Disruptiv teknik

Framsteg för hållbart byggande genom teknik

mm
Publicerad
Uppdaterad
Securities.io maintains rigorous editorial standards and may receive compensation from reviewed links. We are not a registered investment adviser and this is not investment advice. Please view our affiliate disclosure.

Från traditionellt byggande till digital ekobyggnation

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.

En vetenskaplig artikel publicerad i Sustainable Futures1 undersöker hur framväxten av AI, blockkedjeteknik, digital tillverkning och trenden mot hållbarhet kan påverka denna industri.

Tillsammans kan digitala teknologier och ekomaterial ge en betydande acceleration av ekobyggnadstekniker och minska byggbranschens miljöpåverkan.

Studien utfördes av malaysiska forskare vid Asia Pacific University of Technology & Innovation (APU) och National University of Malaysia (UKM), publicerad under titeln “Digital integration in eco-construction 2.0: Advancing sustainability through technology”.

Nya produktionsmetoder

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.

De första är produktionsmetoder bortom fabriks-massproduktion meddator numerisk kontroll (CNC) bearbetning, laserskärning och 3D-utskrift. Var och en har sina egna fördelar och svagheter, och bör väljas beroende på kraven för en given uppgift.

Dessa metoder minskar avsevärt mängden material som går förlorat under bearbetning av råmaterial till färdiga byggprodukter.

De möjliggör också en mycket högre flexibilitet i den slutliga designen, vilket gör skräddarsydd design mer tillgänglig.

Slutligen kan de tillverkas i mycket mindre skala och mer lokalt, vilket potentiellt leder till en drastisk minskning av transportavtrycket för material från råvaror till fabrik till byggarbetsplatser.

“Denna metodik är inte bara gynnsam för användning av ekomaterial utan också i stark överensstämmelse med lean-byggprinciper och nettonollmål på grund av dess inneboende låga avfallsprofil.“

Alla dessa nya produktionsmetoder drar stor nytta av förbättringen och demokratiseringen av datorstödd design (CAD) samt den omfattande antagandet av Building Information Modeling (BIM). CAD och BIM utgör idag den digitala ryggraden för de flesta byggprojekt.

Ekomaterial

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

En viktig drivkraft för förändring är 3D-skrivare som kan använda material såsom återvunnen plast, biologiskt nedbrytbara polymerer och kompositematerial som innehåller naturliga fibrer.

I synnerhet kan geopolymerer användas i 3D-utskrift. Geopolymerer är oorganiska, vanligtvis keramiska material som kan tillverkas av industriella biprodukter såsom flygaska eller slagg, vilka annars är avfallsprodukter från kraftverk och ståltillverkning. De kan formuleras från lokalt framtagna material.

Genom att göra detta placerar det byggbranschen i en position att återvinna industriavfall istället för att förbruka resurser.

Utvecklingen av storskaliga 3D-skrivare har gjort det möjligt att bygga hela byggnadsstrukturer direkt på plats, vilket minskar transportkostnader och tillhörande koldioxidutsläpp.

Dock bör kostnaden för 3D-skrivare och deras relativt låga hastighet noteras som fortfarande allvarliga begränsningar för denna teknik och som bromsar dess storskaliga implementering.

Förnybara ekomaterial, som massivt trä som används för att bygga träskyskrapor, kan också hjälpa till att minska koldioxidutsläppen och resursförbrukningen i byggbranschen.

Nya designer

3D-utskrivna byggnader kan också anta mer komplexa skräddarsydda former än byggnader gjorda av massproducerade element.

Som ett resultat kan det underlätta integrationen av naturliga och ergonomiska former i byggnader, vilket kan förbättra energieffektiviteten genom bättre termisk dynamik och ljusfördelning.

Integrationen av naturliga isolationsformer, såsom bikaksstrukturer, förbättrar isoleringen samtidigt som materialkostnaderna minskar och kan också öka värdet av 3D-utskrift i byggandet.

3D-utskrift möjliggör också skapandet av “gradientmaterial”, där materialegenskaper varierar över ett enda objekt för att möta specifika funktionella krav utan överflödig materialanvändning.

Blockkedja för hållbara byggleveranskedjor

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.

Genom att automatisera och säkra transaktioner över leveranskedjan förbättrar blockkedjan inte bara operationell effektivitet utan bygger också förtroende bland intressenter genom att tillhandahålla en klar och oföränderlig register över materialens ursprung, bearbetning och transport.

Blockkedja kan också användas för att möjliggöra smarta kontrakt, vilket gör genomförandet av avtal smidigare, och placerar teknologin potentiellt i varje steg av byggprocessen, från materialanskaffning till verifiering och certifiering av den färdiga byggnaden.

