Hoi nam 2019:
Máy in 3D xây dựng Irkutsk (Irkutsk construction 3D printer) đã lập kỷ lục Guinness, nhưng không ai biết về nó (ngoại trừ chúng tôi)
Tòa nhà in 3D lớn nhất thế giới, đã được ghi vào sách kỷ lục Guinness, đã mở cửa tại Dubai. Các bức tường của tòa nhà được dựng lên bằng máy in 3D xây dựng do công ty Apis Cor của Irkutsk sản xuất (mặc dù headquarter của Api Cor đăng ký ở Mỹ, nhưng công nghệ và sản xuất chế tạo vẫn ở Irkutsk, Nga).
Sau dự án trình diễn giật gân ở Stupino, nơi vào mùa đông năm 2016-2017, Apis Cor đã dựng lên tòa nhà in 3D đầu tiên trong nước ( hình trên ), hầu như không nghe thấy gì về công ty đến từ Irkutsk, nhưng các chàng trai đã không ngồi yên. Công ty khởi nghiệp đã tham gia cuộc thi của NASA về việc phát triển và trình diễn các công nghệ phụ gia xây dựng đầy hứa hẹn cho việc khám phá sao Hỏa trong một nhóm với văn phòng kiến trúc SEArch + của New York. Các đội won tại một trong những giai đoạn trung gian , chỉ khi nó đến in ấn 3D thực tế, nhưng đã không làm cho nó vào chung kết .
Nhưng không sao cả: trong khi NASA quyết định ai sẽ in trên sao Hỏa, Apis Cor đã trả thù Trái đất bằng cách in một tòa nhà kỷ lục ở Dubai. Để so sánh, diện tích của ngôi nhà ở Stupino chỉ là ba mươi bảy mét vuông, trong khi
tòa nhà ở Dubai đã có diện tích 640 mét vuông. Hơn nữa, nó cũng là một cấu trúc in 3D hai tầng độc nhất vô nhị với tổng chiều cao là 9,5 mét. Những ngôi nhà in 3D hai và thậm chí năm tầng đã tồn tại, nhưng có một lưu ý: các dự án trước đây được lắp ráp từ các khối đã đươc in trước (pre-prepared blocks), trong khi Apis Cor, rõ ràng, đã in toàn bộ tòa nhà. Thiết kế khác thường của máy in 3D, khác với các hệ thống cổng thông tin phổ biến hơn ở
trọng lượng tương đối thấp, tính nhỏ gọn và tính di động của nó, đã được đưa vào tay.
Trong máy in 3D của Apis Cor, vữa được áp dụng với một đầu trên một thanh ống lồng gắn trên bàn xoay và có thể điều chỉnh độ cao. Trên thực tế, thiết lập in các bức tường xung quanh nó. Sau khi in xong, thiết bị được cẩu lên bằng xe tải và vận chuyển đến vị trí mới cho công đoạn tiếp theo hoặc ra phía sau xe tải để vận chuyển. Nói cách khác, trong dự án này, tầng đầu tiên được in đầu tiên, sau đó các tầng được lát, máy in 3D được chuyển đến chúng và các bức tường của tầng hai được in. Nên cho rằng không thể giới hạn ở hai tầng.
Một hỗn hợp thạch cao theo thiết kế của riêng chúng tôi, được làm từ nguyên liệu thô địa phương, đã được sử dụng làm vật liệu tiêu hao. Sau khi in 3D ván khuôn cố định, các bức tường được đổ cốt thép và sau đó đổ bê tông nặng. Việc tính toán kết cấu được thực hiện bởi Đại học Xây dựng Nhà nước Matxcova (Moscow State University of Civil Engineering). Thiết kế đã tính đến các yếu tố như sức kháng địa chấn và tải trọng thẳng đứng, thực hiện phân tích phương thức, tính toán khả năng chống cắt và đứt gãy dưới tác động của lực ngang, v.v.
Kết quả của những nỗ lực của họ là kỷ lục Guinness chính thức, chỉ được đăng ký không phải với Apis Cor, mà với chính quyền đô thị Dubai tổ chức dự án. Máy in xây dựng Irkutsk hoàn toàn không được đề cập đến trong bản tóm tắt chính thức của thành phố hoặc trên các phương tiện truyền thông, mặc dù hệ thống phụ gia bất thường có thể nhìn thấy rõ ràng trong video do chính quyền Dubai công bố ( xem bên dưới ) và bản thân công ty cũng không che giấu sự liên quan của mình trong dự án. Đến năm 2030, chính quyền Dubai dự định tăng tỷ lệ các tòa nhà mới được xây dựng bằng công nghệ in 3D lên 25%. Tại thị trường Trung Đông, Apis Cor sẽ phải cạnh tranh với một số doanh nghiệp, bao gồm CyBe Construction của Hà Lan với máy in 3D di động được theo dõi và WinSun của Trung Quốc.người đã xây dựng tòa nhà in 3D đầu tiên của Dubai vào năm 2017.
