Konstruksi

3D-Printing Mempercepat Otomatisasi Konstruksi

Icon Vulcan 3dprintinghomes Forhomeless Austintx March2020 Photocredit Reganmortonphotography


Ikon rumah pencetakan 3D menggunakan printer Vulcan-nya Atas kebaikan Regan Morton Photography

Tampaknya setiap beberapa bulan dunia arsitektur mengagumi prototipe cetak 3D terbaru atau instalasi seni dan bertanya-tanya tentang kemungkinan masa depan. Tetapi pada tingkat yang mengejutkan, masa depan sudah ada di sini. Perusahaan di seluruh dunia mengotomatiskan konstruksi rumah, kantor, dan struktur lainnya melalui teknik seperti pencetakan 3D, penyelesaian robotik, dan pemasangan batu bata otomatis. Dan ketika lebih banyak orang bergabung dengan klub ini — dan pemerintah serta investor meningkatkan dukungan mereka — kemungkinan otomatisasi segera menjadi norma dalam konstruksi tidak terlalu dibuat-buat, mengatasi efisiensi konstruksi, keberlanjutan, dan bahkan kekurangan tenaga kerja dan perumahan.

“Pencetakan 3D [on a wide scale] jauh lebih dekat daripada yang saya kira, ”kata Eric Holt, asisten profesor di Sekolah Manajemen Real Estat dan Konstruksi Franklin L. Burns di Universitas Denver. “Dulu saya percaya setidaknya lima tahun sudah berlalu, tapi bola telah bergerak sangat cepat.”

Start-up yang pertama kali mengubah pemikiran Holt adalah Mighty Buildings yang berbasis di Oakland, California, yang telah menyelesaikan unit hunian aksesori (ADU) yang disebut Mighty Mods di Oakland, San Diego, San Ramon, dan Hayward, California, menggunakan kombinasi high komposit teknologi, pencetakan 3D (juga dikenal sebagai pembuatan kontur atau manufaktur aditif), pemindaian 3D, dan penyelesaian robotik. Perusahaan ini sekarang bermitra dengan firma arsitektur yang berbasis di California, EYRC, untuk memproduksi “Rumah Perkasa” satu keluarga, yang berisi hingga tiga kamar tidur dan harga berkisar dari $ 287.500 hingga $ 409.500, dan berharap dapat bergabung dengan pengembang untuk menciptakan komunitas perumahan multi-keluarga dan lebih.

Ikon Vulcan 3dprintinghomes Forhomeless Austintx Maret2020 Photocredit Reganmortonphotography

Printer ikon Atas kebaikan Regan Morton Photography

Salah satu pendiri Mighty Buildings Sam Ruben mengatakan bahwa perusahaan dapat memproduksi unitnya dalam dua atau tiga minggu, dengan biaya sekitar 40 persen lebih rendah daripada konstruksi berkualitas serupa dan dengan hampir tidak ada limbah konstruksi. Dinding dicetak melalui printer 3D bergerak bebas yang didukung gantry yang menerapkan lapisan komposit termoset, yang mengeras menjadi bahan seperti batu — kekuatannya mirip dengan beton — yang ringan, mandiri, dan berinsulasi. (Sebagian besar perusahaan memasang tulangan dalam beton cetak 3D setelah dipasang, proses yang lebih memakan waktu dan mahal.) Setelah pencetakan selesai, pemindai 3D memastikan bahwa strukturnya sesuai dengan file digital asli. Kemudian lengan robotik dari pabrikan Jerman KUKA memberikan tekstur, detail, dan fungsionalitas pada rumah menggunakan berbagai kepala yang melakukan tugas seperti penggilingan dan penyemprotan.

“Kami mengalami kekurangan perumahan yang parah di negara ini,” kata Ruben. “Kami membutuhkan cara yang lebih baik untuk membangunnya.” Beberapa tantangan terbesar perusahaannya yang tersisa termasuk mempercepat perizinan dan beralih ke produksi massal.