Genom att hjälpa till att spåra och bevisa ursprunget för material som används i byggandet kan blockkedja hjälpa till att matcha kraven för avancerade hållbarhetsstandarder såsom LEED, BREEAM eller ISO 21930, och bevisa att de uppfyller miljöregler, arbetsrättsliga skydd och koldioxidreduceringsmandat.

Den största begränsningen för implementeringen av denna teknik är inte så mycket teknisk som kulturell, då byggbranschen generellt är motvillig att modernisera sina metoder.

“Byggsektorn uppvisar strukturellt motstånd mot digital transparens, särskilt i upphandlings- och underleveranspraxis som förlitar sig på äldre arbetsflöden, informella relationer och fragmenterade dokumentationssystem.”

Särskilt kan detta påverka befintliga maktstrukturer och svarta eller gråa marknadspraktiker som är endemiska i branschen, särskilt i vissa länder eller regioner.

“För många intressenter uppfattas den decentraliserade och oföränderliga naturen hos blockkedjan inte som en möjliggörare utan som en störande kraft som hotar befintliga operativa normer.”

Troligen kommer implementeringen av blockkedjor och andra digitala spårningsverktyg att ske snabbt i kritiska infrastrukturprojekt, där spårbarhet inte bara är ett regulatoriskt krav utan ett villkor för ansvarshantering och kvalitetssäkring.

AI i hållbart byggande: Tillämpningar och begränsningar

Tillämpningar

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

En tillämpning är integrationen av AI i arbetsflöden för miljöpåverkansbedömning (EIA). Den möjliggör exakt förutsägelse från stora och heterogena datamängder, inklusive plats-specifika miljöindikatorer, historiska projektdata och regulatoriska parametrar.

Stöd med juridiska dokument och regler kan också ha stor inverkan.

“Naturliga språkbehandlingstekniker (NLP) extraherar strukturerad kunskap från regulatoriska texter och historisk EIA-dokumentation, vilket påskyndar efterlevnadsbedömningar och effektiviserar granskningscykler.”

En annan tillämpning av AI är att förutsäga materialprestanda för kriterier så varierande som strukturell integritet, isolering, vattenresistens eller hållbarhet mot olika påfrestningar (fukt, kloridintrång, frysnings‑töcykler, termiska gradienter etc.).

Begränsningar

En begränsning för AI-implementering kommer dock att vara den generellt låga kvaliteten på data som matas in i branschen, vilket minskar modellernas kapacitet och noggrannhet.

När fler projekt blir alltmer digitaliserade förväntas denna begränsning avta med tiden. Detsamma gäller den växande mängden data om olika materialprestanda i verkliga förhållanden över flera decennier.

Ett annat potentiellt problem är om modeller tränas på dataset som speglar historiska ojämlikheter eller misslyckas med att representera känsliga ekologiska zoner. Detta kan vara extra problematiskt med AI-modeller vars interna funktioner är svåra att förstå, vilket gör dem till en slags “svart låda”.

“Effektiviteten och den analytiska djupet som AI erbjuder måste därför balanseras mot dessa risker genom implementering av transparenta, granskbara och kontextkänsliga modelleringsramverk.”

Synergi mellan ekomaterial, blockkedja och AI

Swipe to scroll →

Teknik Huvudsakliga fördelar Viktiga begränsningar
3D-utskrift Skräddarsydd design, byggande på plats, avfallsreducering Höga kostnader, låga utskriftshastigheter
Ekomaterial Lägre utsläpp, återvinning av avfall och förnybara källor Kostnad, skalbarhet och regulatorisk acceptans
Blockkedja Spårbarhet, smarta kontrakt, ESG-efterlevnad Branschens motvilja, kulturellt motstånd
AI Påverkansförutsägelse, regulatorisk efterlevnad, materialoptimering Datakvalitet, bias och transparensproblem

Var och en av dessa innovationer inom byggandet samverkar med de andra, vilket gör dem mer användbara än om de implementerades separat.

När fler projekt integrerar blockkedjeteknik för spårbarhet ökar mängden högkvalitativ data som kan användas av AI.

När digitaliseringen av byggprojekt ökar underlättar det integrationen av CAD och 3D-utskriftsteknik i själva byggandet.

Användning av mer miljövänliga material och implementering av bättre återvinningstekniker minskar den ekologiska påverkan av byggande och rivning, vilket därmed ökar värdet av högkvalitativ data som kan användas för att erhålla värdefulla miljöcertifieringar och sätta nya standarder för branschen.

