Att lösa bostadsbristen – Är 3D-utskrift svaret?

Många delar av världen har brist på bostäder. Höga boendekostnader minskar hushållens utrymme för andra utgifter och kan förstärka ekonomiska skillnader. Flera ingenjörsgrupper undersöker därför om 3D-utskrift kan bidra till snabbare och billigare byggande. Tekniken kan vara en del av lösningen, men ersätter inte mark, infrastruktur eller bostadspolitik.

Statistik om bostadsbrist

Bostadsbristen är betydande i både Kanada och USA, men uppskattningarna använder olika definitioner. Kanadas bostadsmyndighet CMHC bedömde 2023 att landet behövde omkring 3,5 miljoner bostäder utöver den väntade byggtakten till 2030 för att återställa överkomliga boendekostnader. Det är inte en gemensam siffra för Kanada och USA. I USA är bland annat Kalifornien hårt drabbat.

Orsaker till bostadsbrist

Flera faktorer bidrar till bostadsbristen. Pandemin störde leveranskedjor och försenade byggprojekt, medan högre material- och finansieringskostnader försvårade nybyggandet. Det har ökat intresset för alternativa metoder, däribland additiv tillverkning.

3D-utskrift som lösning på bostadsbristen

3D-utskrift är ett lovande område inom byggandet. Projekt visar hur tekniken kan användas för att tillverka väggar med mindre manuellt arbete och nya former. Framsteg inom material och utrustning har gjort praktiska försök möjliga, men kostnader och lämplighet varierar.

Källa – Hassell och Imigo

Flera metoder används för att 3D-skriva byggnadsdelar. En vanlig metod pressar ut en särskilt anpassad cementbaserad blandning genom ett stort munstycke. Materialet läggs i lager som bildar väggar; andra delar av huset byggs vanligtvis med kompletterande metoder.

Metoden kan använda hållbara, tillgängliga material och skapa hålrum för exempelvis isolering eller installationer. Besparingar beror dock på hela byggprojektet, inklusive grund, tak, arbetskraft och utrustning.

Flervånings 3D-utskrivna fastigheter

Project Milestone i Nederländerna utvecklar 3D-utskrivna betonghus. Efter det första huset 2021 planerades ytterligare hus med två och tre våningar. Metoden bygger upp byggnadsdelar genom att en cementbaserad blandning pressas ut lager för lager. Det är ett utvecklingsprojekt, inte belägg för att all flervåningsutskrift redan är färdigutvecklad.

Byggnadsdelarna tillverkas för att sedan transporteras och monteras av byggarbetare, som också färdigställer övriga delar av huset. De beskrivna planerna omfattar ett trevåningshus på omkring 1 370 kvadratfot, cirka 127 kvadratmeter, och ett tvåvåningshus på omkring 1 230 kvadratfot, cirka 114 kvadratmeter.

Jordutskrift hjälper bostadsbristen

Ett annat område är 3D-utskrift med jordbaserade material. Det vidareutvecklar en av människans äldsta byggmetoder. Jordens sammansättning, fukt och bindemedel måste anpassas för att materialet ska kunna skrivas ut och få tillräcklig hållfasthet.

WASP visade jordbaserad byggnadsutskrift med Gaia 2018. År 2021 färdigställdes TECLA i Massa Lombarda i provinsen Ravenna, Italien. Väggarna byggdes genom att en jordbaserad blandning pressades ut i lager. Metoden ska inte förväxlas med stampad jord eller tillverkning av jordtegel.

Jordutskrift utvecklas

Nyare försök använder komplexa väggformer för ventilation, ljus och stabilitet. Vissa konstruktioner kan innehålla armering mellan lagren. En lerhalt på 30% kan avse jorden i en viss blandning, inte en universell sammansättning för alla utskrivna jordbyggnader. Material och förstärkning måste anpassas till varje projekt.

Hope Village

Hope Village i Tanzania planeras ge utsatta barn och unga tryggt boende och tillgång till utbildning. Uppgiften om 480 avser skolans planerade elevkapacitet, inte att samtliga skulle bo där som flickor mellan 3 och 18 år.

50 byggnader

Planen omfattar omkring 50 byggnader med boende, utbildning, färdighetsträning, rekreation och andra samhällsfunktioner. Det 3D-utskrivna samhällscentret är en del av helheten; det innebär inte att alla byggnader ska skrivas ut. Projektet använder erfarenheter från jordbaserad utskrift och Crane WASP-systemet.

Crane WASP

Crane WASP är ett modulärt system för byggnadsutskrift med ett arbetsområde som kan anpassas genom flera enheter. WASP står för World’s Advanced Saving Project. Förebilden är en krukmakargeting som bygger med lera, inte en skalbagge.

Tillverkaren kallar Crane WASP för en obegränsat utbyggbar 3D-skrivare eftersom systemet kan anpassas till större arbetsområden. Benämningen innebär inte att ett komplett hus automatiskt kan byggas till en viss låg kostnad. Teknikens fortsatta spridning beror på material, byggkrav och ekonomi.

Stort samhällscenter

I centrum planeras en 3D-utskriven samhällsbyggnad som kan användas som skolhall och matsal under veckan och för gemensamma evenemang vid andra tillfällen.

De utskrivna väggarna i det beskrivna samhällscentret är inte avsedda att bära taket. Taket stöds av en separat träkonstruktion med skyddande takbeklädnad. Vid artikelns tillkomst planerades byggstarten till början av 2025.

