Khoa học công nghệ ngành Công Thương

Thứ sáu, 17/05/2024 | 16:20

Thứ sáu, 17/05/2024 | 16:20

Kết quả nhiệm vụ KHCN

Cập nhật lúc 13:57 ngày 17/03/2023

Chế tạo thành công máy in 3D bê tông đầu tiên tại Việt Nam

PGS.TS. Lê Trung Thành - Viện trưởng Viện Vật liệu xây dựng (VIBM) cùng các cộng sự vừa thực hiện thành công nhiệm vụ khoa học và công nghệ "Nghiên cứu ứng dụng công nghệ in 3D trong chế tạo vật liệu xây dựng tính năng cao". Đây là nhiệm vụ thuộc Chương trình nghiên cứu khoa học công nghệ trọng điểm cấp Bộ Xây dựng về tăng cường năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư.
Lịch sử phát triển xây dựng kết cấu công trình sử dụng vật liệu bê tông luôn phải gắn liền với hạn chế kỹ thuật cố hữu khi phải sử dụng hệ thống ván khuôn để đổ hỗn hợp bê tông tươi vào, chờ bê tông đóng rắn, có khả năng chịu lực mới được dỡ ván khuôn. Nhược điểm này càng bộc lộ hạn chế khi phải chuẩn bị ván khuôn, máy móc thiết bị phục vụ thi công những công trình có nhiều ý tưởng độc đáo và có tính thẩm mỹ cao.
Máy in 3D bê tông đầu tiên tại Việt Nam do Viện Vật liệu xây dựng chế tạo. (Ảnh: VIBM)
Tuy nhiên, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ hiện nay, các hạn chế cố hữu của kỹ thuật xây dựng với vật liệu bê tông hoàn toàn có thể được giải quyết bằng công nghệ in 3D bê tông. PGS.TS. Lê Trung Thành - Viện trưởng Viện Vật liệu xây dựng cho biết, in 3D là một kỹ thuật chế tạo đắp lớp, trong đó vật liệu được kết nối với nhau theo từng lớp để hình thành nên vật thể cần gia công từ dữ liệu mô hình thiết kế 3D. Công nghệ này có thể hoàn toàn loại bỏ được ván khuôn trong thi công bê tông. Bên cạnh đó, công nghệ in 3D còn có tính linh hoạt trong thiết kế kiến trúc, kết cấu, hệ thống cơ điện đối với công trình xây dựng. "Chính vì vậy, công nghệ in bê tông 3D sẽ rất phù hợp cho các công trình có kiến trúc phức tạp và tiết kiệm năng lượng, nâng cao hiệu quả về khả năng cách âm, cách nhiệt so với kết cấu tường đặc, do kết cấu tường in 3D có phần rỗng ở giữa kết hợp với lớp tường trong và lớp tường ngoài ở hai bên. Để tăng cường độ hoặc tăng hiệu quả cách âm, cách nhiệt cho kết cấu tường, phần rỗng của tường in 3D hoàn toàn có thể làm đầy bằng các loại vật liệu nhẹ như bê tông bọt, bọt xốp PU hoặc các loại tro xỉ nhẹ"PGS.TS. Lê Trung Thành giải thích.
Nhà bảo vệ được sản xuất bằng công nghệ in 3D bê tông. (Ảnh: VIBM)
Để hiện thực hóa kỹ thuật in 3D bê tông trong chế tạo các cấu kiến và công trình xây dựng vừa có khả năng chịu lực tốt vừa có hình dáng kiến trúc, thẩm mỹ đẹp, Viện Vật liệu xây dựng đã nghiên cứu thiết kế, chế tạo thành công máy in 3D bê tông và ứng dụng công nghệ in 3D bê tông để chế tạo một số cấu kiện bê tông có tính năng cao. Được biết, máy in 3D bê tông do Viện Vật liệu xây dựng chế tạo là chiếc máy in 3D cỡ lớn đầu tiên của Việt Nam. Máy có kích thước tổng thể 4,9 2x 3,6 x 2,8m có khả năng in được kết cấu, sản phẩm tối đa tới 2 mét. Các hệ thống cơ khí, động lực, hệ thống điều khiển và các phần mềm điều khiển máy in được nhóm nghiên cứu tích hợp hoàn chỉnh. Đồng thời, các nhà khoa học Viện Vật liệu xây dựng còn làm chủ được quy trình công nghệ in 3D để ứng dụng chế tạo cấu kiện bê tông tính năng cao, hoàn thành thiết kế thành phần cấp phối vật liệu đạt các tính năng phù hợp để sử dụng cho máy in 3D bê tông, duy trì độ nhớt dẻo ổn định trong vòng 2 tiếng. 
Ứng dụng công nghệ in 3D bê tông sản xuất bộ bàn ghế có tính thẩm mỹ cao. (Ảnh: VIBM) 
Được biết, đến nay, nhóm nghiên cứu đã ứng dụng công nghệ in 3D bê tông để thi công xây dựng nhà bảo vệ kích thước 1,8 x 1,8 x 2,5m có hình dáng kiến trúc cách điệu và tường rỗng tiết kiệm năng lượng. Cùng với đó là bộ bàn ghế, tượng trang trí có hình dáng uốn cong phức tạp và có tính thẩm mỹ cao. 
Chia sẻ về hiệu quả kinh tế của thi công bằng phương pháp in 3D, PGS.TS Lê Trung Thành cho biết, chi phí thi công căn nhà nhỏ (dạng thấp tầng) bằng công nghệ in 3D thấp hơn nhiều so với phương pháp thi công truyền thống. Giá thành của kết cấu tường theo phương pháp in 3D bê tông cũng giảm so với các phương pháp khác do công nghệ này không cần dùng hệ cột bê tông cốt thép, nên giảm các chi phí về ván khuôn, lắp dựng ván khuôn.
Theo đánh giá của các chuyên gia, các kết quả nghiên cứu của nhiệm vụ là bước đi đồng bộ về nghiên cứu phát triển ứng dụng công nghệ in 3D bê tông đầu tiên tại Việt Nam, góp phần đặt nền móng vững chắc cho việc đẩy mạnh nghiên cứu ứng dụng công nghệ kỹ thuật cao trong ngành xây dựng, giúp nâng cao năng suất lao động và hiệu quả sản xuất, đặc biệt rút ngắn tiến độ, nâng cao chất lượng và giảm giá thành công trình.
Trên thế giới, công nghệ in 3D bê tông đã được nghiên cứu và đang trên đà phát triển mạnh mẽ, tiêu biểu ở một số quốc gia như Mỹ, Trung Quốc, các nước Châu Âu… Một số công trình tiêu biểu hiện nay được xây dựng bằng công nghệ in 3D tại Ả rập, Trung Quốc, Hà Lan. 
Hà Nguyễn
lên đầu trang