Cách mạng tự động hóa trong ngành xây dựng

• Tài trợ hơn 3 triệu USD cho lĩnh vực tự động hóa
• Tự động hóa chiến tranh và bạo lực có thể sẽ diễn ra?
• Công ty khai mỏ Rio Tinto sử dụng drone giám sát công nhân

Ít nhất, đó là giải pháp công nghệ khả thi trong tương lai. Nhưng điều đầu tiên là phải thuyết phục giới lãnh đạo ngành xây dựng truyền thống rằng, sự thay đổi ngoạn mục này chắc chắn mang lại thành công.

Công ty khởi nghiệp Mỹ Skycatch hiện đang thử nghiệm sử dụng những chiếc drone trong một số dự án xây dựng lớn nhưng chưa được công bố tên gọi bởi vì tính nhạy cảm thương mại. Những chiếc drone quan sát công trường xây dựng từ trên cao để cung cấp báo cáo về tiến độ thi công, giám sát điều tiết công việc vận chuyển vật liệu và cập nhật thường xuyên bất cứ sự thay đổi nào cần thiết cho công trình.

"Gã khổng lồ" chuyên sản xuất thiết bị máy móc cho ngành xây dựng Nhật Bản Komatsu đang tiến một bước xa hơn khi sử dụng những chiếc drone Skycatch để cung cấp "con mắt" cho những chiếc xe ủi tự hành.

Những chiếc drone được sử dụng trên một công trường xây dựng.

Cụ thể là, những chiếc drone này có nhiệm vụ gửi những mô hình 3D về công trường xây dựng đến một chiếc máy tính để từ đó cung cấp thông tin cho những máy ủi tự động xác định vị trí làm việc của chúng. Christian Sanz, Giám đốc điều hành Skycatch bày tỏ mong muốn sự kết hợp các công nghệ như thế có thể tạo ra một công trường xây dựng tự động hóa hoàn toàn trong tương lai không xa.

Một trong những giải pháp được đánh giá là hiệu quả nhất hiện nay để đối phó với cuộc khủng hoảng nhà ở là ứng dụng công nghệ in 3D trong ngành xây dựng, giúp cắt giảm thời gian cũng như giá thành tòa nhà. Liên Hiệp Quốc (LHQ) ước tính đến năm 2030, xấp xỉ 3 tỷ người trên hành tinh cần nhà ở cho nên công nghệ in 3D chắc chắn sẽ là giải pháp khả thi.

Một nhóm chuyên gia Khoa Dân sự và Kỹ thuật Xây dựng Đại học Loughborough (Anh) làm việc với công nghệ in 3D từ năm 2007 - ban đầu họ phát triển máy in bêtông 3D trong một bộ khung và mới đây được ứng dụng làm việc với một cánh tay robot. Sử dụng cánh tay robot trợ lực có nghĩa là nhóm chuyên gia Đại học Loughborough có thể in nhanh hơn gấp 10 lần và tạo ra một lượng vật liệu khổng lồ với đủ mọi hình dạng - bao gồm các cơ cấu cong, lõm và phức tạp về phương diện hình học.

Căn nhà được xây với công nghệ in 3D của công ty Trung Quốc WinSun.

Video về hoạt động của hệ thống do nhóm chuyên gia đưa lên YouTube đã thu hút trên nửa triệu người xem - trong đó có giáo sư Simon Austin của Đại học Loughborough.

Giáo sư Austin nói về sự ngạc nhiên của mình: "Tôi cố gắng để hiểu tại sao một video chán ngắt về bê tông mà lại có thể thu hút số người xem đông khủng khiếp đến như vậy". Giáo sư Austin cũng bày tỏ hy vọng công nghệ in bê tông 3D của nhóm các nhà nghiên cứu này sẽ làm thay đổi suy nghĩ của công chúng cũng như giới chức ngành xây dựng về công nghệ tự động hóa

 Nhóm quyết định làm việc với bê tông như là vật liệu chính bởi vì như giáo sư Simon Austin nhận định: "Có rất nhiều lý do để giải thích tại sao thế giới xây dựng chú trọng đến vật liệu thép và bê tông. Đó là vì tính bền bỉ với thời gian, sự hoàn thiện về cơ học và các tính năng thẩm mỹ nói riêng".

