Cum va arăta viitorul construcțiilor cu roboți, drone și imprimante 3D

Roboți, drone și imprimante 3D – automa­tizarea ajunge și în construcții, o indus­trie globală de 12,7 trilioane de dolari ce a așteptat (prea) mult o intervenție teh­no­logică orientată spre eficiență.

Ce ar putea fi mai (ne)firesc decât un mu­zeu al roboților construit de roboți și a cărui construcție în sine reprezintă chiar prima sa expoziție? Proiectat de firma turcă de arhitectură Melike Altınışık Architects (MAA) – cunoscută pentru turnul TV cu valențe SF Küçük Çamlıca, cu o înălțime de 220,5 metri, aflat în faza finală de con­­strucție la Istanbul –, Robot Science Museum (RSM) ar urma să își deschidă oficial porțile la sfârșitul lui 2022, la Seul, iar roboții și dronele vor avea un rol proeminent în toate etapele asamblării clădirii, permi­țând astfel viitorului muzeu să pună în valoare încă de la momentul zero al pro­iectului potențialul noilor tehnologii.

Toate părțile din structura acestui mu­zeu al viitorului – proiectat sub forma unei sfere acoperite de panouri mari de metal – vor fi turnate, sudate, șlefuite și asam­blate de o echipă de roboți. În paralel, o altă echipă de roboți va realiza cu ajutorul unor imprimante 3D peisagistica de beton din jurul muzeului.

Întins pe o suprafață de 2.500 de metri pătrați, proiectul va fi supravegheat permanent de drone, care vor inspecta calitatea și progresul lucrărilor, după cum vor și controla anumite vehicule de cons­truc­ție robotizate. „Nu doar că va expune ro­boți, dar roboții vor fi responsabili și de pro­ducție, și de construcție. În fapt, prima expoziție care va avea loc la RSM va consta în chiar construcția sa de către roboți“, explica arhitectul Melike Altınışık, fondator al MAA.

Mașinăriile noului veac

Încă de la anun­țarea proiectului, unii comentatori au văzut în RSM un simbol al traiectoriei vii­toare a uneia dintre cele mai importante industrii de pe pământ: construcțiile. Piața globală a construcțiilor ar putea ajunge la 15,5 trilioane de dolari până în 2030 și ră­mâne un factor-cheie al vitalității economice și al bunăstării.

Vestea bună este că piața construcțiilor a reînceput să crească în ultimii ani. Vestea mai puțin bună ar fi aceea că, la nivel glo­bal, se confruntă cu o penurie masivă de forță de muncă. În Japonia, de exemplu, țară cunoscută pentru declinul său demografic pe fondul îmbătrânirii populației, sectorul a scăzut cu peste un milion de an­gajați. În 1997, țara avea peste 4,55 mili­oane de muncitori în construcții. Până în 2015, numărul lor a ajuns la 3,31 milioane. Dintre aceștia, doar 10% aveau sub 30 de ani.

În SUA, 91% din managerii companiilor din domeniu spun că găsesc tot mai greu lu­crători calificați. Iar în sufrageria plină cu porțelanuri a pieței construcțiilor mai există un elefant-problemă ascuns în văzul tuturor – productivitatea. Profesioniștii din domeniu, arată un studiu PlanGrid, își pe­trec 35% din timpul de lucru cu activități non-productive, în condițiile în care impac­tul problemelor legate de logistică asupra productivității este de cel puțin 50%. Numai din schimbările de infrastructură, piața ar putea economisi anual 1,63 trili­oane de dolari, e concluzia unei analize McKinsey Global Institute.

Și acesta este punctul în care intervin fir­mele de robotică, aducând pe șantiere o nouă generație de mașini gata să schimbe încă o dată modul în care oamenii construiesc lucruri. De la sisteme de viziune com­pu­terizată și drone la roboți hiperproductivi și imprimante 3D care printează case întregi, zeci de companii de tehnologie lu­­crează în medii industriale nestructu­rate, cum ar fi mineritul, agricultura și con­­­strucțiile, pentru a crea sisteme autonome care pot gestiona și construi un proiect.

