تقدم البناء المستدام من خلال التكنولوجيا

من البناء التقليدي إلى البناء الرقمي الصديق للبيئة

Construction is generally a very energy- and labor-intensive activity, generating significant pollution. It is still primarily an “offline” activity, with little digitalization compared to other economic activities.

ورقة علمية نُشرت في مجلة Sustainable Futures¹ تدرس كيف يمكن أن تؤثر ظهور الذكاء الاصطناعي، وتكنولوجيا البلوك تشين، والتصنيع الرقمي، والاتجاه نحو الاستدامة على هذه الصناعة.

معًا، يمكن للتقنيات الرقمية والمواد الصديقة للبيئة أن تُسرّع بشكل كبير تقنيات البناء الصديق للبيئة وتقلل الأثر البيئي لصناعة البناء.

The study was done by Malaysian researchers at the Asia Pacific University of Technology & Innovation (APU) and the National University of Malaysia (UKM), published under the title “Digital integration in eco-construction 2.0: Advancing sustainability through technology”.

طرق الإنتاج الجديدة

Materials in construction have been historically mass-produced in standardized forms, and any assembly required skilled human labor. New technologies are likely to change this status quo in the near future.

الأولى هي طرق الإنتاج التي تتجاوز الإنتاج الضخم في المصانع باستخدام computer numerical control (CNC) machining, laser cutting, and 3D printing. Each has its own advantages and weaknesses, and should be picked depending on the requirements of a given task.

المصدر: Sustainable Futures

تقلل هذه الطرق بشكل كبير كمية المادة المفقودة أثناء معالجة المواد الخام إلى منتجات نهائية للبناء.

كما أنها تسمح بمستوى أعلى بكثير من المرونة في التصميم النهائي، مما يجعل التصميم المخصص أكثر إتاحة.

Lastly, they can be manufactured at a much smaller scale and more locally, potentially leading to a drastic reduction of the footprint of transport of material from raw materials to the factory to construction sites.

“هذه المنهجية لا تقتصر فقط على تمكين استخدام المواد الصديقة للبيئة بل تتماشى أيضًا مع مبادئ البناء النحيف وأهداف صافي الصفر بفضل ملفها القليل النفايات.“

All these new production methods benefit greatly from the improvement and democratization of computer-aided design (CAD) and the widespread adoption of Building Information Modeling (BIM). CAD and BIM form today the digital backbone of most construction projects.

المواد الصديقة للبيئة

Another change affecting the construction industry is the shift to more environmentally friendly materials.

A major driver of change is 3D printers capable of using materials such as recycled plastics, biodegradable polymers, and composite materials that incorporate natural fibers

على وجه الخصوص، geopolymers can be used in 3D printing. الجيوبوليمرات هي مواد غير عضوية، عادةً ما تشبه السيراميك، ويمكن تصنيعها من نواتج صناعية مثل رماد الطيران أو الخبث، وهي في الأصل نفايات من محطات الطاقة ومصانع الصلب. يمكن صياغتها من مواد محلية المصدر.

By doing so, it puts the construction industry in a position to recycle industrial waste instead of consuming resources.

The development of large-scale 3D printers has enabled the construction of entire building structures directly on-site, reducing transportation costs and associated carbon emissions.

However, the cost of 3D printers and their relatively low speed should be noted as still serious limitations of this technology and slowing down its deployment at scale.

Renewable ecomaterials, like mass timber used for building wood skyscrapers, could also help reduce the carbon emissions and resource consumption of the construction industry.

تصاميم جديدة

3D printed buildings can also adopt more complex custom shapes than buildings made from mass-produced elements.

As a result, it can facilitate the integration of natural and ergonomic forms into buildings, which can enhance energy efficiency through better thermal dynamics and light distribution.

The integration of natural isolation forms, such as honeycomb structures, enhances isolation while reducing material costs and can also increase the value of 3D printing in construction.

3D printing also enables the creation of “gradient materials,” where material properties vary across a single object to meet specific functional requirements without excess material use.

البلوك تشين لسلاسل إمداد البناء المستدام

Another recurring challenge of the construction industry is probably tracking the source of the materials used and their ESG profile.

