Công nghệ in 3D bê tông mở ra kỷ nguyên mới cho ngành Bất động sản

Công nghệ in 3D bê tông đã xuất hiện và trong nhiều dự án thử nghiệm trên khắp thế giới và ngày càng phát triển mạnh mẽ. Điều này đã giúp cho quá trình sử dụng in 3D được diễn ra nhanh chóng và chính xác hơn.

Vậy trong xây dựng in 3D được ứng dụng và hoạt động như thế nào? Để hiểu rõ hơn về công nghệ “đỉnh cao” này, các bạn hãy “theo chân” 2Cs.vn khám phá trong bài viết dưới đây nhé!

  1. Cách hoạt động của công nghệ in 3D trong xây dựng

Trong lĩnh vực xây dựng kỹ thuật in 3D có 2 phương thức hoạt động là in từng bộ phận rồi mới lắp ráp và in hoàn chỉnh một ngôi nhà theo một khối nhất định. Cụ thể:

In từng bộ phận nhà 3D lắp ráp

Bởi lẽ không phải bất kỳ các yếu tố nào của một ngôi nhà cũng đều có thể in được, phương pháp in từng bộ phận nhà 3D lắp ráp được nhiều người áp dụng hơn. Bởi phương pháp này khá linh động, hơn nữa người dùng cũng không cần phải sử dụng đến máy in 3D có kích thước lớn.

Một số bộ phận được in trong nhà máy và vận chuyển đến địa điểm xây dựng để lắp ghép. Nhưng hầu hết các máy in nhà đều xây dựng tại chỗ. Máy in điển hình có thể in 56m2 -74m2 nhưng nó có thể di chuyển để có thể in các khu vực liền kề và xây dựng nhà với bất cứ kích thước nào.

cong-nghe-in-3d-trong-xay-dung

Một số công nghệ máy in 3-D chỉ có thể in tường và sàn nhà. Nhưng các mẫu máy in đời mới có thể in nền móng, sàn nhà, tường, cầu thang, mái nhà,…. Các đường ống dẫn nước và điện được in bên trong tường, sàn nhà hoặc trần nhà.

Nội thất sẽ được thêm vào sau khi hoàn thiện ngôi nhà. Ngôi nhà cơ bản thường có thể được in trong vòng 24 giờ. Một ngôi nhà hoàn thiện có thể được thực hiện trong vòng một tháng và chỉ với một phần nhỏ chi phí khi so với các kỹ thuật xây dựng tiêu chuẩn

Việc áp dụng phương pháp in các bộ phận của ngôi nhà rồi mới lắp ráp lại với nhau giống với việc xếp hình vậy. Hiện nay, đã có rất nhiều ngôi nhà được xây dựng thành công bằng phương pháp này.

Mặc dù nó sẽ tốn của bạn khá nhiều thời gian trong việc thiết kế từng bộ phận, tuy nhiên bạn có thể sử dụng linh hoạt và sản xuất được cùng lúc nhiều chi tiết.

In nhà 3D thành một khối bằng máy in 3D

Phương pháp này khá phức tạp, do đó để có thể in hoàn chỉnh được một căn nhà bạn cần phải trang bị thêm cho mình một chiếc máy in có thể bao quát được hết  căn nhà này.

Trên thực tế có nhiều máy in dài đến 40 mét và có chiều cao lên đến 6 mét đã được lắp đặt, xây dựng. Giai đoạn lắp đặt máy in 3D xây nhà thường khá phức tạp, tuy nhiên khi tạo thành một khối hoàn chỉnh, ngôi nhà sẽ chắc chắn hơn.

Ngoài ra, bạn cũng không cần phải ghép các bộ phận lại với nhau, nhờ vậy mà gia chủ có thể tiết kiệm được nguồn nhân lực cho quá trình lắp ráp.

2. Công nghệ in nhà 3D có ưu điểm gì so với phương pháp xây dựng truyền thống?

Về thời gian xây dựng

Việc xây dựng ngôi nhà theo phương pháp in 3D thường nhanh hơn rất nhiều lần so với phương pháp xây dựng ngôi nhà truyền thống. Thông thường, thời gian thi công chỉ mất khoảng 7 đến 10 ngày, khâu thiết kế sẽ chiếm phần lớn thời gian.

Nhân công ít

Công nghệ in 3D trong xây dựng sử dụng rất ít nhân công. Chỉ cần 1 đến 2 người thực hiện công việc giám sát khi máy in 3D bắt đầu hoạt động. Tất cả nhân công sẽ được tập trung trong khâu vật liệu và thiết kế.

