Beton hasil teknologi cetak 3D bisa ciptakan desain bangunan yang menarik

Satu-satunya material yang jumlah penggunaannya lebih dari beton adalah air. www.shutterstock.com

Beton hasil teknologi cetak 3D bisa ciptakan desain bangunan yang menarik

Industri konstruksi adalah salah satu industri terbesar dalam ekonomi dunia–nilainya mencapai A$10 triliun atau Rp100.592 triliun secara global (setara dengan 13% dari Produk Domestik Bruto dunia).

Tetapi industri konstruksi telah mengalami penurunan selama beberapa dekade karena produktivitasnya yang sangat buruk dibandingkan dengan sektor lain. Jika pertanian dan industri manufaktur telah meningkatkan produktivitas sebesar 10-15 kali lebih tinggi sejak tahun 1950-an, maka kondisi industri konstruksi masih sama seperti 80 tahun yang lalu.

Hal ini dikarenakan sebagian besar industri konstruksi masih dilakukan secara masih manual, sementara manufaktur dan industri lainnya telah membuat kemajuan signifikan dengan penggunaan teknologi digital, penginderaan dan otomatisasi.

Kami dan kelompok penelitian lainnya melihat beton yang dihasilkan oleh teknologi tiga dimensi (3D) cetak sebagai solusi yang memungkinkan untuk mengatasi masalah ini. Teknik ini juga akan memberikan arsitek kebebasan untuk menumpahkan segala bentuk kreativitas ke dalam desain mereka untuk bangunan baru.


Read more: Gempa Lombok: desain bangunan yang berbeda bisa kurangi kerusakan


Masalah yang dihadapi konstruksi

Infrastruktur modern kita hampir seluruhnya dibangun dengan beton. Kita menggunakan lebih dari 20 miliar ton beton per tahun. Satu-satunya material yang jumlahnya lebih dari itu adalah air.

Industri konstruksi menghadapi sejumlah masalah serius, termasuk efisiensi tenaga kerja yang rendah dan tingkat kecelakaan yang tinggi di lokasi konstruksi. Menurut Biro Statistik Australia, industri konstruksi memiliki tingkat cedera tertinggi (59 dari 1000 pekerja).

Ada juga kesulitan dalam pengendalian kualitas di lokasi konstruksi, tingginya tingkat limbah dan emisi karbon, biaya yang mahal, dan tantangan dalam mengelola tempat kerja besar sementara tenaga kerja terampil semakin langka.

Teknologi pencetakan beton 3D dapat menawarkan solusi.

Penulis menggambar desain bangunan dengan beton yang dicetak dengan teknologi 3D. Author provided

Manfaat dari mencetak beton 3D

Konstruksi dengan menggunakan teknologi 3D menggunakan teknik pembuatan yang menambahkan sesuatu dalam kuantitas yang kecil, di sini berarti objek dibangun dengan menambahkan lapisan material.

Proses konstruksi untuk bangunan konvensional biasanya melibatkan pengecoran beton ke dalam cetakan. Tetapi proses yang menggabungkan teknologi digital dan wawasan baru terhadap teknologi material memungkinkan pembangunan konstruksi dengan bentuk yang lebih bebas tanpa menggunakan cetakan.

Menghilangkan biaya cetakan adalah alasan utama mengapa pencetakan beton dengan teknologi 3D menjadi menguntungkan secara ekonomi. Cetakan konvensional menghabiskan biaya sekitar 60% dari total biaya konstruksi beton. Sistem konstruksi dengan cetakan juga merupakan sumber limbah yang signifikan, mengingat bahwa cetakan itu nantinya akan dibuang. Menurut penelitian tahun 2011, industri konstruksi menyumbang 80% dari total limbah di seluruh dunia.

Menuangkan beton ke dalam cetakan juga membatasi kreativitas para arsitek untuk menciptakan bentuk yang unik. Kecuali memang cetakan didesain lebih dulu dengan biaya yang mahal. Gaya konstruksi yang lebih bebas dapat meningkatkan kreativitas arsitektur. Biaya produksi komponen struktural tidak akan terikat pada bentuk, sehingga konstruksi dapat dibebaskan dari desain persegi panjang yang begitu akrab dalam arsitektur bangunan saat ini.


Read more: Ilmuwan menciptakan bahan bangunan baru dari campuran jamur, beras, dan kaca


Apa yang dapat kita bangun

Pencetakan beton 3D sedang dieksplorasi untuk digunakan dalam pembangunan rumah, jembatan, bangunan dan bahkan menara turbin angin.

Perumahan

Rumah beton 3D cetak ini dibangun dalam 24 jam ketika musim dingin yang buruk terjadi di Rusia. Bangunan ini merupakan rumah pertama yang dibangun di satu lokasi.

Jembatan

Sebuah jembatan beton cetak 3D sepanjang 8 meter untuk pengendara sepeda diluncurkan di Belanda tahun lalu. Jembatan itu, yang dicetak oleh Universitas Teknologi Eindhoven, memiliki lebih dari 800 lapisan dan membutuhkan waktu tiga bulan untuk dicetak.

Struktur rumit

Pencetakan beton 3D memiliki keunggulan dibandingkan metode konstruksi konvensional. Keunggulan itu terlihat ketika membuat bentuk desain yang tidak lurus, seperti bentuk lengkung dengan detail yang rumit.

Bagian dari struktur ini dicetak menggunakan campuran semen khusus.

Masih pada tahap awal

Bidang penelitian ini masih pada tahap awal.

Hambatan terbesar dalam pengembangan beton yang menggunakan teknologi 3D adalah beton itu sendiri. Beton konvensional saat ini tidak cocok untuk teknologi pencetakan 3D, sehingga alternatif baru dan inovatif perlu dikembangkan.

Peneliti mengeksplorasi berbagai jenis beton. Beton untuk pencetakan 3D tidak boleh diatur saat berada di dalam mesin pencetak, tetapi perlu diatur dan diperkuat segera setelah dikeluarkan dari mesin. Beton jenis ini bisa “diatur sesuai permintaan”.


Read more: Jakarta: keadilan sosial dan perumahan jangan jadi taruhan di pasar keuangan global


Ketika benar-benar mencetak beton, mesin pencetak khusus diperlukan. Biasanya, ukuran printer harus lebih besar dari komponen yang sedang dicetak. Namun, para peneliti mengeksplorasi bentuk mesin pencetak atau robot yang dapat “naik” pada bagian-bagian beton yang sudah diatur untuk mencetak bagian lain.

Sebuah mesin pencetak beton 3D sedang digunakan untuk penelitian pencetakan beton. Misanthropic One/flickr, CC BY

Artikel ini diterjemahkan dari bahasa Inggris oleh Gracesillya Febriyani

This article was originally published in English