Một trong những bước tiến công nghệ thú vị nhất trong hai thập kỷ qua là việc phát minh và thương mại hóa công nghệ in 3D. Từng chỉ được xem như khoa học viễn tưởng, giờ đây công nghệ in 3D đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong đa dạng lĩnh vực như xây dựng, sản xuất, y tế...Trong các bệnh viện, người ta thậm chí còn chế tạo chân tay giả, tạo khuôn tế bào dùng trong phẫu thuật bằng công nghệ in 3D. Và tất nhiên in 3D trong xây dựng sẽ không là trường hợp ngoại lệ. Hãy cùng admin tìm hiểu chi tiết hơn qua bài viết này nhé!
Công nghệ in 3D trong lĩnh vực xây dựng, kiến trúc
Công nghệ in 3D là gì?
Công nghệ in 3D hay còn gọi là công nghệ bồi đắp vật liệu, là một chuỗi kết hợp các công đoạn khác nhau để tạo ra một vật thể ba chiều. Trong in 3D, các lớp vật liệu được đắp chồng lên nhau và được định dạng dưới sự kiểm soát của máy tính để tạo ra vật thể.
Lịch sử hình thành công nghệ in 3d trong xây dựng
Lịch sử hình thành và nguyên lý của công nghệ in 3D trong xây dựng?
In 3D trong xây dựng đã xuất hiện từ đầu những năm 2000 và hiện nay công nghệ này bắt đầu phổ biến hơn. Nguyên lý của in 3D rất dễ hiểu, liên quan đến việc bồi đắp từng lớp vật liệu bằng cách sử dụng đầu máy in về cơ bản giống với đầu được nhìn thấy bên trong máy in phun mực. Vật liệu sử dụng có thể khác nhau, từ bê tông đến kim loại, polymer và nhựa, và phải hợp nhất hoặc liên kết với các lớp đã đắp trước đó. Điểm mấu chốt của quá trình này là vật liệu không được lưu trữ một cách ngẫu nhiên mà tuân theo mô hình 3D đã được tạo trên máy tính bằng phần mềm CAD.
Trong khoảng thời gian đầu, in 3D trong xây dựng được dùng chủ yếu để tạo ra các mô hình 3D như gạch hoa văn hoặc đồ trang trí, nguyên mẫu và các bộ phận xây dựng phi cấu trúc nhỏ. Nhưng sự tiến bộ của công nghệ đã tạo điều kiện để công nghệ in 3D giờ đây có khả năng tạo ra gần như toàn bộ tòa nhà.
Ưu điểm của công nghệ in 3D?
Công nghệ in 3D là công nghệ tân tiến trong ngành kiến trúc, xây dựng, với nhiều ưu điểm nổi bật như:
- Rút ngắn thời gian thi công các tòa nhà.
- Hạn chế xảy ra tai nạn vì giảm nhân lực.
- Góp phần tiết giảm chi phí thi công
- Thân thiện với môi trường do ít có chất thải xây dựng.
- Giảm lượng khí thải carbon dioxide.
Ứng dụng công nghệ in 3D trong lĩnh vực xây dựng
Giống như với hầu hết các ngành công nghiệp, bài toán đặt ra để tăng trưởng là: Làm thế nào chúng ta có thể xây dựng nhanh hơn, tiết kiệm hơn, đơn giản hóa sự phức tạp và thực hiện những điều trên một cách bền vững hơn? Ứng dụng in 3D trong xây dựng mang đến cơ hội đáp ứng được tất cả những nhu cầu này.
In 3D tạo khuôn mẫu
Tạo khuôn mẫu là một công việc khá tốn kém của quá trình sản xuất. Nhưng đó là công đoạn không thể thiếu trong ngành xây dựng và thường được thực hiện theo cách thủ công. Việc tạo khuôn mẫu có thể mang lại nhiều khó khăn trong giai đoạn đầu cũng như hạn chế khả năng cải tiến sản phẩm của bạn.
Với việc áp dụng in 3D trong xây dựng vào hoạt động tạo khuôn mẫu, bạn có thể tiết kiệm chi phí với các vật liệu kỹ thuật chất lượng cao như sợi Carbon. Quy trình sản xuất tự động cùng tốc độ nhanh chóng chỉ bằng một cú nhấp chuột sẽ nâng cao năng lực sản xuất của bạn trong ngành công nghiệp hiện đại ngày nay.
Tạo khuôn mẫu in 3d trong xây dựng
In 3D tạo đồ gá và dụng cụ cố định
In 3d trong xây dựng sẽ giúp bạn loại bỏ những trở ngại trong quá trình sản xuất bằng cách tạo ra các dụng cụ như đồ gá và đồ cố định. Điều này nâng cao tính hiệu quả cũng như tiết kiệm chi phí cho quá trình sản xuất.
In 3D bê tông
Nhìn chung, toàn bộ ngành xây dựng mang đến cho Trái Đất đến 40% lượng rác thải. Vì thế mục tiêu hiện nay làm nhắm đến xây dựng bền vững nhưng vẫn đảm bảo thân thiện với môi trường.
