Trend Konstruksi dengan 3D Printing, Industri Konstruksi Masa depan

Ilustrasi Pencetakan Keseluruhan Dilokasi (Full-On-Site Printing)
(Sumber: www.archiobjects.org)

Metode 3D Printing adalahsalah satu metode manufaktur aditif yang menghasilkan objek tiga Mengasilkan ptoduk tiga dimensi dari program desain (digital). Mesin pencentak akan membaca file design program dan mencetak lapisan demi lapisan material (berupa plastik, resin, beton, pasir, baja, dsb) sampai keseluruhan objek terbentuk.

Metode ini telah dikembangkan sejak tahun 1980an di Amerika Serikat, namun baru mulai dikenalkan ke publik secara komersial tahun 2010. Sedangkan konstruksi bangunan menggunakan metode 3D printing baru mulai diterapkan pada tahun 2014.

Sebuah bangunan kantor pertama di dunia yang menggunakan metode konstruksi 3D Printing dibangun di Dubai, Uni Emirates Arab. Bangunan ini selesai dibangun pada mei 2016

Bangunan ini berukuran 250 meter persegi, dibangun menggunakan printer berukuran 6x 36.5 x 12 meter dengan lengan robotik yang mengalirkan campuran semen dan material

Keseluruhan model bangunan ini membutuhkan waktu 17 hari untuk di print dan dua hari untuk dipasang di lokasi. Proyek, yang lulus tes stabilitas baik di Inggris dan China ini, dibangun oleh Yingchuang Building Technology Co.

Goverment of Dubai, Bangunan Kantor 3D Printed Pertama.
(Sumber: www.builderonline.com)

Pembangunan keseluruhan bangunan ini hanya membutuhkan 18 pekerja yaitu: satu pegawai pengawas printer, tujuh orang untuk memasang komponen di lokasi dan 10 spesialis dan pelistrikan bertugas dalam teknik mekanik dan listrik. Hasilnya, biaya pekerja berkurang 50% dibanding bangunan konvesional dengan ukuranyang sama.

Pada umumnya satu mesin pencetak 3D mampu membangun sebesar hingga 93 m2 perhari. Sebelumnya, pada september 2014, sepuluh rumah 3D berukuran 200m2 telah dibuat di Shanghai, Cina

Bangunan ini dibuat sepenuhnya dari beton menggunakan printer 3D raksasa, dengan biaya pembangunan setiap rumah hanya sebesar 30.000 RMB ($ 4.800).

Hanya sepuluh bulan setelah proyek awal, Pada tahun 2015, Shanghai Winsun Dekorasi Desain Engineering Co (perusahaan di balik bangunan 3D printed ini) membuat pengumuman baru telah berhasil membangun bangunan 3D printed tertinggi yaitu apartemen 5-lantai dan villa 3D printed pertama di dunia dengan ukuran 1.100 m2 dan telah dilengkapi dengan dekorasi internal dan eksternal.

Metode 3D Printing di Proyek Konstruksi
Metode konstruksi dengan menggunakan printer 3D dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu: mencetak seluruh bangunan di lokasi (Full-on-Site Printing) dan pencetakan tiap bagian kemudian dipasang di lokasi (Sectional Printing). Adapun tiap jenis metode dibahas sebagai berikut.

Full-On-Site 3D Printing
Teknik konstruksi pencetakan 3D bangunan ini sepenuhnya dilakukan di lokasi, Pencetak 3D dengan ukuran raksaksa dipasang pada jalur yang sesuai. Ukuran printer atau jalur yang dibutuhkan sangat besar agar dapat mencakup ukuran dan ketinggian bangunan yang diinginkan.

Bangunan 3D Printed Milik Huasang TengDa Company. Dengan Teknik Full-on-site
(Sumber : 3dprint.com)

Penulangan bangunan dapat dilakukan dengan pemasangan manual terlebih dahulu dan kemudian dilakukan penglapisan beton atau keseluruhan pembangunan struktur termasuk tulangan menggunakan printer. Namun apa bila pemasangan tulangan secara manual terlebih dahulu, akan menyulitkan pergerakan printer. Karena pada umumnya lengan printer baru hanya dapat bergerak maju-mundur, atas-bawah, dan kanan-kiri atau terbatas.

Sectional 3D Printing 
Teknik konstruksi pencetakan 3D bangunan ini sepenuhnya dilakukan di pabrik atau di tempat bukan lokasi konstruksi. Pencetakan dilakukan secara terpisah antara tiap bagian bangunan. Kemudian tiap bagian akan dibawa ke lokasi proyek dan kemudian di pasang

Penyatuan dilakukan secara manual menggunakan tenaga pekerja. Teknik ini mirip dengan teknik precast hanya saja pencetakan dilakukan dengan cara 3D printing. Shanghai Winsun Dekorasi Desain Engineering Co. Menggunakan teknik ini dalam membuat bangunan 3D-Printed milik mereka.Penggunaan metode ini akan sangat cocok untuk membantu dalam membangun perumahan atau bangunan kecil dalam jumlah banyak dan waktu yang singkat.

Jembatan 3D Printed Pertama
Setelah berhasil dengan bangunan gedung kantor, villa dan rumah, Metode ini kemudian dikembangkan kembali agar dapat membangun sebuah jembatan.

Ilustrasi Pembangunan Jembatan dengan 3D printing diAmsterdam (Sumber : 3dprintingindustry.com)

Jembatan 3D-cetak yang berfungsi penuh pertama merupakan gagasan dari MX3D, Perusahaan teknologi startup BelandaMX3D Berniat untuk membuat sebuah jembatan di Amsterdam pada canal-canal kecil sebagai langkah awal

Namun karena kenyataannya bahwa jalan-jalan Amsterdam terlalu sempit dan ramai, pencetakan yang sebenarnya tidak akan terjadi dalam situs jembatan. Sebaliknya, jembatan tersebut sedang dibangun di dalam sebuah gudang yang terletak di ujung utara kota di mana penonton dapat menyaksikan pembangunan jembatan pada hari Jumat.

