Chúng ta có thể in 3D thịt bò, nhà cửa và giờ Trung Quốc còn in ra cả đập thủy điện

Tòa nhà Thành phố Dubai hiện là tòa nhà in 3D lớn nhất trên thế giới, với chiều cao 9,5 mét và diện tích dự án là 640 mét vuông. Công trình được thiết kế và thi công bởi ApisCor, một công ty có trụ sở chính tại Hoa Kỳ, kết cấu của nó cũng được xây dựng trực tiếp tại công trường bằng công nghệ in 3D.

Nhưng trong hai năm nữa, Trung Quốc có thể phá kỷ lục này về việc thực hiện công trình in 3D lớn nhất thế giới. Theo South China Morning Post, Trung Quốc đang sử dụng trí tuệ nhân tạo và công nghệ in 3D để xây dựng một dự án thủy điện trên cao nguyên Thanh Hải-Tây Tạng và công trình này sẽ trở thành dự án in 3D lớn nhất thế giới.

Theo dự kiến, nhà máy thủy điện Yangqu (Dương Khúc) sẽ được hoàn thành vào năm 2024, sau đó nó sẽ truyền tải gần 5 tỷ kWh điện cho thượng nguồn sông Hoàng Hà mỗi năm thông qua 1.500 km đường dây cao áp được xây dựng đặc biệt để truyền tải năng lượng xanh.

Liu Tianyun, nhà khoa học chính của dự án, đã xuất bản một bài báo nghiên cứu liên quan vào ngày 27 tháng 4 trên Tạp chí của Đại học Thanh Hoa (Ấn bản Khoa học Tự nhiên). Bài báo giới thiệu công nghệ in 3D cho kỹ thuật chiết rót và các hệ thống thiết bị robot khác nhau của nó. Hệ thống in 3D cho kỹ thuật chiết rót có thể lấp đầy từng lớp dưới sự kiểm soát của việc lập lịch trình và theo chu kỳ từng lớp cho đến khi xây dựng xong bản in 3D của toàn bộ dự án hoàn thành.

Máy in 3D ban đầu được sinh ra như một cách để chế tạo các linh kiện sử dụng vật liệu quý với ít chất thải hơn. So với các quy trình sản xuất như cắt và mài, in 3D tích tụ vật liệu thành từng lớp, do đó ít lãng phí hơn.

Theo nghiên cứu của nhóm Liu Tianyun, sự phát triển của công nghệ in 3D hiện tại hoàn toàn phù hợp với các công trình xây dựng chẳng hạn như đập trữ nước, đường cao tốc, lấp sân bay và các dự án khác. Nhóm nghiên cứu cho biết thêm, việc thử nghiệm công nghệ này trong các dự án xây dựng trước đây cho thấy máy móc thông minh có thể thực hiện công việc tốt hơn con người, và sẽ "giải phóng con người khỏi công việc nặng nhọc, lặp đi lặp lại và nguy hiểm".

Ngay từ hơn 10 năm trước, Liu Tianyun, một nhà nghiên cứu liên kết tại Phòng thí nghiệm trọng điểm của Nhà nước về Khoa học và Kỹ thuật Nước tại Đại học Thanh Hoa, và nhóm của ông đã nảy ra ý tưởng "in" các dự án xây dựng quy mô lớn.

Họ nghĩ rằng toàn bộ một công trường có thể được biến thành một chiếc máy in khổng lồ, với vô số máy móc tự động hoạt động liền mạch với nhau như các bộ phận khác nhau.

Nhóm nghiên cứu cho biết, dây chuyền in 3D của dự án chiết rót yêu cầu nhiều robot xây dựng kỹ thuật khác nhau hoạt động cùng nhau. Robot thông minh trong lĩnh vực kỹ thuật xây dựng được thể hiện bằng robot lăn, robot lát, xe tải không người lái và robot đào có khả năng tích hợp nhận thức chiều sâu, ra quyết định hiệu quả và điều khiển chính xác, đã đạt hoặc thậm chí vượt mức hoạt động thủ công trong thực tế. Đặc biệt là trong các tình huống nơi mà môi trường xung quanh nguy hiểm, hiệu quả của nó hơn hẳn các phương pháp vận hành truyền thống.

Bằng cách này, sau khi "cắt" mô hình máy tính của con đập thành nhiều lớp, trí tuệ nhân tạo ở trung tâm của dự án sẽ chỉ định một nhóm robot để thêm từng lớp một và sử dụng dữ liệu từ các cảm biến để giám sát chất lượng xây dựng. Sau đó, robot đào đá để khai thác đá, xe tải không người lái để vận chuyển vật liệu, in 3D để xây đập thủy điện

Việc thường xuyên bị cô lập do dịch bệnh đã khiến các dự án dựa vào nhiều nhân lực rơi vào bế tắc, và việc xây dựng các dự án thủy lợi dựa vào nhân lực cũng bị ảnh hưởng rất nhiều.

Việc sử dụng robot tự động, phương tiện không người lái và in 3D có thể giải phóng một phần nhân lực, đồng thời, đối với các dự án trong môi trường khắc nghiệt như xây dựng trạm thủy điện, nó có thể hoạt động hiệu quả mà không gây nguy hiểm đến tính mạng con người.

Hiện nay, thông qua công nghệ trí tuệ nhân tạo, hệ thống đã có thể hiện thực hóa hàng loạt thiết bị tự động phục vụ kỹ thuật thi công trên công trường.

Máy xúc không người lái sẽ có thể xác định và tải vật liệu trong bãi vào một đội xe tải tự động, và xe ben không người lái sẽ thực hiện việc bốc xếp một cách tự chủ.

Theo bài báo, xe ben không người lái để vận chuyển vật liệu đập có được thông tin về nhu cầu vận chuyển vật liệu đập và thông tin tọa độ của vị trí phân phối vật liệu đập, và tự mình tiến hành xây dựng đập. Xe vận chuyển sử dụng thiết bị định vị GPS để vận chuyển chính xác vật liệu đến đập để nhận biết sự phân bố chính xác của vật liệu đập. Đồng thời, xe vận tải gửi thông tin vận chuyển thực tế đến hệ thống điều phối công nghệ xây dựng 3D của đập đất đá theo thời gian thực thông qua công nghệ truyền thông không dây và lưu trữ trong cơ sở dữ liệu.

Theo kế hoạch, tổ máy đầu tiên của nhà máy thủy điện Yangqu sẽ hoàn thành và đưa vào vận hành vào cuối năm 2024, toàn bộ tổ máy sẽ hoàn thành vào năm 2025. Sau khi hoàn thành đưa vào vận hành, tổng công suất lắp đặt của nhà máy thủy điện Yangqu sẽ là 1,2 triệu KW, tổng dung tích chứa của hồ là 1,639 tỷ mét khối/ năm, số giờ sử dụng bình quân đạt 3.943 giờ, hàng năm. Sản lượng điện trung bình sẽ là 4,732 tỷ kilowatt giờ, tương đương với việc tiết kiệm 1,467 triệu tấn than, giảm 4,412 triệu tấn khí thải carbon dioxide mỗi năm.