Làm xong ngôi nhà chỉ trong 1 ngày
Ngôi nhà xây bằng máy in 3D tại TP Thủ Đức, TPHCM do bốn sinh viên Lê Anh Kiệt, Đỗ Hoàng Khanh, Đỗ Phước Bảo Long, Nguyễn Đoàn Đăng Khoa (ngành Cơ điện tử, Khoa Chất lượng cao) thiết kế và xây dựng từ đầu tháng 3/2022. Sau hai tháng, ngôi nhà hoàn thành với diện tích 27m2, gồm: Phòng khách, phòng ngủ, phòng vệ sinh. Nhà có chiều cao 3m, tường 2m.
Máy in 3D thi công ngôi nhà do nhóm tự phát triển hai năm trước. Máy có ba bộ phân chính: Hệ khung đỡ, đầu in và tủ điều khiển. Nhóm thiết kế ngôi nhà trên máy tính, sau đó thi công phần móng và đưa máy vào in tường theo lập trình.
Vữa làm nhà được nhóm sử dụng các vật liệu như xây một ngôi nhà thông thường như cát (kích thước khoảng 2mm), xi măng, nước. Ngoài ra vữa còn được thêm bột thạch cao, các phụ gia... Các nguyên liệu này được nhóm tính toán, phối trộn cho tỷ lệ tốt nhất để khi đổ lên khuôn cấp cho đầu in ra vật liệu đảm bảo các yếu tố chịu lực cho kết cấu ngôi nhà. Vữa sau in có độ chắc, không quá khô hay quá nhão.
Lê Anh Kiệt, trưởng nhóm, cho biết, hiện công nghệ in 3D ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, nhưng việc tạo ra một ngôi nhà thật từ công nghệ này chưa nhiều ở Việt Nam. Nhóm nghiên cứu công nghệ nhà từ in 3D để tận dụng ưu thế thời gian thi công nhanh, giảm nhân công, chi phí hợp lý nhưng cũng có một ngôi nhà với kết cấu chắc chắn, có thể sử dụng để sinh hoạt. Chi phí xây dựng ngôi nhà khoảng hơn 50 triệu đồng.
“Căn nhà này được xây dựng bằng robot in 3D bê tông nhằm giảm sức lao động của con người. Ngôi nhà được hoàn thành trong vòng 22 giờ. Tương lai nhóm sẽ mở rộng kích cỡ của robot để làm được những ngôi nhà lớn và rộng hơn”, Đỗ Hoàng Khanh hào hứng chia sẻ.
Theo Lê Anh Kiệt, robot in 3D bê tông được nhóm thiết kế và chế tạo trong vòng 8 tháng, có cấu trúc như 1 cánh tay robot, chạy tự động theo chương trình lập trình sẵn trên máy tính.
“Nhóm đã lấy ý tưởng từ việc chuyển đổi số của các ngành trên thế giới, bao gồm lĩnh vực xây dựng. Việc xây một tòa nhà ở Việt Nam tốn rất nhiều chi phí, mất nhiều thời gian. Do đó, nhóm đã chế tạo robot in 3D để thi công ra các ngôi nhà, mang lại hiệu quả tốt nhất”, Kiệt chia sẻ.
Robot in 3D đầu tiên ở Việt Nam dùng cho xây dựng
Kiệt cho hay, robot có thể in ra những hình dạng và kích thước như mong muốn, giúp xây dựng một ngôi nhà nhỏ chỉ cần 24 - 48 giờ, tùy theo mức độ phức tạp.
“Hiện, robot có thể đáp ứng được yêu cầu in được sản phẩm có kích thước tối đa với chiều cao 1,2m và chiều rộng 1m. Sản phẩm được hoàn thành qua việc in từng lớp vật liệu xếp chồng lên nhau. Chiều cao mỗi lớp in là 2cm. Không gian hoạt động là một hình trụ rỗng có bán kính trong là 40cm, bán kính ngoài là 1.100cm và hoạt động trong chiều cao tối đa là 1.100cm”, Kiệt chia sẻ.
Về vật liệu in, sau nhiều lần nghiên cứu và thực nghiệm, nhóm sinh viên đã quyết định hòa trộn nhiều vật liệu khác nhau. Cụ thể, vật liệu in có thành phần chiếm tỷ trọng nhiều nhất là xi măng, cát, bột thạch cao và được bổ sung một số chất phụ gia để cải thiện những tính chất của vữa bê tông. Sợi hạt nhựa tái chế từ vỏ chai thải ra được nhóm dùng để giải quyết một phần vấn đề ô nhiễm môi trường. Việc sử dụng những hạt nhựa có thể cải thiện độ đứng vững cho mỗi lớp in.
PGS.TS Nguyễn Trường Thịnh, Trưởng khoa Cơ khí chế tạo máy, Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TPHCM, cho biết, đây là robot in 3D bê tông đầu tiên tại Việt Nam dùng để xây dựng. Phương pháp in 3D giúp cho việc xây dựng diễn ra nhanh chóng. Chúng ta có thể tạo ra một ngôi nhà từ 24 - 48 giờ với kích thước tùy vào cấu hình của robot.
“Tôi nhận thấy đây là một xu hướng trong tương lai vì ở các nước phương Tây đã và đang sử dụng phương pháp in 3D bê tông này tạo ra nhiều công trình lớn khác nhau”, TS Thịnh nói.
Nhóm sinh viên chưa có kinh phí nhiều nên chỉ dừng lại với robot in 3D bê tông nhỏ, có thể xây dựng nhà quy mô nhỏ. Để làm được những căn nhà lớn hơn, nhóm cần phải tìm hiểu thêm kiến thức về ngành xây dựng để giúp công năng của chiếc máy hữu hiệu hơn.