Xây dựng bằng công nghệ in 3D đã phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây, khi những tiến bộ trong công nghệ và ngành vật liệu cho phép tạo nên những thiết kế lớn hơn và tham vọng hơn.
Các mục đích sử dụng trong lĩnh vực này cũng ngày càng đa dạng, từ nhà ở giá rẻ đến căn cứ NASA được quy hoạch trên Mặt trăng.
Hầu hết các công trình in 3D đều được xây dựng bằng bêtông hoặc các loại ximăng bền, rẻ và đáng tin cậy, mặc dù hầu như luôn đi kèm với việc phát thải carbon lớn. Nhưng một công nghệ mới trong lĩnh vực này có thể mang đến một cách tiếp cận bền vững hơn, đó là in 3D bằng đất.
Tại Kibaha, Tanzania, ngay phía tây thủ đô Dar es Salaam, một nhóm kiến trúc sư tiên phong đang chuẩn bị xây dựng một ngôi làng mới với trọng tâm là “in bằng đất.” Dự án Hope Village sẽ được xây dựng bằng hệ thống in Crane WASP trị giá 160.000 euro (173.000 USD)
Do công ty kiến trúc Hassell và ClarkeHopkinsClarke, cùng với quỹ từ thiện One Heart hợp tác thực hiện, ngôi làng này nhằm cung cấp chỗ ở cho những em nhỏ có hoàn cảnh khó khăn hoặc môi trường gia đình không an toàn.
Ngôi làng sẽ đủ chỗ cho 480 trẻ em, gồm cả trường học, chỗ ở, nơi đào tạo kỹ năng sống. Gần 50 tòa nhà được lên kế hoạch xây dựng trong một vùng đất có thể canh tác, chăn nuôi, chơi thể thao và giải trí.
Tòa nhà mang tính biểu tượng của Hope Village là trung tâm cộng đồng, một thiết kế in 3D sẽ đóng vai trò là hội trường trường học và căngtin trong tuần và là nơi tổ chức các sự kiện lớn hơn vào cuối tuần.
Các kiến trúc sư cho biết họ muốn sử dụng đất có nguồn gốc tại địa phương để xây dựng trung tâm cộng đồng, nhưng khá thận trọng với đất nện, một loại đất thường được nén chặt thành các mảng dày và phẳng.
"Chúng tôi muốn đảm bảo rằng chúng tôi có thể tạo ra những bức tường có thể thông gió cho tòa nhà, đồng thời cũng mang lại ánh sáng," Xavier De Kestelier, giám đốc thiết kế và đổi mới của Hassell, cho biết trên CNN.
Công nghệ in 3D giúp tạo nên những bức tường “hở và xốp,” bằng loại đất có nguồn gốc trong phạm vi 25km tính từ địa điểm này, với một lớp thép mỏng ở giữa để gia cố. Đất thích hợp để in thường gồm 15 đến 30% là đất sét, với đặc tính liên kết tự nhiên. Tuy nhiên, các kiến trúc sư vẫn chưa quyết định được có nên thêm vật liệu kết dính nào vào trong hỗn hợp nữa hay không.
Các bức tường sẽ không có tính chịu lực. Một cấu trúc bằng kim loại sẽ nâng đỡ cho phần mái nhô ra che phủ các bức tường và bảo vệ chúng khỏi các tác động khác. Mái nhà sẽ được làm từ những đoạn gỗ ngắn được thu thập trong khu vực. Chúng sẽ được liên kết lại tạo thành mái nhà, phủ lên phần khung như một chiếc lều vải và hoàn thiện với tấm kim loại nâng đỡ.
Xây nhà từ đất là công nghệ đã có từ thời tiền sử, với các ngôi nhà có nhiều hình dạng, làm từ nhiều chất liệu khác nhau, như gạch, bùn và đất nện. Ngôi nhà in 3D đầu tiên được làm hoàn toàn từ đất là TECLA, do Mario Cucinella Architects thiết kế, được xây dựng gần Ravenna, Italy vào năm 2021.
Những ngôi nhà bằng đất, giống như bất kỳ tòa nhà nào được xây dựng mà không có khung thép hay cốt thép, đều sử dụng một cấu trúc có tính toàn vẹn và mạnh mẽ, đó là cấu trúc đường cong, như mái vòm, vòm, hầm. Trong đó, đền Pantheon ở Rome là công trình mái vòm không có khung hỗ trợ lớn nhất thế giới vẫn tồn tại sau gần 2.000 năm.
Ở Tanzania, máy in sẽ tạo ra các lớp đất nén chặt trong các khung định hình được kết nối với nhau để tạo không gian âm cho ánh sáng và không khí lọt qua.
Phần mái nhô ra của trung tâm cộng đồng Tanzania sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ các bức tường khỏi tác động xói mòn của mưa với kỳ vọng sẽ tồn tại được rất lâu.
Do công nghệ mới này mới xuất hiện gần đây, một số chuyên gia vẫn còn e ngại về việc các tòa nhà in 3D sẽ hoạt động thế nào trong lâu dài, trong khi những người khác lại nói về “khu vực pháp lý xám” tiềm ẩn liên quan đến các quy định về xây dựng.
Ngay cả kỹ sư tiên phong trong lĩnh vực xây dựng bằng công nghệ in 3D cũng cho biết trên tờ New Yorker vào năm ngoái rằng “không cần phải thổi phồng quá mức” công nghệ này.
Trong khi đó, những người bảo vệ công nghệ này cho rằng đây là cách nhanh chóng và hiệu quả để xây dựng nhà ở và các công trình thấp tầng khác, vào thời điểm mà ngay cả một số quốc gia phát triển nhất về kinh tế cũng đang gặp phải tình trạng thiếu hụt nhà ở./.
