bài tập lớn môn năng lực số ứng dụng đề tài ứng dụng của công nghệ in 3d trong lĩnh vực xây dựng

CHƯƠNG 2: NH NG KHÓ KHĂN TRONG NGÀNH XÂY D NGỮỰ2.1.

H C VI N NGÂN HÀNG Ọ Ệ KHOA QU N TR KINH DOANH Ả Ị

-BÀI T P L N Ậ Ớ MÔN NĂNG L C S NG D NG Ự Ố Ứ Ụ

Đ TÀI Ề

NG D NG C A CÔNG NGH IN 3D TRONG LĨNH V C XÂY D NG

Gi ng viên h ả ướ ng d n: Nguy n Phan Tình ẫ ễ

L p ớ : K26QTKDB

Danh sách nhóm 14:

1 Mã sinh viên: 26A4031473 H tên: Đ u Th Huy n Ly ọ ậ ị ề

2 Mã sinh viên: 26A4032352 H tên: ọ Đoàn T ườ ng Vi

3 Mã sinh viên: 26A4031908 H tên: Ph m Th Thanh Th o ọ ạ ị ả

4 Mã sinh viên: 26A4031909 H tên: Tr n Th Ph ọ ầ ị ươ ng Th o ả

5 Mã sinh viên: 26A403514 H tên: ọ Sakhon Dalavong

HÀ N I – 12/2023 Ộ

TÊN Đ TÀI Ề

NG D NG CÔNG NGH IN 3D TRONG NGÀNH XÂY D NG

Giáo viên h ướ ng d n: Nguy n Phan Tình ẫ ễ Danh sách nhóm 14

viên

T l ph n trăm ỉ ệ ầ đóng góp

3

100%

2

100%

3 Ph m Th Thanh Th o ạ ị ả 26A403190

8

100%

4 Tr n Th Ph ầ ị ươ ng Th o ả 26A403190

9

100%

M C L C Ụ Ụ

L I M Đ U Ờ Ở Ầ _5

CH ƯƠ NG 1: KHÁI QUÁI CHUNG V CÔNG NGH IN 3D Ề Ệ 6 1.1 Gi i thi u chung v công ngh in 3D ớ ệ ề ệ _6 1.1.1 In 3D là gì? 1.1.2 Ngu n g c công ngh in 3Dồ ố ệ 1.1.3 Nguyên lí ho t đ ngạ ộ _ 1.1.4 Các loa công ngh in 3Dị ệ _ 1.1.5 u đi m và h n ch c a công ngh in 3DƯ ể ạ ế ủ ệ 1.2 Công nghệ in 3D trong xây dựng 8

CH ƯƠ NG 2: NH NG KHÓ KHĂN TRONG NGÀNH XÂY D NG Ữ Ự _9 2.1 Chi phí nguyên, v t li u ngày càng tăng ậ ệ 9

