"Máy in nhà", cuộc cách mạng trong xây dựng

Trong ngành chế tạo máy có một phương pháp mang tên rapid prototyping - dựa trên một bản thiết kế không gian ba chiều sẵn có của máy tính, có thể tạo ra một vật thể nho nhỏ bằng cách phun từng lớp vật liệu đè lên nhau. Công nghiệp đúc vẫn sử dụng phương pháp này để phun bột kim loại chế tạo khuôn, còn nha sĩ chế tạo răng giả giống hệt mẫu cũ trong vòng hai tiếng đồng hồ. Nguyên tắc này không khác gì khi ta viết xong một bài trên computer rồi phát lệnh in: máy tính đọc từng dòng, chuyển sang thứ ngôn ngữ hợp với máy in, mực in được phun thành từng dòng và sấy khô để kết quả cuối cùng là một văn bản hoàn chỉnh.

Giáo sư Khoshnevis và robot phun bê-tông

Một ngày đẹp trời, ông Khoshnevis bắt tay vào chế tạo chiếc robot trên cơ sở rapid prototyping. Đầu tiên, ông gọi nó là "máy in bê-tông", vì nó phun xi-măng sệt như thuốc đánh răng từ trong tuýp thay vì mực in. Hai tấm gá cơ động dồn vật liệu vào hình dạng mong muốn và làm cho từng lớp bê-tông không hiện ra thành vệt.

Trước tiên, đầu phun tạo ra hai thành tường như một dạng khuôn tạm thời, rồi mới đổ bê-tông vào giữa. Từng lớp chồng lên nhau, mọc dần thành bức tường. Với sự phối hợp nhịp nhàng qua computer, một thiết bị chạy song song với ngòi phun sẽ lát gạch men, thép gia cường, xà mái, ấn cả dây điện và ống nước vào các rãnh thiết kế sẵn. Thậm chí cả việc quét sơn cũng đều được hoàn thành đồng thời.

Robot phun bê-tông hôm nay mang tên contour crafter, sau khi chạy thử trong phòng thí nghiệm nó đã được một hội đồng quốc tế gồm chuyên gia robot tặng giải và mấy trăm nghìn USD tài trợ của nhà chức trách Mỹ. Theo thiết kế, nó có thể tạo ra đủ hình thù kỳ quái bằng bê-tông mà đầu óc con người có thể nghĩ ra, thậm chí cả bằng các vật liệu khác như chất dẻo, bùn trộn rơm v.v.

Quá trình hoàn thiện kéo dài đến 2005, sau đó sẽ ra đời căn nhà đầu tiên được thiết kế ngay tại công trường. Một villa 185 thước vuông ra đời trong vòng đúng một ngày mà không người nào phải động tay vào, chỉ còn thiếu các cửa ra vào và cửa sổ.

"Chỉ cần có bản vẽ, điện và vật liệu xây dựng lỏng", ông Khoshnevis nói.

Vật liệu bê-tông nhanh cứng cũng là vấn đề còn nan giải, tuy không phải là bất khả thi. Theo nguồn tin từ tạp chí New Scientist thì Degussa, một công ty chế tạo vật liệu và hóa chất trong xây dựng hàng đầu ở Duesseldorf (Đức) đã tham gia cộng tác.

Robot xây dựng cần một loại bê-tông lỏng dễ phun, nhưng phải đạt độ cứng cần thiết trong vòng vài phút. Về cơ bản, vật liệu này đã có sẵn trong công nghệ xây cầu, nay chỉ còn lo hạ giá thành khi đưa vào sử dụng đại trà. Degussa tin tưởng sẽ cung cấp được những chất phụ gia cần thiết cho loại bê-tông nhanh cứng. Còn công nghệ robot mà Mỹ và Nhật đang dẫn đầu thì hôm nay đã dư sức.

Nếu phát minh này của ông Khoshnevis thực sự đi vào thực tế thì đây là một cuộc cách mạng trong ngành xây dựng. Không những chỉ có ý nghĩa kinh tế, mà còn mở ra những triển vọng mà hôm nay chưa hình dung nổi cho các nhà thiết kế. Bao nhiêu ý đồ sáng tác phải gạt bỏ đơn giản chỉ vì một mái nhà cong sẽ đắt hơn nhiều so với mái bằng cổ điển. Với chiếc "máy in bê-tông" mọi việc trở nên đơn giản và không tốn hơn 1 xu.

Chiếc robot đầu tiên đem thử nghiệm có dạng một cần cẩu dàn, dễ sử dụng cho mọi hình dạng ngôi nhà, nhưng Khoshnevis cho rằng có thể di chuyển robot trên thanh ray và qua đó kết hợp nhiều robot trong cùng một công trường lớn.

Ngôi nhà trong mơ sẽ đơn giản hơn, tiến độ công trình sẽ không còn phụ thuộc vào mưa nắng, "thợ nề robot" không bao giờ ốm đau hay bị tai nạn. Như đã nói, kỹ thuật ngày hôm nay cho phép đọc bản vẽ từ máy tính để chuyển sang giai đoạn tiền thi công hoặc kiểm tra các công đoạn đã xây. Với phát minh của Khoshnevis, người ta mới chỉ làm được nhà một tầng, nhưng mọi thứ đều bắt đầu như vậy: túp lều đầu tiên của con người chắc chắn cũng chỉ cao một tầng.

Nguồn: ashui.com