Trong vài năm trở lại đây, in 3D ngày càng trở nên phổ biến bởi kỹ thuật này có thể được ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống, từ y học, thiết bị điện tử cho đến việc xây dựng. Và trong một bước tiến mới có liên quan, ngôi trường in 3D đầu tiên trên thế giới tại quận Salima, Malawi, bắt đầu đón những học sinh đầu tiên vào cuối tháng 6/2021. Ngôi trường được xây bởi 14Trees - liên doanh giữa tập đoàn CDC (Anh) và công ty xây dựng đa quốc gia LafargeHolcim. Công trình này đã chính thức được chuyển giao cho chính quyền làng Kalonga tại khu Yambe, quận Salima.

Tập trung dưới cái nắng gay gắt, hàng chục phụ nữ nhảy múa và ca hát trong niềm hân hoan khi trẻ em từ ngôi làng này bắt đầu ngày đầu tiên tại ngôi trường in 3D mới, được xây dựng chỉ trong 15 giờ.

Cũng như các công trình in 3D khác, ngôi trường nhỏ ở Salima được tạo thành theo từng lớp từ dưới lên, vật liệu là hỗn hợp xi măng. Ngôi trường có một phòng học duy nhất và đủ lớn để chứa 50 học sinh.

Olipa Elisa cho biết cậu con trai 10 tuổi của cô mỗi ngày phải đi bộ 5 km (3 dặm) để đến ngôi trường gần nhất, nên thường xuyên đến trường muộn và kiệt sức. 'Tôi rất vui mừng vì giờ đây chúng tôi có một trường học gần nhà hơn và con tôi sẽ không phải đi một chặng đường dài. Những gì chúng tôi cần là nhiều lớp học như thế này hơn nữa', cô Elisa, 38 tuổi, cho hay.

Theo ông Francois Perrot, Giám đốc điều hành của 14Trees, việc sử dụng in 3D để sản xuất các chi tiết lắp ghép nhằm xây dựng các trường học với thời gian nhanh hơn đáng kể so với phương pháp truyền thống. Thành công của nó cho thấy in 3D có thể tạo ra những thay đổi lớn ở châu Phi, nơi thiếu không gian lớp học nghiêm trọng.

Đang hoạt động tại Malawi và Kenya, 14Trees có thể xây dựng một ngôi nhà bằng công nghệ in 3D chỉ trong 12 giờ với chi phí chưa đến 10.000 USD.

Theo Cơ quan trẻ em của Liên Hợp Quốc UNICEF, ước tính ở Malawi hiện đang thiếu khoảng 36.000 lớp học. Tuy nhiên, nhờ công nghệ in 3D, Perrot tin rằng vấn đề này có thể được giải quyết trong vòng 10 năm.

Ông cho biết: 'Dựa trên các tính toán của chúng tôi, nếu dựa vào các phương pháp truyền thống sẽ mất khoảng 70 năm để giải quyết sự thiếu hụt này'.

Vào thời điểm 14Trees xây dựng trường học tại Salima - cũng là trường học in 3D đầu tiên ở Malawi - công ty cũng đã xây dựng một ngôi nhà nguyên mẫu ở thủ đô Lilongwe, Malawi, chỉ trong 12 giờ, so với thời gian gần 4 ngày nếu sử dụng phương pháp truyền thống.

Ngoài việc cắt giảm thời gian xây dựng, in 3D còn giúp giảm khối lượng vật liệu cần thiết và lượng khí thải carbon khoảng 70% so với các phương pháp thông thường.

Để minh họa về khả năng tiết kiệm chi phí, Perrot cho biết 'mực' là một hỗn hợp khô của xi măng, cát và phụ gia được trộn với nước được sử dụng để in các bức tường. Theo Perrot, mực có thể được sản xuất tại Malawi thay vì phải nhập khẩu như dự án trường học thí điểm.

Bên trong lớp học in 3D tại Salima, Malawi

'Sản xuất mực in tại địa phương sẽ làm giảm đáng kể chi phí xây dựng tòa nhà đối với người mua và tạo ra việc làm cho người dân địa phương. Chúng tôi hiện có một đội ngũ người Malawi bản địa được đào tạo đầy đủ để vận hành máy in', Perrot cho hay.

Đối mặt với những bất lợi kép

Limbani Nsapato, Giám đốc quốc gia của Edukans, một tổ chức phát triển quốc tế về giáo dục, cho biết tình trạng thiếu phòng học ở châu Phi là một vấn đề cấp bách nhưng bị bỏ qua. Theo đó, tỷ lệ trung bình giữa giáo viên/học sinh ở châu Phi là 1/40, nhưng hiện chỉ có khoảng 47.000 phòng học cho gần 5.420.000 học sinh, tỷ lệ này ở Malawi là gần 1/115. Các lớp học quá đông dẫn đến chất lượng giáo dục kém vì giáo viên khó thu hút mọi học sinh trong lớp.

Nsapato giải thích, để đáp ứng số lượng lớn học sinh tại đây, nhiều trường chuyển ra học ngoài trời, nhưng khi thời tiết xấu, các lớp học thường bị tạm dừng.

Ông nói thêm: 'Học sinh sống xa trường có với một bất lợi kép, ngoài việc bị kẹt xe, các em còn phải đối mặt với thử thách vượt qua quãng đường dài khiến các em đến lớp muộn. Điều này làm các em mệt mỏi, dẫn đến kém tập trung. Những học sinh như vậy thường bỏ học hoặc lưu ban vì học lực kém'.

Một công ty khác cũng đang cố gắng giải quyết vấn đề trên là Studio Mortazavi, một công ty kiến trúc toàn cầu đã thiết kế một trường học in 3D ở Fianarantsoa, một thành phố ở miền nam Madagascar, với sự hợp tác từ tổ chức phi lợi nhuận Thinking Huts của Hoa Kỳ.

Amir Mortazavi, người sáng lập Studio Mortazavi, cho biết ngôi trường sẽ được xây dựng vào năm tới, sẽ được làm bằng bê tông và vật liệu xây dựng có nguồn gốc địa phương và chạy bằng năng lượng mặt trời.

Ngôi trường khi hoàn thành sẽ rộng 157m², đủ không gian để chứa 30 học sinh cho mỗi lớp. Không gian bên trong được làm mát bằng hệ thống thông gió tự nhiên, trần nhà được lắp pin mặt trời và hệ thống trữ nước.

Maggie Grout, người sáng lập và Giám đốc điều hành của Thinking Huts, cho biết in 3D sẽ giúp dự án có thể mở rộng trong khi vẫn giảm lượng khí thải carbon.

Nhưng trước tiên cần phải đảm bảo rằng có thể đưa các máy in đến những khu vực nông thôn hẻo lánh, nơi cần các lớp học nhất, vì vậy tổ chức này hiện đang tối ưu hóa quy trình in ấn trong khuôn viên một trường đại học ở Madagascar.

Grout cho biết: 'Một khi khai trương trường học đầu tiên và có nhiều người biết đến tầm nhìn của chúng tôi, chúng tôi hy vọng sẽ tạo ra được một máy in 3D mới đặc biệt để dễ dàng vận chuyển đến các cộng đồng mà chúng tôi làm việc hơn'.

Thách thức về chi phí

Catherine Sani, người đứng đầu Viện Kiến trúc Malawi, lo lắng rằng in 3D có thể không phải là giải pháp tiết kiệm chi phí. