In 3D mở hy vọng xây nhà giá rẻ, nhanh, tiện lợi

Giảm chất thải và khí CO2

Lennar Corp., một công ty xây dựng nhà dân dụng lớn ở Mỹ đang hợp tác với startup (công ty khởi nghiệp) công nghệ xây dựng Icon để phát triển một cộng đồng nhà in 3D lớn nhất thế giới. Khác với những ứng dụng công nghệ in 3D khác (như trong ngành y tế), quy trình in vật liệu xây dựng sử dụng một số dạng bêtông khô nhanh, đổ ép khuôn chính xác bằng máy đùn do máy tính điều khiển. Công nghệ xây nhà này đã manh nha ở một số quốc gia trong vài năm vừa qua với những lợi ích tài chính rất rõ: xây dựng nhanh (ít tốn chi phí nhân công), vật liệu vững cứng chắc được tạo hình bằng máy theo đúng thiết kế. Thậm chí, máy móc in 3D hoạt động "khỏe và chính xác” hơn thợ xây đúng nghĩa.

Tại Ấn Độ, quốc gia khủng hoảng về nhà ở, công nghệ in 3D nhà ở của Công ty Tvasta đang được kỳ vọng sẽ giải quyết tồn tại cho nước này. Theo ông Adithya Jain Nhà đồng sáng lập Tvasta cho biết, công nghệ xây nhà 3D không chỉ giúp giảm thời gian xây dựng mà còn giảm lãng phí và chi phí rẻ hơn 30% so với xây dựng truyền thống. Những ngôi nhà này cũng được thiết kế để chống chịu các điều kiện thời tiết vùng nhiệt đới.

Theo ông Jain không chỉ giảm khí thải carbon trong quá trình xây dựng, mà các nhà ở sử dụng công nghệ in 3D của Tvasta còn giảm phát thải trong cả quá trình tồn tại. Các nghiên cứu chỉ ra rằng, công nghệ in 3D có thể giúp giảm chất thải và khí carbon dioxide (CO2). Khả năng xây dựng các tòa nhà của máy in 3D mà không cần ván khuôn (khuôn bê tông để đổ xi măng vào) có thể làm giảm đáng kể việc sử dụng xi măng tổng thể. Hoạt động sản xuất xi măng trên thế giới là “thủ phạm” gây ra 8% lượng phát thải CO2 toàn cầu hằng năm. Một nghiên cứu gần đây ở Singapore kết luận rằng, việc xây dựng một phòng tắm bằng máy in 3D rẻ hơn 25% và giúp giảm 86% lượng phát thải CO2 so với các phương pháp xây dựng thông thường.

Các chuyên gia môi trường cũng đánh giá, những căn nhà in 3D với mái lợp bằng tấm pin mặt trời là bước tiến có ý nghĩa hướng đến giảm chất thải trong quy trình xây dựng cũng như giúp các ngôi nhà trở nên bền vững và tiết kiệm năng lượng hơn.

Trên thế giới hiện có hàng chục công ty hoạt động trong lĩnh vực nhà ở in 3D. Theo Công ty tư vấn Research and Markets, giá trị ước tính của thị trường nhà ở này có thể tăng lên mức hơn 1,5 tỷ USD trước năm 2024.

Xây nhanh, giá “mềm” hơn nhà truyền thống

Hiện công nghệ in 3D đang dần trở nên thịnh hành trên toàn thế giới, trong đó có những dự án đã tạo ra nhà ở với khoảng thời gian in vỏn vẹn 24 giờ và giá khoảng vài ngàn USD. Mới đây, một công ty khởi nghiệp có tên ICON đã giới thiệu một giải pháp "in 3D" nhà ở, mất chỉ 1 ngày để hoàn tất phần thô… Việc “xây dựng” những ngôi nhà bằng công nghệ in 3D đang mở ra giải pháp cho loại hình nhà giá rẻ, tiện lợi, sạch sẽ, xây dựng nhanh chóng. Sự xuất hiện một số loại vật liệu "làm sẵn" giúp đẩy nhanh tiến độ xây dựng nơi ở với giá cả phù hợp mà vẫn an toàn.

Jason Ballard, Giám đốc điều hành ICON cho biết, những ngôi nhà in 3D có chi phí xây dựng rẻ hơn, sử dụng ít lao động hơn so với những ngôi nhà xây theo cách thông thường. Những ngôi nhà in 3D của ICON sử dụng khung bê tông. Cỗ máy in cao 4,7m của ICON có thể xây hệ thống tường bên ngoài và bên trong cho một ngôi nhà một tầng rộng 185m2 trong vòng một tuần. Máy in 3D này sẽ phun ra từng lớp hỗn hợp bê tông có tên gọi Lavacrete, nằm chồng lên nhau, giống như nặn kem đánh răng.

