Manufaktur aditif

Apa yang Menghambat Konstruksi 3D-Printed?

mm
Diterbitkan
Tambahkan Securities.io ke sumber pilihan Anda di Google

Baru-baru ini, gagasan muncul untuk menggunakan prinsip pencetakan 3D dalam membangun rumah, dengan cara yang serupa seperti bagian mekanik yang dicetak 3D dengan plastik atau logam. Alih-alih metode yang memakan tenaga kerja seperti pemasangan batu bata, mesin pencetakan 3D otomatis dapat merakit dinding beton dengan cepat.

Hal ini sering dipresentasikan sebagai masa depan perumahan dan konstruksi. Namun dalam praktiknya, bangunan yang dicetak 3D masih agak bersifat curiositas dan jauh dari standar praktik konstruksi yang sedang berkembang.

Studi baru oleh peneliti di British College of Applied Studies (Sri Lanka), Indian Institute of Science, University of Southern Queensland (Australia), dan Northumbria University (UK) mengidentifikasi hambatan yang masih ada dalam adopsi lebih luas teknologi ini.

Mereka menemukan bahwa beton canggih yang dirancang khusus untuk pencetakan 3D sangat penting, dan fragmentasi regulasi merupakan hambatan terbesar bagi penerapan komersial berskala.

Mereka mempublikasikan temuan mereka di Next Materials1, dengan judul “Pencetakan 3D dalam konstruksi: Tinjauan komprehensif tentang material, metode, aplikasi, dan kriteria kinerja SAFE”

Konstruksi 3D: Dari Prototipe ke Skala Komersial

Sampai saat ini, sebagian besar tinjauan penggunaan manufaktur aditif (“pencetakan 3D”) dalam konstruksi berfokus pada material atau sifat mekanik. Namun hal ini mengabaikan karakteristik habitabilitas dan keamanan yang lebih luas yang mengatur persetujuan regulasi dan penerimaan penghuni.

Oleh karena itu, evaluasi yang lebih baik adalah dengan menggunakan kerangka kriteria kinerja SAFE:

  • (S) Indikator Kinerja Struktural.
  • (A) Akustik.
  • (F) Ketahanan terhadap api.
  • (E) Efisiensi energi.

“Perspektif multi-hazard ini sejalan dengan arah standar ISO, EN, dan ASTM yang sedang berkembang untuk teknologi konstruksi baru”

Untuk melakukannya, para peneliti mengumpulkan literatur ilmiah yang mencakup teknologi pencetakan 3D konstruksi dan mencross-referensikannya dalam pencarian sekunder dengan setiap kualifikasi kinerja SAFE.

Ini merupakan kumpulan penelitian yang berkembang cepat, dengan setiap tahun melihat lebih banyak penelitian yang dilakukan di bidang ini.

Selain penelitian akademik, proyek konstruksi berskala 3D-printed semakin banyak, meskipun masih dalam jumlah uji coba pilot kecil. Negara terdepan adalah USA dan China (lebih dari 30 proyek), diikuti oleh negara‑negara Eropa (Prancis, Jerman, Belanda), UAE, Jepang, dan Australia.

Berbagai Teknologi Pencetakan 3D Beton

Meskipun sering dibicarakan sebagai satu set teknologi yang seragam, pencetakan 3D untuk konstruksi sebenarnya merupakan beragam teknologi, masing‑masing menggunakan metode ekstrusi dan material yang berbeda.

Sistem yang paling umum adalah ssistem berbasis ekstrusi, yang mendominasi manufaktur aditif berskala konstruksi. Campuran semen yang dapat dipompa diekstrusi melalui nozzle yang dipasang pada kerangka tetap (“Cartesian gantry”) atau lengan robot multi‑sumbu. Contour crafting menambahkan finishing permukaan melalui sayap penghalus yang dipasang di samping nozzle.

