Under det senaste decenniet har 3D-utskriftstekniken beskrivits som en av byggbranschen mest lovande innovationer. Förespråkarna menar att 3D-utskrift kommer att bidra till minskat materialsvinn och lägre behov av arbetskraft. Det gör tekniken till en särskilt viktig innovation nu när bristen på utbildade byggarbetare är större än någonsin i USA. Marknaden för 3D-utskrift inom byggande växer stadigt. Vissa branschanalytiker förutspår att den kommer att vara värderad till hela 1,5 miljarder US-dollar (ca 12,5 miljarder kronor) 2024.
Nu tar företaget Mighty Buildings i Oakland, Kalifornien 3D-tekniken för byggande ett steg längre. Med hjälp av ett nytt, utskrivbart kompositmaterial som härdar när det exponeras för ljus vill företaget skapa en ny sorts 3D-utskrift som kommer att göra att arkitekter och byggare kan montera innovativa byggnader under budget och på rekordtid.
En innovation inom materialanvändning
Sam Ruben, medgrundare och hållbarhetschef på Mighty Buildings, förklarar att innovationer inom material är det första som särskiljer företagets process. Inspirationen till det grundmaterial som företaget använder kom faktiskt från en överraskande källa – teknikchefen och medgrundaren Dmitry Starodubtsevs erfarenhet av att designa 3D-utskrivna pennor. Han undrade hur det skulle kunna se ut om man tog idén med ljushärdade material och tillämpade den inom byggande – och så småningom föddes Mighty Buildings.
”Vi har utvecklat ett unikt material för 3D-utskrift som härdas med ljus”, berättar Sam Ruben. ”En viktig skillnad mellan det vi gör och många andra metoder för 3D-utskrift är att det mesta av det man ser består av betong och murbruk. Det Mighty Buildings faktiskt gör är att de skriver ut beständiga former som de fortfarande måste sätta in armeringsjärn och hälla ballast i manuellt för att uppfylla regelkraven.”
Mighty Buildings-teamet hade ett nära samarbete med UL, ett globalt säkerhetscertifieringsföretag, om att utveckla ett utskrivbart material som skulle uppfylla regelkraven utan tillsättning av några externa komponenter.
”Vi lyckades ta fram världens första utvärderingsrapport för ett icke-cementbaserat material för 3D-utskrift, som lade grunden till en ny standard: UL 3401”, säger Sam. ”3401 har använts som utgångspunkt för en serie antagbara riktlinjer i 2021 års internationella byggregler för bostäder. Det innebär att vi kan använda 3D-utskrift för alla delar av en byggnad. Det ger oss tillgång till saker som att kunna designa på fri hand eller med organiska former, och det ökar också effektiviteten enormt så att vi verkligen får ut maximalt av den befintliga arbetskraften för att lösa bristen på bostäder till ett rimligt pris.”
Minskat behov av arbetskraft
För Sam Ruben är en av de främsta fördelarna med företagets material och arbetsflöde hur dramatiskt de sänker behovet av arbetskraft på plats. Bristen på arbetskraft har ökat i hela branschen under det senaste decenniet. ”Just nu finns det omkring 400 000 lediga byggjobb i USA, och ingen som tar dem”, säger han. ”Vi har inte den utbildad arbetskraft, och vi har inte tillräcklig nyrekrytering till byggbranschen. Vi behöver ett system som verkligen utnyttjar den arbetskraft vi har, och som också kan locka en ny generation arbetare till branschen genom att ge dem möjlighet att jobba med den senaste tekniken i en säkrare miljö.”
Enligt Sam innebär Mighty Buildings system en radikal minskning av belastningen på byggarbetarnas fysiska hälsa. ”Det vi håller på med innebär att 3D-utskrifter och robotar kan ta över de svåraste och farligaste momenten i ett byggprojekt”, säger han. ”Uppregling står för någonting i stil med 20 % av alla ärenden som inkommer till hälso- och säkerhetsmyndigheten OSHA – det är det näst farligaste jobbet i USA efter gruvarbete. Vi kan ta de allra farligaste delarna av bygget och utnyttja 3D-utskrift och robotteknik för att optimera den mänskliga inblandningen. Det betyder att det blir mindre och lättare arbete per enhet, samtidigt som målet är att produktionen ska öka mer än 20 gånger.”
Sam tror att Mighty Buildings system kan höja effektiviteten och säkerheten för en rad olika slags projekt i branschen. ”Vi vill bygga ett verktyg för branschen”, säger han. ”Vi vill att de som kan sitt jobb ska kunna utföra det ännu bättre och ännu snabbare. Vi försöker inte göra oss av med befintlig arbetskraft eller ersätta arbetare. Vad vi faktiskt försöker göra är att hjälpa till att lösa problemet med att vi helt enkelt inte har tillräckligt med folk.”
Ett automatiserat svar på bristen på bostäder till rimligt pris
Medan Mighty Buildings fortsätter att förbättra sin förmåga att bygga stort hoppas Sam Ruben att företagets teknik kommer att kunna bidra till att lösa ett problem som hotar hela världen: bristen på bostäder till ett rimligt pris. ”2025 kommer en av tre stadsbor globalt att stå inför bostadsbrist”, säger Sam. Enligt National Low Income Housing Coalition saknas det över sju miljoner bostäder till ett rimligt pris i USA.
Sam Ruben tror att Mighty Buildings med sitt flexibla nätverk av 3D-utskriftsanläggningar som kan användas vid behov, har den teknik som krävs för att lösa den amerikanska bostadskrisen. ”Eftersom vi upptar ett relativt litet fotavtryck i befintliga lagerutrymmen kan vi helt enkelt installera maskinerna på de ställen där vi har samarbetspartners”, säger han. ”Vi kan installera oss på ett lager i Detroit, till exempel, för att serva den marknaden. Då behöver vi inte exportera den prisbild som gäller i Kalifornien. Vi minskar logistikkostnaderna och koldioxidutsläppen från transporterna samtidigt som vi förser den lokala marknaden med bostäder och nya jobb.”
Mighty Buildings fabriker har redan kommit till användning i företagets mest ambitiösa projekt hittills: ett helt område i södra Kalifornien med 20 bostadsenheter som Sam säger kommer att bli världens största 3D-utskrivna bygge. ”Jag ser verkligen fram emot den här möjligheten att använda våra enheter i ett utvecklingsprojekt”, säger han, ”och verkligen börja visa vad det innebär att göra det här i stor skala – inte bara en enhet eller två i någons trädgård, utan 20 enheter i taget. Vi kommer inte att kunna lösa bristen på bostäder till ett rimligt pris genom att bygga ett par bostäder här och där. Det räcker helt enkelt inte för att lösa problemet. Vi behöver skalbara lösningar.”