  • Avancerade AI-system för att analysera miljödata, såsom solljus exponering, vindmönster och urbana värmeöeffekter, för att optimera byggnadens orientering och materialval.
  • Hållbara material såsom återvunnet betong och hållbart skördat trä. Dessa material placeras strategiskt i byggnadens struktur för att maximera naturlig ventilation och ljus.
  • Högpresterande isolering och fönster, samt solpaneler och gröna tak, kombineras med AI-system som kontinuerligt övervakar och justerar energianvändningen baserat på realtidsmiljöförhållanden.

Verkliga exempel

Studien presenterar också verkliga tidiga användare av dessa teknologier för att visa att vi nu är fast i implementeringsstadiet av teknikcykeln.

Ett exempel är användningen av blockkedja för att lösa betalningsdispyter med entreprenörer och leverantörer.

“Ett flaggskeppsprojekt i Dubai implementerade blockkedja för att effektivisera kontraktshantering och verkställa milstolpsbaserade utbetalningar, vilket resulterade i mätbara förbättringar i administrativ effektivitet och minskade finansiella omkostnader.”

Blockkedja hjälpte också till att spåra materialens miljöavtryck.

“I Nederländerna har blockkedja testats för att spåra realtidskvalitet, leverans och miljöavtryck för kärnmaterial såsom stål och betong, vilket säkerställer att både materialspecifikationer och hållbarhetströsklar uppfylls utan manuella inspektionsflaskhalsar.”

Ett användningsfall av AI demonstrerades i Sverige, där arkitekter och ingenjörer valde avancerade isoleringsmaterial som optimerade energibevarande under vintern och minimerade värmeintag under sommaren.

“Implementeringen av dessa optimerade material ledde till en minskning av energiförbrukningen med upp till 25 % i nybyggda bostadshus, vilket avsevärt minskar koldioxidavtrycket för dessa hem.”

AI användes också i Japan för att automatisera återvinning av byggavfall.

AI-drivna sorteringssystem utrustade med avancerad bild- och sensorteknik identifierade och kategoriserade exakt olika typer av byggavfall.

“I ett pilotprojekt på en rivningsplats ökade AI-systemet återvinningsgraden med 30 % jämfört med traditionella manuella sorteringsmetoder.

Sorteringseffektiviteten minskade också den totala tiden och arbetskostnaderna för avfallshantering, vilket gjorde återvinningsprocessen mer ekonomisk och hållbar.”

Regulatoriska utmaningar i hållbart byggande

Paradoxalt nog, medan de flesta regleringar inom byggandet är inriktade på att förbättra säkerhet och miljöprofiler, kan de också vara ett hinder för implementeringen av dessa teknologier.

En stor del av de potentiella problemen härrör från minskad standardisering i byggmetoder. Skräddarsydd design kan förbättra den energimässiga och miljömässiga profilen, men de är också svåra att passa in i de rigida kategorier och bedömningsmetoder som föreskrivs av regleringar.

En faktor som kan hjälpa är det så kallade “regulatoriska sandlådan”, som möjliggör pilotprojekt att bevisa sitt värde med mindre betungande kontroll.

“Dessa ramverk tillåter byggföretag att pilotera digitala metoder utan full regulatorisk exponering, vilket underlättar innovation samtidigt som tillsyn bevaras.”

En annan förbättring kan vara att integrera digitala byggkrav i offentliga anbudsförfaranden. På så sätt anpassar sig regeringar inte bara till, utan styr aktivt övergången mot en digitalt möjliggjord och miljöansvarig byggsektor.

Dessa regulatoriska förändringar måste hanteras på lokal, nationell och internationell nivå.

De måste också röra sig tillräckligt snabbt för att anpassa sig till tekniska förbättringar. Annars kan detta bromsa antagandet av innovativa teknologier som AI och 3D-utskrift i byggandet, eftersom företag kan vara motvilliga att investera kraftigt i teknologier som kanske inte uppfyller framtida regleringar.

Framtida byggteknologier

Ännu mer imponerande material kan en dag integreras i byggprojekt. Till exempel kan nanoteknik inom materialvetenskap erbjuda möjligheten att skapa ultrastarka, lätta byggmaterial som både är kostnadseffektiva och miljövänliga.

Ett annat alternativ är smarta material som kan anpassa sig till miljöförändringar, såsom temperaturresponsiva polymerer som justerar sina isoleringsegenskaper baserat på väderförhållanden.

Dessa material kan dramatiskt öka energieffektiviteten och komforten i byggnader utan ytterligare mekanisk intervention.