Americanii de la Built Robotics, de exemplu, au dezvoltat un sistem cu inteligență artificială (AI) care transformă excavatoarele și buldozerele în roboți autonomi. Proiectul e atât de avansat, încât CEO-ul Noah Ready-Campbell spune că vom vedea vehicule autonome în medii industriale controlate – cum ar fi șantierele – înainte de a întâlni mașini fără șofer pe dru­murile publice. Compania nu își produce propriile echipamente de construcții grele, iar soluția sa – un amalgam de senzori, camere video, GPS și lidar (într-o des­criere profană, un radar care folosește raze laser) controlat de un software AI avan­sat – poate fi implementată în momen­tul de față pe buldozere și excavatoare de până la 40 de tone fabricate de companii precum Caterpillar, Komatsu sau Hyundai.

„Avem o platformă software care anali­zează în fiecare secundă fluxul de date transmis permanent de senzori și mane­vrează echipamentul în consecință“, declara Ready-Campbell pentru VentureBeat, adăugând că sistemul e deja folosit pe șan­tiere din California, Montana, Colorado și Missouri. Built Robotics a atras o finanțare de 33 de milioane de dolari, bani pe care îi va folosi la un upgrade capabil să identifice rețelele subterane de utilități, situri arhe­o­logice, artefacte istorice și chiar ră­mășițe umane.

Ochiul din cer

Accesibile și ușor de ins­talat și manevrat, dronele care plutesc deasupra unui șantier de construcții pot ur­mări progresul proiectului și ar putea juca în cele din urmă un rol și în orchestrarea circulației oamenilor, a echipamentelor robotice și a mașinilor grele. Compania americană Sunflower Labs a dezvoltat un sistem de viziune computerizată care lu­crează cu o rețea de senzori la sol pentru a ghida un „roi“ de drone să protejeze pro­prietățile private de intruși sau să investi­gheze alte activități. Soluția a început să fie folosită și la monitorizarea ritmului/progresului lucrărilor, precum și la estimarea volumului de materiale existente în fiecare moment pe șantiere, prin interpretarea ima­ginilor cu un software dedicat.

Alte companii, cum ar fi Delair, folosesc o combinație de date de la senzori IoT (Internet Of Things), înregistrări video de la drone și camere staționare aflate pe un șan­tier pentru a crea o replică 3D a pro­iectului, pe care compania o numește „un geamăn digital“, utilizată pentru a urmări pro­­gresul și a identifica anomalii precum fisuri sau probleme structurale.

Indus.ai a dus lucrurile un pas mai departe și a construit un algoritm AI capabil să recunoască în fiecare pixel al unei ima­gini inclusiv ce fel de material s-a folosit. Instruită cu imagini și fluxuri video de pe aproape 100 de milioane de metri pătrați de șantiere din întreaga lume, rețeaua neu­ro­nală Indus.ai identifică ineficiențele și riscurile care ar putea duce la întârzieri ne­așteptate, depășiri de costuri sau pro­bleme de conformitate cu normele de sigu­ranță.

Iar marile companii de construcții din întreaga lume apelează din ce în ce mai mult la tehnologie pentru a reduce întârzi­erile și costurile suplimentare ale proiectelor. În următorii cinci ani, arată un son­daj realizat anul trecut de KPMG la nivel global, 60% din directorii marilor companii de construcții intenționează să utilizeze modele în timp real pentru a prezice riscurile și beneficiile.

Automatizare completă?

Cu un de­ficit de forță de muncă estimat să ajungă în 2025 la opt milioane de persoane, Japo­nia trebuie fie să accepte mai mulți imi­granți, fie să pună roboții la muncă. Shimizu Corporation, una dintre cele mai mari companii de construcții ale țării, folo­sește deja pe șantierele sale din Osaka și Tokyo roboți autonomi care fac diverse munci, de la transportul materialelor grele și instalarea tavanelor la sudarea coloa­nelor de oțel. Un alt robot, SAM100, este ca­pabil să zidească 3.000 de cărămizi în zece ore, timp în care un muncitor cu ex­pe­riență reușește cel mult 500.