2.2 Ti n đ thi công còn ch m tr ế ộ ậ ễ 9 2.3 Tai n n lao đ ng ạ ộ _10

2.4 Vấn đề ô nhiễm môi trường 10

CH ƯƠ NG 3: CÔNG NGH IN 3D GI I QUY T NH NG KHÓ KHĂN TRONG XÂY D NG NH TH NÀO? Ệ Ả Ế Ữ Ự Ư Ế _11

3.1 Ti t ki m chi phí ế ệ _11

3.2 Ti n đ thi công v ế ộ ượ ậ _11 t b c 3.3 Gi m t l tai n n lao đ ng ả ỉ ệ ạ ộ 12 3.4 Gi m thi u ch t th i ả ể ấ ả 12

3.5 Giúp thực hiện những công trình mơ ước 12

CH ƯƠ NG 4: TH C TR NG CÔNG NGH IN 3D VÀ GI I PHÁP PHÁT TRI N CÔNG NGH IN 3D TRONG NGÀNH XÂY Ự Ạ Ệ Ả Ể Ệ

D NG Ự 13

4.1 Thực trạng công nghệ in 3D _13 4.2 Giải pháp phát triển công nghệ in 3D _14

CH ƯƠ NG 5: XU H ƯỚ NG VÀ TI M NĂNG PHÁT TRI N C A CÔNG NGH IN 3D TRONG XÂY D NG Ề Ể Ủ Ệ Ự 14

5.1 Công ngh in 3D Vi t Nam ệ ở ệ _14

5.2 Công ngh in 3D trên th gi i ệ ế ớ 15

K T LU N Ế Ậ 17

TÀI LI U THAM KH O Ệ Ả 18

L I M Đ U Ờ Ở Ầ

M t s n ph m đ c ch t o b ng các ph ng pháp s n xu t truy n th ng thì m t

chi phí chi tr cho vi c s n xu t ả ệ ả ấ cũng không ph i là m t đi u d dàngả ộ ề ễ Đ gi i quy t có nh ng v n đ đó thìể ả ế ữ ấ ề công ngh in 3D ra đ iệ ờ và đã tr thành xu hở ướ ng công ngh quan tr ng trên th gi i và là m t trong nh ngệ ọ ế ớ ộ ữ công ngh ch ch t c a cu c Cách m ng công nghi p l n th t Hi n nay, các ng d ng c a công ngh inệ ủ ố ủ ộ ạ ệ ầ ứ ư ệ ứ ụ ủ ệ 3D đang ngày càng phát tri n r ng rãi, nó thâm nh p sâu t các lĩnh v c công nghi p vĩ mô nh hàng không,ể ộ ậ ừ ự ệ ư

vũ tr đ n các ngành c b n nh y t , giáo d c, xây d ng, ki n trúc, ngh thu t và th i trang ụ ế ơ ả ư ế ụ ự ế ệ ậ ờ Đ có th tìmể ể

hi u sâu h n nh ng lể ơ ữ ợi ích mà công ngh in 3D mang l i cũng nh nh ng đ nh hệ ạ ư ữ ị ướ ng phát tri n công nghể ệ

in 3D trong tương lai nhóm chúng em đã nghiên c u và đ a ra đ tài “ ng d ng công ngh in 3D trong ngànhứ ư ề Ứ ụ ệ xây d ng” ự

PH N N I DUNG Ầ Ộ

CH ƯƠ NG 1: KHÁI QUÁI CHUNG V CÔNG NGH IN 3D Ề Ệ

1.1 Gi i thi u chung v công ngh in 3D ớ ệ ề ệ

1.1.1 In 3D là gì?

- Công ngh in 3D (Three Dimensional Printing) hay còn g i là Công ngh s n xu t đ p d n, là m t chu i k tệ ọ ệ ả ấ ắ ầ ộ ỗ ế

h p các công đo n khác nhau đ t o ra m t v t th ba chi u Trong In 3D, các l p v t li u đ c đ p ch ng

lên nhau và đượ c đ nh d ng dị ạ ướ ự ểi s ki m soát c a máy tính đ t o ra v t th Các đ i tủ ể ạ ậ ể ố ượ ng này có th cóể hình d ng b t kỳ, và đạ ấ ượ ạc t o ra t m t mô hình 3D ho c các ngu n d li u đi n t khác.ừ ộ ặ ồ ữ ệ ệ ử

1.1.2 Ngu n g c công ngh in 3Dồ ố ệ

Công ngh in 3D đã ra đ i cách đây 30 năm Vào nh ng năm 1980, các thi t b và v t li u đ c bi t dành choệ ờ ữ ế ị ậ ệ ặ ệ

s n xu t b i đ p đã d n phát tri n Năm 1981, nhà sáng t o ng i Nh t Hideo Kodama đã t o ra ph ng

pháp t o mô hình nh a ba chi u b ng cách s d ng hình nh c ng polymer Đ n năm 1984, nhà phát minhạ ự ề ằ ử ụ ả ứ ế

ng i Mỹ Charles Hull c a Công ty H th ng 3D đã phát tri n m t h th ng nguyên m u b ng cách thêm các

l p v i gi y n n và ánh sáng c c tím laser Nh ng đ i m i c a Hull trong vi c thi t k đ nh d ng t p STL đã

đ c s d ng r ng rãi trong ph n m m in 3D Trong 20 năm t 1986 đ n 2007, công ngh này v n ch a

ph bi n , m i ch đang giai đo n xâm nh p Ph i đ n năm 2009, công ngh in 3D m i có bi n đ ng l n trên

th tr ng và t đó, in 3D d n phát tri n r ng rãi cùng v i các giai đo n sáng t o khác nhau c a con ng i,

công ngh này đã đệ ượ ức ng d ng vào nhi u lĩnh v c khác nhau nh y h c, xây d ng, th c ph m, giáo d c,ụ ề ự ư ọ ự ự ẩ ụ

qu c phòng…ố

1.1.3 Nguyên lí ho t đ ngạ ộ

+ Đ u tiên c n m t b n thi t k v t th 3D trên ph n m m CAD, m t ph n m m quen thu c h tr thi t k

trên máy tính Mô hình c a v t th đủ ậ ể ượ ạc t o ra tr c ti p trên ph n m m này ho c đự ế ầ ề ặ ượ ư c đ a vào ph n m mầ ề thông qua vi c s d ng thi t b quét laserệ ử ụ ế ị

