A BIM-Based comparative study of automated fabrication, additive manufacturing, and conventional construction methods in a multi-story construction

This study presents a comprehensive comparative analysis of carbon footprint, and financial performance in the construction of multi-story buildings using two innovative techniques, automated fabrication and additive manufacturing alongside a conventional construction method used as the primary reference model. Utilizing Building Information Modelling (BIM) along with Revit Software integrated based on CAD files and structural calculations of the reference model, which is concrete structure building. The representative multi-story building is developed as a case study to simulate the complete production and construction processes for each structural phase. The conventional construction method serves as the master model, while the automated fabrication and additive manufacturing models are developed to replicate its design and construction parameters as closely as applicable based on the recent studies. The research evaluates material usage based on data extracted from Revit software, energy and resource consumption, process duration, environmental impact and human resource requirements which was conducted using a list of tasks provided by ITE. The study aims to provide an in-depth understanding of the effectiveness and practicality of these advanced construction approaches by comparing them with a structured approach naming Multi criteria Analyses which is combination of techniques used to evaluate and prioritize multiple, often conflicting, criteria in the decision-making process to support policy formulation and guide stakeholders in selecting suitable building techniques for development. Across the SAW and AHP weighting scenarios developed for this research, additive manufacturing obtained the highest composite score (0.82), followed by automated fabrication (0.65) and conventional construction (0.28). These results indicate that, for the present case study and under the adopted assumptions, system boundaries, and weighting structure, the 3D-printed structural system performed most favorably overall across time, labour, material efficiency, and whole-life embodied carbon.

Questo studio presenta un'analisi comparativa completa dell'impronta di carbonio e della performance finanziaria nella costruzione di edifici multipiano utilizzando due tecniche innovative, la fabbricazione automatizzata e la produzione additiva, insieme a un metodo di costruzione convenzionale utilizzato come modello di riferimento primario. L'analisi è stata condotta utilizzando il Building Information Modelling (BIM) e il software Revit, integrati sulla base di file CAD e calcoli strutturali del modello di riferimento, ovvero un edificio con struttura in calcestruzzo. L'edificio multipiano rappresentativo è stato sviluppato come caso di studio per simulare i processi completi di produzione e costruzione per ciascuna fase strutturale. Il metodo di costruzione convenzionale funge da modello principale, mentre i modelli di fabbricazione automatizzata e produzione additiva sono stati sviluppati per replicarne i parametri di progettazione e costruzione il più fedelmente possibile, sulla base di studi recenti. La ricerca valuta l'utilizzo dei materiali sulla base dei dati estratti dal software Revit, il consumo di energia e risorse, la durata del processo, l'impatto ambientale e il fabbisogno di risorse umane, ed è stata condotta utilizzando un elenco di attività fornito da ITE. Lo studio mira a fornire una comprensione approfondita dell'efficacia e della praticità di questi approcci costruttivi avanzati, confrontandoli con un approccio strutturato denominato Analisi Multicriterio, ovvero una combinazione di tecniche utilizzate per valutare e dare priorità a molteplici criteri, spesso contrastanti, nel processo decisionale, al fine di supportare la formulazione delle politiche e guidare le parti interessate nella selezione di tecniche edilizie idonee per lo sviluppo. In tutti gli scenari di ponderazione SAW e AHP, la produzione additiva raggiunge il punteggio composito più elevato (≈0,82 contro 0,65 e 0,28), rendendo il sistema strutturale stampato in 3D l'opzione preferita per questo caso di studio in termini di tempo combinato, manodopera, efficienza dei materiali e carbonio incorporato per l'intero ciclo di vita.