This is a field where the efficient records allowed by blockchain technology can help.

By automating and securing transactions across the supply chain, blockchain not only enhances operational efficiencies but also builds trust among stakeholders by providing a clear and immutable record of material origins, processing, and transportation.

Blockchain can also be used to enable smart contracts, making execution of contracts smoother, putting the technology potentially at every step of the construction process, from sourcing materials to verification and certification of the finished building.

المصدر: Sustainable Futures

By helping track and prove the sourcing of materials used in construction, blockchain can help match the requirements of advanced sustainability benchmarks such as LEED, BREEAM, or ISO 21930, proving they comply with environmental regulations, labor protections, and carbon reduction mandates.

The largest limitation to the deployment of this technology is not so much technical as cultural, with the construction industry generally reluctant to modernize its practices.

“The construction sector exhibits structural resistance to digital transparency, particularly in procurement and subcontracting practices that rely on legacy workflows, informal relationships, and fragmented documentation systems.”

Most notably, this can impact existing power structures and black or gray market practices endemic in the industry, especially in some countries or regions.

“For many stakeholders, the decentralized and immutable nature of blockchain is perceived not as a facilitator but as a disruptive force that threatens existing operational norms.”

Most likely, deployment of blockchains and other digital tracking tools will happen quickly in critical infrastructure projects, where traceability is not merely a regulatory requirement but a condition for liability management and quality assurance.

الذكاء الاصطناعي في البناء المستدام: التطبيقات والحدود

التطبيقات

As AIs become more versatile, they can now be deployed to improve construction projects.

One application is the integration of AI in environmental impact assessment (EIA) workflows. It allows for accurate prediction from voluminous and heterogeneous datasets, including site-specific environmental indicators, historical project data, and regulatory parameters.

Assistance with legal documents and regulations can have a major impact as well.

“Natural language processing NLP techniques extract structured knowledge from regulatory texts and historical EIA documentation, accelerating compliance assessments and streamlining review cycles.”

المصدر: Sustainable Futures

Another application of AI is predicting material performances, for criteria as varied as structural integrity, isolation, water resistance, or durability to various stresses (moisture, chloride ingress, freeze-thaw cycles, thermal gradients, etc.).

القيود

A limit to AI deployment will, however, be the generally low quality of data for input in the industry, reducing the capacity of models and their accuracy.

As more projects become increasingly digitalized, this limitation is expected to fade over time. The same applies to the growing body of data about diverse materials’ performances in real-world conditions over several decades.

Another potential issue is if models are trained on datasets that reflect historical inequities or fail to represent sensitive ecological zones. This can be extra-problematic with AI models whose internal workings can be hard to understand, making it a sort of “black box”.

“The efficiency and analytical depth offered by AI must therefore be balanced against these risks through the implementation of transparent, auditable, and context-sensitive modeling frameworks.”

التآزر بين المواد الصديقة للبيئة، البلوك تشين، والذكاء الاصطناعي

اسحب للتمرير →

Each of these innovations in construction interlocks with the others, making them more useful than if deployed separately.

As more projects integrate blockchain technology for traceability, the amount of high-quality data usable by AI increases.

As digitalization of construction projects increases, it facilitates the integration of CAD and 3D printing technology into actual construction.

Using more eco-friendly materials and implementing better recycling techniques reduces the ecological impact of construction and demolition, thereby increasing the value of high-quality data that can be used to acquire valuable environmental certifications and set new standards for the industry.

المصدر: Sustainable Futures

Examples of such synergies are already observable in real-world projects. For example, Singapore used many new technologies for the construction of eco-friendly public housing:

• أنظمة ذكاء اصطناعي متقدمة لتحليل البيانات البيئية، مثل تعرض الشمس، أنماط الرياح، وتأثيرات جزيرة الحرارة الحضرية، لتحسين توجيه المبنى واختيار المواد.
• مواد مستدامة مثل الخرسانة المعاد تدويرها والخشب المستخرج بشكل مستدام. تُوضع هذه المواد استراتيجيًا داخل هيكل المبنى لتعزيز التهوية الطبيعية والضوء.
• عزل ونوافذ عالية الأداء، بالإضافة إلى الألواح الشمسية والأسطح الخضراء، تُدمج مع أنظمة الذكاء الاصطناعي التي تراقب وتضبط استهلاك الطاقة باستمرار بناءً على الظروف البيئية في الوقت الفعلي.

