Casele din materiale printate 3D ar putea rezolva criza de locuințe

• Imprimarea tridimensională (3D) există încă de la începutul anilor 1980, dar în prezent ia amploare. Ea este deja utilizată pentru a produce lucruri care variază de la implanturi ortopedice la componente pentru avioane.
• Imprimarea 3D nu numai că permite o mai mare versatilitate și o construcție mai rapidă, dar promite și costuri mai mici și o abordare mai ecologică decât cea posibilă în prezent.
• Automatizarea aduce economii uriașe de costuri. Mighty Buildings spune că, datorită informatizării a 80% din procesul de imprimare, firma are nevoie de doar 5% din forța de muncă care ar fi fost necesară în mod normal. De asemenea, a dublat viteza de producție.

Un lot de case noi din California se vinde neobișnuit de repede. În ultimele două luni, 82 au fost cumpărate, iar lista de așteptare este de 1.000 de locuințe, potrivit The Economist.

Această cerere ar trebui, însă, să fie satisfăcută în curând, deoarece, în timp ce pentru a ridica o locuință convențională din cărămidă și mortar pot fi necesare săptămâni întregi, Palari Homes și Mighty Buildings, colaboratorii din spatele acestor case, sunt capabili să ridice una în mai puțin de 24 de ore.

Ei pot face acest lucru atât de rapid deoarece produsele lor sunt asamblate din componente prefabricate într-o fabrică. Aceasta nu este, în sine, o idee nouă. Dar componentele implicate sunt realizate într-un mod neobișnuit: sunt tipărite.

Cum funcționează producția 3D

Imprimarea tridimensională (3D) există încă de la începutul anilor 1980, dar în prezent ia amploare. Ea este deja utilizată pentru a produce lucruri care variază de la implanturi ortopedice la componente pentru avioane.

Detaliile variază în funcție de produsele și procesele implicate, dar principiul de bază este același. Un strat de material este așezat și fixat cumva în poziție. Apoi, un altul este pus peste el. Apoi încă unul. Apoi încă unul.

Prin variația formei și, uneori, a compoziției fiecărui strat, pot fi realizate obiecte care ar fi dificil sau imposibil de produs cu ajutorul tehnicilor convenționale. În plus, spre deosebire de procesele de fabricație convenționale, nu se risipește niciun material.

În cazul Palari Homes și Mighty Buildings, imprimantele sunt destul de mari față cele necesare pentru genunchi artificiali și vârfuri de aripi, iar materialele sunt ceva mai grosiere. Dar principiul este același. Duzele extrudează o pastă (în acest caz, un compozit) care este apoi polimerizată și întărită de lumina ultravioletă. Acest lucru permite companiei Mighty Buildings să imprime piese precum streșini și plafoane fără a fi nevoie de matrițe de susținere – precum și lucruri mai simple, cum ar fi pereții. Acestea sunt apoi asamblate la fața locului și atașate la o fundație permanentă de către muncitorii constructori de la Palari Homes.

Avantajele caselor imprimate 3D

Imprimarea 3D nu numai că permite o mai mare versatilitate și o construcție mai rapidă, dar promite și costuri mai mici și o abordare mai ecologică decât cea posibilă în prezent. Acest lucru ar putea face din ea un răspuns util la două provocări cu care se confruntă acum lumea: lipsa de locuințe și schimbările climatice.

Aproximativ 1,6 miliarde de oameni – mai mult de 20% din populația Pământului – nu au o locuință adecvată. Iar industria construcțiilor este responsabilă pentru 11% din emisiile de dioxid de carbon produse de om la nivel mondial. Cu toate acestea, amprenta de carbon a industriei nu dă semne de scădere.

Automatizarea aduce economii uriașe de costuri. Mighty Buildings spune că, datorită informatizării a 80% din procesul de imprimare, firma are nevoie de doar 5% din forța de muncă care ar fi fost necesară în mod normal. De asemenea, a dublat viteza de producție.

Aceasta este o veste binevenită, deoarece industria construcțiilor se luptă de ani de zile pentru a-și îmbunătăți productivitatea. În ultimele două decenii, aceasta a crescut cu doar o treime din rata de productivitate a economiei mondiale în ansamblu, potrivit companiei de consultanță McKinsey.

Digitalizarea a fost mai lentă decât în aproape orice altă meserie. De asemenea, industria este afectată, în multe locuri, de lipsa de forță de muncă calificată. Și se așteaptă ca acest lucru să se înrăutățească. În America, de exemplu, se așteaptă ca aproximativ 40% dintre cei angajați în construcții să se pensioneze în decurs de un deceniu.

Beneficiile pentru mediu se manifestă în mai multe feluri, dar unul important este că nu mai este nevoie să se deplaseze multe lucruri grele. Palari Homes, de exemplu, estimează că prefabricarea produselor sale reduce numărul de drumuri cu camionul implicate în construcția unei case suficient pentru a reduce cu două tone cantitatea de dioxid de carbon emisă pentru fiecare casă.

