NGHIÊN CỨU - ỨNG DỤNG

Xốp in 3D ra đời với kì vọng có thể thay thế bê tông truyền thống

15/06/2023 - 01:45 CH

Nhằm khai thác tiềm năng của sản xuất vật liệu không khuôn bằng robot in 3D cỡ lớn, dự án nghiên cứu mang tên Airlements tại ETH phối hợp với FenX AG đã đi sâu vào việc sử dụng bọt khoáng không chứa xi măng làm từ chất thải tái chế. Mục tiêu của nghiên cứu là xây dựng các hệ thống tường nguyên khối, nhẹ và cách nhiệt ngay một cách nhanh chóng, giảm thiểu sử dụng xi măng, nhân công và các chi phí liên quan.

Vật liệu xốp in 3D không chứa xi măng nhưng có thể chịu lực và có những tiềm năng ưu việt hơn bê tông truyền thống.

Bọt khoáng không xi măng là vật liệu xốp có thể được sử dụng ở nhiều mật độ khác nhau, phân bổ một cách chiến lược lớp cách nhiệt và độ bền khi cần. Kỹ thuật và chất liệu này tối ưu hóa hiệu suất nhiệt và mức tiêu thụ năng lượng cần thiết để sưởi ấm không gian bên trong. Hơn nữa, cách sử dụng một loại vật liệu duy nhất có mật độ khác nhau tạo điều kiện thuận lợi cho việc tái sử dụng và tái chế các bộ phận của cấu trúc nhà trong tương lai, vốn đã có lượng khí thải carbon thấp hơn so với nhựa hoặc xốp bê tông.

Các phần ghép lõi rỗng trước tiên sẽ được tạo hình bằng phương pháp in 3D bằng chất liệu xốp không xi măng.

Sau khi được in thành hình, các bộ phận sẽ được để khô tự nhiên và sơn phủ.

Bức tường Airlements có chiều cao 2m, được tạo thành từ việc lắp ghép 4 bộ phận in 3D. Mỗi đoạn rỗng nặng 25kg và được in trong vòng chưa đầy một giờ, sau đó được để cứng lại trong suốt một tuần trong môi trường được kiểm soát. Hoạt động trong phạm vi nhiệt độ từ 20 - 28°C và độ ẩm tương đối từ 20 - 70%, những chỉ số này loại bỏ nhu cầu xử lý sử dụng nhiều năng lượng, một bước tiến đáng kể so với các nghiên cứu trước đây liên quan đến bọt khoáng không chứa xi măng. Ngoài ra, kết cấu lượn sóng của tường cũng có khả năng chịu lực tốt hơn.

Các bộ phận được lắp ráp dễ dàng.

Để biến Airlements thành một hệ thống nguyên khối gắn kết, lõi rỗng có thể được lấp đầy bằng bọt khoáng và bịt kín bằng lớp bảo vệ bằng thạch cao không xi măng. Bằng cách này, chúng có thể được sử dụng như những bức tường phi kết cấu. Theo tiến độ nghiên cứu, bước tiếp theo của dự án sẽ tập trung vào tăng cường khả năng chịu lực và tinh chỉnh độ chính xác trong sản xuất của hệ thống in 3D.