Рекордное 3D печатное здание в Дубае
---------------------------------------------------------
Tận mắt: Kỹ sư Apis Cor kể về việc xây dựng một tòa nhà in 3D kỷ lục ở Dubai
Ghi chú của người biên tập: Như chúng tôi đã báo cáo trước đó , Apis Cor ( https://www.apis-cor.com/ ) đã dựng lên tòa nhà in 3D lớn nhất trên thế giới bằng máy in 3D độc quyền của mình. Hôm nay chúng tôi xin giới thiệu đến các bạn một câu chuyện chi tiết về một người trực tiếp tham gia dự án - kỹ sư thiết kế hàng đầu của Apis Cor Nikita Zherebtsov.
Dự án nhà ở Dubai của Apis Cor, được in bằng máy in 3D của công ty này năm 2019
Nhân loại luôn luôn phấn đấu cho sự tiến bộ, nhưng phần thứ hai của ý thức con người, hoài nghi, đã tin rằng một phương pháp tốt là một phương pháp đã được chứng minh. Nếu chúng ta nhìn vào sự xuất hiện của bất kỳ phát minh quan trọng nào, có thể là đường sắt, ô tô hay hàng không, tất cả đều bắt đầu từ một nhóm người nhiệt tình, nhìn vào đó nhiều người đã ngoắc ngoắc ngón tay vào thái dương và nói: “Điều này là không thể! "
Những chiếc ô tô và máy bay đầu tiên thực sự trông giống như những sản phẩm tự chế được thợ thủ công dán lại với nhau trong nhà để xe hơn là những sản phẩm của ngành công nghiệp, nhưng quy luật của thị trường luôn không thể lay chuyển: nếu có cầu thì sớm muộn gì cũng có cung. Thế hệ sau này, đường sắt, ô tô và hàng không là những thứ mà không có nó, không thể hình dung được thế giới hiện đại.
Tình trạng tương tự cũng được quan sát thấy ở một trong những ngành bảo thủ nhất - xây dựng. Ngày hôm qua, công nghệ in 3D trong xây dựng được xem như một trò tò mò vui nhộn không có ý nghĩa thực tế đặc biệt, một loại trò chơi của trí óc và trí tưởng tượng của các kỹ sư, nhưng in 3D đã đáp ứng nhu cầu thị trường khắc nghiệt
"xây dựng nhanh hơn và rẻ hơn". Công nghệ in 3D thực sự hoạt động và chúng ta có thể tự hào về một tòa nhà in mới được tạo ra hoàn toàn bằng công nghệ này: Apis Cor đã in một tòa nhà hành chính ở Dubai, lọt vào Sách kỷ lục Guinness.
Dự án đầu tiên ở Stupino
Năm 2014, Apis Cor bắt đầu phát triển một dự án mới -
máy in 3D xây dựng di động (mobile construction 3D printer). Nguyên mẫu chúng tôi tạo ra hoạt động trên một thiết kế hình tròn: máy in các lớp vật liệu xung quanh nó. Chúng tôi quyết định
từ bỏ ý tưởng thiết kế giàn phơi do những khó khăn trong việc vận chuyển và hạn chế về kích thước của các tòa nhà được in ấn. Những máy in như vậy thường được lắp đặt trong các nhà máy và ở đó chúng in các thành phần riêng lẻ của các tòa nhà, sau đó được đưa đến công trường để lắp ráp. Giải pháp của chúng tôi so sánh thuận lợi với sự phát triển của các công ty khác. Để củng cố kết quả và tích lũy kinh nghiệm, chúng tôi quyết định in mẫu đầu tiên tại thành phố Stupino gần Moscow vào năm 2017.
Chúng tôi đã dựng tòa nhà 38 mét vuông đầu tiên bằng cách sử dụng in 3D.
Ngoài việc phát triển một công nghệ mới, tòa nhà được sử dụng như một loại thẻ thăm quan - một bản trình bày về khả năng của thiết bị mà chúng tôi tạo ra. Do thành công đã đạt được, chúng tôi đã nhận được đề xuất xây dựng từ nhiều công ty từ khắp nơi trên thế giới. Có cơ hội lựa chọn, chúng tôi quyết định thực hiện một dự án cho phép chúng tôi phát huy hết tiềm năng của công nghệ và giải quyết các vấn đề kỹ thuật, hoạt động và tổ chức đang nổi lên.
