Kiến trúc bền vững bằng đất in 3D

Xây dựng bằng máy in 3D đã nhanh chóng phát triển nhờ vào các tiến bộ trong công nghệ và khoa học vật liệu, cho phép thiết kế các công trình lớn và tham vọng hơn. Hầu hết các công trình hiện tại sử dụng bê tông hoặc xi măng, mặc dù điều này thường kèm theo lượng khí thải carbon đáng kể. Một giải pháp bền vững hơn là in 3D bằng đất.

Tại Kibaha, Tanzania (quốc gia ở Đông Phi) một dự án đầy sáng tạo có tên Hope Village đang được triển khai với công nghệ in 3D bằng đất. Được thực hiện bởi hai công ty kiến trúc Hassell và ClarkeHopkinsClarke cùng với quỹ từ thiện One Heart, dự án nhằm cung cấp nhà ở và hỗ trợ giáo dục cho trẻ em gặp hoàn cảnh khó khăn. Hope Village sẽ bao gồm gần 50 tòa nhà, khu vực canh tác, chăn nuôi, thể thao và giải trí, cùng với việc cung cấp chỗ ở, chăm sóc và đào tạo kỹ năng cho trẻ em và các cô gái dễ bị tổn thương từ 3 đến 18 tuổi.

Bản vẽ về hội trường cộng đồng - một dự án cộng đồng ở Tanzania sẽ sử dụng công nghệ in 3D cho các bức tường.

Trung tâm cộng đồng là công trình nổi bật của dự án, sẽ phục vụ như một hội trường, trường học hoặc căng tin trong tuần và mở cửa cho cộng đồng vào cuối tuần. Các bức tường sẽ được in từ đất lấy trong vòng 25 km từ địa điểm, với lớp lưới kim loại mỏng giữa các lớp để tăng cường độ bền. Mái lợp sẽ được làm từ gỗ địa phương, kết nối trên mặt đất và nâng lên như một chiếc lều vải, sau đó hoàn thiện bằng tấm kim loại.

Dự án này không chỉ thúc đẩy sự bền vững trong xây dựng mà còn mang lại cơ hội đào tạo cho cộng đồng địa phương trong việc sử dụng công nghệ in 3D.

Thiết kế truyền thống, công nghệ hiện đại

Việc in 3D bằng đất lần đầu tiên được thử nghiệm vào năm 2018, và ngôi nhà 3D in hoàn toàn bằng đất, gọi là TECLA, được thiết kế bởi Mario Cucinella Architects và xây dựng gần Ravenna, Italy vào năm 2021.

Những công trình này, như bất kỳ công trình nào không có thép hoặc khung thép, phụ thuộc vào các hình dạng có tính toàn vẹn cấu trúc mạnh mẽ. Điều này thường có nghĩa là các đường cong, cho dù mái vòm (như Pantheon ở Rome, vẫn là mái vòm không hỗ trợ lớn nhất thế giới gần 2.000 năm sau). Tại Tanzania, máy in sẽ xây dựng các lớp đất nén trong các cột cong liên kết, để lại không gian âm cho ánh sáng và không khí lọt qua.

Nguyên mẫu cấu trúc tường được chế tạo bằng máy in 3D bởi Viện Kiến trúc Tiên tiến Catalonia ở Tây Ban Nha.

Ngoài hình dạng, độ bền kỹ thuật là một thách thức quan trọng khi làm việc với đất. Bê tông là một vật liệu bền bỉ có thể chịu đựng các yếu tố; đất thì không như vậy. Nhưng ông Xavier De Kestelier, Trưởng bộ phận thiết kế và đổi mới của Hassell khẳng định rằng khi nói đến kiến trúc in 3D, “Chúng tôi không cần phải sử dụng nhiều bê tông hơn, và tùy chọn bền vững hơn là tương lai khi được sử dụng đúng cách."

Mái lợp của trung tâm cộng đồng tại Tanzania sẽ rất quan trọng trong việc bảo vệ các bức tường khỏi hiệu ứng xói mòn của mưa, và Hassell cho biết họ đã được khuyến khích bởi chuyến thăm tới dự án TOVA của IAAC năm 2022, tòa nhà 3D in bằng đất đầu tiên của Tây Ban Nha.

Vì sự mới mẻ của công nghệ, một số chuyên gia vẫn còn nghi ngờ về cách các tòa nhà in 3D sẽ tồn tại trong dài hạn, trong khi những người bảo vệ công nghệ cho rằng đây là một cách nhanh chóng và hiệu quả để xây dựng nhà ở và các công trình thấp tầng khác, trong khi ngay cả một số quốc gia phát triển nhất về kinh tế cũng đang chứng kiến tình trạng thiếu hụt nhà ở.

Trở thành di sản

Dự án Hope Village sẽ được xây dựng bằng hệ thống in Crane WASP trị giá 160.000 euro (173.000 USD) đã được sử dụng cho cả TOVA và TECLA.

“Kế hoạch không chỉ là sử dụng công nghệ mà còn đưa công nghệ đến địa điểm tại Tanzania và để lại đó”, ông De Kestelier nói. Là một phần của cam kết của dự án về cộng đồng và đào tạo kỹ năng, các nhà thầu sẽ dạy người dân địa phương cách sử dụng máy in để cộng đồng có thể xây dựng thêm các công trình trong tương lai.

Hope Village tham vọng hơn, theo ông Mark Loughnan, Trưởng bộ phận thiết kế tại Hassell: “Đây là lần đầu tiên chúng tôi thử nghiệm phương pháp mà chúng tôi hy vọng sẽ chứng minh được thành công". Và ông cũng cho biết thêm, mô hình này có thể một ngày nào đó được nhân rộng ở những địa điểm khác.

Bản vẽ cho thấy thiết kế dự kiến ​​cho mái của trung tâm cộng đồng, sử dụng gỗ có nguồn gốc tại địa phương, được chế tác thành thiết kế liên kết sẽ được dựng trên mặt đất và "phủ" lên các giá đỡ bằng kim loại giống như chiếc lều.

Với việc xây dựng nhà ở đã được triển khai và dự kiến việc xây dựng trung tâm cộng đồng sẽ bắt đầu vào đầu năm 2025. “Chúng tôi đang tận dụng thiết kế để cải thiện trải nghiệm cuộc sống hàng ngày của mọi người”, ông Loughnan nói. “Mục tiêu của chúng tôi là không chỉ hỗ trợ và chữa lành mà còn giáo dục, đồng thời thúc đẩy sự đổi mới.”

Có thể bạn quan tâm:

Những điều mong đợi từ Olympic Paris 2024

Nguồn CNN