„Budowanie przyszłości: Odkrywanie potencjału druku 3D w budownictwie”
Wytwarzanie trójwymiarowych, solidnych produktów z cyfrowego pliku wspomaganego komputerowo znane jest jako druk 3D, zwany również wytwarzaniem przyrostowym.
Początkowo termin „druk 3D” odnosi się do procesu nakładania warstw materiału wiążącego na warstwę proszku za pomocą głowic drukarek atramentowych. Obecnie jednak definicja ta obejmuje szerszy zakres procesów wytwarzania przyrostowego, w tym selektywne stapianie laserowe i wytwarzanie przyrostowe wiązką elektronów.
Na początku lat 80. japoński wynalazca Hideo Kodama opracował dwie techniki addytywne do tworzenia trójwymiarowych modeli z tworzyw sztucznych, co dało początek idei wytwarzania przyrostowego. Tworzył on konstrukcje drukowane w 3D przy użyciu polimeru termoutwardzalnego utwardzanego światłem.
Uzyskaj dostęp do przykładowego raportu (zawierającego wykresy, tabele i rysunki): https://univdatos.com/report/3d-printing-filament-material-market/get-a-free-sample-form.php?product_id=35768
Czym są drukarki 3D?
Mówiąc najprościej, drukarki 3D wykorzystują CAD (Computer Aided Design), który jest zasilany technologią 3D, do wytwarzania elementów 3D z różnych materiałów, w tym stopionego plastiku, proszku i betonu. Dom wydrukowany w 3D można stworzyć za pomocą różnych drukarek 3D, różniących się wielkością i konstrukcją, od małych modeli budynków, które mieszczą się na stole. Drukarki 3D dzielą się na trzy podstawowe kategorie i wszystkie działają nieco inaczej.
Rodzaje drukarek 3D
· Stereolitograficzne (drukarki SLA) – drukarki 3D wykorzystujące technologię stereolitografii (SLA) mogą przekształcać żywicę płynną w plastik.
· Selektywne spiekanie laserowe (drukarki SLS) – Drukarki SLS (selektywne spiekanie laserowe): Drukarki te spiekają cząsteczki proszku polimerowego w struktury stałe za pomocą lasera.
· Modelowanie osadzania topionego materiału (drukarki FDM) – Drukarki te tworzą warstwowe obiekty, uwalniając stopione włókna termoplastyczne przez podgrzewaną dyszę. Metoda konstrukcji 3D jest tam, gdzie drukarki te są najczęściej używane.
Jak druk 3D ma zastosowanie w branży budowlanej?
Od lat 80. podnoszono szereg kwestii dotyczących technologii druku 3D. Rozwój samej metody, która umożliwia budowę trójwymiarowych obiektów poprzez nakładanie na siebie kolejnych warstw materiału, nadał jej jednak większe znaczenie. Ta metoda budowania jest bardzo elastyczna i może być wykorzystywana do budowy określonych elementów projektu, jak również różnorodnych złożonych konstrukcji w całości, w tym domów lub przestrzeni mieszkalnych, biur, mostów, ścian, konstrukcji modułowych, form wzmacniających, kolumn, mebli miejskich, a nawet elementów dekoracyjnych.
Znaczna część wiedzy wymaganej do wdrożenia tej technologii w budownictwie pochodzi z fazy projektowania. Integracja technologii druku 3D jest mniej skomplikowana, ponieważ sektor ten posiada już wiedzę fachową w zakresie wytwarzania wspomaganego komputerowo, a BIM (Building Information Modeling) kwitnie w branży budowlanej. Drukarka 3D pobiera niezbędne informacje z programu CAD lub BIM, a maszyny zaczynają nakładać poziomy materiału zgodnie z sygnałami. Można to zrobić przy użyciu różnych materiałów, z których najpopularniejszym jest mieszanka piasku, włókien, geopolimerów i betonu.
Zgodnie z badaniem przeprowadzonym przez Research and Markets, druk 3D poczynił tak pozytywne postępy w ciągu ostatnich dziesięciu lat, że przewiduje się, że jego wartość rynkowa w branży budowlanej osiągnie poziom do 1 034 096,7 tys. USD do 2028 roku. Zwiększa to jego złożoną roczną stopę wzrostu z 2021 r. do 2028 r. o 91,5%.