Metode lain adalah sistem berbasis tempat serbuk, mirip dengan tempat serbuk untuk pencetakan 3D logam. Ini memungkinkan konstruksi tanpa struktur penopang khusus, dengan serbuk longgar memberikan dukungan yang diperlukan.

Selanjutnya adalah pencetakan 3D beton injeksi, di mana material semen cair disuntikkan ke dalam medium penopang yang disesuaikan (bahan cair atau seperti gel), bukan ditempatkan lapis demi lapis di udara. Ini memungkinkan penggunaan campuran yang sangat mengalir dengan kemampuan pompa yang lebih baik dan mengurangi kebutuhan tekanan ekstrusi.

Terakhir, ada metode konstruksi 3D hibrida, misalnya, menggunakan robot penyisipan batang besi tambahan atau pencetakan multi‑material.

Setiap teknologi ini menjanjikan, namun hanya beberapa yang benar‑benar siap untuk penerapan berskala besar. Secara umum, sistem berbasis semen jauh lebih siap, karena dapat memanfaatkan rantai pasokan dan pengalaman industri konstruksi yang sudah ada.

Sebagai perbandingan, material lain seperti geopolymer, komposit tanah liat, atau komposit hemp-lime menjanjikan dalam hal profil hijau atau pengeringan cepat, namun masih berada pada fase eksperimental. Material-material ini mungkin juga jauh dari ideal dalam kerangka SAFE, yang kemudian memerlukan perlakuan tambahan.

“Batasan utama dalam hal kinerja kebakaran adalah kebakarannya dan laju pelepasan panas yang tinggi pada kebanyakan termoplastik, yang memerlukan lapisan tahan api atau polimer yang secara inheren tahan api seperti PEEK”

Evaluasi SAFE pada Konstruksi 3D

Kinerja Struktural

Kinerja struktural bangunan yang dibangun dengan teknologi 3D mengungkapkan bahwa, bertentangan dengan metode tradisional, terdapat kinerja yang sangat berbeda tergantung pada jenis beban struktural.

“Berbeda dengan beton cor, beton cetak 3D (3DPC) menunjukkan anisotropi inheren yang timbul dari deposisi berlapis, yang terwujud sebagai sifat mekanik yang bergantung pada arah serta bidang kelemahan antar lapisan.”

Hal ini menetapkan batas keras pada kecepatan dan tinggi maksimum konstruksi. Karena itu, tampaknya kombinasi penguatan batang baja dan nanomaterial merupakan pendekatan paling efektif untuk mencapai kelenturan dan kekuatan tarik yang sesuai dengan kode pada elemen cetak.

Kriteria lain dari kinerja struktural adalah daya tahan, dengan bangunan beton diharapkan bertahan tanpa pelemahan signifikan selama puluhan tahun. Pencetakan 3D berisiko menimbulkan celah udara dan porositas jauh lebih banyak dibandingkan konstruksi beton tradisional.

“Antarmuka antar lapisan cenderung menunjukkan kandungan void yang lebih tinggi dan permeabilitas gas yang meningkat dibandingkan zona bulk, menimbulkan kekhawatiran terkait korosi akibat karbonasi, masuknya klorida, serta kerentanan terhadap siklus beku‑cair.”

Beberapa metode dapat digunakan untuk mengatasi masalah ini:

  • Desain campuran padat, mengurangi porositas.
  • Pelekat permukaan pada kondisi paparan agresif.
  • Material semen tambahan (misalnya, abu silika atau metakaolin) untuk mengurangi konektivitas pori.

Kinerja Akustik

Kriteria penting bagi pengguna masa depan gedung, transmisi suara penting dalam kode seperti EN ISO 16283. Namun kurang dari 20 publikasi khusus yang diidentifikasi dalam pencarian literatur sistematis yang membahas pertanyaan ini, menggambarkan adanya kesenjangan relatif antara pengembangan metode konstruksi 3D dan kode konstruksi dunia nyata.