Ngày nay, Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất, có nguồn vốn đáng kể từ sản xuất dầu, rất chú trọng đến sự phát triển của nền kinh tế của họ và giới thiệu các công nghệ mới nhất. Theo kế hoạch của Thành phố Dubai, đến năm 2025, ít nhất một phần tư tổng số các tòa nhà mới nên được xây dựng bằng công nghệ phụ gia. Dựa trên điều này, đề xuất nhận được trông rất hứa hẹn.
Đặc điểm của dự án mới
Theo hướng dẫn của thành phố, chúng tôi được xây dựng một tòa nhà hành chính hai tầng với chiều cao mỗi tầng là 4,7 mét. Tổng diện tích của tòa nhà là 640 mét vuông. Khi chúng tôi làm quen với dự án thiết kế, chúng tôi nhận ra rằng khách hàng chưa tính đến các chi tiết cụ thể của in 3D xây dựng, và năng lực thiết bị của chúng tôi không đủ. Nguyên mẫu hiện tại được thiết kế cho chiều cao tường tối đa là ba mét.
Chúng tôi đã giải quyết vấn đề này bằng cách tăng cần nâng, điều này đã tạo ra một vấn đề mới: chiều cao tăng lên làm giảm độ cứng của toàn bộ cấu trúc. Rời khỏi quỹ đạo in là khoảng năm cm. Trong khi chúng tôi đang giải quyết vấn đề này, thời hạn gửi thiết bị đến Dubai đã đến gần. Các kỹ sư chỉ có hai tháng để tìm và chế tạo giải pháp, trong đó mất một tháng để giao thiết bị cho UAE và một tháng nữa để in ván khuôn cho nền móng. Vì vậy, vấn đề về độ cứng phải được giải quyết song song.
Tôi đề nghị tạo một cấu trúc bổ sung để tăng độ cứng của hệ thống máy in. Hệ thống nâng của máy in dựa trên ba xi lanh thủy lực nâng đồng bộ. Chúng tôi đã tạo ra một cơ chế độc đáo bổ sung linh hoạt khi nâng và khi dừng lại, tạo ra một cấu trúc cứng như giàn. Việc lắp đặt nó phải được thực hiện trực tiếp tại công trường, vì không có thời gian để tìm kiếm một xưởng có thể thực hiện tất cả công việc này.
Đến Dubai với đầy đủ các chi tiết và cơ chế, tôi và các đồng nghiệp đến công trường để hoàn thiện thiết bị. Dù chúng tôi đã chuẩn bị tinh thần trước những đặc thù của khí hậu địa phương như thế nào, thì lúc đầu, chúng tôi rất khó để sống sót qua cái nóng. Chúng tôi đang ở sa mạc theo đúng nghĩa đen (công trường nằm ngoài thành phố, ở khu mới đang xây dựng), lúc đó là tháng 6, nhiệt độ lên tới +50 độ C. Về thể chất, không thể ở dưới ánh nắng mặt trời hơn hai mươi phút vào ban ngày, vì vậy chúng tôi thực hiện hầu hết công việc vào ban đêm, chiếu sáng địa điểm bằng đèn rọi. Vào ban đêm, nhiệt độ thường vào khoảng +30 độ C. Bằng cách lắp đặt một giàn bổ sung cho độ cứng của đế, chúng tôi đã giải quyết hầu hết các vấn đề liên quan đến lỗi đường dẫn và không đủ độ cứng.
Độ chính xác cao của việc in ấn đã trở thành chủ đề của niềm tự hào đặc biệt của tôi. Chúng tôi không chỉ xác nhận kết quả đạt được trong Stupino mà còn đưa ra một thanh mới: với chiều cao cấu trúc là ba mét, độ lệch dọc ở điểm trên cùng của cấu trúc được in là năm mm, hay 0,095 độ.
Đến UAE, chúng tôi nhận ra rằng cần phải phát triển một loại vật liệu mới để in 3D, rằng chúng tôi không thể sử dụng cùng một hỗn hợp đã được in tại ngôi nhà ở Stupino. Một nhà công nghệ hỗn hợp đã phát triển một chế phẩm mới dựa trên thạch cao từ vật liệu xây dựng địa phương và có tính đến các đặc điểm cụ thể của khí hậu UAE. Trong khi chúng tôi đang hoàn thiện phần cơ khí và nhà công nghệ đang phát triển và thử nghiệm các hỗn hợp mới để in 3D, một nhóm tập trung gồm các kỹ sư dân dụng, kiến trúc sư và quản lý dự án đã điều chỉnh tài liệu thiết kế cho phương pháp xây dựng và kích thước thiết bị cụ thể.