Fördelar med 3D‑utskriven konstruktion för att hjälpa bostadsbristen

3D-utskrift kan minska materialspill och vissa arbetsmoment, särskilt om lokala råvaror kan användas. Uppgiften om ett hus för omkring 1 000 dollar ska inte tolkas som en komplett bostad: WASP angav cirka 900 euro för material till Gaias utskrivna väggstruktur. Grund, tak, installationer, arbete och utrustning tillkommer. Hållbarheten måste bedömas för varje konstruktion.

Mer tillgängligt

Lokala råvaror kan minska transportbehovet och göra byggandet mer tillgängligt. Samtidigt krävs lämpliga material, utrustning, utbildning och tillstånd. Möjligheten att bygga fler bostäder beror därför på lokala förutsättningar.

Billigare hem hjälper till att minska bostadskrisen

Automatisering kan minska vissa arbetskostnader, men 3D-utskrivna hus behöver fortfarande byggspecialister, materialberedning, övervakning och kompletterande arbeten. Kostnadsfördelen måste beräknas för hela huset. Även skrivaren behöver underhåll, tillsyn och fungerande materialförsörjning.

Framtida stöd för att minska bostadsbristen

Lokal tillgång till utrustning och kunnande kan underlätta framtida utbyggnad. Flera projekt vill utbilda invånare i att använda tekniken, så att kompetensen stannar i samhället. Nya byggnader kräver fortfarande planering, resurser och godkännanden.

Intrikata designer

3D-utskrift kan skapa komplicerade former som är svåra att bygga med traditionella metoder. Väggarnas geometri kan utformas för isolering eller ventilation, men effekten på energibehov och komfort behöver bedömas utifrån klimat, material och byggnadens övriga delar.

Framtiden för 3D‑utskrivna hem

3D-utskrift kan få fler tillämpningar inom byggandet, även vid framtida rymdutforskning. Utskrift i rymden innebär särskilda tekniska utmaningar. Mikrogravitation skiljer sig från den lägre gravitationen på månen och Mars, och metoderna måste anpassas till materialhantering, härdning och miljö.

NASA undersöker additiv tillverkning för framtida bosättningar och infrastruktur på månen och Mars. Myndighetens tävling om 3D-utskrivna habitat avslutades 2019. År 2022 fick Austinföretaget ICON ett kontrakt på 57,2 miljoner dollar för att utveckla teknik för bland annat landningsplatser, vägar och habitat på månen.

ICON byggde också Mars Dune Alpha vid Johnson Space Center i Houston. Det är ett 3D-utskrivet markbaserat habitat för NASA:s CHAPEA-simulering av en Marsvistelse, vars första årslånga försök inleddes 2023. Det ska inte förväxlas med en byggnad som redan är färdig att användas på Mars.

Ett 3D‑utskriftsföretag som gör avtryck på marknaden

Byggnadsutskrift är en del av den bredare marknaden för additiv tillverkning. Utrustning, material och programvara utvecklas, men enskilda företags försäljning och lönsamhet varierar. Marknadens tekniska framsteg innebär inte automatiskt stigande intäkter för alla leverantörer.

AutoDesk

Autodesk (ADSK ) är en mjukvaruleverantör som erbjuder lösningar till ett brett spektrum av industrier. Företagets modelleringsprogram används inom arkitektur- och ingenjörsmarknaderna. Det har också spelat en viktig roll i flera byggprojekt. Autodesk används även inom underhållnings- och utbildningssektorerna, vilket bidrar till dess övergripande positiva rykte.

ADSK Prisdiagram

Autodesk grundades 1982 av en grupp programmerare ledda av John Walker. AutoCAD blev ett av de tidiga och mest inflytelserika CAD-programmen för persondatorer och fick stor spridning inom konstruktion och projektering.

ADSK-aktiens kurs påverkas av bolagsnyheter och marknadsläget. Uppgifter om insiderhandel eller enskilda kursrörelsers orsaker kräver tydliga belägg. Artikelns analytikerbedömning kan sammanfattas som behåll, men en historisk rekommendation och bolagets AI-satsningar är inte en garanti för framtida avkastning.

Hinder för användning av 3D-utskrift i byggandet

Det finns fortfarande hinder för bred användning. Erfarenheten av långvarig hållbarhet i vissa utskrivna konstruktioner är begränsad. Även om jord och betong har använts länge påverkar lagerbindning, fukt, armering och byggmetod den färdiga konstruktionen. Dokumentation och provning är därför viktiga för både byggherrar och investerare.

Oro kring reglering

Byggnader måste uppfylla gällande säkerhetskrav och få nödvändiga tillstånd. Nya utskriftsmetoder kan kräva särskild provning och dokumentation. Det kan fördröja projekt, men innebär inte att alla befintliga regler måste ersättas eller att godkännande är omöjligt.

Bostadsbristen kan skrivas ut

Nya byggmetoder kan bidra till att minska bostadsbristen. Materialforskning och bättre utrustning kan förbättra möjligheterna, men det är osäkert hur stor del av framtidens bostäder som kommer att ha utskrivna delar. Tekniken behöver kombineras med tillgång till mark, finansiering och infrastruktur.

Läs om fler intressanta projekt inom additiv tillverkning här.