În opinia celor de la Balfour Beatty, într-un viitor nu foarte îndepărtat, roboții vor lucra în echipe pentru a construi struc­turi complexe, folosind materiale noi și dinamice. În timp ce elementele unei con­strucții se vor autoasambla, dronele vor inspecta permanent lucrarea, vor co­lecta date și vor prezice probleme, pe care le vor elimina chiar înainte ca acestea să apară. Instrucțiunile privind modificările survenite vor fi trimise direct la macarale robotizate, excavatoare și constructori au­to­matizați, fără a mai fi nevoie de implicare umană.

Vor fi într-adevăr roboții capabili să gestioneze un întreg proces de construcție? Experții cred că da. Un prim indiciu concret în acest sens ar putea fi Digital Construction Platform (DCP), un robot auto­nom cu o rază de acțiune de peste zece metri, creație a unui grup de cercetători de la Massachusetts Institute of Technology (MIT), capabil să execute diverse sarcini, de la excavare și sudare la tipăriri 3D. Dacă DCP mai rămâne o vreme în laboratoare, în schimb, în lumea reală, China a inaugurat la începutul anului trecut un pod de 26 de metri realizat integral cu ajutorul unor imprimante 3D. Construit în 450 de ore, a costat cu peste 30% mai puțin decât dacă ar fi fost realizat prin metode tradiționale.

Imprimantă, dulce imprimantă

Anunțată, privită și încă așteptată ca o nouă revoluție industrială, tipărirea 3D a ajuns în cele din urmă și în construcții. În fond, tipărim deja rachete, mașini, mâncare și organe pentru transplant. De ce nu am printa și case? Prozeliții spun că tehnologia permite o construcție mai rapidă, mai ieftină și mai ecologică decât metodele tra­diționale. Ceea ce înseamnă (și) o li­vrare accelerată a locuințelor, o mai mare flexibilitate în proiectare și o utilizare mai eficientă a materialelor.

De la teorie la practica din șantier, compania belgiană Kamp C a anunțat la înce­putul lunii august finalizarea primei case rea­lizate integral cu o imprimantă 3D. Cu două etaje și o suprafață de 90 de metri pă­trați, a fost printată din ciment – ca un tot unitar, „dintr-o bucată“ –, cu ajutorul celei mai mari imprimante 3D din Europa. Acoperișul, ferestrele și elementele de interior au fost adăugate ulterior, folosindu-se tehnici tradiționale. Prototipul a fost realizat în trei săptămâni, dar cei de la Kamp C spun că, după punerea la punct a unor de­talii, timpul efectiv de construcție poate fi redus la doar două zile.

Americanii de la ICON au printat o casă cu o suprafață utilă de 75 de metri pătrați. Au adăugat apoi un acoperiș din lemn, ferestrele și rețele de utilități. Totul, în doar 24 de ore, la un cost total de 10.000 de do­lari. Mighty Buildings, un alt startup american, nu s-a limitat la ziduri și podele, prin­tând în 24 de ore inclusiv acoperișul și tavanele casei. Compania spune că a reușit să auto­matizeze până la 80% din procesul de construire a unei case, la costuri cu cel puțin 45% mai mici. Potrivit estimărilor de până acum, tipărirea 3D poate reduce cu 50-70% costurile de construcție, cu 50-80% pe cele cu forța de muncă și cu 60% deșeu­rile produse în perioada lucrărilor.

Estimată la 4,4 milioane de dolari în 2019, piața construcțiilor tipărite 3D ar urma să ajungă la aproximativ 114,5 mili­oane de dolari până la finele lui 2023. Pentru o explozie a cifrelor, spune Richard San­som, manager de proiect la JLL – companie americană de consultanță imobiliară și de brokeraj imobiliar prezentă în 60 de țări –, „e nevoie de câțiva pionieri care pot produce un model viabil din punct de vedere comercial pentru clădirile tipărite 3D, unul care să atragă atenția și investițiile industriei“. Apoi, limita pare să fie doar ce­rul atins de zgârie-nori. Mai ales pentru cei capabili să construiască o imprimantă suficient de înaltă.

Acest articol a apărut în numărul 101 al revistei NewMoney