Ứng dụng công nghệ in 3D để tạo ra các khuôn đúc bê tông là một trong những phương án phát triển bền vững cho ngành công nghiệp xây dựng.
Nhiều công ty đã nghiên cứu và sản xuất ra loại máy in bê tông cao để in ra những bức tường hay những kết cấu bằng bê tông khô nhanh và có thể lắp ghép thành những kiểu nhà khác nha. Các quy trình công nghệ in 3D cũng mới giúp tối ưu số lượng bê tông cần cho việc xây dựng.
Tuy chưa thực sự phát triển và phổ biến, nhưng so với các phương pháp xây dựng truyền thống, in 3D bê tông giúp cải tiến chất lượng sản xuất, rút ngắn thời gian, đảm bảo an toàn, sự linh hoạt và thân thiện với môi trường hơn rất nhiều.
Công trình hoàn thiện bằng công nghệ xây dựng in 3D
Phương pháp sử dụng công nghệ in 3D trong xây dựng
Công nghệ in 3D là một bước tiến vượt bậc của công nghệ trên toàn thế giới và có thể mở ra kỷ nguyên mới trong ngành xây dựng. Trước tiên bạn hãy tìm hiểu về các công nghệ được sử dụng trong in 3D để biết được đâu sẽ là phương pháp phù hợp với doanh nghiệp của bạn hiện tại. Những công nghệ dùng trong lĩnh vực in 3D phổ biến có thể kể đến như:
Công nghệ FDM (Fused Deposition Modeling)
Đây là công nghệ được sử dụng rất phổ biến trong in 3D. Các dòng máy in 3D theo công nghệ FDM sẽ thực hiện đùn nhựa nóng chảy sau đó hóa rắn từng lớp để tạo thành cấu trúc chi tiết dạng khối cho mẫu in.
Quá trình in 3D FDM sẽ được lặp đi lặp lại liên tục cho đến khi hoàn thiện sản phẩm. Để việc in ấn bằng công nghệ FDM được diễn ra tốt nhất, bạn nên sử dụng thêm các vật liệu hỗ trợ nhằm in được trên các góc nhô và lỗ hổng. Vì cơ bản FDM không thể in được trong không khí. Vật liệu và máy in 3D dùng công nghệ FDM trên thị trường hiện nay khá rẻ nên rất được nhiều người chọn mua.
Công nghệ SLA (Stereolithography)
Công nghệ này thường sử dụng vật liệu in 3D dạng nhựa lỏng, máy in SLA sẽ làm cứng từng lớp vật liệu bằng tia UV cho tới khi tạo thành sản phẩm hoàn chỉnh. SLA được đánh giá là công nghệ in 3D tiên tiến với khả năng tạo ra sản phẩm có độ phân giải và bề mặt mịn màng thuộc hàng cao cấp nhất trong tất cả các dòng công nghệ hiện nay.
Công nghệ DLP (Digital Light Processing)
Tính chất của công nghệ DLP cơ bản gần giống với công nghệ SLA. Cả hai cùng sử dụng Polymer (nhựa lỏng) để làm vật liệu in. Điểm khác biệt duy nhất đó chính là nguồn sáng, DLP dùng đèn hồ quang để quét toàn bộ khay vật liệu chỉ trong 1 lần quét.
Công nghệ DLP được sử dụng trong môi trường in ấn chuyên nghiệp với tốc độ nhanh và độ phân giải cao.
Công nghệ SLS (Selective Laser Sintering)
Công nghệ in 3D SLS có nguyên lý vận hành tương tự như SLA nhưng điểm khác biệt sẽ nằm ở phần nguyên liệu. Vật liệu in ấn khi sử dụng công nghệ SLS sẽ ở dạng bột, thủy tinh,…
Công nghệ SLS sử dụng năng lượng tia laser để thiêu kết vật liệu in theo lớp mặt cắt, làm cho chúng dính chặt ở chỗ có bề mặt tiếp xúc
Công nghệ SLM (Selective Laser Melting)
Công nghệ in 3D SLM được sử dụng để in kim loại, bao gồm các vật liệu kim loại dạng bột như titan, nhôm, đồng, thép,… Nguyên lý vận hành của công nghệ SLM tương tự như SLA và SLS nhưng tia laser và tia UV sẽ có cường độ lớn.
Người ta thường sử dụng công nghệ in 3D SLM trong các lĩnh vực hàng không vũ trụ, y khoa chỉnh hình, năng lượng,… để tạo ra những bộ phận có hình dáng và kết cấu phức tạp. Hiện công nghệ SLM chưa được ứng dụng nhiều tại Việt Nam do giá thành của máy in và vật liệu khá đắt.
Như các bạn đã thấy, hiện nay công nghệ in 3D đã được ứng dụng rất phổ biến trong nhiều lĩnh vực của đời sống bao gồm kiến trúc, xây dựng, thiết kế công nghiệp, ô tô, hàng không vũ trụ, quân sự, kỹ thuật, công nghiệp nha khoa và y tế, công nghệ sinh học, thời trang, giày dép, đồ trang sức, kính mắt, giáo dục, hệ thống điện tử và thông tin liên lạc.