Pembangunan Prototipe Jembatan 3D Pertama Milik MX3D
(Sumber: www.3ders.org)

Proyek ini diperkirakan akan selesai pada 2017, dan kemudian jembatan ini akan diperuntukkan untuk kanal Oudezids Achterburgwal di Amsterdam.

Teknologi MX3D
Jembatan ini dibangun bekerjasama dengan Dewan Kota Amsterdam, MX3D dan beberapa perusahaan besar lainnya. Apa yang lebih mengejutkan adalah fakta bahwa MX3D akan membangun seluruh jembatan dengan bantuan robot otonom, yang dapat mencetak struktur baja ini udara kompleks.

Robot memiliki bagian sejenis obor las yang digunakan untuk mencairkan lapisan baja kemudian secara bersamaan akan membentuk satu jembatan yang solid, menurut cofounder dan chief technology officer dari MX3D, Tim Geutjens. Jembatan ini adalah proyek besar pertama yang dilakukan oleh perusahaan.

Printer MX3D (Sumber: www.3ders.org)

Di masa lalu, MX3D telah menggunakan robot untuk membangun furnitur raksasa dan patung bentuk bebas dengan bantuan teknologi cetak 3D.Tidak seperti Printer 3D pada umumnya, robot MX3D ini menyerupai lengan mekanik raksasa dengan bagian seperti obor di ujung

Robot ini mencetak objek di tempat terbuka bukannya mencetak di dalam jalur kotak. Dengan bantuan obor las, mereka mencair satu persatu lapisan baja, menutupi layer dengan baja leleh kembali, yang berasal dari kawat panjang yang terus dicairkan dari robot printer

Sementara sebagian besar printer 3D umumnya, hanya dapat mencetak hanya dalam tiga arah yaitu maju-mundur, kiri ke kanan dan atas-bawah, robot dari MX3D mampu mencetak segala arah. Untuk mencetak sebuah benda yang menonjol dari tengah dinding, robot hanya mengubah posisi obor las mereka ke samping. kemampuan cetak omnidirectional ini memberikan perusahaan sebuah tangan untuk menyelesaikan sebuah proyek dari skala besar.

Struktur yang lebih besar
Robot 3D Printer MX3D dapat mencetak objek yang secara signifikan lebih besar daripada yang dicetak menggunakan teknik percetakan 3D lainnya dengan menggerakkan pada jalur khusus yang dirancang untuk pergerakannya. Meskipun biaya yang sebenarnya dari proyek Jembatan belum diumumkan, pihak berwenang di MX3D mengatakan biaya keseluruhan akan lebih kecil dari metode pencetakan 3D SLM (selektif laser yang mencair).

Printer 3D dengan Jalur Khusus (Sumber :www.constructiondive.com)

Dibandingkan dengan pengelasan baja tradisional, proses pencetakan 3D dengan robot adalah proses jauh lebih cepat. Robot dapat membangun jembatan setidaknya seribu kali lebih cepat daripada teknik pengelasan logam tradisional

Penggunaan Percetakan 3D bisa mengurangi waktu dan biaya tenaga kerja dan menghasilkan sedikit sampah dalam proyek hingga 60 persen. Namun, jika bahan seperti baja yang dimasukkan ke dalam desain, 3D Printing akan lebih menguntungkan untuk memanfaatkan untuk mengatasi kekeliruan ruang lingkup

Keunikan MX3D, teknik cetak 3D enam-sumbu dengan alat las canggih dan perangkat lunak Autodesk khusus, yang memungkinkan mereka untuk mencetak logam, plastik dan resin di udara tanpa perlu struktur pendukung

Mereka dapat membuat struktur kompleks yang kuat dari bahan yang terjangkau dan berkelanjutan dengan hampir tidak ada pembatasan ukuran atau bentuk. Menurut tim, mencetak jembatan fungsional dengan 3D printing adalah cara yang tepat untuk untuk memamerkan teknologi mutakhir yang mereka telah menciptakan

MX3D telah bermitra dengan software berbasis California raksasa dan AutoCAD pencipta Autodesk, bersama dengan beberapa pendukung lainnya termasuk perusahaan konstruksi HEIJMANS, pada proyek ini. MX3D menggunakan software Autodesk untuk merancang jembatan logam ini.

Tantangan saat ini yang dialami untuk menggunakan metode 3D Printing antara lain:

• Lebih mahal daripada konstruksi konvensional karena tingginya biaya printer 3D dan kurangnya keakraban dalam industri dengan teknologi cetak 3D dan aplikasi.
• Masih terbatasnya jenis bahan yang dapat dicetak menggunakan teknologi ini (masih dalam penelitian)
• Ukuran printer 3D yang besar dan, karena itu, sulit dan mahal untuk ditempatkan di situs.
• mencetak 3D menimbulkan biaya up-front lebih untuk membuat model digital untuk menghasilkan
• produk yang aman dan hemat biaya.
• Berpotensi memberikan dampak negatif pada jenis keterampilan tenaga kerja yang dibutuhkan untuk merancang dan membangun bangunan

referensi: 
KNOWLEDGE MANAGEMENT Penerapan Teknologi Konstruksi-KEMENTERIAN PEKERJAAN UMUM DAN PERUMAHAN RAKYAT DIREKTORAT JENDERAL BINA KONSTRUKSI BALAI PENERAPAN TEKNOLOGI KONSTRUKSI