Cuộc cách mạng về công nghệ xây dựng nhà trong tương lai

46
621
Cuộc cách mạng về công nghệ xây dựng nhà trong tương lai

Có một ngôi nhà tốt để sống có thể là một thách thức lớn đối với hơn một tỷ người vào năm 2025. Cuộc khủng hoảng nhà ở toàn cầu đòi hỏi một giải pháp thực sự có giá cả phải chăng, bền vững và nhanh chóng. Những tiến bộ trong công nghệ in 3D có thể sẽ mang lại giải pháp cho vấn đề này. Nếu các nhà đầu tư đủ can đảm để hoàn toàn ủng hộ ngành công nghiệp non trẻ này, phương pháp in ấn này có thể thay đổi cách chúng ta xây dựng trong tương lai; nhà có thể được xây dựng với một phần chi phí truyền thống, sử dụng vật liệu bền vững và được thực hiện tại chỗ, giảm chi phí vận chuyển, ô nhiễm và chất thải.

Cầu vượt xa cung

Có lẽ không có gì ngạc nhiên khi biết rằng các quốc gia trong mọi giai đoạn phát triển đang nỗ lực để theo kịp nhu cầu về nhà ở giá rẻ ở khu vực thành thị. Và trong khi nhiều người trong chúng ta càu nhàu về giá bất động sản tăng vọt ở các thành phố, một phần ba cư dân thành thị có thể không có nhà ở đàng hoàng vào năm 2025, theo báo cáo gần đây của Viện toàn cầu McKinsey (MGI). Con số cụ thể là khoảng hơn 1,6 tỷ người.

Báo cáo trên được coi là một kế hoạch chi tiết để giải quyết thách thức nhà ở giá rẻ toàn cầu, trong đó nhấn mạnh rằng "khoảng cách về khả năng chi trả" là sự khác biệt giữa chi phí của một "đơn vị nhà ở tiêu chuẩn chấp nhận được" và những gì các hộ gia đình có thể chi trả khi sử dụng không quá 30% thu nhập. Việc thay thế nhà ở hiện tại không đủ và để đáp ứng nhu cầu bổ sung cần thiết vào năm 2025 sẽ cần 9 nghìn tỷ đến 11 nghìn tỷ đô la chi phí xây dựng.

Một thị trấn tồi tàn ở Jakarta, Indonesia | © Jonathan McIntosh - Trip14.com

Một thị trấn tồi tàn ở Jakarta, Indonesia | © Jonathan McIntosh

Giảm chi phí xây dựng là một cách để giải quyết vấn đề này. MGI cho rằng ngành công nghiệp xây dựng đã tương đối trì trệ trong vài thập kỷ qua, với rất ít sự đổi mới trong phương pháp xây dựng. MGI cho biết 'chi phí dự án có thể giảm khoảng 30% và tiến độ hoàn thành rút ngắn khoảng 40% nếu các nhà phát triển sử dụng kỹ thuật giá trị (thiết kế tiêu chuẩn hóa) và phương pháp công nghiệp, như lắp ráp các tòa nhà từ các cấu kiện đúc sẵn được sản xuất ngoài công trường.'

Không còn đơn thuần là một điều mới lạ để in ra các khu vườn của riêng bạn, in 3D ở quy mô xây dựng nhà ở là một giải pháp cần thiết để thay đổi hoàn toàn cách làm một ngôi nhà.

Ngôi nhà 24 giờ

Vào tháng 2 năm 2017, Apis Cor khởi nghiệp ở San Francisco đã in toàn bộ một ngôi nhà kiểu lều tuyết với một phòng ngủ, phòng tắm và hành lang tại cơ sở thử nghiệm gần thị trấn Stupino, Nga, chỉ trong 24 giờ. Những ngôi nhà rộng 38 mét vuông có thể được in với giá khoảng 10.000 đô la, bao gồm đồ đạc và phụ kiện như điện, hệ thống ống nước và kính.

