Nhà được làm từ công nghệ in 3D sẽ như thế nào?

Có vẻ như cứ vài tháng một lần, giới kiến trúc lại ngạc nhiên trước nguyên mẫu hoặc tác phẩm nghệ thuật được sử dụng công nghệ in 3D cũng như về những khả năng của nó trong tương lai.

Nhưng có một sự thật là các công ty trên toàn thế giới đang tự động hóa việc xây dựng nhà cửa, văn phòng và các công trình kiến trúc khác thông qua kỹ thuật như in 3D, hoàn thiện bằng robot và lát gạch tự động. Theo đó, trong tương lai, tự động hóa trở thành tiêu chuẩn trong xây dựng sẽ không còn xa vời, giải quyết vấn đề hiệu quả xây dựng, tính bền vững và thậm chí cả tình trạng thiếu lao động và nhà ở.

Một ngôi nhà in 3D
Công ty có trụ sở tại Texas gần đây đã hoàn thành một cộng đồng các ngôi nhà in 3D ở Mexico cho các gia đình sống với mức lương 3 đô la mỗi ngày và một loạt các ngôi nhà cho người vô gia cư ở Austin.

Trên thực tế, hiện này có hai phương pháp in nhà 3D là in từng bộ phận rồi lắp ráp và in nguyên khối cả một tòa nhà. 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.

Trong khi đó, in nhà 3D thành một khối lại phức tạp hơn và cần phải trang bị chiếc máy in có thể bao quát được hết căn nhà. 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. Việc in toàn bộ ngôi nhà theo cách này sẽ gặp khó khăn ở giai đoạn lắp đặt máy in 3D, vì công đoạn này thường khá phức tạp, tuy nhiên khi tạo thành một khối hoàn chỉnh, ngôi nhà sẽ chắc chắn hơn phương pháp in từng bộ phận.

Eric Holt, trợ lý giáo sư tại Trường Quản lý Bất động sản và Xây dựng Franklin L. Burns thuộc Đại học Denver, cho biết: "In 3D (trên quy mô rộng) trong ngành xây dựng đang phát triển với tốc độ cực kỳ nhanh. Tôi từng tin rằng nó sẽ được ứng dụng thực tế trong vài năm tới, nhưng thực tế là nó đã được ứng dụng sớm hơn những gì tôi vốn nghĩ". Công ty đầu tiên làm thay đổi suy nghĩ của Holt là một công ty khởi nghiệp - Mighty Buildings có trụ sở tại Oakland, California, họ đã hoàn thành các đơn vị nhà ở phụ kiện (ADU) được gọi là Mighty Mods ở Oakland, San Diego, San Ramon và Hayward, California. Công ty này đã sử dụng sự kết hợp của vật liệu tổng hợp công nghệ, in 3D, quét 3D và hoàn thiện bằng robot để xây dựng. Công ty hiện đang hợp tác với công ty kiến trúc EYRC có trụ sở tại California để sản xuất "Mighty Houses" dành cho một gia đình, có tối đa 3 phòng ngủ và có giá dao động từ 287.500 đô la đến 409.500 đô la.

Công ty Winsun Decoration Design Engineering của Trung Quốc gần đây đang gây chú ý với những ngôi nhà in 3D. Rác tái chế từ chất thải xây dựng và công nghiệp được sử dụng làm chất phụ gia cho bê tông, và những ngôi nhà thu được chỉ có giá khoảng 5.000 USD. Nhưng ý tưởng không phải là mới. Thợ thủ công, kiến trúc sư và kỹ sư cơ khí người Mỹ Andrey Rudenko đã thực hiện dự án này như một dự án cá nhân ít nhiều trong hơn 20 năm, kết quả mới nhất của anh là một lâu đài vô cùng đẹp với nhiều hình dạng khác nhau. Anh ấy cân nhắc việc bán máy in 3D của mình và ước tính nó có thể xấp xỉ chi phí của một chiếc ô tô - không nhiều nếu bạn cân nhắc giá trị mà bạn có thể tạo ra khi sở hữu một chiếc.

Về bản chất, nhà in không khó hơn nhiều so với việc in bằng máy in 3D FFF (chế tạo sợi hợp nhất) để bàn. Vật liệu được thi công ở trạng thái lỏng nhớt và phải khô hoặc cứng đủ nhanh để xây dựng các lớp mong muốn. Đó là một miếng bánh nếu bạn muốn. 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.

Những ngôi nhà in 3D do Mario Cucinella thiết kế. Ở dạng cơ bản nhất, các ngôi nhà có thể ra đời chỉ sau 200 giờ in. Nguyên mẫu rộng 60 m2 được xây theo từng lớp mà không cần dựng khung. Ngôi nhà bao gồm hai cấu trúc hình tròn nối liền với nhau. Cucinella không tiết lộ chi phí xây dựng. Bên trong ngôi nhà có phòng khách, phòng tắm và phòng ngủ, kèm theo các đồ nội thất như bàn ghế cũng được tạo ra bằng máy 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.

ICON - một startup ở Austin - cho rằng in 3D chính là chìa khóa để giải quyết vấn để nhà ở với chi phí thấp. ICON đã phát triển một phương pháp để in một căn nhà rộng 60,3 mét vuông trong thời gian từ 12 đến 24 giờ. Đây là một khoảng thời gian không đáng kể nếu so sánh với việc xây dựng một căn nhà tương tự theo phương pháp thông thường.