+ Khi b n thi t k đả ế ế ượ c hoàn thành, t o tài li u STL - Standard Tessellation Language, m t d ng tài li u quenạ ệ ộ ạ ệ thu c v i công ngh s n xu t đ p d n Làm tesselate theo ngôn ng Tesselation chu n là chia m t v t th

thành nh ng đa giác nh h n, đ mô ph ng cho c u trúc bên ngoài và c bên trong c a v t th Đây là ph nữ ỏ ơ ể ỏ ấ ả ủ ậ ể ầ

r t quan tr ng trong s n xu t đ p d n

+ Khi tài li u đã đệ ượ c hoàn thi n, h th ng sẽ chia nh thi t k m u thành nhi u l p khác nhau và chuy nệ ệ ố ỏ ế ế ẫ ề ớ ể thông tin đ n thi t b s n xu t đ p d nế ế ị ả ấ ắ ầ

+ H th ng s n xu t đ p d n sẽ t ch t o v t th theo t ng l p m t cho đ n khi v t th c n s n xu t đ c

hoàn thi nệ

Sau quá trình này thườ ng có thêm m t vài khâu hoàn thi n sau s n xu t Có th là lo i b b i b n ho c cácộ ệ ả ấ ể ạ ỏ ụ ẩ ặ

ch t li u khác bám trên s n ph m Ngoài ra, c n thêm quá trình thêu k t đ có th ph kín các l h ng trên

s n ph mả ẩ ho c s d ng m t vài quá trình th m th u đ ph kín s n ph m b ng các v t li u khác.ặ ử ụ ộ ẩ ấ ể ủ ả ẩ ằ ậ ệ

1.1.4 Các loa công ngh in 3Dị ệ

Hi n nay có r t nhi u lo i công ngh in 3D khác nhau trong đó có 3 lo i ph bi n nh t là:ệ ấ ề ạ ệ ạ ổ ế ấ

+ Công ngh “T o hình nh tia laser” (SLA): Đây là công ngh in 3D đ u tiên trên th gi i và cũng là côngệ ạ ờ ệ ầ ế ớ ngh in chu n xác nh t Công ngh in này dùng tia laser/UV ho c m t ngu n năng l ng m nh t ng đ ng

đ làm c ng t ng l p v t li u in ch y u là nh a l ng V i kh năng t o m u nhanh v i các mô hình có đ

chi ti t cao, s c nét và chính xác, SLA đã đế ắ ượ ử ục s d ng r ng rãi trong nhi u ngành ngành công nghi p t kỹộ ề ệ ừ thu t và thi t k s n ph m đ n s n xu t, nha khoa, trang s c, ch t o mô hình và giáo d c

+ Công ngh “Thiêu k t laser ch n l c” (SLS): Công ngh SLS ho t đ ng tệ ế ọ ọ ệ ạ ộ ươ ựng t SLA nh ng v t li u d ngư ậ ệ ở ạ

b t g m s , thép titan, nhôm…SLS s d ng tia laser nung k t b t nguyên li u khi n chúng tan ch y, k t dính

và hoá r n khi ti p xúc v i nhau t o thành v t th ắ ế ớ ạ ậ ể

+ Công ngh “Mô hình hóa b ng phệ ằ ươ ng pháp nóng ch y l ng đ ng” (FDM): V i giá thành và v t li u in 3Dả ắ ọ ớ ậ ệ

r , FDM hi n đang là công ngh in đ c s d ng r ng rãi nh t hi n nay Công ngh FDM ho t đ ng b ng

cách ép đùn các s i nh a nhi t d o, thông qua m t vòi phun đợ ự ệ ẻ ộ ượ c làm nóng, làm nóng ch y v t li u và phả ậ ệ ủ

t ng l p nh a lên n n xây d ng M i l p đ c đ t l n l t cho đ n khi hoàn thành

1.1.5 u đi m và h n ch c a công ngh in 3DƯ ể ạ ế ủ ệ

So v i các phớ ươ ng pháp truy n th ng, công ngh in 3D có nhi u u đi m n i b t h n.ề ố ệ ề ư ể ổ ậ ơ

