Ứng dụng của in 3D trong Kiến trúc và Xây dựng

Cách thức in 3D trong xây dựng có khả năng mang lại các cải tiến đáng kể về chất lượng,chi phí, đặc biệt là trong chi phí lao động, cải thiện tính linh hoạt, bảo đảm an toàn xây dựng và giảm các tác động môi trường sống.

Những ý tưởng độc đáo áp dụng công nghệ in 3D trong Kiến trúc & Xây dựng

Ý tưởng xây nhà trên Mặt trăng bằng in 3D đã ra đời tại một số trung tâm nghiên cứu trên thế giới. Công nghệ tạo ra đắp dần hay in 3D cho phép sáng tạo, chỉnh sửa 1 cách thuận lợi theo ý của khách hàng trong thiết kế kiến trúc và xây dựng thực tế.

Công nghệ In 3D bắt đầu vượt ra ngoài khuôn khổ của các máy in với mục tiêu liên đới thực thi công việc tại công trường xây dựng bằng sáng kiến ứng dụng robot. MX3D, một doanh nghiệp công nghệ KHKT In 3D tại Hà Lan đang tiên phong trong kỹ thuật mới này bằng việc triển khai dự án in phần đông một cây cầu bằng thép khẩu độ 15m bắc qua một kênh đào tại thủ đô Amsterdam. Việc làm này tạo nên 1 nguyên mẫu cho bí quyết In 3D bằng các robot để làm việc tự động theo phần mềm lập trình sẵn.

Trước đây để xúc tiến một cây cầu tương tự người ta phải lắp ráp từng bộ phận đã đúc sẵn, bởi cho tới bây giờ công nghệ tiên tiến in 3D mới chỉ dùng cơ chế thiêu kết từng lớp mỏng bột kim loại bằng tia laser, cho ra những cấu kiện nhỏ bên trong máy in màu cỡ lớn nhất thuộc thế hệ máy BAAM được dùng với tiêu chí chế tạo mẫu xe Strati.

Cầu in 3D bằng robot ở Amsterdam là dự án Công Trình phối hợp giữa kiến trúc sư Joris Laarman, đơn vị làm ăn công nghệ KHKT in MX3D, công ty phần mềm Autodesk & công ty xây dựng Heijmans.

Lợi ích từ việc ứng dụng của công nghệ in 3D trong Kiến trúc và Xây dựng

Bằng việc ứng dụng những chất liệu kim loại từ sắt, thép không rỉ đến nhôm, đồng, thau, các cánh tay robot phối hợp liên tục nhằm in ra các kết cấu phức tạp của cây cầu một cách thuận tiện, bắt đầu trong khoảng 2 bờ tiến vào giữa cho đến trong khi chiếc cầu được nối liền. Các robot để làm việc ngay trên phần kết cấu vừa hoàn tất như những người thợ chuyên nghiệp nhằm cuối cùng cho ra cây cầu tiên tiến biểu tượng cho công nghệ mới trong vòng 2 tháng.

In 3D với mục tiêu tạo nên một cây cầu hay một công trình xây dựng không còn là câu chuyện của tiểu thuyết. Công nghệ mới đang rút ngắn thời gian, giảm bớt giá trị nguồn vốn, tạo nên chất lượng tốt, đẹp hơn, & gần như không có chất thải của chất liệu xây dựng hay giàn giáo.

Điều khác lạ giữa công nghệ tiên tiến này với công nghệ truyền thống là vượt ra bên ngoài khuôn khổ của máy in, thay vào đó những con robot 6 trục sẽ tạo nên những khả năng không giới hạn cho ngành xây dựng.

Hà Lan cũng là nơi tiên phong khai triển công nghệ KHKT in dự án Công Trình kiến trúc. Một dự án xây dựng nhà cao tầng bằng công nghệ khoa học kỹ thuật in 3D có tên là “3D Print Canal House” triển khai tại Amsterdam đã xúc tiến tháng 4/2014.

Việc chuẩn trở nên cho dự án cao ốc này đã bắt đầu trong khoảng 2012 bao gồm thiết kế bản vẽ, nghiên cứu chế tác vật liệu bê-tông & sản xuất loại máy in ngoài trời. Tiêu chí cao nhất của nhóm nghiên cứu là tạo nên 1 khuôn mẫu mới cho ngành xây dựng, 1 thứ “công nghệ in nhà”.

Cơn sốt đầu tư công nghệ in 3D trong ngành Kiến Trúc & Xây dựng

Công nghệ tiên tiến in nhà 3D đang trở thành 1 cơn sốt đầu tư. Đơn vị làm ăn xây dựng Shanka tại Thụy Điển đang phối hợp đối với Đại học Loughborough tại Anh với tiêu chí phát triển loại robot in bê-tông nhằm để chuẩn trở nên cho dự án xây dựng phức hợp các cao ốc tại Bảo tàng Tương lai ở Dubai.

Một nhóm nghiên cứu khác biệt do Giáo sư Neri Oxman & đồng nghiệp tại phòng thí nghiệm Media Lab thuộc Viện công nghệ khoa học Massachusetts (MIT) cũng đang sản xuất những loại robot đặc thù nhằm đảm trách việc in 3D cho những công trình xây dựng.