Cách đây 3 năm, nhóm các nhà nghiên cứu Đại học Loughborough chuyển sang giai đoạn hoạt động mới và hiện đang xây dựng một nguyên mẫu xây dựng cùng với một số đối tác - bao gồm công ty xây dựng Skanska (Anh), đội ngũ kiến trúc sư của hãng Foster & Partners Architects (Anh), nhà cung cấp vật liệu xây dựng Tarmac Group (Anh) và công ty robotics ABB của Scandinavia.

Nguyên mẫu của nhóm được thử nghiệm tại Trung tâm Công nghệ Chế tạo (MTC) ở thành phố Conventry (Anh) và đây được coi là sự hợp tác đầu tiên của họ với ngành công nghiệp xây dựng. Rob Francis, giám đốc sáng tạo của Skanska, đặc biệt kỳ vọng vào công nghệ của Đại học Loughborough: "Thiết bị in bêtông 3D - khi được kết hợp với một dạng như trung tâm tiền chế di động - cho khả năng tiềm tàng giúp cắt giảm bớt thời gian cần để tạo ra các cấu trúc phức tạp thường kéo dài nhiều tuần xuống chỉ còn vài giờ. Chúng tôi cũng hy vọng vào chất lượng và tính hiệu quả vốn chưa được chứng kiến trước đây trong ngành xây dựng".

Giáo sư Simon Austin cho rằng ý tưởng di chuyển giàn cần cẩu và thiết bị in bê tông 3D đến công trường xây dựng để "in" ra cả một tòa nhà thật là chuyện khó tin nổi song điều đó có thể sẽ trở thành hiện thực trong nay mai. Không chỉ có bêtông làm thay đổi ngành xây dựng. Công ty nghiên cứu và thiết kế tiên phong Emerging Objects của Mỹ cũng đã giới thiệu những viên gạch xốp được in 3D với tên gọi là Cool Brick - chúng có thể được đổ đầy nước để hạ thấp nhiệt độ.

Mỗi viên gạch xốp in 3D bằng gốm này có cấu trúc 3 chiều giống như lưới mắt cáo và có thể giữ nước bên trong những lỗ hổng giống như miếng bọt biển. Khi không khí thổi qua, viên gạch xốp sẽ hấp thu hơi nước bốc hơi và từ đó nó trở nên mát hơn. Theo các nhà thiết kế, nếu như mọi bức tường trong căn nhà đều được xây bằng Cool Brick thì nhiệt độ bên trong căn nhà sẽ giảm đáng kể.

Ngày càng có thêm nhiều nhà thiết kế và kiến trúc sư hướng đến thiên nhiên để lấy nguồn cảm hứng sáng tạo. Tại Viện Thiết kế Điện toán (ICD) thuộc Đại học Stuttgart (Đức), David Correa khẳng định rằng những tòa nhà chỉ thật sự được đánh giá là thông minh khi chúng được xây dựng bằng những vật liệu "thông minh" có thể tìm thấy trong thế giới tự nhiên.

Nhóm chuyên gia của David Correa hiện đang nỗ lực sáng tạo những vật liệu mới "thông minh" có khả năng đáp ứng mọi điều kiện môi trường. Đối với Allison Dring, nữ lãnh đạo công ty khởi nghiệp Elegant Embellishments ở Berlin (Đức), điều quan trọng là những vật liệu "thông minh" mà chúng ta dùng trong xây dựng phải quay trở lại môi trường tự nhiên sau thời gian dài "phục vụ" cho con người!

Allison Dring là người thiết kế mặt tiền nhà siêu sạch chống sương khói, được phủ bởi lớp sơn đặc biệt chứa titanium dioxide - công nghệ chống ô nhiễm hiện đại được kích hoạt vào ban ngày. Loại sơn này hấp thu sương khói phát ra từ ô nhiễm giao thông và sau đó biến nó thành nitric acid và calcium nitrate - những thành phần vô hại. Một trong những mặt tiền thông minh này được ứng dụng bố trí tại một bệnh viện ở thành phố Mexico City miền nam Mexico.

Allison Dring tiết lộ những mặt tiền thông minh này giúp "giảm thiểu ô nhiễm khí thải từ 1.000 chiếc ô tô lưu thông mỗi ngày". Tuy nhiên, Allison Dring cho biết công ty của bà không dễ thuyết phục những chủ sở hữu bất động sản sử dụng loại mặt tiền thông minh này.

Hiện nay, Elegant Embellishments đang nghiên cứu thiết kế một loại vật liệu mới làm từ rác thải sinh học trong nông nghiệp và công ty khẳng định nó hoàn toàn vô hại đối với môi trường.