Khi quá trình sản xuất được thực hiện hàng loạt theo các bản thiết kế đã có sẵn thì vấn đề nhân công sẽ được giải quyết một cách hiệu quả.

Đa dạng vật liệu

In 3D được bắt đầu bằng vật liệu nhựa, tuy nhiên tại thời điểm này bạn hoàn toàn có thể sử dụng đa dạng vật liệu, ngay cả kim loại thép. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, bạn còn có thể phối hợp cùng lúc nhiều loại

Không chỉ dừng lại ở đó, việc sử dụng vật liệu đa dạng còn cho phép người dùng xây dựng được ngôi nhà trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt, đáp ứng được mọi điều kiện của yếu tố môi trường.

Tiết kiệm chi phí

Không giống với phương pháp xây dựng truyền thống, công nghệ in 3D có thời gian thi công ngắn, sử dụng nguồn nhân lực ít. Chính vì vậy mà việc xây nhà bằng công nghệ in 3D giúp gia chủ tiết kiệm được nhiều chi phí hơn.

Nhà in ổn định hơn và có thể bảo vệ tốt hơn so với những ngôi nhà thông thường. Sử dụng các vật liệu như hempcrete hoặc đá tổng hợp có thể giúp cách âm tốt hơn trong nhà.

Lượng chất thải xây dựng thường ít hơn đối với một ngôi nhà được in 3-D. Nhìn chung, nhà in 3-D hiệu quả hơn về mặt thời gian, yêu cầu ít lao động hơn, hiệu quả hơn về năng lượng và lãng phí ít vật liệu hơn.

3. Sự phát triển in 3D trong tương lai

Hiện nay, công nghệ in 3D trong xây dựng đã được ứng dụng tại nhiều thành phố lớn trên nhiều quốc gia. Tại Dubai, thành phố này đang cố gắng có 25% công trình xây dựng bằng in 3D trong năm 2030.

In 3-D có thể hỗ trợ trong cuộc khủng hoảng nhà ở. Hoa Kỳ và cả thế giới đang rất cần nhà ở an toàn, giá cả phải chăng. Nếu bạn có thể xây một ngôi nhà rộng 74m2, bao gồm các đồ nội thất cơ bản như giường và kệ, với giá 4.000 đô la, thì bạn có thể cung cấp nhà ở cho hàng triệu người.

Công nghệ này có thể phù hợp hơn cho những khu vực có đất tương đối rẻ.In căn hộ và xếp chồng chúng có thể là một tiềm năng phát triển đối với các khu vực đông dân cư.

Thậm chí ngày nay, các khách sạn có thể được xây dựng bằng cách dựng các phòng trong một nhà máy và vận chuyển chúng đến địa điểm định sẵn, và chúng được xếp chồng lên nhau như lego. Các phòng hoặc căn hộ in 3-D có thể được kết hợp như thế nhưng với chi phí rẻ hơn nhiều so với các phương pháp hiện tại.

Còn tại Việt Nam nhiều cơ sở hạ tầng vẫn chưa hoàn thiện, cho nên ngành in 3D sẽ có cơ hội để “phủ sóng” rộng rãi hơn. Với ưu điểm là tiết kiệm chi phí, nhân lực, thời gian thi công nhanh, công nghệ in 3D dự kiến sẽ phát triển mạnh mẽ trong tương lai không xa.

Ngoài ra, in 3-D có thể giúp bạn sáng tạo các thiết kế theo ý thích. Những ngôi nhà có thể trở thành tác phẩm nghệ thuật. Phần lớn các ngôi nhà và tòa nhà hiện nay là dạng hình hộp chữ nhật vì chúng rẻ hơn và dễ xây dựng hơn.

Khi in 3-D trở thành một phương pháp tiếp cận tiêu chuẩn cho các tòa nhà, mọi định nghĩa thiết kế có thể được thay đổi.

Trong tương lai, sẽ ra sao nếu các lập trình viên có thể tạo ra phần mềm cho phép mọi người tự thiết kế ngôi nhà của họ? Miễn là phần mềm có thể đảm bảo sự an toàn của cấu trúc bằng cách sử dụng một số loại thuật toán để thiết kế độ dày của tường, trọng lượng,… In 3-D có thể chính là cánh cổng mở ra thời kỳ phục hưng của nền thiết kế kiến ​​trúc.

