacità così elevata, soddisfare una domanda così elevata di energia è costoso.
·Le stampanti 3D sono costose –Non è attualmente economicamente fattibile utilizzare la stampa 3D perché la tecnologia è ancora agli inizi. L'investimento iniziale necessario per allestire un impianto di stampa 3D per la costruzione di strutture è significativo e, nella sua configurazione attuale, è troppo costoso da implementare nel settore edilizio primario.
·Scarsità di materiali –I materiali da costruzione regolari non possono essere utilizzati con le stampanti 3D. Le stampanti 3D richiedono materiali specializzati, che non sono ancora ampiamente utilizzati. A causa del significativo aumento dei costi del materiale dovuto alla scarsità e alla stampante costosa, non è fattibile impiegarlo per la costruzione su larga scala.
Dimensione del mercato della stampa 3D nell'edilizia
1. Casa familiare stampata in 3D a Mosca
Una casa stampata in 3D è stata costruita a Mosca dalla società tecnologica americana Apis Cor. La casa è la prima del suo genere a utilizzare l'automazione nell'edilizia abitativa ed è identica a qualsiasi altra struttura in calcestruzzo. Il costo totale della costruzione è stato inferiore a $ 10.000.
2. L'edificio stampato in 3D più grande del mondo a Dubai
Recentemente, ci sono stati nuovi progressi tecnologici in Medio Oriente, in particolare negli Emirati Arabi Uniti. Il Guinness dei primati ha già verificato l'affermazione dell'Emirates Tower Complex secondo cui si tratta dell'edificio stampato in 3D più grande del mondo, continuando questa tendenza nella stampa 3D. L'edificio a due piani, costruito da Apis Cor, ha una superficie di 640 m2 e un'altezza di 9,5 m.
3. Case stampate in 3D in Nord America e nei Caraibi
Comunità e organizzazioni non profit in tutto il mondo stanno impiegando la tecnologia di stampa 3D del calcestruzzo per risolvere la crisi degli alloggi a prezzi accessibili. Ad esempio, New Story, un'organizzazione non profit, ha costruito la prima casa stampata in 3D del Messico in un tempo record di 24 ore. Da allora, l'azienda ha costruito quartieri con 2.000 case, tutte costruite utilizzando la tecnica di costruzione della stampa 3D.
Il Futuro
Un numero crescente di progetti in tutto il mondo dimostra che le strutture di stampa 3D hanno il potenziale per essere una tecnologia rivoluzionaria, che cambia il settore, in grado di affrontare diversi problemi che attualmente affliggono il settore edile. Il livello di ambizione è enorme; ad esempio, si prevede che il 25% delle nuove strutture a Dubai sarà stampato in 3D entro il 2030. Per dirla in modo eufemistico, l'uso della stampa 3D nel settore edile ha un futuro promettente.
Conclusione
Il settore edile è pronto per l'innovazione, nonostante il fatto che la stampa 3D abbia ancora molti problemi di lunga data. I metodi di costruzione tradizionali possono essere inefficienti, costosi, richiedere molto tempo e danneggiare l'ambiente. Grazie alla precisione, alla velocità e all'affidabilità della stampa 3D, gli ingegneri civili hanno numerose opportunità per affrontare queste sfide e forse rendere più facile e conveniente progettare e costruire strutture abitabili.
Autore: Sonu Kumar Sah
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