Hãy quên đi máy đào, máy trộn bê tông và hệ thống ván khuôn truyền thống.
Nếu các nhà nghiên cứu tại ETH Zürich làm theo cách của họ thì các công trường xây dựng trong tương lai có thể trông hoàn toàn khác biệt-có robot di động 3D-in các cấu trúc lưới thép phức tạp ngay tại chỗ.
Công nghệ mới nổi này, được gọi là Mesh Mould, có thể xác định lại cách các tòa nhà được thiết kế, chế tạo và xây dựng.
Từ xây dựng thông thường đến chế tạo kỹ thuật số
Việc xây dựng bê tông cốt thép ngày nay tuân theo một quy trình quen thuộc:
1. Thanh cốt thép được lắp ghép
2. Đổ bê tông vào cốp pha gỗ tạm
3. Ván khuôn được tháo dỡ sau khi bảo dưỡng
Mặc dù hiệu quả nhưng phương pháp này có những hạn chế lớn:
- Ván khuôn thường được-tùy chỉnh và loại bỏ sau một lần sử dụng
- Hình dạng phức tạp đắt tiền để sản xuất
- Chất thải xây dựng là đáng kể
- Tính linh hoạt của thiết kế bị hạn chế
Kết quả là hầu hết các tòa nhà đều dựa vào các dạng hình học tiêu chuẩn.
Khuôn lưới: Một khung kết cấu không có ván khuôn
Mesh Mold giới thiệu một cách tiếp cận cơ bản khác.
Thay vì sử dụng ván khuôn truyền thống, robot chế tạo khung lưới thép mịn theo từng lớp.
Lưới thép này hoạt động như:
>cả cốt thép và khuôn kết cấu cho bê tông.
Sau khi hoàn thành, bê tông được đổ vào và xung quanh cấu trúc lưới, tạo thành một phần tử chịu lực-có hầu hết mọi hình dạng.
Bước đột phá quan trọng rất đơn giản:
>bản thân cấu trúc này đã thay thế nhu cầu sử dụng khuôn tạm thời.
Tại sao thép lại quan trọng đối với hệ thống
Khuôn lưới phụ thuộc rất nhiều vào các tính chất độc đáo của thép:
- Độ bền kéo cao
- Cấu trúc linh hoạt
- Khả năng hàn và khả năng tạo hình của robot
Những đặc tính này cho phép thép:
- được hình thành chính xác bởi hệ thống robot
- đủ ổn định để giữ bê tông dưới áp lực
- thích ứng với hình học kiến trúc phức tạp
Trong chuỗi cung ứng xây dựng tiên tiến,-thép hiệu suất cao-bao gồm các loại kết cấu được gia cố và hợp kim-chống ăn mòn-là rất cần thiết để hỗ trợ các hệ thống được chế tạo kỹ thuật số như vậy.
Các nhà cung cấp vật liệu công nghiệp như Jiangsu Cunrui Metal Products Co., Ltd. hỗ trợ các lĩnh vực kỹ thuật hiện đại bằng cách cung cấp nhiều loại vật liệu thép và hợp kim được sử dụng trong môi trường xây dựng, cơ sở hạ tầng và chế tạo kết cấu, nơi độ bền, khả năng định hình và độ tin cậy là rất quan trọng.
Loại bỏ ván khuôn: Một sự thay đổi lớn trong logic xây dựng
Trong công trình bê tông cốt thép thông thường, ván khuôn là một trong những thành phần tốn nhiều tài nguyên nhất-.
Đó là:
- đắt tiền để thiết kế cho các hình dạng phức tạp
- tốn nhiều công sức-để lắp ráp
- thường bị loại bỏ sau khi sử dụng
Mesh Mold loại bỏ hoàn toàn bước này.
Bởi vì lưới thép dày đặc và có kết cấu chính xác:
- bê tông không bị rò rỉ qua
- không cần khuôn bên ngoài
- hình dạng cấu trúc được xác định bằng kỹ thuật số, không phải thủ công
Điều này về cơ bản làm thay đổi tính kinh tế của thiết kế kiến trúc.
Lợi ích bền vững của công nghệ khuôn lưới
Một trong những lợi thế quan trọng nhất của hệ thống này là hiệu quả vật liệu.
