INDUSTRI pembinaan global kini menyaksikan satu lagi lonjakan teknologi yang berpotensi mengubah cara bangunan tinggi dibina pada masa hadapan.
Perubahan ini direalisasikan menerusi pencetak tiga dimensi (3D) berasaskan menara kren (tower crane) pertama di dunia yang menunjukkan bagaimana gabungan robotik, kecerdasan buatan (AI), automasi digital dan teknologi percetakan konkrit mampu mengubah landskap pembinaan moden.
Sebuah syarikat teknologi pembinaan dari Melbourne, Australia, Luyten memperkenalkan ASCEND yang digelar sebagai pencetak pembinaan 3D berasaskan menara kren pertama di dunia.
Inovasi ini bukan sekadar mempertingkat keupayaan percetakan 3D sedia ada, malah membuka peluang untuk membina struktur setinggi 100 meter atau kira-kira 328 kaki menggunakan teknologi automasi dan robotik yang diintegrasikan terus pada menara kren.
Projek dari Australia tersebut turut melibatkan kajian penyelidik dari Itali.
Menurut penyelidik dari Jabatan Seni Bina, Pembinaan dan Reka Bentuk (ArCoD), Universiti Politeknik Bari, Bari, Itali, Nicola Parisi, secara asasnya, teknologi ini menukarkan fungsi tradisional menara kren daripada sekadar mengangkat bahan binaan kepada sebuah robot pembinaan automatik.
“Sistem percetakan dipasang pada struktur kren dan disambungkan kepada kepala ‘penyemperit’ (istilah industri) atau extruder konkrit khas yang mampu mengeluarkan campuran konkrit secara berlapis-lapis mengikut reka bentuk digital yang telah diprogramkan terlebih dahulu.
“Kaedah ini membolehkan dinding, komponen struktur dan elemen seni bina dicetak secara terus di lokasi pembinaan tanpa memerlukan acuan konvensional,” katanya menerusi portal Science Direct.
Tambahnya, apa yang menjadikan teknologi ini lebih menarik ialah keupayaannya menggunakan konsep additive manufacturing atau pembuatan tambahan.
Berbeza dengan kaedah tradisional yang memerlukan banyak pemotongan, pembentukan dan pembaziran bahan, pencetak 3D hanya mengeluarkan jumlah konkrit yang diperlukan berdasarkan model digital bangunan.
Pendekatan ini membantu mengurangkan pembaziran bahan binaan serta meningkatkan kecekapan penggunaan sumber.
MENYOROT sejarah, perjalanan teknologi percetakan 3D dalam pembinaan bermula pada awal 1990-an apabila profesor dari Amerika Syarikat, Behrokh Khoshnevis, memperkenalkan konsep ‘Contour Crafting’.
Khoshnevis membayangkan sebuah sistem robotik yang mampu membina struktur bangunan secara automatik dengan menyemburkan bahan binaan mengikut reka bentuk digital.
Pada ketika itu, idea tersebut dianggap terlalu futuristik kerana teknologi robotik dan bahan binaan yang sesuai masih berada pada peringkat awal pembangunan.
Menjelang tahun 2000-an, penyelidikan dalam bidang percetakan konkrit mula berkembang di beberapa universiti di Eropah, Amerika Utara dan Asia. Para penyelidik memberi tumpuan kepada pembangunan campuran konkrit khas yang cukup cair untuk dipam melalui muncung pencetak tetapi cukup kuat untuk menampung lapisan seterusnya tanpa runtuh.
Cabaran utama ketika itu ialah memastikan struktur yang dicetak mempunyai kekuatan setanding dengan kaedah pembinaan konvensional.
Fasa seterusnya berlaku sekitar tahun 2014 hingga 2016 apabila beberapa syarikat mula menghasilkan rumah bercetak 3D pertama di dunia. Antara pelopor utama ialah WinSun dari China yang menarik perhatian antarabangsa apabila mendakwa berjaya mencetak beberapa unit rumah menggunakan pencetak berskala besar.
Walaupun projek tersebut menerima pelbagai reaksi, ia membuktikan teknologi berkenaan mempunyai potensi untuk diaplikasikan dalam pembinaan sebenar.
