Ngành xây dựng Nhật Bản đang đối mặt với khủng hoảng năng suất nghiêm trọng do chi phí vật liệu tăng và lực lượng lao động già hóa. Công nghệ in 3D (3DPC) nổi lên như một giải pháp tiềm năng, được minh chứng qua việc xây dựng thành công ngôi nhà mẫu 'Stealth House'.
Giới thiệu 'Stealth House' và Công nghệ 3DPC
Công ty khởi nghiệp Kizuki đã giới thiệu "Stealth House," ngôi nhà hai tầng in 3D đầu tiên tại Nhật Bản. Dự án này là sự hợp tác giữa Kizuki và hơn 20 công ty, bao gồm ONOCOM, và đã hoàn thành việc xây dựng tại Thành phố Kurihara, tỉnh Miyagi.
- Quy trình thực hiện: Đây là lần đầu tiên tại Nhật Bản một quy trình hoàn chỉnh – từ dữ liệu thiết kế đến in ấn tại chỗ và hoàn thiện – được thực hiện thành công ở quy mô nhà ở hai tầng.
- Chi tiết công trình: Ngôi nhà cao 6 mét và có diện tích 50m², lấy cảm hứng từ các hang động tự nhiên. Toàn bộ quá trình in ấn, từ móng đến tường bao, chỉ mất 14 ngày.
- Cấu trúc: Các bức tường ngoại thất sử dụng "cấu trúc rỗng" được đổ bê tông cốt thép để đảm bảo tuân thủ các quy chuẩn xây dựng nghiêm ngặt về thiết kế chống động đất.
Tiềm năng của Công nghệ In 3D trong Xây dựng
Công nghệ 3DPC được kỳ vọng giải quyết nhiều vấn đề cốt lõi của ngành xây dựng truyền thống:
- Tăng hiệu suất: Giảm thiểu nhân công, giảm lãng phí vật liệu và tăng cường an toàn tại công trường.
- Giải quyết thiếu hụt lao động: Với lực lượng lao động đang già đi, các chuyên gia nhận định 3DPC có khả năng kết hợp nhiều nghề thủ công truyền thống, giúp nâng cao năng suất xây dựng dân dụng, vốn đang thấp hơn mức của Mỹ.
- Ứng dụng đa dạng: Hiện tại, 3DPC chủ yếu được áp dụng cho cơ sở hạ tầng dân dụng (như nhà ga tàu hỏa in 3D đầu tiên trên thế giới hoặc đường bộ). Tuy nhiên, nó cũng được triển khai cho nhà ở giá phải chăng và phục hồi sau thiên tai (như các bungalow tại Noto Peninsula năm 2024).
Rào cản và Hướng đi Phát triển
Mặc dù tiềm năng lớn, việc áp dụng rộng rãi công nghệ này vẫn đối mặt với nhiều thách thức mang tính thể chế hơn là kỹ thuật:
- Quy định pháp lý: Việc cấp phép hiện tại vẫn được thực hiện theo từng trường hợp cụ thể, đòi hỏi cần có các tiêu chuẩn kỹ thuật và khuôn khổ pháp lý chuyên biệt cho 3DPC.
- Dữ liệu và Tài chính: Các nhà đầu tư vẫn còn e ngại do thiếu dữ liệu về độ bền lâu dài và sự thận trọng từ các công ty bảo hiểm. Ngoài ra, các quy định tài chính hiện hành về thế chấp nhà ở cũng có thể loại trừ nhiều sản phẩm nhà ở in 3D khỏi các gói vay tiêu chuẩn.
- Hệ sinh thái tự động hóa: Để tối đa hóa hiệu quả, 3DPC cần được kết hợp với các công nghệ khác như tiền chế (prefabrication), thiết kế bằng AI và thiết bị tự hành. Các sáng kiến như "i-Construction" của chính phủ đang thúc đẩy quá trình số hóa toàn ngành.