Druk 3D w budownictwie na całym świecie
Budownictwo i lepsza infrastruktura stają się coraz bardziej pożądane, szczególnie w dużych miastach. W porównaniu z rokiem 1800, kiedy tylko 3% populacji mieszkało w miastach, do roku 1900 w miastach mieszkało o 15% więcej osób. Do 2050 roku Światowe Forum Ekonomiczne prognozuje, że dwie trzecie ludności świata będzie mieszkać w dużych miastach, w porównaniu z obecnym udziałem 55%.
Liczne inicjatywy rządowe, które wspierają wykorzystanie druku 3D, są obecnie realizowane na całym świecie. Dubaj, gdzie 25% budynków musi być stworzonych z wykorzystaniem technologii druku 3D do 2030 r., jest jednym z miast, które decydują się przewodzić w tym wyścigu.
Załącznik 1
Załącznik 2
Dostępne technologie druku 3D w budownictwie
Wytłaczarki z ramieniem robotycznym
Wytłaczarki z ramieniem robotycznym są popularne wśród technologii druku 3D dostępnych obecnie na rynku. Technika ta nazywana jest konturowaniem. Działa podobnie do biurkowej drukarki 3D FDM. Szyny są ustawione w taki sposób, aby ramię robotyczne mogło przechodzić przez nie warstwa po warstwie, wytłaczając beton wychodzący z dyszy. Ta metoda druku 3D budynków XL jest najpopularniejsza.
Druk 3D z piasku
Przemysłowe procesy druku 3D, takie jak SLS (Selective Laser Sintering) i Jet Fusion, są porównywalne z opisaną tutaj procedurą 3D. Pierwszym, który przetestował go ze swoją drukarką 3D D-Shape, był włoski architekt Enrico Dini. Przed utrwaleniem kształtu konstrukcji za pomocą spoiwa maszyna pokrywa powierzchnię proszkiem piaskowym. Jest to porównywalne z działaniem drukarki 3D do metalu.
Technologia metalowa
WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing) została opracowana przez holenderski startup MX3D dla konstrukcji bardziej obciążonych, takich jak mosty. Firma połączyła robota przemysłowego i spawarkę, a rezultatem była drukarka 3D, która działała na oprogramowaniu stworzonym specjalnie do tego zadania. Robot ma konfigurację 6-osiową do drukowania 3D konstrukcji metalowych.
Korzyści z druku 3D w budownictwie
· Zwiększona elastyczność projektowania – Tworzenie złożonych projektów jest znaczącym wyzwaniem architektonicznym, z którym druk 3D może się zmierzyć. Programy komputerowe, które można zaprogramować do realizacji złożonych i trudnych projektów, są wykorzystywane przez drukarki 3D do budynków.
· Adaptacja do BIM – BIM Dzięki zastosowaniu technologii 3D modelowanie informacji o budynkach przekształciło projektowanie budynków. Wyświetla obrazy ogromnych budynków i konstrukcji, zanim zostaną one faktycznie zbudowane. Ten przełom można rozwinąć dzięki drukowi 3D w budownictwie, integrując się z BIM i realizując złożone projekty z niemal doskonałą dokładnością.
· Ograniczenie błędów ludzkich – Podstawą druku 3D jest wstępnie zaprogramowana, zautomatyzowana praca wolna od wpływu człowieka. Zasadniczo eliminuje to błędy powodowane przez ludzi. Dodatkowo, drukarki 3D nie wymagają dużego nadzoru ludzkiego.
· Pomoc w budownictwie ekologicznym – Najpopularniejszy rodzaj budownictwa szybko zmierza w kierunku ekologicznego. Firmy budowlane zaczęły stosować ekologiczne metody budowlane w wyniku rosnącej świadomości zmian klimatycznych. Wykorzystując odrzucone i ponownie wykorzystane materiały budowlane do produkcji konstrukcji drukowanych w 3D, drukarki 3D mogą odgrywać znaczącą rolę w tym przedsięwzięciu.
