Inovasi teknologi jadi kekuatan penting dalam perkembangan arsitektur. Teknologi memungkinkan dan menginspirasi arsitek dan insinyur dengan alat baru untuk memecahkan masalah yang ada. Contohnya, membuat bangunan berbahan beton dengan cara dicetak menggunakan printer 3D. 

Fabrikasi digital dengan beton telah muncul sebagai tren baru dalam industri konstruksi selama beberapa tahun terakhir. Jadi jangan kaget kalau di masa depan kita akan melihat banyak bangunan beton yang dibangun tidak lagi secara konvensional, melainkan dengan cara modern ini. 

Apa itu fabrikasi digital beton?

Fabrikasi digital beton adalah metode fabrikasi di mana elemen beton diproduksi dalam proses otomatis. Dengan teknologi tersebut, hampir semua jenis elemen beton dapat diproduksi tanpa atau dengan bekisting terbatas dan dioptimalkan untuk penggunaan material. Bekisting adalah cetakan yang dibuat pada proses pengecoran dan difungsikan untuk membentuk konstruksi tertentu.

Dari bermacam proses fabrikasi digital beton yang ada, 3D concrete printing (3DCP) paling banyak diterapkan. Dalam 3DCP, elemen beton diproduksi dengan menambahkan lapisan di atas satu sama lain, seperti pada printer 3D plastik konvensional.

Pro kontra fabrikasi digital beton 

Untuk diketahui, beton bertulang adalah bahan yang paling banyak digunakan dalam industri bangunan saat ini, dan telah menjadi subjek penelitian yang luas tentang kinerjanya sebagai bahan konstruksi dan potensi tektoniknya dalam arsitektur. 

Namun menurut Robert Flatt dan Timothy Wangler (2022) dari Institute for Building Materials, ETH Zurich, Swiss, keberlangsungan proses fabrikasi digital beton masih diperdebatkan. 

Para pionir menciptakan prosedur ini dengan tujuan menyelesaikan tantangan produktivitas di industri bangunan. Dalam beberapa tahun terakhir, kebutuhan untuk memperluas area kreatif arsitek dan membuatnya lebih hemat biaya untuk membangun struktur yang lebih kompleks dengan bantuan komputer, telah menjadi pendorong utama di balik fabrikasi digital dalam konstruksi. 

Dengan cara ini, fabrikasi digital semakin didorong untuk meningkatkan efisiensi sekaligus menurunkan dampak lingkungan dari industri bangunan. Struktur yang dibuat secara digital, hanya akan menggunakan material jika dibutuhkan sehingga menghemat bahan bangunan secara signifikan. 

Di sisi lain, alasan ini pula yang jadi hambatan terkait material beton, karena beton yang dibuat secara digital seringkali memiliki jejak lingkungan yang jauh lebih besar per satuan volume daripada beton biasa. 

Flatt dan Wangler menyebut ada tiga faktor utama yang menentukan dampak lingkungan struktur beton, yakni jumlah total bahan yang digunakan, karbon dioksida yang terkandung dalam material, serta daya tahannya. 

Tantangan beton hasil cetak 3D 

Kemajuan teknologi fabrikasi digital beton, khususnya 3DCP menghadapi berbagai tantangan. Para peneliti dan pembangun di seluruh dunia tak tinggal diam berupaya mengatasi tantangan ini. 

Bidang penelitian utama meliputi pertimbangan material, arsitektur dan struktural. Pada tingkat material, sifat segar dan mengeras, komposisi material, dan pemrosesan adalah beberapa bidang minat utama. Untuk arsitek, peluang dan batasan baru untuk desain muncul. Seluruh katalog bangunan, termasuk sistem bangunan, dapat dipikirkan kembali jika cara ini digunakan.

Menurut Flatt dan Wangler, salah satu tantangan utama adalah aplikasi struktural beton hasil cetak 3D. Karena kurangnya pendekatan perkuatan, hingga saat ini, sebagian besar proyek menggunakan beton cetak sebagai pasangan bata atau sebagai bekisting yang hilang (yaitu untuk melemparkan elemen beton bertulang konvensional ke dalam cangkang cetak). 

Namun, apakah beton cetak 3D (biasanya dengan kandungan klinker tinggi) yang digunakan sebagai pasangan bata atau bekisting yang hilang mengarah pada konstruksi yang lebih berkelanjutan? 

Oleh karena itu, menurut mereka, berbagai elemen beton cetak 3D harus diperluas ke dalam aplikasi penahan beban yang serupa atau sama dengan beton bertulang konvensional agar memiliki dampak positif yang bertahan lama pada industri konstruksi. 

Dalam hal ini, diperlukan strategi penguatan baru. Namun, penambahan penguatan ke beton cetak 3D dan terutama 3DCP tidak mudah. Tanpa tulangan, struktur yang dirancang menurut standar saat ini hanya dapat digunakan jika hanya terjadi tegangan tekan, tidak ada persyaratan bantalan beban, atau pengujian memverifikasi kinerja struktural. 

Karenanya, tidak ada kerangka kerja yang cocok untuk pasar massal yang memberi tahu kita cara merancang dan membangun struktur beton hasil fabrikasi digital dengan andal. Semua tantangan ini perlu diatasi, sekaligus pada saat yang sama tetap mempertimbangkan pertimbangan umum seperti dampak sosial-ekonomi dan keberlanjutan. (E03)