© Apis Cor - Trip14.com

© Apis Cor

"Chúng tôi tin tưởng chắc chắn rằng in 3D là một giải pháp tốt cho cuộc khủng hoảng nhà ở và đó là ý tưởng chính trong dự án của chúng tôi", Nikita Chen-iun-tai, CEO của Apis Cor giải thích. 'Chúng tôi hy vọng rằng trong vài năm tới, chúng tôi sẽ thử nghiệm phương pháp này ở nhiều khu vực khác nhau trên thế giới để chứng minh tính khả thi. Khi điều này xảy ra, chúng tôi tin rằng ngày càng nhiều công ty xây dựng sẽ bắt đầu áp dụng công nghệ này. '

Ngôi nhà được in trên trang web | © Apis Cor - Trip14.com

Ngôi nhà được in | © Apis Cor

Mặc dù các ngôi nhà đã được tạo thành từ các thành phần được in 3D trước đó, Apis Cor in toàn bộ ngôi nhà bằng cách sử dụng máy di động tại chỗ thay vì tạo ra các yếu tố riêng lẻ ngoài địa điểm và vận chuyển chúng. Tuy nhiên, Chen-iun-tai tiết lộ rằng giới hạn hiện tại của nó là kích thước của tòa nhà - nếu công ty muốn in những ngôi nhà lớn hơn vùng vận hành của máy in, họ sẽ cần một vài máy in hoặc một máy in sẽ phải được di chuyển xung quanh, cũng cần thêm thời gian và nỗ lực cho quá trình này.

Các tòa nhà được thiết kế để tồn tại đến 175 năm và hiện được tạo ra từ một loại bê tông sợi thông thường với các chất phụ gia cứng. Có lẽ đây chưa hẳn là lựa chọn bền vững nhất, nhưng các thử nghiệm ban đầu của công ty với bê tông geopolyme thân thiện với môi trường hơn đã thành công, vì vậy có thể Apis Cor sẽ cập nhật lên loại vật liệu này trong tương lai.

Cứu trợ thiên tai và giải quyết tình trạng vô gia cư

Trong khi nhà in Apis Cor có ưu điểm với mức giá 10.000 đô la - rẻ hơn so với phương Tây, thì Dự án tiết kiệm nâng cao thế giới (WASP) có trụ sở tại Ý đang tiến thêm một bước với thiết kế nhà Eremo mới nhất. Thiết kế này sử dụng máy in 3D cao nhất thế giới, BigDelta, cao 12 mét, WASP đã tạo ra một nơi trú ẩn với tác động hoặc chi phí môi trường gần như bằng không; thay vì bê tông, nó được in từ đất sét trộn với rơm và cây gai dầu - những vật liệu vừa bền vững vừa có sẵn rộng rãi. Mục tiêu của người sáng lập WASP Massimo Moretti là "tạo ra một phương tiện để chế tạo nhà giá cả phải chăng và cung cấp những phương tiện này cho người dân địa phương ở những vùng nghèo đói".

Thiết kế của WASP được làm từ hỗn hợp đất sét và rơm | © WASP - Trip14.com

Thiết kế của WASP được làm từ hỗn hợp đất sét và rơm | © WASP

Các công ty này cũng đang thử nghiệm các công cụ địa chất (như Apis Cor), sau đó được thêm vào rơm - họ thậm chí đã thử thêm bỏng ngô vào hỗn hợp để tạo ra bọt khí. Tuy nhiên, Moretti thừa nhận vẫn còn nhiều việc phải làm; tiếp theo là thêm một cánh cửa và mái nhà cho thiết kế của ngôi nhà, vì thiết kế in hiện tại là một vỏ cấu trúc khá cơ bản.

Moretti nói, "Chúng tôi hình dung các tiểu bang, thành phố và các tổ chức phi chính phủ có được một máy in sẽ quyết định làm việc bên cạnh nhau vì sự thịnh vượng chung của cộng đồng. Các vật liệu và cách sử dụng sẽ xoay quanh BigDelta vẫn đang chờ được khám phá, nhưng chúng tôi tin rằng nhiều doanh nghiệp làm việc về các thành phần nhà ở, phục hồi và liên doanh công cộng cũng có thể có mối quan tâm đối với nó".

Máy in Delta cao 12 mét | © WASP - Trip14.com

Máy in Delta cao 12 mét | © WASP

Một công ty khác quyết tâm sử dụng công nghệ in 3D vì lợi ích lớn hơn đã được thành lập bởi doanh nhân trẻ người Brazil Anielle Guedes. Guedes hai mươi tuổi là người sáng lập Urban3D, và hy vọng sẽ giúp giải quyết vấn đề của khu ổ chuột Brazil - khu ổ chuột đô thị có tới 11 triệu người trên toàn quốc.