أمثلة واقعية

The study also presents real-world early adopters of these technologies to demonstrate that we are now firmly in the implementation stage of the technology cycle.

One example is the use of blockchain to solve payment disputes with contractors and suppliers.

“مشروع بنية تحتية رائد في دبي استخدم البلوك تشين لتبسيط إدارة العقود وتطبيق دفعات مبنية على مراحل، مما أدى إلى تحسين ملحوظ في الكفاءة الإدارية وتقليل النفقات المالية.”

Blockchain also helped the tracking of materials’ environmental footprint.

“في هولندا، تم تجربة البلوك تشين لتتبع الجودة الفورية، التسليم، والبصمة البيئية للمواد الأساسية مثل الفولاذ والخرسانة، لضمان مطابقة مواصفات المواد ومعايير الاستدامة دون عنق زجاجة الفحص اليدوي.”

A use case of IA was demonstrated in Sweden, where architects and engineers selected advanced insulating materials that optimized energy retention during the winter and minimized heat intake during the summer.

“أدى تطبيق هذه المواد المُحسّنة إلى خفض استهلاك الطاقة بنسبة تصل إلى 25 % في المباني السكنية الجديدة، مما قلل بشكل كبير من البصمة الكربونية المرتبطة بهذه المنازل.”

AI was also deployed in Japan to automate the recycling of construction waste.

AI-powered sorting systems equipped with advanced imaging and sensor technologies accurately identified and categorized different types of construction waste.

“في مشروع تجريبي أُجري في موقع هدم، زاد نظام الذكاء الاصطناعي معدل إعادة التدوير بنسبة 30 % مقارنةً بطرق الفرز اليدوي التقليدية. كما أن كفاءة الفرز خفضت الوقت الإجمالي وتكاليف العمالة المرتبطة بإدارة النفايات، مما جعل عملية إعادة التدوير أكثر اقتصادًا واستدامة.”

التحديات التنظيمية في البناء المستدام

Paradoxically, while most regulations in construction are oriented toward improving safety and environmental profiles, they might also be a hindrance to the deployment of these technologies.

A large part of the potential problems stems from the decline in standardization in construction methods. Custom design might improve the energetic and environmental profile, but they are also hard to fit into the rigid categories and assessment methods mandated by regulations.

One element that can help is the so-called “regulatory sandbox”, allowing for pilot projects to prove their value with less overbearing control.

“These frameworks allow construction firms to pilot digital methods without full regulatory exposure, facilitating innovation while preserving oversight.”

Another improvement can be embedding digital construction requirements within public tendering protocols. This way, governments are not only adapting to, but actively steering the transition toward a digitally-enabled &  environmentally-responsible construction sector.

These regulatory changes will need to be managed at the local, national, and international levels.

المصدر: Sustainable Futures

They also need to move quickly enough to adapt to technological improvements. Otherwise, this could slow down the adoption of innovative technologies like AI and 3D printing in construction, as companies may be reluctant to invest heavily in technologies that might not comply with future regulations.

تقنيات البناء المستقبلية

Even more impressive materials might one day be integrated into construction projects. For example, nanotechnology in material science offers the potential to create ultra-strong, lightweight construction materials that are both cost-effective and environmentally friendly.

Another option is smart materials that can adapt to environmental changes, such as temperature-responsive polymers that adjust their insulating properties based on weather conditions.

These materials could dramatically increase energy efficiency and comfort in buildings without additional mechanical intervention.

Digital fabrication technologies could also become even more sophisticated, likely incorporating real-time quality control systems, like advanced sensors and AI algorithms to adjust printing parameters on the fly, ensuring optimal material properties and structural integrity.

Robotics could also have a major impact, with, for example, robots performing bricklaying or complex installations of pipes and cables, improving speed and precision while reducing human error and labor costs.