Și alte firme folosesc această tehnologie

Palari Homes și Mighty Buildings nu sunt, de altfel, singurele care se străduiesc să facă acest lucru. Proiecte similare sunt demarate peste tot. Marea majoritate imprimă structuri care folosesc beton.

14Trees, o societate mixtă între Holcim – cel mai mare producător de ciment din lume – și cdc Group, un organism de dezvoltare și finanțare a dezvoltării de către guvernul britanic, operează în Malawi. Aceasta spune că poate imprima o casă în doar 12 ore, la un preț mai mic de 10.000 de dolari.

Pe lângă faptul că este ieftin și rapid, 14Trees spune că acest proces este și ecologic. Holcim susține că, prin depunerea cantității exacte de ciment necesare și reducerea astfel a deșeurilor, imprimarea 3d generează doar 30% mai mult dioxid de carbon decât utilizarea cărămizilor din argilă arsă, o tehnică obișnuită în Malawi.

Între timp, în Mexic, o organizație de caritate pentru persoanele fără adăpost, New Story, a creat un parteneriat cu icon, o firmă de imprimare 3D, pentru a construi zece case cu o suprafață de 46 de metri pătrați.

Fiecare dintre acestea a fost tipărită în aproximativ 24 de ore (deși aceste ore au fost împărțite pe parcursul mai multor zile), iar elementele finale au fost asamblate de Échale, o altă organizație caritabilă locală. Iar în Europa, cheile primei case tipărite în 3D de pe continent, în Eindhoven, în Olanda (foto sus), au fost înmânate locatarilor pe 30 iulie.

Casa în cauză, prima dintre cele cinci locuințe independente cu două dormitoare ale unui proiect coordonat de administrația municipală din Eindhoven și de Universitatea de Tehnologie din oraș, este rezultatul unei colaborări între mai multe firme.

Brațul olandez al Saint-Gobain, o companie franceză de materiale de construcții, a dezvoltat mortarul de beton necesar. Van Wijnen, o firmă de construcții, a realizat construcția, în timp ce Witteveen+Bos, o firmă de consultanță, a fost responsabilă de partea de inginerie. Acesta este închiriat de către proprietarul său, Vesteda, un investitor olandez în proprietăți rezidențiale.

Fabricarea cimentului implicat în astfel de proiecte nu este, totuși, un proces ecologic. Acesta transformă carbonatul de calciu sub formă de calcar în oxid de calciu și dioxid de carbon și este considerat responsabil pentru aproximativ 8% din emisiile antropice ale acestui gaz. Un grup de la Texas a&m University, condus de Sarbajit Banerjee, a dezvoltat o modalitate de a renunța la acest proces.

Există și limitări ale caselor imprimate 3D

Pentru început, codurile de construcție trebuie să fie modificate pentru a le acomoda. În acest scop, una dintre cele mai mari agenții de certificare din America, a colaborat cu Mighty Buildings pentru a dezvolta primul standard de imprimare 3D.

Deși acesta este un impuls binevenit pentru o industrie aflată la început de drum, majoritatea guvernelor nu au venit încă cu standarde specifice fiecărei țări. Există, de asemenea, întrebări cu privire la calitatea și finisajul caselor construite cu imprimante 3D.

Chiar și așa, direcția de deplasare pare promițătoare. Anul trecut, în Germania au fost aprobate planurile pentru o clădire de apartamente printate 3D. Această structură cu trei etaje, asamblată de Peri, o companie germană de construcții, din piese realizate cu ajutorul imprimantelor dezvoltate de Cobod, o firmă daneză, va conține cinci apartamente.

Utilizarea acestei tehnologii se extinde, de asemenea, în Orientul Mijlociu și în Asia. Guvernul din Dubai dorește ca, până în 2030, un sfert din clădirile noi din această țară să fie tipărite în 3D și a decis ca un cartier de la periferia capitalei omonime să găzduiască companii de imprimare 3D și depozitele acestora.

Arabia Saudită dorește să folosească imprimarea 3D pentru a construi 1,5 milioane de case în următorul deceniu. Iar Ministerul indian al Locuințelor și Afacerilor Urbane vrea să folosească imprimarea 3D pentru a rezolva problema lipsei de locuințe din țară.

În cazul în care va avea succes, construcțiile prin imprimare 3D se vor extinde dincolo de domeniul locuințelor. De asemenea, există oportunități în domeniul depozitelor, al birourilor și al altor clădiri comerciale. Și dincolo de structurile terestre, nasa, agenția spațială americană, explorează utilizarea imprimării 3D pentru a construi platforme de aterizare, spații de cazare și drumuri pe Marte și pe Lună.