Phương pháp in 3D ngày càng được phổ biến rộng rãi trên thế giới, và công nghệ này đang từng bước được hoàn thiện hơn, hứa hẹn sẽ là công nghệ tương lai đặc biệt ở lĩnh vực kiến trúc dân dụng như các công trình nhà ở.
Cách đây khoảng một năm, một gia đình người Pháp trở thành gia đình đầu tiên sống trong ngôi nhà được in 3D. Nếu như 20 năm trước đây, phương pháp này còn là một giấc mơ xa vời, thì ngày nay kỹ thuật này đã phát triển một cách nhanh chóng, và sự ra đời của nó như một đóng góp to lớn cho cuộc khủng hoảng nhà ở trên toàn thế giới.
Một công ty của Trung Quốc – Winsun – là công ty đầu tiên xây dựng nhà ở bằng công nghệ in 3D, cho đến năm 2013 đã có thể in trên 10 ngôi nhà chỉ trong vòng 24 tiếng. Những công trình này vẫn cần sự sắp đặt của con người, do các bức tường được in 3D tại các nhà máy, sau đó mới được vận chuyển đến nơi xây dựng. Một công ty khởi nghiệp San Francisco đã xây dựng thành công công trình theo kiểu này cho trụ sở cuối của họ vào năm 2018, công trình trị giá khoảng 10,000 USD. Mặt khác ở Dubai đã bắt đầu lên kế hoạch cho công trình thứ 4 của họ bằng phương pháp in 3D này tính đến năm 2025. Sáng kiến này được tạo ra nhằm quảng bá cho các Tiểu Vương quốc Ả Rập thống nhất và Dubai như là trung tâm về công nghệ in 3D. Thành phố này đang phấn đấu để trở thành một trong những nhà dẫn đầu trên thế giới về ứng dụng kỹ thuật in 3D cho các công trình dân dụng.
NASA đã xúc tiến nhiều cuộc thi nhằm khuyến khích các kiến trúc sư lẫn kỹ sư tìm ra những phương pháp thay thế khả thi cho các công trình ngoài vũ trụ. Người chiến thắng đã phát triển phiên bản in 3D cao 3 mét chất liệu đá bazan có thể phân hủy và tái chế có nguồn gốc từ các khoáng vật tự nhiên được tìm thấy trên sao hỏa. Một trong những trở ngại chính trong việc thực dân hóa mặt trăng chính là chi phí vận chuyển nguyên vật liệu và khó khăn (có thể nhận thấy được) là thiết lập được đội ngũ làm việc. Và việc in 3D với nguyên liệu tự nhiên và robot đều khiển bằng máy tính có thể giúp loại bỏ những trở ngại này, do đó các cấu trúc được dựng lên và các hệ thống môi trường nhằm đảm bảo sinh kế cho con người. NASA đang hỗ trợ cho một studio khả thi được thiết kế nhằm xác định nên hay không việc thành lập thuộc địa.
Các thiết bị in 3D trên bê tông cung cấp một phương pháp nhanh chóng và kinh tế cho các công trình dân dụng, qua đó tạo ra các hình dạng không gian ba chiều nhờ các quy trình điều khiển bằng máy tính. Đó là một cỗ máy xử lý các lớp bê tông dần dần tạo nên những bức tường cho ngôi nhà, và chỉ cần một đội ngũ nhỏ nhân lực để vận hành quá trình thông qua máy tính. Quá trình này bao gồm 3 phần: chuẩn bị mẫu, trộn bê tông và in ấn. Trong các công trình dân dụng, in 3D đặc biệt hữu ích để chế tạo các thành phần phức tạp về mặt hình học. Mặc dù triển vọng không chỉ dừng lại ở đó: do việc cắt giảm thời gian xây dựng, công nghệ này hứa hẹn sẽ tiết kiệm năng lượng, chi phí thấp hơn và giảm sản lượng dư thừa. Tuy nhiên, như bất kì một sự cải cách nào, vẫn còn rất nhiều việc phải làm và phát triển cho đến khi nó có thể đại diện cho một phương pháp khả thi, bền vững và được sử dụng rộng rãi bởi ngành công nghiệp.
Một số người cho rằng rất khó để in 3D thay thế cho các phương pháp truyền thống, nhưng rõ ràng công nghệ này mang đến những giải pháp khá thiết thực. Bắt đầu bằng việc xây dựng các hình dạng dễ thấy nói trên mà hầu như chưa từng tồn tại trong các dự án từ trước đến nay. Một điều khác cần xem xét là trong trường hợp thảm họa: bất cứ khi nào một cơn bão hoặc động đất phá hủy toàn bộ cơ sở hạ tầng, khiến hàng ngàn người mất nhà cửa, phương pháp in 3D có thể được sử dụng để nhanh chóng tái xây dựng lại cầu đường và các công trình nhà ở.
Cuối cùng, do chi phí thấp và hiệu quả cao,các ngôi nhà in 3D có thể trở thành một lựa chọn thiết thực cho các dự án nhỏ. Hãy cùng xem qua một số ưu nhược điểm của công nghệ in 3D dưới đây:
Ưu:
Tỉ lệ lỗi thấp hơn: Hầu hết các quy trình được thực hiện bởi phần mềm và máy móc, do đó tỷ lệ lỗi thấp hơn và có thể tránh được nhưng sơ suất không mong muốn.
Chi phí thấp hơn: Chi phí của một ngôi nhà in 3D thấp hơn 20% so với việc thực hiện bằng phương pháp truyền thống như trước đây – ước tính chi phí sẽ tiếp tục giảm 25% trong 5 năm và lên đến 40% trong 10 đến 15 năm tới. Điều này một phần là do công nghệ được cải tiến và rẻ hơn nhiều khi càng nhiều ngôi nhà được xây dựng.
Tốc độ in nhanh chóng.
Sử dụng các nguyên liệu sinh thái: phương pháp in 3D kết hợp với các vật liệu đa dạng như cát, bê tông, sợi và các vật liệu tái chế.
Nhược:
Chỉ in được trên tường: đến nay công nghệ in 3D chỉ có thể in trên tường. Vẫn cần phải xây dựng nền móng, hệ thống ống nước, cửa ra vào, cửa sổ và tất cả các thành phần khác của ngôi nhà. Ngôi nhà in 3D đầu tiên chỉ mất 54 giờ để in, tuy nhiên phải mất đến 4 tháng để có thể hoàn tất công trình hoàn chỉnh
Vốn đầu tư ban đầu cao: Vốn ban đầu để áp dụng máy móc in 3D trong lĩnh vực này là khá cao, vì vậy các công ty phải đối mặt với một thách thức lớn để quyết định thiết lập đầu tư.
Nguồn lao động: Việc thiếu lực lượng lao động có trình độ cũng là một trở ngại, do nhân lực lao động đóng một vai trò quan trọng cho việc thực hiện dự án. Vì việc hậu cần, lắp đặt và bảo trì máy in 3D trong công trường xây dựng đòi hỏi một sự đầu tư mạnh mẽ vào việc hỗ trợ kết cấu, đào tạo lực lượng lao động và chủ yếu là nghiên cứu về vấn đề vận chuyển và bảo quản; và việc sử dụng hiệu quả công nghệ này trở nên vô cùng khó khăn.
Chiều cao: công nghệ mới này vẫn chưa cho phép xây dựng các công trình quá cao.
