Dựa trên nguyên lý hoạt động các máy xay thịt, máy ép đùn chả cá, nhóm nghiên cứu của PGS.TS Trần Văn Miền cải tiến, phát triển máy in 3D đùn bê tông xây nhà.
Công nghệ được PGS.TS Trần Văn Miền (Chuyên gia kỹ thuật xây dựng) giới thiệu tại hội thảo xu hướng ứng dụng công nghệ in 3D do Trung tâm thông tin thống kê khoa học công nghệ, Sở Khoa học và Công nghệ TP HCM (CESTI) tổ chức hôm 23/5.
Ông Miền cho biết, công nghệ in 3D được nhóm thực hiện từ năm 2019 dựa trên cơ chế hoạt động của các máy ép đùn chả cá, máy xay thịt các tiểu thương sử dụng ở chợ. Nguyên lý hoạt động các máy xay này hoạt động theo phương ngang, còn máy in 3D hoạt động theo phương đứng.
Dựa trên nguyên lý này, nhóm biến thể thành máy CNC hoạt động theo hệ trục đứng tương tự nguyên lý máy in 3D. Máy được điều khiển trên máy tính sử dụng phần mềm để thiết lập các thông số kỹ thuật, điều khiển hoạt động.
PGS.TS Trần Văn Miền bên ngôi nhà bằng công nghệ in 3D do ông và đồng sự thiết kế. Ảnh: BTC
Vật liệu bê tông được nhóm phối trộn từ xi măng PC50, cát sông, nước, phụ gia giảm nước, tro bay, silicafume, sợi PP… Công thức phối trộn được thử nghiệm nhiều lần để đảm bảo độ dẻo, đồng đều về kích thước không bị biến dạng, khuyết tật, có khả năng chịu tải trọng…
Ban đầu nhóm thử nghiệm in 3D tạo ra các vật dụng như bàn, ghế… Khi thành công, nhóm đã in nhà ở với bề rộng 5 m, dài 14 m, diện tích 70 m2. Theo tác giả, với thời gian 68 giờ in liên tục ngôi nhà sẽ hoàn thành phần thô và sau đó hoàn thiện các phần cửa chính, cửa sổ, mái và nội thất bên trong.
PGS Miền cho biết, hỗn hợp bê tông được in chồng lên nhau, bên trong có độ rỗng nên tường vừa có khả năng chịu lực vừa đảm bảo cách nhiệt, tạo cảm giác thoải mái khi sử dụng. Nhà đảm bảo về chỉ số về thấm nước, cường độ chịu nén. “Các khuyết tật thể hiện bằng vết nứt trên tường chủ yếu do bê tông bám dính trên bề mặt đầu in khi in liên tục gây tắc nghẽn. Nên khi in 3D nhà, cần có quãng nghỉ để bảo dưỡng thiết bị và tường”, PGS Miền nói.
Dự kiến thời gian tới, nhóm tiếp tục in 3D nhà ở có diện tích lớn hơn. Một Việt kiều đặt hàng in nhà gồm một trệt, một lầu. Theo nhóm nghiên cứu, nhà in 3D có tốc độ xây dựng nhanh hơn gấp nhiều lần xây dựng truyền thống, giảm chi phí nhân lực, tạo ra những mẫu nhà có kiến trúc độc đáo theo ý tưởng mỗi người.
Theo nhà khoa học, công nghệ in 3D còn khá mới tại Việt Nam nên hiện chưa có các tiêu chuẩn kỹ thuật. Với nhà ở cũng chưa có tiêu chuẩn kỹ thuật về vật liệu, quy trình thi công, nghiệm thu… cho các công trình từ in 3D.
Trên thế giới công nghệ in 3D được giới khoa học nghiên cứu và ứng dụng mạnh trong hơn 10 năm qua. Theo cơ sở dữ liệu sáng chế trên thế giới cho thấy, công nghệ in 3D lần đầu xuất hiện và cấp bằng sáng chế tại Mỹ năm 1986. Công nghệ này phát triển mạnh từ năm 2010, hai quốc gia dẫn đầu số lượng đơn đăng ký sở hữu trí tuệ gồm: Trung Quốc (hơn 46.000 bằng), Mỹ (hơn 5.300 bằng). Trong đó công nghệ xử lý bồi đắp bằng tia điện tử chiếm 38%, ngành ứng dụng nhiều nhất là cơ khí chiếm 26%.
Tại Việt Nam theo dữ liệu từ WIPO Publish (Cục Sở hữu Trí tuệ) đến hết năm 2022, cả nước có 61 tài liệu sáng chế đề cập đến in 3D, chủ thể đăng ký người Việt mới có 9 đơn, trong đó có 2 đơn được cấp bằng, 6 đơn đang chờ thẩm định, một đơn bị từ chối bảo hộ. Các sáng chế người Việt chủ yếu liên quan vật liệu, thiết bị in 3D và các bộ phận liên quan.
Hà An