Digital tillverkningsteknologier kan också bli ännu mer sofistikerade, sannolikt genom att integrera realtidskvalitetskontrollsystem, såsom avancerade sensorer och AI-algoritmer för att justera utskriftsparametrar i farten, vilket säkerställer optimala materialegenskaper och strukturell integritet.

Robotik kan också ha en stor inverkan, med exempelvis robotar som utför murverk eller komplexa installationer av rör och kablar, vilket förbättrar hastighet och precision samtidigt som mänskliga fel och arbetskostnader minskar.

Slutligen kan AI ha en stor inverkan på forskning om nya material, från en digital tvilling av en byggnad som observerar parametrarnas utveckling över tid till att påskynda upptäckten av nya material, förbättra materialens livslängd och fördjupa förståelsen av miljöpåverkan genom hela byggnadens livscykel.

Slutsats

Byggande har historiskt varit en relativt “lågteknologisk” industri, som bara integrerat nya material långsamt och hållit byggmetoderna relativt oförändrade.

Den samtidiga mognaden av CNC, 3D-utskrift, CAD, digitalt fotavtryck och AI kan förändra detta snart. Särskilt när det kombineras med en drivkraft för lägre miljöpåverkan, mer spårbarhet, högre energieffektivitet och minskad materialförbrukning.

Dock är det, i motsats till många andra ekonomiska sektorer, osannolikt att detta kommer att driva bort mycket mänsklig arbetskraft från byggbranschen.

Istället kommer det att förbättra produktiviteten, säkerheten och de gröna profilerna för nya byggnader, samtidigt som det möjliggör bättre design och lägre resursförbrukning, allt under övervakning av människor som fortfarande hanterar de röriga och föränderliga förhållandena på en byggarbetsplats.

3D-utskriftsföretag

(Förutom de företag som diskuteras nedan kan du läsa om andra i vår artikel “Top 10 Additive Manufacturing And 3D Printing Stock to Watch”)

Nano Dimension

(NNDM )

De flesta företag inom additiv tillverkning fokuserar på metall och plast, med inriktning på komplexa mekaniska delar. Nano Dimension fokuserade istället på 3D-utskriven elektronik. Detta inkluderar mycket specialiserade teknologier såsom ledande eller dielektriska bläck & keramer. Dessa kan exempelvis användas i konstruktionen av optiska eller radiokomponenter.

Detta är en av de möjliga tillämpningarna av 3D-utskrift på nanoskalnivå, som vi utforskade vidare i “Nanoscale 3D Printing Looks Primed for Commercialization”.

Nano Dimension har vuxit genom en blandning av förvärv och intern FoU.

Denna strategi förändrades med förvärvet av Desktop Metal, som tillkännagavs 2024 och slutfördes 2025. Tillsammans kommer de två företagen att ha en mycket starkare position inom metall- och keramik-3D-utskrift i alla skala, från elektronik till stora industriella utrustningar och rymdteknik, med ett starkt steg mot industriell produktion.

Detta skapar också stordriftsfördelar genom att slå samman kundbasen som inkluderar SpaceX, Tesla, GE, Honeywell, Emerson, Raytheon, NASA, Medtronics, etc.

Slutligen var de två företagen mest aktiva i olika geografiska områden, med Nano Dimension i Europa och Desktop Metal i USA, vilket möjliggör synergi genom att slå samman deras försäljningsteam.

Företaget påstår att det kan minska den ekologiska fotavtrycket för tillverkning, med en minskning på 94 % i CO2-utsläpp, 100 % i vatten, 98 % i material och 82 % i kemikalier. Sammantaget kan vi förvänta oss att Nano Dimension blir en ledare inom teknik.

De sammanslagna företagen är väl positionerade för att utnyttja nya upptäckter inom 3D-utskrift och utveckla starkare aluminiumlegeringar, med dessa innovationer sannolikt att expandera den adresserbara marknaden.

Investerare bör dock vara medvetna om att både Nano Dimension och Desktop Metal vid förvärvet hade negativt kassaflöde, så det resulterande företaget kommer behöva minska kostnaderna eller växa tillräckligt för att bli lönsamt i framtiden.

(Du kan läsa en mer djupgående analys av Nanodimension i den dedikerade investeringsrapporten)

Senaste Nano Dimension (NNDM) Aktienyheter och Utveckling

mm

Jonathan är en före detta biokemist som arbetade med genetisk analys och kliniska prövningar. Han är nu en aktieanalytiker och finansskribent med fokus på innovation, marknads cykler och geopolitik i sin publikation The Eurasian Century.