Shimizu Corporation phát triển hệ thống in 3D phun vật liệu có khả năng tạo cấu kiện bê tông cốt thép kích thước lớn
Ngày 26 tháng 12 năm 2025 – Công nghệ & Sản phẩm
Hình ảnh thử nghiệm minh họa (từ thông cáo báo chí)
Tập đoàn Shimizu Corporation đã phát triển một hệ thống in 3D dạng phun vật liệu có khả năng thi công các cấu kiện bê tông cong kích thước lớn có tích hợp cốt thép. Hệ thống kết hợp robot giàn (gantry robot) có chín bậc tự do với bộ mô phỏng phun, cho phép kiểm chứng trước hành vi của vật liệu sau khi phun. Cách tiếp cận này giúp tự động hóa quá trình tạo hình với độ chính xác cao đối với các cấu kiện kết cấu có cốt thép và các bộ phận kích thước lớn, hình dạng phức tạp – những hạng mục vốn khó thực hiện bằng công nghệ in 3D dạng đùn vật liệu truyền thống.
Bộ mô phỏng phun, thành phần cốt lõi của hệ thống, được Shimizu Corporation phát triển chung với Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Tính toán và Robot (CERLAB), do Giáo sư Kenji Shimada thuộc Khoa Cơ khí, Đại học Carnegie Mellon (Hoa Kỳ) chủ trì. Thông qua mô phỏng, các thông số tối ưu như quỹ đạo đầu phun, khoảng cách, góc phun, tốc độ phun và lưu lượng vật liệu được xác định trước, từ đó thiết lập các tham số điều khiển cho quá trình in. Cách làm này giúp nâng cao độ chính xác thi công và giảm thiểu tỷ lệ lỗi.
Robot giàn phục vụ in 3D gồm cơ cấu di chuyển theo phương X–Y (hai trục) bố trí trên phần trên của khung cổng, kết hợp với một cánh tay robot có bảy bậc tự do được treo phía dưới. Cấu hình này cho phép phun vật liệu linh hoạt theo nhiều hướng khác nhau.
Phạm vi tạo hình của hệ thống đạt chiều sâu 6 mét, chiều rộng 4 mét và chiều cao 3 mét. Vật liệu được phun từ đầu vòi gắn ở cuối cánh tay robot theo nhiều hướng, cho phép bê tông được lấp đầy vào cả những khu vực bên trong hệ cốt thép dày đặc. Trong thử nghiệm thực chứng, hệ thống đã tạo hình thành công một bức tường cong xoắn, với phần dưới và phần trên nhô ra từ khu vực trung tâm, cao 2,5 mét chỉ trong khoảng 4 giờ.
Trong thời gian tới, Shimizu Corporation sẽ tiếp tục thúc đẩy nghiên cứu và phát triển các công nghệ in 3D trong xây dựng ở mức độ cao hơn, hướng tới mục tiêu tự động hóa hoàn toàn quá trình thi công bê tông.