Tampaknya beton hemp‑lime atau mortir Ordinary Portland cement (OPC) yang lebih tipis secara signifikan berkinerja lebih buruk dibandingkan metode tradisional.

Beberapa opsi yang diusulkan untuk menyelesaikan masalah ini meliputi panel akustik berbasis bio sebagai lapisan infill cetak, pencetakan rongga resonansi periodik yang terinspirasi oleh metamaterial akustik, atau geometri sel tetrakaidekahedron dan saluran labirin, namun semuanya dapat meningkatkan kompleksitas tugas pencetakan.

Ketahanan Terhadap Api

Kriteria ini dapat menjadi pukulan mematikan bagi pencetakan 3D berbasis polimer. Tidak hanya mereka secara inheren lebih mudah terbakar, tetapi toksisitas asap juga kurang dipahami.

“PLA cetak 3D yang tidak dimodifikasi menunjukkan penyalaan cepat dan pelepasan panas berkelanjutan di bawah fluks panas radiasi, jauh melampaui ambang batas yang diizinkan untuk aplikasi struktural tanpa formulasi tahan api, pelapis intumescent, atau alternatif berisi keramik.”

Namun, kecuali komponen cetak 3D berbasis polimer, metode pencetakan 3D lainnya menunjukkan kinerja yang luar biasa baik dalam ketahanan api, termasuk bila dibandingkan dengan Ultra‑High Performance Concrete (UHPC).

Masalah nyata satu-satunya dapat terjadi pada elemen cetak berbagian berongga, yang dapat meningkatkan kerentanan terhadap api. Mengisi bagian berongga dengan beton insulasi ringan, wol mineral, atau busa intumescent dapat mengembalikan ketahanan api ke peringkat yang dapat diterima.

Efisiensi Energi

Literatur yang ada menunjukkan bahwa bangunan cetak 3D mengungguli UHPC dalam hal isolasi termal, bahkan secara signifikan melampaui nilai yang diperlukan untuk rakitan dinding hemat energi menurut EN 12524 untuk beberapa material seperti campuran hemp‑lime, yang bahkan memenuhi persyaratan termal regulasi bangunan nasional yang umum.

Dengan pengurangan penggunaan material sebesar 35–60% untuk elemen struktural cetak 3D dibandingkan konstruksi konvensional cor di tempat, metode ini juga lebih efisien dalam penggunaan material dan energi selama konstruksi.

Namun, proses pencetakan menambah kebutuhan energi tambahan dari sistem kompresor, penggerak robotik, dan peralatan pemanas, mengurangi manfaat siklus hidup bersih sebesar 10–25% tergantung pada campuran energi dan kecepatan cetak.

Selain itu, pencetakan beton 3D yang dioptimalkan dengan agregat daur ulang mengurangi emisi karbon siklus hidup hingga 53.1% dibandingkan konstruksi konvensional dengan bekisting.

Masa Depan Konstruksi 3D

Sejauh ini, perumahan residensial, terutama rumah tunggal, merupakan kecocokan terbaik dengan kematangan teknologi konstruksi 3D saat ini menggunakan beton atau material sejenis. Pekerjaan infrastruktur dan aplikasi bantuan bencana juga relatif mendekati.

Hambatan terbesar untuk penerapan pencetakan 3D secara skala dalam konstruksi adalah kurangnya standar, kode, dan kerangka regulasi yang terharmonisasi. Karena teknik ini mencakup beragam sub‑teknologi dan material, sulit untuk menilai sebelumnya kinerja masa depan dalam hal kenyamanan, keamanan, dan integritas struktural.

Karena itu, penulis studi berpendapat bahwa program standar terkoordinasi yang melibatkan banyak pihak dan menargetkan keempat domain SAFE sangat diperlukan secara mendesak.

Kebutuhan ini terutama mendesak terkait kinerja akustik, karena topik tersebut hampir tidak pernah diteliti.

Selain penetapan standar konstruksi yang lebih baik, industri juga harus mendorong beberapa arah lainnya:

  • Multi-material printing, yang menawarkan jalur paling menjanjikan untuk secara bersamaan memenuhi keempat kriteria SAFE dalam satu rangkaian dinding. Namun kontrol proses untuk ekstrusi multi-material masih belum matang dan memerlukan R&D lebih lanjut.
  • Circular economy integration pada tingkat desain campuran, yang berkembang pesat, untuk menggunakan substitusi 100% produk sampingan industri.
  • Prediction of energy efficiency pada tahap desain bangunan, yang dapat menjadi argumen komersial yang kuat.

Berinvestasi dalam Konstruksi 3D-Printed

CEMEX

CEMEX adalah perusahaan multinasional bahan bangunan asal Meksiko dengan kehadiran kuat di seluruh Amerika. Didirikan pada tahun 1906, perusahaan ini telah berkembang menjadi salah satu perusahaan bahan bangunan terbesar di dunia, memproduksi dan mendistribusikan semen, beton siap pakai, agregat, serta solusi urbanisasi, termasuk terlibat dalam konstruksi Torres Rise, gedung pencakar langit tertinggi di Amerika Latin dengan tinggi 484 meter (1.588 kaki).

Sumber: CEMEX

Bisnis inti CEMEX adalah produksi semen dan beton siap pakai, dengan Amerika Serikat dan Meksiko sebagai pasar utama. Wilayah EMEA (Eropa, Timur Tengah, Afrika) juga penting, sementara sisanya di Amerika Latin dan kepulauan Karibia kurang signifikan.

Sumber: CEMEX

Berdasarkan kekuatannya dalam semen tradisional, CEMEX juga mempersiapkan diri untuk potensi konstruksi 3D-printed. Secara khusus, perusahaan ini invested pada produsen printer konstruksi COBOD, pelopor dalam bangunan 3D-printed.

“Bekerja sama dengan COBOD, CEMEX mengembangkan pengalaman pelanggan dalam konstruksi pencetakan 3D yang lebih unggul daripada apa pun yang pernah disediakan sebelumnya. Upaya inovasi kami menempatkan kami di garis depan teknologi baru yang berkontribusi pada pembangunan masa depan yang lebih baik.”

Gonzalo Galindo, Kepala CEMEX Ventures

COBOD dan CEMEX juga bersama-sama mengembangkan D.fab, keluarga admixtur proprietari, yang memungkinkan beton memperoleh bentuk secara instan.

Hal ini menjadikan CEMEX sebagai pilihan bagi investor untuk memperoleh eksposur pasar saham melalui bursa yang didukung serta kekuatan perusahaan bernilai miliaran dolar, alih-alih startup pencetakan 3D yang lebih berisiko. Dalam jangka panjang, teknologi konstruksi pencetakan 3D juga berpotensi menjadi komoditas, namun campuran khusus proprietari yang disetujui regulasi akan menjadi komponen berharga dalam rantai pasokan.

Tentu saja, hal ini juga berarti bahwa imbal hasil saham perusahaan akan sangat terkait dengan efisiensi operasional bisnis utamanya, yang ingin dipahami secara mendalam oleh para investor.

CX Grafik Harga

Berita dan Perkembangan Terbaru Saham CEMEX (CX)

Studi yang Dirujuk

1. Kajeenthan Kamalaseelan. Pencetakan 3D dalam konstruksi: Tinjauan komprehensif tentang material, metode, aplikasi, dan kriteria kinerja SAFE. Next Materials. Oktober 2026. Artikel: 103494. Volume 13. 10.1016/j.nxmate.2026.103494

mm

Jonathan adalah mantan peneliti biokimia yang bekerja dalam analisis genetik dan uji klinis. Ia kini menjadi analis saham dan penulis keuangan dengan fokus pada inovasi, siklus pasar, dan geopolitik dalam publikasinya 'The Eurasian Century'.