Bằng cách tháo dỡ ván khuôn và tối ưu hóa vị trí cốt thép, Khuôn lưới có thể:
- giảm tiêu thụ gỗ
- giảm thiểu chất thải xây dựng
- sử dụng vật liệu tổng thể thấp hơn
- nâng cao hiệu quả thiết kế
Ngoài ra, chế tạo kỹ thuật số cho phép các kỹ sư chỉ đặt vật liệu ở nơi cần thiết về mặt cấu trúc, giảm khối lượng không cần thiết.
Điều này làm cho hệ thống trở nên đặc biệt hấp dẫn đối với các chiến lược xây dựng bền vững.
Đổi mới kỹ thuật liên ngành
Sự phát triển của Mesh Mold không bị thúc đẩy bởi một nguyên tắc duy nhất.
Nó kết hợp chuyên môn từ:
- ngành kiến trúc
- người máy
- kỹ thuật kết cấu
- khoa học vật liệu
Các nhà nghiên cứu tại ETH Zürich, bao gồm các nhóm do Gramazio Kohler Research dẫn đầu, đã chứng minh rằng chế tạo bằng robot có thể đạt được độ chính xác về cấu trúc mà khó có thể tái tạo bằng tay.
Sự công nhận và thử nghiệm-trên thế giới thực
Dự án đã nhận được sự công nhận đáng kể, bao gồm Giải thưởng Công nghệ Thụy Sĩ ở hạng mục "Nhà phát minh".
Ngoài nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, Mesh Mold đang được thử nghiệm trong-điều kiện thực tế tại tòa nhà thử nghiệm NEST ở Thụy Sĩ.
NEST hoạt động như một cơ cấu nghiên cứu sống, nơi các công nghệ xây dựng mới được tích hợp vào các phần xây dựng mô-đun.
Tại đây, Mesh Mold đang được ứng dụng trong:
>hệ thống tường bê tông chịu lực-.
Mặc dù vẫn còn đang thử nghiệm nhưng điều này thể hiện một bước quan trọng hướng tới việc áp dụng thực tế.
Tại sao điều này lại quan trọng đối với tương lai của kiến trúc
Đổi mới xây dựng thường tiến triển theo từng bước chậm và tăng dần.
Tuy nhiên, về mặt lịch sử, có những đột phá như:
- vòm La Mã
- tòa nhà chọc trời có khung-thép
- hệ thống thang máy
đã định hình lại căn bản sự phát triển đô thị.
Khuôn lưới thuộc thể loại đổi mới cấu trúc này.
Nếu được phát triển đầy đủ, nó có thể kích hoạt:
- hình thức kiến trúc tùy biến cao
- giảm chất thải vật liệu
- quy trình xây dựng tự động
- cơ sở hạ tầng đô thị bền vững hơn
Về bản chất, nó chuyển việc xây dựng từ lắp ráp thủ công sang sản xuất kết cấu được hướng dẫn bằng kỹ thuật số.
suy nghĩ cuối cùng
Khuôn lưới không chỉ thể hiện một kỹ thuật xây dựng mới mà còn thể hiện sự thay đổi trong cách hình thành các tòa nhà.
Thay vì ép buộc thiết kế vào những khuôn mẫu tiêu chuẩn, kiến trúc sư có thể sớm thiết kế những cấu trúc:
>được chế tạo trực tiếp thành dạng cuối cùng bằng cách sử dụng hệ thống lưới thép robot.
Nếu thành công, công nghệ này có thể xác định lại mối quan hệ giữa thép, bê tông và kiến trúc-mở ra một chương mới trong công trình xây dựng bền vững, được thúc đẩy bằng kỹ thuật số.
Về hỗ trợ vật liệu công nghiệp
Các hệ thống xây dựng tiên tiến như Khuôn lưới dựa vào vật liệu thép-hiệu suất cao với các đặc tính cơ học chính xác và độ tin cậy về kết cấu.
Các công ty như Jiangsu Cunrui Metal Products Co., Ltd. đóng góp vào hệ sinh thái kỹ thuật rộng lớn hơn bằng cách cung cấp-các vật liệu thép và hợp kim cấp công nghiệp được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng cơ sở hạ tầng, xây dựng và chế tạo tiên tiến, nơi cần có độ bền, độ bền và khả năng thích ứng.