Dường như Behrokh Khoshnevis tại Đại học Nam California (USC) khai triển loại robot In 3D có thể ứng dụng những vật liệu ngay tại chỗ để xây dựng công trình. Tiến sĩ Khoshnevis đang để làm việc đối với NASA với mục tiêu có khả năng đem loại robot xây dựng này lên không gian, xúc tiến những dự án Công Trình kiến trúc trên Mặt trăng & Sao hỏa bằng chính nguồn quốc gia & chất liệu có sẵn tại đó, thay vì phải vận chuyển vật liệu đến từ Trái đất.

Rất nhiều doanh nghiệp Trung Quốc đã nâng cao hơn công nghệ tiên tiến in 3D dưới dạng panel xây dựng phổ thông tại những công trường rồi lắp ghép chúng lại thành những ngôi nhà. Công ty Winsun đã sản xuất ra loại máy in bê – tông cao 6m để in ra các bờ tường hay các kết cấu bằng loại mực bê-tông khô nhanh & đem lắp ghép thành những kiểu nhà đặc biệt, có nơi cao đến 5 tầng.

Doanh nghiệp tô vẽ trang trí thiết kế kỹ thuật Winsun (Trung Quốc) đã sử dụng công nghệ KHKT in 3D với mục tiêu xây những ngôi nhà. Họ sử dụng một máy in 3D khổng lồ với mục tiêu phun xi-măng & một loại chất liệu đã được tái sinh thay thế cho các loại bê-tông thông thường để xây nhà. Các ngôi nhà được xây bằng công nghệ 3D không có thiết kế quá có tính thẩm mỹ cao & kích cỡ lớn, Trong khi đó giá thành của chúng khá rẻ.

Dường như, thời kỳ hoàn thành một ngôi nhà được xây bằng công nghệ khoa học kỹ thuật in 3D rất mau chóng, đơn vị làm ăn này đã xây xong 10 ngôi nhà chỉ trong một ngày.

Những doanh nghiệp áp dụng công nghệ in 3D trong ngành Kiến Trúc & Xây dựng

Tất cả vật liệu nhằm tạo mô hình nhà ở của công ty Winsun đều được tái chế lại từ chất thải công nghiệp & rất thân thiện với môi trường sống. Máy in 3D được dùng nhằm xây dựng mười ngôi nhà này có kích cỡ khổng lồ đối với chiều dài 152m, rộng 10m & cao 6m. Giá trị nguồn vốn xây dựng mỗi ngôi nhà vào khoảng bốn.800 USD.

1 doanh nghiệp kiến trúc tại Bắc Kinh, đơn vị làm ăn HuaShang Tengda, Trung Quốc cũng mới “in” một căn biệt thự rất chắc chắn bằng công nghệ tiên tiến in 3D. Căn biệt thự này rất có khả năng chịu được các trận động đất lên đến tám độ richter, nhưng không chỉ vậy, điểm đáng nói hơn nữa là nó được xây dựng chỉ trong 45 ngày. 

Tác phẩm 3D này được in hoàn toàn tại nơi xây dựng, khác đối với 1 số dự án Công Trình 3D khác thường in những phần đặc thù rồi ghép lại. Hơn nữa, doanh nghiệp này cũng cung cấp cả một quy trình công nghệ khoa học kỹ thuật in mới giúp hoàn hảo số lượng bê tông cần cho việc in. Trước khi nhấn nút bắt đầu in trên laptop, thì một đội xây dựng sẽ lắp đặt phần khung của tòa nhà, bao gồm những thanh cốt thép & đường đất nước của nhà.

Nhằm để thực hiện thứ tự in không giống nhau của mình, HuaShang Tengda đã tăng trưởng bốn phần mềm chính cho việc trộn bê tông, truyền chất liệu, lắp ráp thành phần điện tử và in 3D. Một số phần của bức tường có độ dày lên đến hàng mét. Sau trong khi hoàn thành thời hạn in thì các thợ thi công bắt đầu sơn & sắp xếp nội thất cho nhà.

Xét đến mặt giá cả và sự chắc hẳn của nó, có lẽ công nghệ khoa học in 3D mới của HuaShang sẽ mau chóng nhận được sự lưu ý từ các nhà xây dựng khác biệt. Hy vọng là nó có khả năng sản xuất 1 cuộc cách mạng trong ngành xây dựng.

Đối với việc đón nhận làn sóng công nghệ khoa học kỹ thuật In 3D, ngành xây dựng đang tạo nền tảng nhằm tiến vào thời kỳ công nghiệp 4.0 đối với việc bổ sung cảm biến, robot & các máy In 3D thành lực lượng lao động chính bên cạnh chúng ta. Người ta sẽ sớm thấy các robot như các cỗ máy tuyệt vời ra đời trên các công trường và hoạt động độc lập nhờ liên lạc máy-nối-máy (M2M), kết nối chúng thành các đám mây dữ liệu thống nhất đồng bộ trong khoảng thiết kế, cung cấp vật tư, tạo ra chất liệu, in kết cấu và hoàn thiện dự án Công Trình.

Ngành công nghiệp xây dựng đang áp dụng các công nghệ KHKT, công nghệ KHKT in 3D, nhằm để có khả năng xây nên những công trình có cấu trúc ấn tượng, các công trình kiên cố hơn nhưng thời điểm thi công lại được rút ngắn mà chất lượng bảo đảm an toàn lao động vẫn được hoàn toàn đảm bảo hoặc thậm chí là cải thiện.