"Cuộc khủng hoảng nhà ở hiện tại của chúng tôi cực kỳ liên quan đến tăng trưởng đô thị và thiếu nguồn lực", Guedes nói. "Tôi tin rằng in 3D mang đến cho chúng ta khả năng xây dựng không chỉ nhanh hơn mà còn hiệu quả hơn, khiến nó trở thành một công nghệ hoàn hảo để giải quyết thách thức".

Anielle Guedes | © Thành thị - Trip14.com

Anielle Guedes | © Thành thị

Nếu như WASP và Apis Cor đã xây dựng nhà của họ tại chỗ, thì Urban3D in các yếu tố trong môi trường nhà máy được kiểm soát - các mô-đun được định dạng sẵn sau đó đã sẵn sàng để chế tạo nhanh và sản xuất hàng loạt. Mục đích của các công ty này không giống như các công ty khác, là tạo ra các tòa nhà trung và cao tầng, đó là lý do tại sao nó đã chọn phương pháp xây dựng này. "Nếu bạn quyết định in tại chỗ, bạn sẽ không thể cao hơn một tầng, điều này khiến công nghệ chỉ phù hợp với nhà ở một gia đình, không phải là tòa nhà thương mại và cơ sở hạ tầng, đó là cách tiếp cận của chúng tôi".

Guedes thừa nhận tùy chọn này mất nhiều thời gian xây dựng hơn là chỉ xây dựng tại chỗ, nhưng cô tin rằng sự đảm bảo chất lượng của việc xây dựng trong một môi trường được kiểm soát là xứng đáng. Urban3D hiện đang xây dựng bốn tòa nhà năm tầng làm nguyên mẫu để kiểm tra khả năng của công nghệ.

In 3D tắt

Cuộc đua xây dựng một ngôi nhà in 3D đã diễn ra được một thời gian, công ty Trung Quốc WinSun đã trở thành tiêu đề vào năm 2014 vì tuyên bố đã xây dựng 10 ngôi nhà trong một ngày. Nhưng sau đó bê bối sau đó nổ ra,WinSun bị buộc tội ăn cắp tài sản trí tuệ của Tiến sĩ Behrokh Khoshnevis, người phát minh ra công nghệ Contour Crafting. Phương pháp này có tiềm năng để tạo ra một ngôi nhà duy nhất, hoặc toàn bộ một con đường, mỗi ngôi nhà có một thiết kế khác nhau, có thể được xây dựng tự động trong một lần chạy. Theo Khoshnevis, Ma Yihe - Giám đốc điều hành của WinSun, đã đến thăm ông tại Đại học Nam California để xem công việc của ông. Sau đó, anh được Giám đốc điều hành mời đến WinSun để cho anh thấy sự thống nhất của tài liệu được đề xuất, và sau đó Ma không bao giờ liên lạc với anh nữa.

Một trong những ngôi nhà 'in 3D' của WinSun | Phép lịch sự của WinSun - Trip14.com

Một trong những ngôi nhà 'in 3D' của WinSun | Phép lịch sự của WinSun

Khoshnevis đã làm việc về ý tưởng này trong 22 năm, nhưng anh cảm thấy nó chưa sẵn sàng cho thị trường. "Các công nghệ đột phá thường phải đối mặt với một số rào cản gia nhập thị trường và xây dựng thông qua in 3D không phải là một ngoại lệ", ông nói. "Cạnh tranh với xây dựng thông thường trong khi vượt qua tất cả các rào cản không phải là một thách thức nhỏ. Mặc dù thực tế như vậy nhưng cuối cùng chúng tôi đã quyết định thành lập một công ty để cố gắng thương mại hóa công nghệ. Chúng tôi đang lên kế hoạch phát hành một số kiểu máy cho nhiều loại ứng dụng khác nhau".

Phiên bản của WinSun được cho là không hiệu quả và đắt tiền so với kỹ thuật của Khoshnevis - và rõ ràng nhà của họ không được xây dựng tại chỗ. Thay vào đó, các phần nhỏ của các bức tường được in bằng hệ thống cổng đắt tiền ở Ý; sau đó các phần được vận chuyển đến nơi để lắp ráp.

Quy định của sản phẩm đã hoàn thành là một dấu hỏi lớn, bất kể là áp dụng phương pháp nào. Nếu xây dựng 3D tiếp tục phát triển với tốc độ nhanh, thì cũng giống như trong phần còn lại của ngành xây dựng, các quy tắc sẽ cần được đưa ra để đảm bảo các tòa nhà này đáp ứng các tiêu chuẩn về an toàn và chất lượng.