Kongsi Parisi lagi, sejak beberapa tahun kebelakangan ini, teknologi percetakan 3D semakin mendapat perhatian dalam sektor pembinaan.
“Namun, kebanyakan sistem yang digunakan masih bergantung kepada mesin jenis ganti atau lengan robot yang mempunyai had tertentu dari segi keluasan dan ketinggian binaan.
“Kekangan ini menyebabkan teknologi percetakan 3D lebih sesuai digunakan untuk membina rumah satu atau dua tingkat sahaja,” ujarnya.
Seiring perkembangan teknologi, ASCEND hadir dengan pendekatan berbeza apabila memanfaatkan infrastruktur pembinaan yang sudah biasa digunakan di tapak projek iaitu menara kren.
Di sebalik keupayaan fizikal sistem tersebut, ASCEND turut menggunakan teknologi kecerdasan buatan (AI) dan automasi digital bagi memastikan ketepatan percetakan.
Luyten dalam artikel yang diterbitkan di portal miliknya menjelaskan, sistem kawalan pintar memantau pergerakan kren, kadar aliran konkrit dan laluan percetakan secara masa nyata.
Teknologi ini membolehkan mesin menghasilkan struktur yang lebih konsisten berbanding kaedah manual yang bergantung kepada kemahiran pekerja di tapak pembinaan.
“Konsep penggunaan menara kren sebagai pencetak 3D sebenarnya telah lama dibincangkan dalam kalangan penyelidik.
“Kajian akademik yang diterbitkan pada 2023 mencadangkan penggunaan menara kren sebagai platform percetakan 3D berskala besar bagi mengatasi masalah had saiz binaan yang sering dihadapi teknologi percetakan pembinaan konvensional.
“Kajian tersebut turut memperkenalkan penggunaan algoritma pembelajaran pengukuhan mendalam (deep reinforcement learning) untuk mengawal pergerakan kren dan kepala pencetak secara lebih tepat,” kongsinya.
Penyelidik juga mencadangkan penggunaan sistem penstabil khas yang membantu memastikan muncung penyemperit kekal stabil ketika proses percetakan berlangsung. Ini penting kerana pergerakan semula jadi menara kren boleh menjejaskan ketepatan cetakan sekiranya tidak dikawal dengan baik.
Dengan bantuan sensor dan sistem kawalan AI, pergerakan tersebut boleh diperbetulkan secara automatik bagi memastikan setiap lapisan konkrit dicetak mengikut spesifikasi reka bentuk.
Seorang lagi penyelidik dari Itali, Fabio Parisi turut berkongsi, salah satu kelebihan terbesar teknologi ini ialah kemampuannya mempercepat proses pembinaan bangunan bertingkat.
“Dalam pembinaan konvensional, proses pemasangan acuan, kerja konkrit dan penyelarasan tenaga kerja memerlukan masa yang panjang. Dengan sistem percetakan automatik, sebahagian besar proses tersebut dapat dilakukan secara berterusan dengan campur tangan manusia yang minimum,” katanya.
Tambahnya, sistem ini bukan sahaja mengurangkan tempoh pembinaan, malah membantu menangani isu kekurangan tenaga kerja mahir yang semakin ketara di banyak negara.
Selain itu, penggunaan model digital membolehkan arkitek menghasilkan reka bentuk yang lebih kompleks dan kreatif.
Struktur melengkung, corak organik dan elemen seni bina unik yang sebelum ini memerlukan kos tinggi kini boleh dihasilkan dengan lebih mudah melalui teknologi percetakan 3D.
Trend ini sudah mula diperlihatkan dalam beberapa projek pembinaan bercetak 3D di seluruh dunia yang memanfaatkan kebebasan reka bentuk yang ditawarkan teknologi tersebut.
“Walaupun begitu, teknologi ini masih berdepan beberapa cabaran sebelum boleh digunakan secara meluas.
“Antara isu utama ialah pembangunan piawaian keselamatan dan kod bangunan khusus untuk struktur tinggi yang dicetak menggunakan teknologi 3D,” tambah Parisi.
Jelasnya lagi, kebanyakan peraturan pembinaan semasa masih dibangunkan berdasarkan kaedah pembinaan tradisional, menyebabkan setiap projek perlu melalui proses penilaian lain yang lebih teliti.