China juga menuntut konstruksi yang lebih cepat, lebih efisien, dan tidak terlalu boros. Pemimpinnya, dan bisa dibilang pelopor industri, adalah WinSun Decoration Design Engineering Co., sebuah perusahaan dengan kantor di seluruh Republik Rakyat dan luar negeri. Didirikan pada tahun 2003, ia mulai mencetak komponen bangunan 3D, dan sekarang mencetak seluruh bangunan (printernya setinggi 20 kaki, lebar 40 kaki, dan panjang 120 kaki). WinSun mengklaim banyak yang pertama dalam bisnis ini, termasuk batch pertama bangunan cetak 3D di dunia (sepuluh struktur di Distrik Qingpu Shanghai); kediaman lima lantai di Suzhou, yang merupakan gedung cetak 3D tertinggi di dunia; dan vila dengan cetakan 3D pertama di dunia dengan gaya Kekaisaran Kedua Prancis yang tidak terlalu halus. Proyek WinSun yang akan datang bahkan lebih ambisius, dan pada 2017 menandatangani nota kesepahaman dengan AECOM, yang akan memperluas upayanya secara global.

L1020855

Atas kebaikan Paul Vu

Dubai, negara adidaya konstruksi lainnya, saat ini memiliki kebijakan paling ambisius di dunia untuk mempromosikan konstruksi otomatis: Strategi Pencetakan 3D resmi. Diluncurkan oleh Sheikh Mohammed bin Rashid Al Maktoum pada tahun 2016, 25 persen bangunan akan dicetak 3D pada tahun 2030. Sebuah langkah simbolis utama untuk rencana ini adalah pencetakan 3D dari Dubai Office of the Future. Selesai pada tahun 2016, ini adalah kompleks perkantoran terisi penuh pertama di dunia yang dibangun dengan teknologi pencetakan 3D. Kantor seluas 2.700 kaki persegi (dibangun atas kolaborasi antara WinSun, Gensler, Thornton Tomasetti, Syska Hennessy Group, dan Desain Arsitektur Killa yang berbasis di Dubai) juga dibuat lapis demi lapis melalui printer gantry. Butuh kira-kira 17 hari untuk mencetak dan biaya pembuatannya sekitar $ 140.000, belum termasuk penyelesaian.

Proyek ini juga mengklarifikasi kurva pembelajaran yang terkait dengan teknologi baru, menunjukkan Benjamin Piper, kepala sekolah desain dan mitra di Killa, yang mengelola masalah tak terduga dengan toleransi material, penghalang termal, logistik situs, dan perbedaan antara model digital dan realitas fisik. (Karena masalah birokrasi dan kekayaan intelektual, segmen bangunan yang dicetak dikirim dari China daripada dicetak di tanah di Dubai.) Killa baru-baru ini menyelesaikan Dubai’s Museum of the Future, di ujung jalan, sebuah bangunan berbentuk torus dengan Rangka beton cetak 3D dan kelongsong berpotongan 3D berbentuk kaligrafi Arab.

L1010064

Atas kebaikan Paul Vu

Kebebasan bentuk yang dimungkinkan oleh pencetakan 3D juga dieksploitasi di Eindhoven, Belanda, di mana Project Milestone — kemitraan antara kota, Universitas Teknologi Eindhoven, Arsitek Houben / Van Mierlo, Van Wijnen Group, investor Vesteda, dan lainnya — adalah menciptakan komunitas lima rumah melengkung di Bosrijk, lingkungan hutan dekat bandara kota. Rumah pertama proyek ini akan selesai tahun ini: bangunan satu lantai, kira-kira 1.000 kaki persegi yang akan diikuti oleh empat tempat tinggal bertingkat.

Bentuknya yang melengkung dan dibuat dengan kontur, catat Theo Salet, dekan Departemen Lingkungan Buatan di Universitas Teknologi Eindhoven, memungkinkan beton diterapkan hanya jika diperlukan, yang berarti limbah jauh lebih sedikit. (Tim menerapkan tulangan pada beton basah melalui sistem filamen otomatis dan insulasi injeksi, yang membantu menopang bidang beton tipis.) Mereka juga cocok dengan pengaturan pedesaan mereka, seperti bentuk alami. “Kelihatannya lima batu telah mendarat di sebuah ladang,” kata Rudy van Gurp, juru bicara proyek.

