Wytwarzanie przyrostowe jako technologia tworzenia na podstawie pliku cyfrowego: Spojrzenie na koncepcję Construction 4.0

Koncepcja Construction 4.0

Sektor budowlany wdraża nowe technologie w dość wolnym tempie i nie przeszedł jeszcze poważnej, przełomowej transformacji cyfrowej, którą przeszły inne gałęzie przemysłu, takie jak motoryzacja czy aeronautyka w postaci Industry 4.0. Koncepcja Industry 4.0 znacznie zmieniła łańcuch wartości oraz modele biznesowe w przemyśle. W przypadku branży budowlanej, która stoi przed wyzwaniami związanymi z wdrażaniem technologii cyfrowych, inteligentnych maszyn czy inteligentnych materiałów, transformacja ta ma miejsce teraz. Koncepcja Construction 4.0 może zapewnić większą produktywność, oszczędność czasu i wydajność zasobów, przy jednoczesnym zwiększeniu bezpieczeństwa i jakości.

Building Information Modeling BIM (modelowanie informacji o budynku) łączy aspekt estetyczny i dane techniczne produktu budowlanego w jeden pakiet informacyjny. Wszystkie podmioty zaangażowane w projekt mają możliwość zapoznać się z jego cyfrowym prototypem właśnie dzięki obiektom BIM. ArcelorMittal Europe opracowuje obecnie obiekty BIM dla każdego ze swoich produktów stalowych o wysokiej wartości dodanej, stosowanych w budownictwie.

Wyższy poziom cyfryzacji poprzez zintegrowanie obiektów BIM z technologią chmury obliczeniowej spowoduje, że otrzymane w ten sposób dane będą łatwo dostępne na urządzeniach mobilnych. Ta mobilność i dostęp do najbardziej aktualnych informacji znacznie poprawią wydajność.

Rozwiązania automatyzacyjne w branży budownictwa, takie jak technologia spawania łukowego, już zwiększają produktywność. Roboty spawalnicze, które mogą być wyposażone w kamery laserowe, aby jeszcze bardziej poprawić jakość pracy, są w stanie szybko ciąć skomplikowane geometrie, bez konieczności wykończenia powierzchni. Dodatkowo, te zautomatyzowane rozwiązania są również stosowane do cięcia stali i produkcji takich produktów jak rury czy blachy grube, co skutkuje większą wydajnością.

Wykorzystanie technologii IoT („internet rzeczy”), takiej jak UAV (bezpilotowe statki powietrzne), może również wpłynąć na zmianę całej branży budowlanej. Technologię UAV można wykorzystywać do monitorowania projektów budowlanych i dokonywania ocen jakości, w tym do monitorowania konstrukcji murowanych czy całych placów budowy lub do wykonywania niektórych niebezpiecznych prac.

Podsumowując, wdrożenie koncepcji Construction 4.0 wpłynie na poprawę współpracy interesariuszy oraz wzmocni łańcuch dostaw.

Wytwarzanie przyrostowe w budownictwie

Wytwarzanie przyrostowe – w języku angielskim „Additive Manufacturing” (AM) - definiuje się jako „proces łączenia materiałów w celu tworzenia obiektów z danych modelu 3D, zwykle warstwa po warstwie, w przeciwieństwie do subtraktywnych metodologii produkcji, takich jak tradycyjna obróbka” (American Society for Testing and Materials standard). Rozwój tej technologii umożliwia architektom i inżynierom projektowanie bardziej złożonych geometrii.

Procesy wytwarzania przyrostowego są coraz częściej stosowane w zastosowaniach przemysłowych ze względu na ich unikalne cechy, takie jak eliminacja nadmiernego oprzyrządowania oraz bardziej ekonomiczna produkcja niestandardowych produktów. Takimi procesami w branży budowlanej są procesy oparte na wytłaczaniu (cement, pasta ceramiczna czy materiały na bazie polimerów), procesy rozpylania spoiwa czy łączenie materiałów o wysokiej temperaturze topnienia, zarówno w zakładzie produkcyjnym, jak i na placu budowy.

Wspomniany raport omawia szczegółowo główne wyzwania i możliwości tej rozwijającej się technologii w sektorze budowlanym.

Materiały & Lekkie i funkcjonalne konstrukcje

Jednym ze sposobów, w jaki wytwarzanie przyrostowe przyczynia się do realizacji koncepcji Construction 4.0, jest wykorzystywanie platformy do projektowania materiałów. Pozwala ona na zastosowanie naturalnych, nadających się do recyklingu materiałów, co sprzyja bardziej zrównoważonemu podejściu do budownictwa.

Jak wskazuje niniejszy dokument, efektywne gospodarowanie zasobami ma zasadnicze znaczenie, gdy zmierzamy w kierunku bardziej wydajnego sektora budowlanego. Lekkie elementy konstrukcyjne pozwalają na zmniejszenie wytwarzania odpadów, ograniczenie emisji i zużycia zasobów. Wykorzystanie opisanych w artykule technologii przybliża nas do tego globalnego celu.

Ruszamy naprzód

Koncepcja Construction 4.0 zapewni zwiększenie wydajności w budownictwie, optymalizację jakości, kosztów i zasobów budowlanych, co będzie wymagało wdrożenia innowacji technologicznych, takich jak IoT, BIM oraz innych systemów cyfrowych.

Tekst: Constructalia
Zdjęcia i raport: Flávio Craveiroa, José Pinto Duarte, Helena Bartolo, Paulo Jorge Bartolo