La stampa 3D di House finalmente ce l'ha fatta?

Al di fuori dell'industria della produzione additiva (AM), si vedrà spesso il concetto di costruzione additiva denominato "stampa 3D domestica" o "costruzione stampata in 3D". Basta vedere i risultati di GoogleGOOG
strumento per le parole chiave di seguito. In parte, questo indica il livello di consapevolezza che il pubblico in generale ha di questo specifico settore, poiché la maggior parte delle notizie mainstream copre il numero crescente di case ora realizzate con tecniche di stampa 3D concrete. Tuttavia, la costruzione additiva sta ora raggiungendo un punto in cui il settore è apprezzato per gli alloggi stampati in 3D e oltre.

La costruzione additiva ce l'ha finalmente fatta

Ciò è segnalato da una serie di sviluppi, in primis il numero di giocatori estremamente grandi che sono entrati nello spazio. Molti dei titoli che vediamo oggi sono generati da alcune piccole startup, tra cui ICON e COBOD, che costruiscono sistemi di stampa 3D per l'edilizia. Tuttavia, i loro clienti sono tra i più grandi del pianeta.

Ad esempio, COBOD—Backed del gruppo PERI da 1.8 miliardi di dollari, è il fornitore di GE, che ha recentemente costruito la più grande struttura di costruzione additiva del mondo per la stampa 3D di basi in cemento per turbine eoliche. Holcim, il gigante del cemento da circa 28 miliardi di dollari in acqua calda per la produzione offerte con ISIS in Siria, è un altro cliente COBOD. Utilizza macchine COBOD per stampare in 3D case e scuole in Africa attraverso il suo gruppo no-profit 14alberi.

I clienti di ICON sono probabilmente ancora più grandi. Oltre a collaborare con piccoli sviluppatori di alloggi, i principali partner di ICON sono la NASA e il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti. Per l'esercito degli Stati Uniti, ICON ha stampato in 3D pensiline per veicoli ed massiccia caserma.

Nel frattempo, altri conglomerati stanno entrando nel settore, tra cui Cemex, la quinta azienda di materiali da costruzione al mondo; Sika, un colosso chimico svizzero con una capitalizzazione di mercato attuale di 38 miliardi di dollari; e Saint-Gobain, una delle più antiche e grandi multinazionali dei materiali da costruzione al mondo con un fatturato di circa 47 miliardi di dollari.

Da dove viene la costruzione additiva?

Wohlers Associates, alimentata da ASTM International, è la società di consulenza più antica e rispettata del settore della stampa 3D. Nell'aprile 2022, esperto di stampa 3D di costruzione Stephan Mansur si è unito a Wohlers come consulente associato, offrendo un altro segno che la costruzione additiva ce l'aveva fatta. Sappiamo che la stampa 3D da costruzione è più di una semplice "stampa 3D domestica", ma da dove viene? Mansour ha avuto delle risposte.

Secondo lo specialista, la costruzione additiva ha ricevuto una spinta significativa dal Medio Oriente, dove gli Emirati Arabi Uniti hanno annunciato la sua Vision 2030 e l'Arabia Saudita ha presentato la sua progetto NEOM. Il primo ha cercato di fare 25 per cento degli edifici di Dubai stampati in 3D entro il 2030, mentre quest'ultimo inietta 500 miliardi di dollari per la pianificazione e la costruzione dal Fondo di investimento pubblico dell'Arabia Saudita e da investitori internazionali.

"In risposta, gli appaltatori generali hanno avviato sforzi per indagare ulteriormente e realizzare additivi per l'edilizia come strumento per raggiungere gli obiettivi richiesti", ha affermato Mansour. “Società di rilievo e attori chiave nella regione del Golfo includevano BAM Infra, BESIX, Freyssinet, Vinci, ACCIONA e Consolidated Contractors Company. I progressi e le conquiste europee nell'additivo per l'edilizia negli ultimi sei anni sono un risultato diretto delle società menzionate in precedenza. Con sede in Europa e lavorando in collaborazione con vari fornitori di materiali, istituzioni tecniche e startup di stampa 3D per l'edilizia, cercano di realizzare l'additivo per l'edilizia come strumento nel settore".

