Điểm chạm của Thiết kế, Sáng tạo & Kiến tạo Không gian
Singapore vừa ghi dấu một cột mốc mới trong lĩnh vực xây dựng khi đưa vào ứng dụng công nghệ in 3D tại chỗ cho một công trình thực tế. Trung tâm chăm sóc trẻ em đầu tiên của nước này được xây dựng bằng công nghệ in 3D đã hoàn thiện phần tường ngoài tầng một chỉ trong vòng hai ngày, nhanh hơn đáng kể so với phương pháp thi công truyền thống.
Theo The Straits Times ngày 7 tháng 2, công trình này nằm trong khu chung cư Norwood Grand, thuộc khu dân cư Woodlands. Đây là dự án đầu tiên tại Singapore sử dụng công nghệ in 3D để tạo ra các bộ phận kết cấu chịu lực trong một công trình xây dựng hoàn chỉnh, thay vì chỉ áp dụng cho các chi tiết trang trí hoặc hạng mục phụ trợ.
Dự án là kết quả hợp tác giữa các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Quốc gia Singapore và Công ty xây dựng Woh Hup, với sự hỗ trợ của các cơ quan quản lý ngành xây dựng tại đảo quốc này. Mục tiêu của dự án không chỉ là thử nghiệm công nghệ mới mà còn đánh giá khả năng ứng dụng thực tế của in 3D trong các công trình dân dụng.
Điểm khác biệt lớn nhất của dự án so với phương pháp xây dựng truyền thống nằm ở việc sử dụng máy in 3D quy mô lớn để tạo hình bê tông trực tiếp tại công trường. Thay vì phải dựng cốp pha bằng gỗ hoặc thép để định hình kết cấu, máy in 3D sẽ “đúc” bê tông theo thiết kế đã được lập trình sẵn. Trong xây dựng thông thường, công đoạn lắp cốp pha mất ít nhất một ngày, sau đó phải chờ thêm một đến hai ngày để tháo dỡ sau khi bê tông đông cứng. Việc loại bỏ hoàn toàn bước này giúp tiết kiệm thời gian, chi phí và nhân công.
Theo tiến sĩ Du Hongjian của Đại học Quốc gia Singapore, công nghệ in bê tông 3D không chỉ giúp giảm đáng kể nhu cầu lao động tại công trường mà còn mang lại sự linh hoạt cao hơn trong thiết kế. Các kiến trúc sư có thể dễ dàng hiện thực hóa những hình dạng phức tạp, chẳng hạn như các bức tường cong, vốn rất khó và tốn kém nếu thi công bằng phương pháp truyền thống.
Thực tế tại công trình cho thấy các bức tường cong ở tầng một của trung tâm chăm sóc trẻ em đã được in hoàn chỉnh chỉ trong hai ngày. Tổng khối lượng lao động cho dự án vào khoảng 170 giờ công với đội ngũ khoảng sáu người. Nếu áp dụng phương pháp xây dựng thủ công, công trình tương tự sẽ cần gần 400 giờ công và khoảng 11 công nhân, tức là gần gấp đôi về cả thời gian lẫn nhân lực.
Một điểm đáng chú ý khác của dự án là sự phát triển của vật liệu in 3D phù hợp cho kết cấu chịu lực. Trước đây, công nghệ in 3D tại Singapore chủ yếu được sử dụng cho các hạng mục không chịu tải như ghế băng hoặc các chi tiết kiến trúc nhỏ. Nhóm nghiên cứu của Đại học Quốc gia Singapore đã phát triển thành công một loại hỗn hợp bê tông in đáp ứng các tiêu chuẩn kết cấu, mở ra khả năng ứng dụng rộng rãi hơn trong xây dựng.
Nhằm giải quyết vấn đề phát thải carbon, vốn là hạn chế lớn của bê tông in 3D do hàm lượng xi măng cao, nhóm nghiên cứu đã thay thế khoảng 60 phần trăm xi măng bằng bột thủy tinh. Giải pháp này giúp cắt giảm gần một nửa lượng khí thải CO2, đồng thời tăng khả năng kháng xâm nhập clorua, qua đó kéo dài tuổi thọ công trình trong điều kiện khí hậu nhiệt đới.
Dù chi phí in 3D hiện nay vẫn cao hơn so với một số phương pháp đúc sẵn, các chuyên gia cho rằng lợi thế về tốc độ thi công, giảm nhân công và tự do thiết kế sẽ khiến công nghệ này ngày càng hấp dẫn trong dài hạn. Đại học Quốc gia Singapore hiện đang phối hợp với Cơ quan Xây dựng và Kiến trúc Singapore để xây dựng bộ tài liệu tham chiếu kỹ thuật, hướng tới việc đưa công nghệ in 3D vào ứng dụng rộng rãi hơn trong ngành xây dựng.