Cũng theo đại diện của ICON, máy in 3D có thể in các bức tường cong, cho phép thiết kế ngôi nhà sáng tạo hơn. Sau đó khi hoàn thành phần thô, ngôi nhà sẽ được triển khai các bước hoàn thiện như làm mái, lắp cửa sổ… bằng phương pháp xây dựng truyền thống.

Thời gian một tuần để ICON in các hệ thống tường bằng khoảng thời gian để đóng khung và làm vách thạch cao cho một ngôi nhà được xây dựng theo phương pháp truyền thống. Hiện nay, tại các nước châu Âu, Mỹ, thợ xây lành nghề đang ngày càng khan hiếm. Vì vậy, in 3D là giải pháp thay thế và giúp ứng phó tình trạng thiếu hụt lao động này.

Tại Ấn Độ, những ngôi nhà ở xây dựng bằng công nghệ in 3D đầu tiên ở Chennai đã được Công ty khởi nghiệp công nghệ Tvasta thực hiện vào cuối tháng 4/2021. Ngôi nhà Tvasta xây tại TP Chennai, miền Nam Ấn Độ có thiết kế 1 tầng, rộng khoảng 56m2. Đơn vị thi công cho biết, nhà ở xây bằng công nghệ in 3D ở Chennai được hoàn tất trong 5 ngày và có thể ở được luôn. Kỹ thuật này rất thích hợp để dùng cho chương trình nhà ở giá rẻ của chính phủ, cũng như cho các chương trình tái định cư sau thảm họa. Chất lượng nhà ở vẫn đảm bảo, có thể chống chọi với các thảm họa như động đất, bão lốc tốt hơn nhiều so với những khu nhà ở truyền thống chất lượng thấp hiện nay.

Công nghệ in 3D tại Việt Nam xuất hiện khá muộn, đi sau thế giới khoảng 5 năm nhưng đang phát triển rất nhanh và bắt kịp thế giới với nhiều nhà khoa học, nhà đầu tư nhanh nhạy.

PGS.TS Lê Trung Thành, Viện trưởng Viện Vật liệu xây dựng (VIBM) cho biết, công nghệ kỹ thuật in 3D cho phép chế tạo các công trình xây dựng vừa có khả năng chịu lực tốt vừa có hình dáng kiến trúc, thẩm mỹ đẹp. VIBM hiện đã tiến hành nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy in 3D bê tông và đồng thời nghiên cứu phát triển loại vật liệu in 3D bê tông phù hợp với điều kiện Việt Nam. Công nghệ in 3D bê tông có thể tạo nên những công trình kiến trúc phức tạp với tốc độ nhanh hơn bằng việc mô phỏng trên máy tính với độ chính xác cao. Hiện ứng dụng công nghệ này trong xây dựng không còn xa lạ. Do vậy, trong tương lai gần, việc xây nhà 3D giá rẻ, chống chọi với thiên tai ở Việt Nam là hoàn toàn khả thi.

Dựa theo mẫu cầu An Tế được xây dựng trong một thập kỷ, nhưng nhóm nghiên cứu của GS Xu Weiguo tại Đại học Thanh Hoa chỉ mất 450 giờ để in 3D cầu bê tông mới. Chi phí cũng chỉ bằng 2/3 bình thường nhờ giảm được tiền nguyên vật liệu và kỹ thuật xây dựng.

Tháng 1/2021, Khu công nghệ cao TPHCM (SHTP) đã đưa vào hoạt động một dự án rất đặc biệt: Nhà máy in 3D sợi carbon lớn nhất thế giới của startup Arevo (Mỹ). Đây là dự án nhà máy in 3D bằng sợi carbon lớn nhất thế giới tại Việt Nam do vợ chồng Vũ Xuân Sơn – Lê Diệp Kiều Trang đưa về Việt Nam ngay trong đại dịch Covid-19. Công ty đã cho ra đời nhiều sản phẩm in 3D trong đó có xe đạp nguyên khối đầu tiên trên thế giới. Đó là Arevo–Superstrata, chiếc xe đạp bằng công nghệ in 3D, có khung bằng sợi carbon nguyên khối đầu tiên trên thế giới. Giới thiệu Superstrata với hình thức gọi vốn crowdfunding trên Indiegogo, Arevo đã thu về hơn 7 triệu USD qua việc bán trước hơn 3.000 chiếc và trở thành một hiện tượng kiểu "Tesla của ngành xe đạp".