3D 프린팅이 건설 산업을 변화시키고 있습니다

건설 산업은 3D 프린팅으로 인해 콘크리트를 압출하는 로봇 솔루션을 사용하여 건물 프로세스를 자동화하여 건물 및 기타 구조물을 더 저렴하고 빠르게 건설할 수 있게 되면서 변화하고 있습니다. 지난 5년 동안 3D 건설 프린팅(3DCP)은 AM 애플리케이션의 확산과 의료 및 산업과 같은 다른 산업에서 볼 수 있는 개선 사항을 따라잡기 시작하여 세계 최대 산업 중 하나를 근본적으로 변화시켰습니다.

3D 건설 인쇄 산업 이해

건설에 사용되는 3D 프린터는 일반적으로 갠트리 스타일 설정과 로봇 팔의 두 가지 범주로 분류되며, 첫 번째는 전체 건물 구조의 현장 인쇄를 위한 주요 솔루션입니다. 또한 3D 건설 인쇄 산업의 플레이어는 기술 제공자(예:COBOD International)로 분류됩니다. 자체 독점 자재를 사용하여 계약자 역할도 하는 종단 간 턴키 건물 제공자; 또는 새 건물의 전체 건설을 처음부터 끝까지 관리하는 일반 계약자로서도 마찬가지입니다.

3D 건설 프린팅의 사용은 건설되는 건물의 측면에서뿐만 아니라 건설되는 건물 또는 구조물의 유형과 관련하여 지난 5년 동안 빠르게 증가했습니다. 몇 가지 3DCP 응용 프로그램 및 예를 들면 COBOD의 기계만으로도 최대 4,100ft2(예:PERI Group)의 1층, 2층 및 3층 건물을 인쇄하는 데 파트너가 사용했습니다. 그들은 학교를 지었습니다(Holcim/14 나무), 30피트 높이의 풍력 터빈 타워 기지(GE Renewable Energy) 및 6개 대륙의 기타 많은 구조물.

지금까지 가장 관심이 많았던 주거용 주택의 경우 3DCP는 건물 총 건설 비용의 최대 45%까지 처리합니다. 이는 일부 비용 유형이 아직 인쇄 기술로 해결할 수 없기 때문입니다. 여기에는 마감/표면, 창, 문 및 기계, 전기 또는 배관과 같은 숨겨진 구성 요소가 포함됩니다. 풍력 터빈 타워와 같은 더 많은 상업 및 산업 애플리케이션의 경우 이 기술은 훨씬 더 높은 비율(총 비용의 최대 80%)을 처리합니다.

3DCP 시장은 아직 초기 단계에 있기 때문에 업계의 시장 규모 추정치는 아직 신뢰하기에는 너무 시기상조입니다. 그러나 건설 시장의 규모로 인해 0.01%의 건설 현장에서만 3DCP를 사용하더라도 시장 규모는 여전히 거대할 것입니다.

3D 건설 인쇄가 주목받는 이유는 무엇입니까?

3DCP의 4가지 주요 이점은 자동화, 속도, 지속 가능성 개선 및 설계 자유도입니다. 여기서는 처음 두 가지 장점만 설명하겠습니다.

자동화 비용 절감:건설 산업은 생산성 향상의 주요 잠재력이 있는 모든 부문 중에서 가장 자동화/디지털화되지 않은 부문에 속합니다. 1947년부터 2010년까지 미국에서는 생산성이 제조업에서 8배, 농업에서 16배 증가한 반면 건설 부문에서는 생산성 향상이 거의 없었습니다. 이러한 요인과 기타 요인의 결과로 최근 몇 년 동안 주택 구입 비용이 급격히 증가하여 수요와 공급 간의 불일치가 부분적으로 발생했으며 미국만 해도 400만 가구의 격차에 직면해 있습니다. 최근에는 재료 가격(예:목재 및 철강)의 급격한 상승과 일반적으로 숙련된 노동력 부족으로 상황이 악화되고 있습니다. 3DCP만으로는 이러한 모든 구조적 문제를 해결할 수 없지만 프로세스를 자동화하면 인력 부족을 해결하여 비용을 절감할 수 있으며 프린터는 3명만 작동하면 됩니다. 최근 COBOD에서는 세계에서 가장 저렴한 건축 자재 중 몇 배나 비싼 모르타르 대신 일반 콘크리트를 3DCP에 사용할 수 있는 솔루션도 개발했습니다.

더 빠른 프로젝트 실행을 위한 속도 향상:점점 더 많은 회사에서 3DCP 기술 사용을 마스터한 경험이 늘어남에 따라 일반적인 2,000ft2 주택의 벽이 근무일 기준 5일 만에 3D로 인쇄되는 것을 볼 수 있습니다. 스틱 프레이밍이나 석조와 같은 기존의 방법으로 동일한 작업을 수행하려면 훨씬 더 오래 걸리고 더 많은 작업자가 필요합니다. 3DCP의 쉬운 학습 곡선의 예로서, 2020년에 파트너인 PERI Group이 독일의 2층 1,700ft2 주택인 첫 번째 건물을 3D 프린팅하는 데 36일이 걸렸습니다. 이것은 하루에 약 50ft2를 만드는 것과 같습니다. 몇 달 후 두 번째 프로젝트를 완료했을 때 훨씬 더 큰 3층 4,100ft2 5개 아파트 단위로 인쇄 시간을 단 21일로 단축했습니다. 이는 하루 약 200ft2에 해당합니다. 그들은 첫 번째 프로젝트에서 두 번째 프로젝트로 생산성을 4배로 늘렸습니다. 10번째 프로젝트를 수행할 때 인쇄 시간을 얼마나 더 단축할 것인가? 프로젝트 번호 100은 어떻습니까? 생산성이 두 배로 증가하면(지금까지의 결과에 따르면 그럴 가능성이 매우 높아 보임) ​​2,000ft2 건물에 대한 근무일 5일 목표에 곧 도달할 것입니다.

건설 3D 프린팅의 미래

3DCP는 업데이트된 건축 규정/표준 및 노동력 향상과 같은 잠재력을 최대한 발휘하기 위해 자연스럽게 장벽에 직면해 있습니다. 그러나 우리는 이 기술이 건설 산업을 하나의 기술적 S-곡선에서 다음 기술로 옮겨 위에서 언급한 이점 등을 가져올 것이라고 확신합니다.

1980년대의 첫 번째 PC 랩톱 및 휴대폰을 현재의 제품과 비교하십시오. 3DCP는 세 가지 요인에 따라 이러한 다른 획기적인 기술이 경험하는 유사한 개선 및 광범위한 사용의 여정을 시작할 것입니다. 첫째, 프린터가 더 안정적이고 빨라질 것입니다. 둘째, 3D 프린터의 규모가 증가하여 더 큰 프로젝트가 가능합니다. 따라서 1년 이내에 프린터가 최대 5층 또는 심지어 6층까지 건물을 인쇄할 수 있는 것을 보게 될 것입니다. 셋째, 새로운 사용 사례가 개발될 것입니다. 예를 들어 3DCP 기술이 총 비용의 더 많은 부분을 처리할 수 있는 주거용 주택뿐만 아니라 상업용 건물 및 구조물에 더 중점을 둡니다.