Th nh tứ ấ là v t c đ t o m u nhanh, v i quy trình s n xu t truy n th ng, có th m t vài tu n ho c vàiề ố ộ ạ ẫ ớ ả ấ ề ố ể ấ ầ ặ tháng t o ra m t s n ph m hoàn thi n nh ng v i in 3D trong vòng 3-72 gi tùy thu c vào kích thạ ộ ả ẩ ệ ư ớ ờ ộ ướ c và độ

ph c t p c a s n ph m Đi u này cho phép các nhà thi t k và kỹ s phát tri n ý t ng nhanh h n và giúp

các công ty đ a s n ph m ra th trư ả ẩ ị ườ ng nhanh h n ơ

Th haiứ là d dàng tùy ch nh, v i in 3D, ch c n thay đ i thi t k kỹ thu t s đ đi u ch nh t ng s n ph mễ ỉ ớ ỉ ầ ổ ế ế ậ ố ể ề ỉ ừ ả ẩ cho phù h p v i khách hàng mà không ph i tr thêm chi phí d ng c S chuy n đ i này l n đ u tiên b tợ ớ ả ả ụ ụ ự ể ổ ầ ầ ắ

đ u có đ c ch đ ng trong các ngành nh y h c và nha khoa, s n ph m tiêu dùng

Th baứ là t do thi t k , in 3D có th t o ra các hình d ng và b ph n ph c t p mà sẽ t n kém ho c th m chíự ế ế ể ạ ạ ộ ậ ứ ạ ố ặ ậ không th s n xu t b ng các phể ả ấ ằ ươ ng pháp s n xu t truy n th ng Đi u này mang đ n c h i h p nh t cácả ấ ề ố ề ế ơ ộ ợ ấ

c m l p ráp thành ít b ph n riêng l h n đ gi m tr ng l ng, gi m th i gian l p ráp, m ra nh ng kh

năng m i cho thi t k và kỹ thu t.ớ ế ế ậ

Bên c nh nh ng u đi m tuy t v i mang l i, công ngh in 3D có m t s h n ch :ạ ữ ư ể ệ ờ ạ ệ ộ ố ạ ế

+ Đ b n th p h n so v i s n xu t truy n th ng v i m t s v t li u: Công ngh in 3D đ m b o thànhộ ề ấ ơ ớ ả ấ ề ố ớ ộ ố ậ ệ ệ ả ả

ph m có đ b n cao v i các s n ph m kim lo i Tuy nhiên, v i m t s ch t li u khác công ngh 3D l i chi n

chúng tr nên giòn h n so v i s n xu t truy n th ng Nguyên nhân là do công ngh in 3D đở ơ ớ ả ấ ề ố ệ ượ ạc t o thành b iở nhi u l p, chúng sẽ khi n đ b n gi m t 10-50% tùy t ng ch t li u ề ớ ế ộ ề ả ừ ừ ấ ệ

+ Chi phí cao khi s n xu t kh i lả ấ ố ượ ớng l n: Khi b n ti n hành s n xu t in n s lạ ế ả ấ ấ ố ượ ớng l n v i công ngh inớ ệ 3D, các s n ph m thả ẩ ườ ng sẽ có giá thành cao h n Có th nói công ngh in 3D sẽ ít hi u qu khi s n xu t sơ ể ệ ệ ả ả ấ ố

l ng l n v i gia công ho c ép phun

+ Gi i h n v đ chính xác: Tùy thu c vào t ng máy in và quy trình in đớ ạ ề ộ ộ ừ ượ c áp d ng sẽ quy t đ nh đ n đụ ế ị ế ộ chính xác Các b ph n in 3D đ u sẽ có đ sai sót nh t đ nh và không ph i lúc nào cũng chính xác Tuy nhiên,ộ ậ ề ộ ấ ị ả các v n đ đó đ u có th kh c ph c b ng x lý h u kỳ ấ ề ề ể ắ ụ ằ ử ậ

1.2 Công ngh in 3D trong xây d ng ệ ự

Công ngh in 3D đệ ượ ứ c ng d ng r ng rãi trong các ngành công nghi p, giúp các doanh nghi p chuy n đ iụ ộ ệ ệ ể ổ các sáng ki n, ý tế ưở ng thành nh ng s n ph m th c t m t cách nhanh chóng và hi u qu T ch ch y uữ ả ẩ ự ế ộ ệ ả ừ ỗ ủ ế

ng d ng trong nghiên c u, đ n nay công ngh in 3D đã có m t khá nhi u lĩnh v c nh y khoa, ki n trúc,

mỹ ngh , th i trang, c khí, giáo d c…Đ i v i ngành xây d ng, công ngh in 3D là m t trong nh ng đ t pháệ ờ ơ ụ ố ớ ự ệ ộ ữ ộ đáng k , mang l i nhi u l i ích ể ạ ề ợ