Tuy vậy, đến thời điểm hiện tại, các tiêu chuẩn xây dựng vẫn chưa bắt kịp với ý tưởng về in 3-D. Cấu trúc của ngôi nhà vẫn sẽ phải tuân thủ các quy định xây dựng hiện có. Và nhiều khu vực có thể yêu cầu bạn tạm dừng thi công để tiến hành kiểm tra pháp lý.

Tuy nhiên, các chuyên gia vẫn dự kiến trong tương lai công nghệ in 3D sẽ phát triển mạnh mẽ trong ngành xây dựng

4. Một số công trình tiêu biểu được xây dựng bằng công nghệ in 3D

Ngôi nhà đầu tiên được áp dụng bằng phương pháp in 3D đã được xây dựng thành công từ công ty Apis Cor. Chi phí xây dựng căn nhà này chưa đến 11.000 đô la. Thay bằng việc xây dựng các tòa nhà trên nền móng truyền thống, công ty này đã sử dụng một chiếc máy in 3D di động để có thể tạo ra các bức tường bê tông vững chãi. Sau đó, họ liên kết chúng lại thành một thiết kế hoàn chỉnh.

Ngôi nhà đầu tiên được áp dụng bằng công nghệ in 3D từ công ty Apis Cor

Khi đã hoàn thành, chiếc máy in sẽ được lấy ra khỏi ngôi nhà, các nhà thầu sẽ tiến hành hoàn thiện ngôi nhà. Apis Cor đã chứng minh cho mọi người biết việc áp dụng máy in 3D trong xây dựng hoàn toàn thân thiện với môi trường, rút ngắn thời gian thi công với kết quả bất ngờ.

Một ví dụ điển hình là ngôi nhà rộng 37 mét vuông có hình dạng cong đặc biệt được xây dựng thành công từ việc xây nhà bằng công nghệ in 3D. Thiết kế cong đặc trưng của căn nhà này đã chứng minh cho tính năng vượt trội của máy in 3D là có thể in được nhiều loại vật liệu xây dựng khác nhau dưới bất kỳ một hình dạng nào.

Bên trong ngôi nhà được áp dụng công nghệ in 3D trong xây dựng có đầy đủ các tiêu chuẩn so với ngôi nhà được xây dựng theo phương pháp truyền thống. Theo Apis Cor, tổng chi phí xây dựng cho ngôi nhà trưng bày khoảng $25 cho mỗi  foot vuông. Trong đó, 10.134 USD là tổng chi phí xây dựng cho ngôi nhà.

Cầu bê tông dành cho người đi bộ ở Thượng Hải – Trung Quốc

Được thiết kế bởi một nhóm từ Đại học Thanh Hoa, một cây cầu dành cho người đi bộ qua một con kênh nhỏ ở Thượng Hải gần đây đã được hoàn thành nhờ vào công nghệ sản xuất bồi đắp.

Cây cầu đã lấy cảm hứng từ cây cầu cổ nhất Trung Quốc: Cầu Triệu Châu, được xây dựng từ năm 589 đến 618 sau Công nguyên. Thay vì được làm bằng đá vôi như cầu Triệu Châu, cây cầu Thượng Hải mới chứa bê tông in 3D. Nó cũng có chức năng cảm biến thông minh để phát hiện những ứng suất vật lý mà cầu có thể gặp phải, lưu lượng chân và sự ổn định.

cây-cầu-in-3D-đầu-tiên-trên-thế-giới

Tòa nhà văn phòng ở Dubai

Năm 2016, dự án Bảo tàng Tương lai của Dubai đã công bố tòa nhà văn phòng in 3D đầu tiên trên thế giới, cấu trúc rộng 2.700 mét vuông.

Đặt một lớp hỗn hợp xi măng đặc biệt theo từng lớp, quá trình in 3D mất 17 ngày để hoàn thành, với chi phí khoảng 140.000 đô la. Một người theo dõi máy in 3D, trong khi bảy người xử lý việc cài đặt in các thành phần. Mười thợ điện và các chuyên gia thương mại khác đã chăm sóc các khía cạnh kỹ thuật khác nhau. Nói chung, dự án cho thấy tiết kiệm 50% so với chi phí bình thường.

3D-printed-office5

Dòng xe Camper – xe cắm trại dành cho những người “ưa xê dịch”

Được chế tạo bằng máy in 3D trong nhà lớn nhất ở Bắc Mỹ, chiếc xe cắm trại có tên The Wave có chiều dài gần bốn mét và nặng hơn 270 kg được chế tạo bằng công nghệ in 3D. Khi được công bố vào năm 2018, chiếc xe này đã lập kỷ lục cho một sản phẩm lớn nhất được thực hiện bằng cách in 3D trong nhà.