Lastly, AI could have a major impact on research into new materials, from a digital twin of a building observing the evolution of parameters over time to boosting the discovery of new materials, improving material lifespans, and enhancing the understanding of environmental impact throughout a building’s entire life cycle.

الخلاصة

Construction has been historically a relatively “low-tech” industry, only integrating new materials slowly and keeping construction methods relatively unchanged.

The simultaneous maturation of CNC, 3D printing, CAD, digital footprint, and AI might change that soon. Especially when combined with a push for lower environmental impact, more traceability, more energy efficiency, and less material consumption.

However, contrary to many other economic sectors, it is unlikely that this will push much human labor out of the construction industry.

Instead, it will improve productivity, safety, and green profiles of new buildings, while enabling better designs and lower resource consumption, all under the supervision of humans still directly handling the messy and changing conditions of a construction site.

شركة الطباعة ثلاثية الأبعاد

(بالإضافة إلى الشركات التي نوقشت أدناه، يمكنك قراءة عن أخرى في مقالتنا “Top 10 Additive Manufacturing And 3D Printing Stock to Watch”)

Nano Dimension

تركز معظم شركات التصنيع الإضافي على المعادن والبلاستيك، مع التركيز على الأجزاء الميكانيكية المعقدة. بينما تركز Nano Dimension (NNDM ) على الإلكترونيات المطبوعة ثلاثيًا. يشمل ذلك تقنيات متخصصة جدًا مثل الأحبار الموصلة أو العازلة والسيراميك. يمكن استخدامها، على سبيل المثال، في بناء مكونات بصرية أو راديوية.

هذا أحد التطبيقات المحتملة للطباعة ثلاثية الأبعاد على المستوى النانوي، والتي استكشفناها أكثر في “Nanoscale 3D Printing Looks Primed for Commercialization”.

Nano Dimension has grown through a mix of acquisitions and internal R&D.

المصدر: Nano Dimensions

تغيرت هذه الاستراتيجية مع الاستحواذ على Desktop Metal، المعلن عنه في 2024 واكتمل في 2025. معًا، ستحظى الشركتان بموقع أقوى بكثير في طباعة المعادن والسيراميك على جميع المستويات، من الإلكترونيات إلى المعدات الصناعية الكبيرة والفضاء، مع خطوة قوية نحو الإنتاج الصناعي.

كما يخلق ذلك اقتصاديات حجم من خلال دمج قاعدة العملاء التي تشمل SpaceX، Tesla (TSLA ) ، GE، Honeywell، Emerson، Raytheon، NASA، Medtronics، وغيرها.

أخيرًا، كانت الشركتان نشطتين في مناطق جغرافية مختلفة، حيث كانت Nano Dimension في أوروبا وDesktop Metal في الولايات المتحدة، مما يتيح تآزرًا من خلال دمج فرق المبيعات.

المصدر: Nano Dimension

تدعي الشركة أنها يمكن أن تقلل البصمة البيئية للتصنيع، مع انخفاض بنسبة 94 % في انبعاثات CO2، 100 % في استهلاك المياه، 98 % في المواد، و82 % في المواد الكيميائية. بشكل عام، يمكننا توقع أن تصبح Nano Dimension رائدة في التكنولوجيا.

المصدر: Nano Dimensions

الشركات المندمجة في موقع جيد للاستفادة من الاكتشافات الجديدة في الطباعة ثلاثية الأبعاد وتطوير سبائك ألمنيوم أقوى، ومن المرجح أن توسع هذه الابتكارات السوق القابل للاستهداف.

ومع ذلك، يجب على المستثمرين أن يكونوا على علم بأن كل من Nano Dimension وDesktop Metal قبل الاستحواذ كانا سالبين من حيث التدفق النقدي، لذا سيتعين على الشركة الناتجة خفض التكاليف أو النمو بشكل كافٍ لتحقيق الربح في المستقبل.

(يمكنك قراءة تحليل أعمق لـ Nano Dimension في تقرير الاستثمار المخصص)

آخر أخبار وتطورات سهم Nano Dimension (NNDM)