Salet memulai proyek untuk mencari perbaikan dalam industri konstruksi yang bergerak lambat, yaitu perumahan yang lebih terjangkau, penggunaan material yang lebih berkelanjutan, dan lingkungan bangunan yang lebih aman bagi pekerja. Mengerjakan setiap rumah, katanya, akan memberikan wawasan untuk masa depan. “Ini adalah proses pembelajaran yang berkelanjutan,” catat Cristina Nan, seorang spesialis dalam teknologi arsitektur yang sedang berkembang yang mengerjakan rumah berikutnya. “Bagian mana yang akan dicetak, geometri yang mana, dan urutan konstruksinya.”

Dsc2062

Kolaborasi antara Killa Design, Gensler, dan lainnya, Dubai Office of the Future adalah sekumpulan struktur cetak 3D yang bertebaran di sekitar halaman yang teduh. Dindingnya yang putih cerah, melengkung, dan overhang yang dalam juga diproduksi dengan teknik pencetakan beton aditif. Courtesy Office of the Future

Meskipun pendekatan semacam itu lebih berkelanjutan daripada konstruksi tradisional, penggunaan beton masih cukup intensif karbon. Salah satu solusi yang mungkin adalah TECLA, sistem bangunan rumah otomatis yang dikembangkan oleh New York– dan Bologna, Mario Cucinella Architects (MCA) yang berbasis di Italia, dan produsen printer 3D WASP. Teknologi ini menggunakan lengan robotik dan campuran tanah, air, dan sekam padi setempat untuk menciptakan rumah bulat yang dapat disesuaikan (dalam bentuk, bahan, kepadatan, orientasi, dll.) Dengan iklim dan bahasa lokal mereka. Arsitek MCA Irene Giglio, yang mendeskripsikan unit TECLA sebagai “berkembang di setiap tempat,” mengatakan unit pertama mereka akan diresmikan pada bulan Maret, dan tim berharap untuk memperluas sistem segera setelah itu.

Contoh-contoh ini hanyalah puncak gunung es yang dicetak 3D, karena jumlah perusahaan yang memasukkan manufaktur aditif bertambah. Yang lain mengambil pendekatan yang lebih bertarget untuk otomatisasi konstruksi. Untuk pembuatan batu bata otomatis, ada SAM (Semi-Automated Mason) dari Konstruksi Robotika dan Hadrian X Fastbrick Robotics, yang dapat meletakkan batu bata dan potongan batu lainnya lebih dari tiga kali lebih cepat dari manusia. Untuk bekisting ada pemotong kawat panas robotik Odico, yang dapat membuat cetakan yang melengkung dan rumit. Untuk pengikatan rebar ada TyBot Robotika Konstruksi Lanjutan. Penjelajah seperti EffiBOT dari Effidence dapat membawa bahan konstruksi di lokasi, sementara penjelajah yang dilengkapi lidar Doxel dapat melakukan inspeksi lokasi. Autonomous Dozer dari Robotics menggantikan buldoser berawak, sedangkan TA15 Volvo dapat mengangkut 15 ton material tanpa pengemudi.

28

Juga di Dubai, perusahaan robotika Apis Cor memproduksi bangunan cetak 3D terbesar di dunia pada tahun 2019, dengan struktur 6.890 kaki persegi untuk Kota Dubai. Sebuah mesin mencetak dinding dan kolom gipsum, yang kemudian diperkuat dengan beton dan tulangan. Atas kebaikan Apis Cor

Dan meski mereka masih terkenal menghindari risiko, para pembangun di seluruh dunia — melihat potensi peningkatan dalam biaya, produktivitas, dan keselamatan — memasukkan otomatisasi ke dalam proses mereka satu per satu, kata Dennis Steigerwalt, presiden Housing Innovation Alliance, sebuah industri think tank. Pembuat yang lebih besar menggunakan komponen, panel, dan terkadang seluruh modul yang dibuat menggunakan robot, sementara perusahaan yang lebih kecil bergerak lebih dekat ke lingkungan pabrik yang hampir sepenuhnya otomatis.

Steigerwalt mengatakan ini hanya masalah waktu sampai kita mencapai titik kritis. “Jika Anda dapat mencapai skala, Anda dapat menurunkan biaya. Seiring waktu, Anda dapat melihatnya lebih murah, tidak boros, tidak berisiko, dan lebih berkualitas. Tidak semua orang perlu membangun dengan cara ini, tetapi setelah Anda menjalankan roda, akan ada posisi yang kokoh untuk ini dalam ekonomi AS. “


Author : SGP Prize