Xây dựng ước mơ

Mặc dù nhiều dự án trong số này tập trung vào khía cạnh thực tế trong việc giải quyết cuộc khủng hoảng nhà ở, nhưng cũng có điều cần nói về khả năng thẩm mỹ của in 3D. Công nghệ này có tiềm năng mang đến cho các kiến ​​trúc sư sự tự do sáng tạo mở rộng, cách mạng hóa cách thiết kế các tòa nhà.

Kiến trúc sư DUS có trụ sở tại Amsterdam tin rằng in 3D có thể cung cấp các ngôi nhà có thể tùy chỉnh hoàn toàn, đảm bảo rằng các ngôi nhà có thể được điều chỉnh để phù hợp với nhu cầu và phong cách của chủ nhà, cũng như giá cả phải chăng. DUS cho biết họ mong muốn tạo ra "kiến trúc được thiết kế riêng độc đáo với thái độ toàn cầu, tập trung vào cộng đồng, thiết kế và đổi mới công nghệ". Công ty tin rằng nhà ở giá rẻ hiện tại được cung cấp thường là 'tiêu chuẩn hóa và đơn điệu', và đơn giản là nó không phải như vậy.

Dự án "3D Print Canal House" của công ty, bắt đầu vào mùa xuân năm 2014, là một thử nghiệm công khai, khám phá cách các kỹ thuật chế tạo kỹ thuật số mới có thể dẫn đến các giải pháp nhà ở thông minh mới và kiến ​​trúc bespoke giá cả phải chăng trên toàn thế giới. Công ty sử dụng máy in KamerMaker của mình để xây dựng phòng trong nhà, in cấu trúc tường, mặt tiền bên trong kết cấu và mặt tiền trang trí bên ngoài trong một lần. Theo đồng sáng lập Hedwig Heinsman, quá trình này "thu hẹp khoảng cách giữa nhà thiết kế, khách hàng và nhà xây dựng" để làm cho kiến ​​trúc "thực sự cá nhân trở lại".

Ấn tượng của họa sĩ về Nhà kênh in 3D | © Kiến trúc sư DUS - Trip14.com

Ấn tượng của họa sĩ về Nhà kênh in 3D | © Kiến trúc sư DUS

Không giống như nhiều công ty in 3D khác, DUS hoạt động với nhựa sinh học bền vững được làm từ 80% dầu hạt lanh thay vì hỗn hợp bê tông. Công ty đã tạo ra một cabin siêu nhỏ rộng tám mét vuông, giống như thiết kế của WASP, có thể là một mô hình khả thi cho các nơi trú ẩn tạm thời hoặc nhà cứu trợ thiên tai, vì cấu trúc này có thể dễ dàng tháo rời - nhựa sinh học có thể được cắt nhỏ, giống như giấy, và sau đó in lại thành thiết kế mới. Thêm vào đó, gần như tất cả các vật liệu khác đều có thể tái chế. Công ty tin rằng máy in KamerMaker của họ có thể được cài đặt trên toàn cầu để in các ngôi nhà phản ứng cụ thể với bối cảnh địa phương, cung cấp một sơ đồ phù hợp mà sau đó có thể được in bằng vật liệu địa phương.

Cabin đô thị của kiến ​​trúc sư DUS | © Ossip van Duivenbode - Trip14.com

Cabin đô thị của kiến ​​trúc sư DUS | © Ossip van Duivenbode

Mặc dù in 3D có thể vẫn còn ở giai đoạn sơ khai, nhưng tiềm năng của nó để cách mạng hóa việc xây dựng trên quy mô toàn cầu là khá hứa hẹn. với ưu điểm là cắt giảm chất thải, ô nhiễm, thời gian, lao động và chi phí, công nghệ này sẽ sớm có khả năng phá vỡ các ranh giới thiết kế truyền thống đang cản trở sự đổi mới kiến ​​trúc, từ việc in các bức tường cong dễ dàng ứng phó với vùng thiên tai tới nhà in phù hợp với nhu cầu trước mắt và nguồn lực sẵn có của khu vực địa phương. Không có nhiều công nghệ phục vụ cả cho lợi ích chung cũng như tự do sáng tạo. Đó là một chặng đường dài.

Share để lưu lại bài này

Một vài bài hay khác