HOÀNG XUÂN PHƯƠNG -
Nền công nghiệp thế giới đang chuyển nhanh sang thời kỳ mới, thời Công nghiệp 4.0 (Industry 4.0), khi mà cảm biến, robot và máy in 3D chính thức trở thành lực lượng lao động bên cạnh con người trong môi trường kết nối bởi Internet.
In 3D cùng với các thế hệ cảm biến và robot mới là ba công nghệ chủ yếu trong cuộc cách mạng Công nghiệp 4.0 đang diễn ra. Đặc trưng quan trọng nhất của thời kỳ công nghiệp này là những hệ thống sản xuất cơ-mạng (cyber-physical production systems) có tích hợp cảm biến.
In ấn 3D công nghiệp
Hồi tháng 4-2014, dự án xây dựng ngôi nhà cao tầng đầu tiên bằng máy in 3D có tên gọi “3D Print Canal House” do các kỹ sư Hà Lan thực hiện tại Amsterdam chính thức khởi công. Quá trình chuẩn bị dự án đã bắt đầu từ năm 2012, bao gồm lên bản vẽ, nghiên cứu chế tạo vật liệu bê tông, sản xuất các máy in ngoài trời. Mục đích cuối cùng mà nhóm nghiên cứu nhắm đến là tạo nên nhà mẫu mới cho ngành xây dựng, một “công nghệ in nhà”.
Nhưng “3D Print Canal House” chưa phải là công nghệ in nhà đầu tiên, mà là công nghệ “in tại chỗ” đầu tiên ngay bên trên nền công trình, mà mỗi một kết cấu công trình sẽ là một bộ phận có cảm biến, tạo ra dữ liệu cho máy in in các ngôi nhà và các kiến trúc xây dựng khác. Trước đó, các công ty tại Trung Quốc đã phát triển kỹ thuật in 3D dưới dạng tấm panel phổ thông trong các công xưởng, nhưng mới chỉ để tạo thành các ngôi nhà lắp ghép.
In nhà bằng công nghệ in 3D hiện đang trở thành cơn sốt đầu tư. Công ty xây dựng Shanka tại Thụy Điển phối hợp với Đại học Loughborough tại Anh để phát triển loại robot in bê tông nhằm chuẩn bị cho dự án xây dựng phức hợp những cao ốc tại Bảo tàng Tương lai ở Dubai. Một nhóm nghiên cứu khác do Giáo sư Neri Oxman và đồng nghiệp tại phòng thí nghiệm Media Lab thuộc Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) cũng đang sản xuất các loại robot khác nhau nhằm đảm trách việc in 3D cho các công trình xây dựng.
In ấn 3D cũng đã xâm nhập vào ngành hàng không, tạo ra được nhiều sản phẩm giá trị cao. Airbus là hãng hàng không đầu tiên áp dụng kỹ thuật in 3D để sản xuất nhiều bộ phận máy bay. Họ cho rằng linh kiện in bằng 3D có chất lượng tốt hơn, chắc hơn, nhẹ hơn từ 50% đến 80%. Và khi cứ giảm bớt được 220 kg thì Airbus tiết kiệm được 2,5 triệu đô la Mỹ tiền mua nhiên liệu mỗi năm. Nhưng kể từ đó, một trong những nhược điểm lớn của máy in 3D hiện nay là chỉ in được những thứ có kích thước nhỏ.
[box] Cuộc cách mạng công nghiệp đầu tiên diễn ra tại Anh, hồi thế kỷ 18, khi máy móc vận hành bằng hơi nước. Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 2 khoảng thời gian chuyển sang thế kỷ 20 với các dây chuyền lắp ráp chạy bằng điện mới, mà đi đầu là các công ty của Đức, như Siemens. Đến giữa thế kỷ 20 được xem là giai đoạn thứ 3 trong quá trình phát triển công nghiệp khi máy móc được số hóa. Và đến nay, cái tên Industry 4.0 được xem như là giai đoạn thứ 4 của ngành, khi máy móc có thể “nói chuyện” với nhau bằng Internet.[/box]
In 3D kết hợp với robot
Nhưng mới đây, công nghệ in 3D còn được tận dụng hữu hiệu hơn nữa trong xây dựng khi kết hợp với robot. MX3D, công ty công nghệ in 3D tại Hà Lan, đang tiên phong trong kỹ thuật mới này khi triển khai dự án in toàn vẹn một cây cầu bằng kim loại dài 15 m, bắc qua một kênh đào tại thủ đô Amsterdam, để tạo tiền đề cho phương pháp in 3D bằng robot đối với các công trình cầu đường hay các kiến trúc ngoài trời phức tạp hay kiến trúc cao tầng, nguy hiểm.
Cây cầu được in 3D bằng robot ở Amsterdam là Công trình phối hợp giữa MX3D, Công ty Phần mềm Autodesk và Công ty Xây dựng Heijmans, do kiến trúc sư Joris Laarman chịu trách nhiệm. Các robot ngồi làm việc ngay trên phần kết cấu vừa hoàn tất như những người thợ chuyên nghiệp, bắt đầu từ hai bên bờ tiến vào giữa cho đến khi cây cầu được nối liền.
In 3D để tạo nên một cây cầu hay một công trình kiến trúc không còn là câu chuyện hư cấu nữa. Công nghệ mới đang rút ngắn thời gian, giảm bớt chi phí, tạo nên chất lượng tốt hơn, đẹp hơn, nhẹ hơn và gần như không có chất thải của vật liệu xây dựng hay giàn giáo. Tim Geurtjens, Giám đốc công nghệ MX3D, nói rằng: “Điều khác biệt giữa công nghệ chúng tôi với kỹ thuật In 3D phổ biến hiện nay là vượt ra bên ngoài khuôn khổ của máy in, thay vào đó những con robot sáu trục tạo nên những khả năng không giới hạn cho ngành xây dựng”.
