Máy in 3D tại Đại học Maine có khả năng tăng quy mô để in 454 kg vật liệu mỗi giờ và hoàn thành xây dựng một ngôi nhà trong khoảng hai ngày.
Habib Dagher, giám đốc điều hành Trung tâm vật liệu composite và cấu trúc cao cấp ASCC thuộc Đại học Maine, cùng các cộng sự đang phát triển máy in 3D polymer lớn nhất thế giới, mang tên Nhà máy tương lai 10. Đây là một giải pháp tiềm năng để giải quyết cuộc khủng hoảng nhà ở tại bang Maine và cách mạng hóa công nghệ in nhà 3D, theo CNN.
Lý do là vì người dân không thể tìm được nhà ở bởi giá cả quá đắt đỏ, đồng thời bang này đang có tỷ lệ dân số già tăng lên, dẫn đến sự thiếu hụt các công nhân như thợ điện, thợ lắp ống nước và thợ xây, theo lời của Dagher.
Trong những năm gần đây, công nghệ in 3D đã được ứng dụng trong xây dựng các công trình như cầu, nhà thờ và nhà ở. Hầu hết các máy in 3D hiện nay sử dụng bê tông, với cánh tay robot được trang bị vòi phun từng lớp bê tông ướt theo hình dạng phù hợp.
Trong khi đó, ASCC đang theo đuổi một hướng đi khác. Máy in khổng lồ của họ, cùng với phiên bản tiền nhiệm, đã được Tổ chức Kỷ lục thế giới Guinness công nhận là máy in 3D nguyên mẫu polymer lớn nhất thế giới. Đây là những máy in duy nhất có khả năng xây dựng ngôi nhà bằng gỗ thừa, theo lời của Dagher.
Công nghệ in 3D của ASCC đã được thử nghiệm vào cuối năm 2022, khi Đại học Maine giới thiệu BioHome3D, ngôi nhà rộng 55,7 mét vuông dành cho một hộ gia đình, là nhà in 3D đầu tiên trên thế giới được làm từ 100 sợi gỗ và nhựa sinh học.
Khi sử dụng bê tông, máy in chỉ có thể in tường, nhưng với BioHome3D, sàn, mái và tường đều được in 3D, theo lời của Dagher. Bê tông cũng cần được xây tại chỗ, có thể là vấn đề lớn, đặc biệt là vào mùa đông nhiều tuyết rơi. Khi thời tiết xấu trong hai tuần liên tiếp, máy in không thể hoạt động được. Thay vào đó, ASCC in sẵn các module tại trường đại học và ráp lại tại chỗ để tạo ra BioHome3D.
Máy in mới có thể in vật thể dài 29,3 mét, rộng 9,8 mét và cao 5,5 mét, đồng thời in tới 227 kilogram vật liệu mỗi giờ. Dagher chia sẻ mục tiêu của nhóm nghiên cứu là in 454 kilogram vật liệu mỗi giờ. Ở tốc độ đó, họ có thể in BioHome3D trong 48 giờ.
Nếu có thể đạt được mục tiêu này, các ngôi nhà in 3D của họ sẽ có giá cạnh tranh so với chi phí xây dựng nhà ở hiện nay. Ngôi nhà cũng có tính bền vững, khi chủ nhà không cần sử dụng nữa, ngôi nhà có thể được nghiền nhỏ để in thứ khác. ASCC đang sử dụng gỗ thừa từ nhà máy cưa địa phương trong nghiên cứu và đang tìm cách mở rộng sản xuất bằng nguồn phụ phẩm này.
Tuy nhiên, việc xử lý vật liệu gỗ ở tốc độ cao có thể gặp nhiều thách thức. Ngay cả máy in tốc độ kỷ lục của ASCC đôi khi cũng bị tắc. Ví dụ, trong khi in BioHome3D, máy in ngừng hoạt động do mùn gỗ tích tụ. Ngoài ra, có một số rào cản cần vượt qua, như thiết lập quy chuẩn xây dựng mà các công ty cần phải đáp ứng. Máy in 3D không thể thay thế xây dựng nhà theo phương pháp truyền thống.
Hiện nay, ASCC đang tìm cách để tích hợp đường dây điện và ống nước trong quá trình in. Dự án lớn tiếp theo của máy in là một khu dân cư gồm 9 ngôi nhà cho người vô gia cư. ASCC đang hợp tác với một tổ chức phi chính phủ địa phương để thiết kế công trình và dự kiến bắt đầu in vào năm 2025.
Việc ứng dụng công nghệ in 3D trong xây dựng sẽ mang lại nhiều lợi ích, như giảm thời gian xây dựng, tiết kiệm nguyên liệu và giảm chi phí. Tuy nhiên, để đạt được những lợi ích này, cần có sự hợp tác chặt chẽ giữa các công ty, tổ chức và chính phủ để giải quyết các thách thức kỹ thuật và chính sách.