Ciò è stato ulteriormente determinato da una combinazione degli effetti della pandemia e dell'impatto negativo che le tecnologie di costruzione tradizionali hanno avuto sul nostro ecosistema. Secondo Mansour, questioni come le lacune nella catena di approvvigionamento, la diminuzione della forza lavoro, una crescente domanda di costruzioni, l'aumento dei costi dei materiali e i costi di sostenibilità dei clienti "stanno spingendo il settore AEC a ripensare lo status quo e passare all'additivo per l'edilizia".

Quali sono le prospettive per la stampa 3D di costruzione?

Man mano che si verifica questa maggiore adozione, ci sono due aree chiave che rappresentano la fase successiva di sviluppo per la costruzione additiva, secondo Mansour: migliorare la tecnologia e renderla più sostenibile. Nella prima area, vedremo funzionalità come il monitoraggio automatizzato della stampa attraverso l'uso di sensori e intelligenza artificiale utilizzati per migliorare la qualità di stampa. Inoltre, il processo di messa in servizio e disattivazione delle apparecchiature di stampa 3D, in particolare per la stampa in loco, sarà ottimizzato.

Quanto alla sostenibilità, sappiamo già che, se l'industria del cemento fosse un Paese, sarebbe il il terzo più largo emettitore di anidride carbonica nel mondo dopo che i progetti Mansour della Cina e degli Stati Uniti hanno ridotto la dipendenza da questo materiale a favore di metacaolino, adobe, pietra calcarea, rifiuti edili riciclati, residui di miniere, scisti e altro ancora. Allo stesso modo, verranno esplorati nuovi materiali di rinforzo, tra cui canapa e armature di canapa, grafene, fibre incorporate e aggregati di vetro.

Naturalmente, la costruzione additiva non viene utilizzata esclusivamente per la stampa 3D di case in cemento, né lo sarà in futuro. Mansour ha indicato una serie di applicazioni oltre a quelle coperte dalla maggior parte dei media tradizionali, come l'inventario digitale per gestire i costi generali, i tempi di consegna e la logistica; ottimizzazione di parti e ricambi per la stampa 3D per l'invecchiamento delle attrezzature edili; metodi più sostenibili per la creazione di facciate, rivestimenti e connettori strutturali; e implementando un approccio circolare utilizzando materiali riciclati come plastica e scarti di legno per la stampa 3D di mobili e infissi.

Standard di costruzione additiva

Andando avanti, il più grande ostacolo per il settore potrebbe non essere di natura tecnologica ma associato agli standard nella costruzione additiva.

“Nulla nell'edilizia accade senza standard. Non c'è nessun "rifare" nella costruzione; una struttura deve essere costruita per essere sicura e resistere alla prova del tempo e delle intemperie. Il settore delle costruzioni non è contrario all'adozione di nuovi approcci e tecnologie, ma deve essere certo che le strutture che vengono "stampate" siano sicure e soddisfino, o superino, i requisiti. È qui che gli standard giocano un ruolo cruciale”, ha affermato Mansour. "Gli standard consentono l'adozione e l'accettazione di massa, il che favorisce la creazione di un mercato competitivo sano, che incoraggia ulteriori sviluppi nei materiali e negli approcci e consente prezzi competitivi".

Per questo motivo, Mansour si è incaricato di istituire un comitato per affrontare la questione nel marzo 2021. Quello che è diventato il comitato ISO/TC 261/JG 80 ha elaborato una bozza di standard, ISO/ASTM 52939, destinato a subire un secondo processo di revisione e commento prima della pubblicazione ufficiale entro la fine del 2022.

“Questo è tempestivo, poiché gioca in diverse iniziative guidate dal governo come la recente proposta della Commissione europea del 30 marzo^th, 2022 dove si affronta esplicitamente Additive for Construction e dove il Comitato Europeo per la Standardizzazione (CEN ed CENELEC) ha approvato l'adozione di ISO/ASTM 52939 come standard CEN ISO/ASTM una volta pubblicata", ha osservato Mansour.

Come abbiamo visto con altri standard di stampa 3D, questo è solo l'inizio di quello che sarà un processo lungo e laborioso che sarà essenziale per far avanzare il settore. Con l'esecuzione di questo lavoro chiave, altri sforzi necessari per il progresso della costruzione additiva saranno la formazione continua dei professionisti del settore. A questo proposito, Wohlers Associates, alimentata da ASTM International, consiglierà e sosterrà il settore edile globale comprendendo i punti di forza e i limiti della stampa 3D come strumento. L'organizzazione offre una prospettiva strategica su processi, materiali, iniziative normative e sviluppo e adozione di standard di settore.