3D-printed-camper-1024x683

Camper-1024x572

Ghế sofa

Với chiều dài chỉ 1,5 mét và chỉ nặng 2,5 kg, Sofa So Good tối giản hầu hết được tạo ra chỉ từ 2,5 lít nhựa. Nó được phủ bằng crôm và đồng có độ bóng cao để làm cho nó chắc và thẩm mỹ hơn.

Janne-Kyttanen-3D-printed-sofa-Sofa-So-Good-6-1024x576

Ô tô điện đến từ Local Motors

Strati là một chiếc xe điện nhỏ của Local Motors với vỏ một mảnh được làm từ sản xuất bồi đắp. Công ty đã hoàn thiện quy trình của mình kể từ khi thành lập Strati đầu tiên và thời gian in ấn chỉ còn 45 giờ.

Một số thành phần, như động cơ, lốp xe và hệ thống treo, không thể được in, nhưng phần lớn chiếc xe, từ khung gầm đến ghế ngồi, được tạo ra bằng cách sử dụng nhựa nhiệt dẻo gia cố bằng sợi carbon, mà nó có sức mạnh tương tự như nhôm trung.

3D printed electric car

Fidget Spinner – dạng đồ chơi xoay bằng tay

Trong năm 2017, các công ty sản xuất bồi đắp All3DP và BigRepicineh đã hợp tác để chế tạo hoàn toàn một fidget spinner một mét vuông bằng cách sử dụng in 3D và vòng bi. Đồ chơi lớn được tạo ra như một cách để thể hiện khả năng của các công ty.

fidget spinner 1 1024x577 1

3D printed spinner 1024x480 1

Chân vịt của một con tàu lớn

WAAMpeller – chân vịt được chế tạo bằng quy trình sản xuất bồi đắp độc đáo liên quan đến việc sử dụng hồ quang điện để làm nóng chảy dây kim loại. Gần bằng một người bình thường, chân vịt này được tạo ra từ gần 300 lớp hợp kim nhôm niken.

Nó có chiều ngang 1,3m, nặng 180kg và không có cấu trúc giảm xuống phổ biến cho nhiều bộ phận bồi đắp nên người quan sát sẽ khó phân biệt nó với bất kỳ chân vịt thường nào khác.

3D printed marine propeller

Xe máy điện của hãng Airbus

Chiếc xe máy điện đầu tiên được sản xuất bằng công nghệ in 3D của hãng Airbus với tên gọi “The Light Rider” làm từ các hạt hợp kim nhôm với khối lượng khoảng 35kg. The Light Rider có tầm bắn 60 km và tốc độ tối đa 80 km/giờ, nó có thể đạt tốc độ 45 km / h trong ba giây.

3D printed motorbike

Tên lửa Terran 1

Tên lửa có tên Terran – 1, được tạo ra từ máy in 3D Stargate. Theo Relativity Space, công ty chuyên chế tạo tên lửa do một số cựu nhân viên SpaceX và Blue Origin tách ra thành lập, tên lửa Terran – 1 chỉ mất gần 60 ngày để chế in. Khi hoàn thiện, tên lửa sẽ cao khoảng 30m và mang tải trọng tối đa khoảng 1.250kg vào quỹ đạo Trái đất thấp. Không quân Mỹ đã cho phép việc phóng thử tên lửa này tại bãi phóng ở Cape Canaveral, bang Florida trước khi kết thúc năm 2020.

ten lua bang may in 3D

Công cụ chế tạo máy bay

Năm 2016, Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge ở Hoa Kỳ đã công bố tạo ra một công cụ hàng không vũ trụ in 3D rất lớn, nó đã lập kỷ lục Guinness cho vật thể lớn nhất từng được tạo ra thông qua sản xuất bồi đắp. Dự định hỗ trợ sản xuất cánh cho Boeing 777x, hậu duệ của máy bay phản lực 777 phổ biến Boeing, bộ công cụ này có chiều dài 5,3 mét và nặng gần 750 kg. Phải mất khoảng 30 giờ để tạo ra công cụ.

Công nghệ Thermwood từ LSAM đã được sử dụng để chế tạo một phần ABS được gia cố bằng sợi carbon 20%. Điều này cho thấy các ứng dụng khả thi của in 3D polymer cho các bộ phận lớn cho hàng không vũ trụ, mặc dù trong công cụ thử nghiệm.

3D-printed-tool-1024x683

Tham gia thảo luận

So sánh các bảng liệt kê

So sánh