Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất (UAE), đặc biệt là Dubai, đang nổi lên như một trong những thị trường tiên phong trên thế giới trong việc đưa công nghệ in 3D vào ngành xây dựng. Nền tảng cho quá trình này được đặt từ năm 2016, khi Dubai công bố Dubai 3D Printing Strategy, với tham vọng đưa Dubai trở thành một trung tâm toàn cầu về phát triển và ứng dụng công nghệ in 3D vào năm 2030.
Dubai xây dựng tòa nhà văn phòng in 3D đầu tiên trên thế giới
In 3D trong xây dựng hoạt động như thế nào?
Khác với máy in 3D thông thường, hệ thống in 3D xây dựng sử dụng các thiết bị có kích thước lớn, thường được triển khai trực tiếp tại công trường. Máy in sẽ đùn hỗn hợp vật liệu xây dựng, phổ biến là bê tông hoặc vật liệu gốc xi măng được thiết kế riêng cho quá trình in, theo từng lớp dựa trên mô hình kỹ thuật số.
Một quy trình điển hình bắt đầu từ thiết kế kỹ thuật số, sau đó dữ liệu được chuyển thành các đường chạy của đầu in. Máy in sẽ liên tục tạo từng lớp vật liệu cho đến khi hình thành tường hoặc cấu kiện theo thiết kế. Các công đoạn như hoàn thiện bề mặt, lắp đặt cốt thép, hệ thống điện, nước, cửa và các bộ phận không phù hợp với quá trình in vẫn có thể cần được thực hiện bằng phương pháp truyền thống.
Điểm quan trọng vì vậy không nằm ở việc "in toàn bộ một tòa nhà bằng máy", mà ở khả năng tự động hóa một phần đáng kể quá trình tạo hình kết cấu, đặc biệt là tường và các cấu kiện có hình học phù hợp. Nhờ giảm phụ thuộc vào nhiều công đoạn thủ công, công nghệ có tiềm năng rút ngắn thời gian thi công, giảm nhu cầu nhân công trực tiếp, tối ưu lượng vật liệu sử dụng và cho phép tạo ra các hình dạng kiến trúc phức tạp mà phương pháp truyền thống có thể tốn nhiều thời gian hoặc chi phí hơn.
Dubai đã chuyển từ thử nghiệm sang công trình thực tế
Một trong những bằng chứng rõ nhất cho cách tiếp cận của Dubai là việc chính quyền trực tiếp triển khai các công trình quy mô lớn bằng công nghệ in 3D. Năm 2021, Dubai Municipality hoàn thành một tòa nhà hai tầng có diện tích 640 m² và cao 9,5 m bằng công nghệ in 3D. Công trình được thực hiện trực tiếp tại công trường, trong điều kiện ngoài trời và sử dụng các thành phần sản xuất trong nước. Dubai Municipality cho biết công trình này đã được Guinness World Records ghi nhận là tòa nhà in 3D lớn nhất thế giới tại thời điểm đó.
Công trình này có ý nghĩa vượt ra ngoài một kỷ lục. Nó chứng minh rằng công nghệ có thể được triển khai ở quy mô tòa nhà thực tế, trong điều kiện xây dựng ngoài trời, thay vì chỉ được sử dụng để tạo các mô hình hoặc cấu kiện nhỏ trong nhà máy. Bước tiếp theo là đưa công nghệ vào thị trường xây dựng dân dụng. Tháng 7/2023, Dubai Municipality công bố đã cấp giấy phép xây dựng đầu tiên cho một biệt thự tư nhân sử dụng công nghệ in 3D, tại khu vực Al Awir 1. Đặc biệt, dự án được thiết kế để có thể in các cấu trúc cao tới 4 m trong một phiên in và sử dụng hỗn hợp bê tông sản xuất hoàn toàn tại UAE.
Đến tháng 1/2024, Dubai Municipality tiếp tục công bố dự án biệt thự này như một bước tiến trong quá trình chuyển đổi từ phương pháp xây dựng truyền thống sang in 3D. Cơ quan này đồng thời cho biết đang cung cấp các hỗ trợ và cơ chế giám sát nhằm khuyến khích nhà thầu, kỹ sư, nhà đầu tư và các nhà phát triển bất động sản áp dụng công nghệ.
Từ chiến lược công nghệ đến khung pháp lý
Điểm khác biệt trong cách tiếp cận của Dubai là chính quyền không chỉ đưa ra mục tiêu, mà từng bước xây dựng cơ chế để công nghệ có thể được áp dụng trong các dự án xây dựng thực tế. Theo Dubai Municipality, cơ quan này chịu trách nhiệm xây dựng và công bố các quy định, tiêu chuẩn kỹ thuật liên quan đến in 3D trong xây dựng; đào tạo kỹ sư; thẩm định thiết kế và cấp phép; giám sát việc triển khai tại công trường; đồng thời chứng nhận các cơ sở sản xuất hỗn hợp bê tông dành cho công nghệ in 3D.
Sau Decree No. 24 of 2021, Dubai tiếp tục cụ thể hóa các yêu cầu kỹ thuật thông qua Administrative Resolution No. 217 of 2023, quy định các yêu cầu, quy chuẩn và thông số kỹ thuật liên quan đến việc sử dụng công nghệ in 3D trong xây dựng. Đến tháng 6/2024, Dubai Municipality tiếp tục công bố 3D Printing Guide – Design and Construction Guidelines for 3D Concrete Printing, cung cấp hướng dẫn chuyên môn về thiết kế và thi công bê tông in 3D.
Như vậy, Dubai đang hình thành một chuỗi quản lý tương đối hoàn chỉnh: từ đăng ký và cấp phép doanh nghiệp, tiêu chuẩn vật liệu, thiết kế, kiểm định, thi công đến giám sát công trình. Đây là điều kiện quan trọng để chuyển in 3D từ một công nghệ thử nghiệm thành một phương thức xây dựng có thể được áp dụng trong thị trường bất động sản thực tế.
Chiến lược và mục tiêu đầy tham vọng của Dubai
Chiến lược cấp chính quyền: Dubai triển khai Dubai 3D Printing Strategy từ năm 2016, với mục tiêu đưa Dubai trở thành trung tâm hàng đầu về công nghệ in 3D vào năm 2030. Xây dựng là một trong ba lĩnh vực trọng tâm. Mục tiêu rất tham vọng: Dubai đặt mục tiêu ít nhất 25% các công trình xây dựng mới sử dụng công nghệ in 3D vào năm 2030. Quy định này được thể chế hóa bằng Decree No. 24/2021.
Đã có công trình quy mô lớn: Năm 2021, Dubai Municipality xây dựng một tòa nhà 2 tầng, diện tích 640 m², cao 9,5 m bằng công nghệ in 3D; công trình được Dubai Municipality xác nhận là một kỷ lục thế giới tại thời điểm đó.
Không chỉ dừng ở thử nghiệm: Năm 2024, Dubai Municipality cấp giấy phép xây dựng đầu tiên cho một biệt thự tư nhân sử dụng công nghệ in 3D, cho thấy công nghệ đang được đưa vào quy trình xây dựng thực tế. Lợi ích được kỳ vọng: Dubai Municipality cho biết công nghệ này có thể giúp giảm đáng kể chi phí và nhân công, đồng thời giảm chất thải xây dựng tới khoảng 60%.
BuilData