Họ cũng gặp một thách thức lớn: cần phải đồng bộ hóa và tối ưu hóa đường in khi di chuyển máy in 3D xung quanh công trường. Vì diện tích sàn của tòa nhà vượt quá ba trăm mét vuông, cần phải sắp xếp lại nhiều thiết bị và đồng bộ mã để việc sắp xếp lại không ảnh hưởng đến chất lượng của kết cấu. Ngoài ra, cần phải điều chỉnh quỹ đạo in, có tính đến việc đặt gia cố tường dọc, đặt thông tin liên lạc, lắp đặt trần và dây chằng cho cửa sổ, cửa ra vào và cột. Phần gia cố dọc đã bị bỏ qua do các sửa đổi của mã in.
Vào thời điểm xây dựng tòa nhà ở Dubai, hầu hết công việc gia công thép cây đều được thực hiện thủ công. Dựa trên kinh nghiệm và dữ liệu thu được, chúng tôi có kế hoạch phát triển một hệ thống thị giác máy để tự động phát hiện chướng ngại vật và tránh chúng, và tất cả các công việc về tối ưu hóa quỹ đạo đã hình thành nền tảng của phần mềm mới để xây dựng G-code.
Trước khi in lần cuối các bức tường của tòa nhà, chúng tôi đã chạy một số thử nghiệm in 3D của các cấu trúc khác nhau để đảm bảo rằng tất cả các cụm đều hoạt động và chúng đáp ứng các yêu cầu về chiều cao và bán kính in tối đa. Chúng tôi phải chắc chắn về mọi thứ: cơ khí, thủy lực, hệ thống cấp liệu, chất lượng hỗn hợp, mã chính xác, v.v. Sau đó, cuối cùng, chúng tôi bắt đầu in các bức tường của tầng một.
Khi bắt đầu in tòa nhà chính, chúng tôi liên tục theo dõi tình trạng của thiết bị. Dựa trên dữ liệu này, chúng tôi đã hoàn thiện tài liệu kỹ thuật để bảo dưỡng và làm việc với máy in 3D. Không có vấn đề gì nghiêm trọng với cơ khí, nhưng cần phải có sự cho phép vì thực tế là khi chế tạo thiết bị ở Moscow, chúng tôi biết rất ít về khí hậu của các tiểu vương quốc. Vấn đề khí hậu chính ở Dubai là sự chuyển đổi nhiệt độ liên tục qua điểm sương. Nói một cách đơn giản, trong một đêm, bất kỳ bề mặt kim loại nào cũng được bao phủ bởi một lớp gỉ sét. Giải pháp rõ ràng là: chọn chất bôi trơn có thể ngăn chặn sự ăn mòn. Với tất cả sự rõ ràng của một quyết định như vậy, chúng tôi đã phải mày mò rất nhiều. Trong sa mạc, một cơn gió mạnh mang theo những khối cát khổng lồ, vì vậy nó ngay lập tức bám vào dầu mỡ mới bôi, làm hỏng cả thanh dẫn và ổ trục.Sau khi thử hàng chục lựa chọn, chúng tôi đã tìm thấy một chất bôi trơn phù hợp và bắt đầu sử dụng nó. Nó là chất bôi trơn dạng xịt cho xích xe máy với đặc tính bảo vệ tuyệt vời và độ nhớt cao. Ngoài ra, cát không dính vào nó. Sau đó, tính đến kinh nghiệm làm việc tại Dubai, khi thiết kế các mẫu máy in 3D mới, chúng tôi bắt đầu sử dụng các thanh dẫn bằng thép không gỉ - đây là một giải pháp khá tốn kém, nhưng lại tăng đáng kể tuổi thọ của thiết bị.nhưng làm tăng đáng kể tuổi thọ sử dụng của các đơn vị.nhưng làm tăng đáng kể tuổi thọ sử dụng của các đơn vị.
Công việc chính về in 3D của tòa nhà được thực hiện bởi một nhóm bốn người: quản lý dự án, lập trình viên, kiến trúc sư và kỹ sư. Chúng tôi thường nói đùa rằng chúng tôi đang tham gia cuộc đua Paris-Dakar. Sự so sánh là hoàn hảo: điều kiện thời tiết và khí hậu hoàn toàn khủng khiếp và một tải trọng đáng kinh ngạc.