Wady konstrukcji drukowanych w 3D
· Wysokie zużycie energii – Drukarki 3D zużywają więcej energii niż jakakolwiek inna tradycyjna technika budowlana. Oprócz kosztów środowiskowych związanych z wytwarzaniem energii elektrycznej o tak dużej mocy, zaspokojenie tak dużego zapotrzebowania na energię jest kosztowne.
· Drukarki 3D są drogie – Obecnie wykorzystanie druku 3D nie jest ekonomicznie opłacalne, ponieważ technologia ta jest wciąż w powijakach. Początkowa inwestycja wymagana do uruchomienia zakładu druku 3D do budowy konstrukcji jest znacząca, a w obecnej konfiguracji jest zbyt kosztowna, aby wdrożyć ją w podstawowym sektorze budowlanym.
· Niedobór materiałów – Zwykłe materiały budowlane nie mogą być wykorzystywane z drukarkami 3D. Drukarka 3D wymaga specjalistycznych materiałów, które nie są jeszcze powszechnie stosowane. Ze względu na znaczny wzrost kosztów materiału z powodu niedoboru i drogiej drukarki, nie jest możliwe wykorzystanie go do budowy na dużą skalę.
Wielkość rynku druku 3D w budownictwie
1. Dom rodzinny wydrukowany w 3D w Moskwie
Dom wydrukowany w 3D został zbudowany w Moskwie przez amerykańską firmę technologiczną Apis Cor. Dom ten jest pierwszym tego rodzaju, w którym zastosowano automatyzację w budownictwie mieszkaniowym i jest identyczny z każdą inną konstrukcją betonową. Całkowity koszt budowy wyniósł mniej niż 10 000 dolarów.
2. Największy na świecie budynek wydrukowany w 3D w Dubaju
Ostatnio nastąpił postęp w technologii na Bliskim Wschodzie, szczególnie w ZEA. Księga Rekordów Guinnessa potwierdziła już twierdzenie Emirates Tower Complex, że jest to największy na świecie budynek wydrukowany w 3D, kontynuując ten trend w druku 3D. Dwupiętrowy budynek, który został zbudowany przez Apis Cor, ma powierzchnię 640 m2 i wysokość 9,5 m.
3. Domy drukowane w 3D w Ameryce Północnej i na Karaibach
Społeczności na całym świecie i organizacje non-profit wykorzystują technologię druku 3D w betonie, aby rozwiązać kryzys związany z przystępnymi cenowo mieszkaniami. Na przykład New Story, organizacja non-profit, zbudowała pierwszy w Meksyku dom wydrukowany w 3D w rekordowym czasie 24 godzin. Od tego czasu firma zbudowała osiedla z 2000 domów, z których wszystkie zostały zbudowane przy użyciu techniki druku 3D.
Przyszłość
Rosnąca liczba projektów na całym świecie pokazuje, że konstrukcje drukowane w 3D mają potencjał, aby stać się rewolucyjną technologią zmieniającą branżę, która rozwiąże kilka problemów nękających obecnie sektor budowlany. Poziom ambicji jest ogromny; na przykład oczekuje się, że do 2030 r. 25% nowych konstrukcji w Dubaju będzie drukowanych w 3D. Mówiąc delikatnie, wykorzystanie druku 3D w sektorze budowlanym ma obiecującą przyszłość.
Wnioski
Branża budowlana jest gotowa na innowacje, pomimo faktu, że druk 3D nadal ma wiele długotrwałych problemów. Tradycyjne metody budowlane mogą być nieefektywne, kosztowne, czasochłonne i szkodliwe dla środowiska. Dzięki dokładności, szybkości i niezawodności druku 3D inżynierowie budowlani mają liczne możliwości, aby sprostać tym wyzwaniom i być może ułatwić i uczynić bardziej przystępnym projektowanie i budowę nadających się do zamieszkania konstrukcji.
Autor: Sonu Kumar Sah
W celu uzyskania bardziej szczegółowych informacji prosimy o kontakt:
UnivDatos Market Insights
C80B, Sector-8, Noida,
Uttar Pradesh 201301
W przypadku pytań dotyczących sprzedaży prosimy o kontakt pod adresem [email protected]