Cảnh tượng công trường trong tương lai sẽ rất khác so với công trường mà chúng ta thường thấy ngày nay. Hình ảnh thợ xây mặc áo bảo hộ và mũ cứng sẽ biến mất, nhường chỗ cho những máy ủi tự động, thiết bị bay không người lái và máy in 3D.
Xu hướng của tương lai
Công ty xây dựng Skycatch ở Mỹ đang dùng thiết bị bay tự động trong một số dự án hoành tráng. Các thiết bị bay quan sát công trường từ trên cao và liên tục cập nhật tiến độ, đẩy nhanh khâu vận chuyển và xây dựng bằng cách cập nhật hiện trạng của vật liệu, công trình theo thời gian thực.
Komatsu - tập đoàn máy xây dựng Nhật Bản - đã tiến một bước xa hơn. Họ sử dụng thiết bị bay của Skycatch để hướng dẫn và giám sát máy ủi tự động. Thiết bị bay gửi mô hình 3 chiều của tòa nhà tới máy tính. Sau đó, máy tính truyền thông tin tới máy ủi không người lái để chúng tự lập kế hoạch làm việc.
Christian Sanz - Giám đốc điều hành Skycatch - cho rằng kiểu kết hợp công nghệ này sẽ dẫn tới sự ra đời của hệ thống robot xây dựng: “Dữ liệu trên công trường càng lớn và chi tiết, khả năng thay thế người bằng robot càng cao”.
In 3D là một trong những giải pháp xử lý cuộc khủng hoảng thiếu nhà, bởi nó giúp giảm cả thời gian lẫn chi phí xây dựng. Liên Hợp Quốc ước tính 3 tỷ người sẽ cần nhà vào năm 2030 và công nghệ in 3D có thể đẩy nhanh tốc độ xây nhà.
Một nhóm chuyên gia Đại học Loughborough (Anh) đã nghiên cứu công nghệ in 3D dành cho ngành xây dựng từ năm 2007 và chế tạo máy in bêtông 3D. Mới đây, họ đã cải tiến để máy có thể phối hợp với cánh tay robot, in bêtông với tốc độ nhanh gấp 10 lần, đồng thời tạo ra nhiều dạng sản phẩm như bêtông cong, lõm và đối xứng. Video về sự phối hợp giữa máy in bêtông và cánh tay robot trên YouTube đã thu hút hơn nửa triệu lượt xem.
“Tôi đang cố lý giải tại sao một video về bêtông - loại vật liệu xây dựng vốn dĩ nhàm chán - có thể thu hút nhiều lượt xem đến thế” - GS Simon Austin - trưởng nhóm nghiên cứu nói. Ông hy vọng, việc video này được chú ý là bằng chứng công chúng và cả ngành xây dựng đang thay đổi quan điểm: “Tôi nghĩ những công ty áp dụng công nghệ in 3D sớm sẽ học được nhiều điều về tự động hóa, robot và cách khai thác chúng trên công trường”.
Nhóm của Austin muốn tập trung vào bêtông vì thép và bêtông là hai thành phần quan trọng đối với mọi công trình. Họ đang thử nghiệm phiên bản mẫu của máy in bêtông - kết quả hợp tác với Tập đoàn xây dựng Skanska, nhà cung cấp vật liệu Tarmac và Công ty sản xuất robot ABB.
Rob Francis - Giám đốc Skanska - nói: “Nếu kết hợp với trung tâm đúc sẵn cơ động, công nghệ in bêtông 3D có thể giảm thời gian tạo ra những thành phần phức tạp của công trình từ vài tuần xuống vài giờ. Chúng tôi kỳ vọng nó sẽ nâng chất lượng và hiệu quả của ngành xây dựng lên tầm cao nhất từ trước tới nay”. Tuy nhiên, Austin dự đoán công nghệ in 3D sẽ là công cụ để tạo ra từng phần của công trình trong tương lai, thay vì toàn bộ công trình như ở Trung Quốc.
Gạch giảm nhiệt và tường khử khói độc
Bêtông không phải là thứ duy nhất có thể tạo ra nhờ công nghệ in 3D. Emerging Objects - một công ty thiết kế ở Mỹ - sản xuất loại gạch rỗ Cool Bricks bằng công nghệ này. Người sử dụng có thể đổ nước vào các lỗ của gạch để giảm nhiệt độ. Mỗi viên gạch có kết cấu gồm 3 chiều giống như mắt cáo nên có thể giữ nước trong lỗ giống như miếng xốp. Khi không khí di chuyển qua gạch, nó hấp thụ hơi nước khiến nhiệt độ giảm.
Cool Bricks khẳng định rằng nếu mọi bức tường của ngôi nhà được xây bằng gạch của họ, nhiệt độ bên trong nhà sẽ giảm mỗi khi luồng không khí thổi qua.
Ngày càng nhiều kiến trúc sư và nhà thiết kế tìm cảm hứng từ thiên nhiên để phát triển công nghệ mới. David Correa - Giám đốc Viện Thiết kế tính toán - tin rằng, các công trình chỉ thực sự thông minh khi được xây từ vật liệu thông minh. Nhiều vật liệu thông minh đang tồn tại trong thiên nhiên. Quả thông là một thứ như vậy.
“Nếu có kết cấu giống quả thông, mái nhà có thể mở ra khi trời nắng và đóng khi mưa rơi” - David nói. Ông và cộng sự đang thiết kế một tòa nhà có mái hình quả thông. Họ cũng đang nghiên cứu chế tạo những vật liệu có thể phản ứng trước nhiều loại điều kiện thời tiết.
Còn Allison Dring - người sáng lập Công ty Elegant Embellishments - luôn mong rằng những vật liệu mà con người dùng xây nhà sẽ mang lại lợi ích cho môi trường. Cô đã thiết kế vật liệu phủ titanium dioxide.
Khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, titanium dioxide hấp thụ khói từ các phương tiện cơ giới, nhà máy và biến chúng thành axít nitric. Sau đó, axít nitric biến thành canxi nitrate - một chất vô hại. Một kết cấu như thế đã được ốp vào một bệnh viện ở thủ đô Mexico.“Nó hấp thụ khói từ khoảng 1.000 ôtô mỗi ngày” - ông Dring khẳng định.
Elegant Embellishments cũng đang nghiên cứu một loại vật liệu mới từ phế phẩm nông nghiệp. Họ khẳng định vật liệu đó sẽ không phát thải khí carbon.