Quá trình in của tòa nhà cuối cùng được thực hiện trong vòng năm trăm giờ trên máy - tám giờ một ngày. Trước đây, chúng ta không thể mua được một thứ xa xỉ như vậy - gõ càng nhiều thời gian càng thuận tiện. Trong những lần thử nghiệm in đầu tiên, trở lại Moscow, chúng tôi đã cố gắng không dừng máy in, vì sau mỗi lần dừng, phải thực hiện nhiều quy trình: xả sạch tất cả các ống, dây chuyền máy in, hệ thống trộn và cung cấp. Chúng tôi đã có đủ kinh nghiệm ở Dubai và nhiều thủ tục đã được tự động hóa.
Đôi khi cần phải tạm dừng in 3D trong vài ngày hoặc vài tuần để tổng thầu lắp đặt cốt thép, cách nhiệt, thông tin liên lạc và trần nhà. Việc lắp đặt sàn được thực hiện theo cách truyền thống - đặt tấm sàn bằng cần trục. Sau khi tầng đầu tiên được in, các tầng đã được lắp đặt, sau đó một máy in 3D được lắp đặt trên các tầng và tầng hai được in.
Tòa nhà in ở Dubai, không giống như ngôi nhà ở Stupino, sẽ được đưa vào hoạt động và sẽ là nơi đặt văn phòng của các công ty địa phương. Tòa nhà này là tòa nhà đầu tiên được in ở một vùng ngoại ô mới của Dubai, và thành phố có kế hoạch in toàn bộ khu vực.
Trong suốt dự án, chúng tôi phải đối mặt với những thách thức về kỹ thuật, khó khăn về tổ chức và đôi khi là làn sóng hoài nghi và hiểu lầm. Tuy nhiên, việc in 3D của tòa nhà đã được hoàn thành thành công vào tháng 8 năm 2019, sau đó tổng thầu chuyển sang công việc hoàn thiện và buổi giới thiệu tòa nhà hoàn thiện diễn ra vào tháng 10 năm 2019. Tòa nhà đã được đưa vào sách kỷ lục Guinness thế giới. là tòa nhà in 3D lớn nhất trên thế giới. ...
Các tòa nhà in 3D lớn khác đã tồn tại, nhưng chúng đều được lắp ráp từ các khối đúc sẵn, trong khi chúng tôi in toàn bộ tòa nhà tại công trường.
Sự phát triển hơn nữa của công nghệ
Trong suốt dự án, chúng tôi đã khám phá ra sự phức tạp không chỉ của các tính năng kỹ thuật của quy trình in 3D xây dựng mà còn xác định được vectơ phát triển để tất cả những phát triển của chúng tôi sẽ hình thành nền tảng của một kỷ nguyên mới trong ngành xây dựng. Nhưng giống như bất kỳ sự đổi mới nào, in 3D xây dựng phải đứng trước thử thách của thời gian. Đây là một thách thức đối với toàn bộ ngành công nghiệp, vốn có thị trường và cơ sở hạ tầng riêng, và các tranh chấp với các thể chế bảo thủ về hiệu quả có thể kéo dài. Tuy nhiên, tôi tin rằng công nghệ này có tiềm năng phát triển rất lớn và trong 10 năm nữa, việc in 3D nhà ở sẽ trở nên phổ biến đối với mọi người như xây nhà từ gạch hoặc khối.
Tôi tin tưởng rằng trong tương lai, chúng tôi không chỉ có thể tự động hóa hoàn toàn việc xây dựng mà không cần sự can thiệp của con người khi in nền và tường, mà còn có thể in sàn và mái nhà, tự động lắp đặt các tiện ích, cửa ra vào và cửa sổ. Tất cả điều này có thể được thực hiện ngày hôm nay, chỉ sử dụng các giải pháp có sẵn, nhưng cần thời gian và nguồn lực. Ngoài ra, sắp tới chúng tôi sẽ không giới hạn nhà in có hai hoặc ba tầng. Các thành phần hỗn hợp in 3D đã cho phép chuyển đổi sang xây dựng nhiều tầng. Hạn chế chính là thiếu khung pháp lý cho nhà in. Ngày nay, nhiều công ty đã tham gia vào lĩnh vực in ấn xây dựng, và tôi chắc chắn rằng chúng ta sẽ sớm thấy những thay đổi mang tính cách mạng trong ngành xây dựng.
Tác giả: Nikita Zherebtsov, Kỹ sư thiết kế chính, Apis Cor
vn.sputniknews.com
:quality(70)/cloudfront-eu-central-1.images.arcpublishing.com/thenational/VQ76E56KJ3CBYUA3YAPBKKEONI.jpg)