Công ngh này d a trên các b n vẽ thi t k có s n theo mô hình 3D và áp d ng phệ ự ả ế ế ẵ ụ ươ ng pháp đ p d n cácắ ầ

l p v t li u xây d ng b ng h th ng máy móc trang thi t b hi n đ i đ c l p trình d a trên công ngh in

3D nh máy đùn, máy in…Trong lĩnh v c xây d ng hi n nay kĩ thu t in 3D có 2 phư ự ự ệ ậ ươ ng th c ho t đ ng: inứ ạ ộ

t ng b ph n công trình và in 3D c công trình v i v t li u ph bi n là nh a và bê tông

V i ph ng pháp in 3D này đã mang l i nh ng c i ti n đáng k v ch t l ng, t c đ , chi phí, đ c bi t là

trong chi phí lao đ ng, c i thi n tính linh ho t, đ m b o an toàn xây d ng và gi m các tác đ ng môi trộ ả ệ ạ ả ả ự ả ộ ườ ng Cũng vì th mà công ngh này đã và đang đế ệ ượ c áp d ng trong nhi u d án xây d ng trên th gi i, h a h n sẽụ ề ự ự ế ớ ứ ẹ

là xu hướ ng phát tri n m i trong ngành xây d ng trong tể ớ ự ươ ng lai

CH ƯƠ NG 2: NH NG KHÓ KHĂN TRONG NGÀNH XÂY D NG Ữ Ự

2.1 Chi phí nguyên, v t li u ngày càng tăng ậ ệ

Th i đi m hi n t i, các doanh nghi p, nhà th u xây d ng đang ph i v t l n v i giá nguyên li u xây d ngờ ể ệ ạ ệ ầ ự ả ậ ộ ớ ệ ự tăng cao, nh t là giá thép Áp l c tăng giá và vi c làm cho công nhân xây d ng khi n cho doanh nghi p r i vàoấ ự ệ ự ế ệ ơ hoàn c nh khó khăn, th m chí là bù l V t li u xây d ng liên t c tăng giá đã tác đ ng tiêu c c đ n các ho tả ậ ỗ ậ ệ ự ụ ộ ự ế ạ

đ ng đ u t xây d ng cũng nh vi c th c hi n các h p đ ng xây d ng, nh t là các h p đ ng theo đ n giá c

đ nh, h p đ ng tr n gói Đi u này x y ra tình tr ng t i 1 s gói th u, d án có hi n t ng nhà th u thi công

c m ch ng, các nhà th u ko ch gi m l i nhu n và còn đ ng tr c nguy c thua l

giá v t li u tăng cao mà giá cậ ệ ướ c v n chuy n cũng theo đó tăng ậ ể liên t c ụ so T t c nh ng đi u này khi nấ ả ữ ề ế doanh nghi p xây d ng tr nên khó khăn h n bao gi h t.ệ ự ở ơ ờ ế

Ngành s n xu t nh a g p khó khăn khi giá nguyên li u nh a đ u vào tăng caoả ấ ự ặ ệ ự ầ

2.2 Ti n đ thi công còn ch m tr ế ộ ậ ễ

S ch m tr c a d án th ng là m t v n đ có th khi n các doanh nghi p v t ngân sách, khi n h b

l th i h n và đôi khi khi n d án b tr t bánh

ỡ ờ ạ ế ự ị ậ S ch m tr có th gây khó ch u và t n kém Các d án điự ậ ễ ể ị ố ự

ch ch hệ ướ ng và ch m ti n đ vì nhi u lý ậ ế ộ ề do M t s ộ ốnguyên nhân gây ch m ti n đậ ế ộ nh là: Th i ti t x u,ư ờ ế ấ nguyên v t li u khan hi m, nh n bàn giao ch m, thi u h t v n, không đi u đ ng đậ ệ ế ậ ậ ế ụ ố ề ộ ượ c nhân công, nhà th uầ thi công sai thi t k , v n đ an toàn lao đ ng, an ninh v sinh, thi t b h h ng, Nh ng nguyên nhân trên đãế ế ấ ề ộ ệ ế ị ư ỏ ữ tác đ ng tiêu c c đ n quá trình thi công, đi kèm v i đó là nh ng tác h i nh : m t uy tín v i khách hàng,ộ ự ế ớ ữ ạ ư ấ ớ nhả

h ng đ n ngu n ti n, tài chính, nh h ng chi phí và sinh ho t c a ch đ u, s tranh ch p v trách nhi m

r t quy t li t gi a các bên tham gia, Nhi u kỹ thu t phân tích ch m ti n đ đã đ c đ xu t và áp d ng đ

gi i quy t các v n đ ch m tr Tuy nhiên, không có m t kỹ thu t t i u đ có th gi i quy t t t c các d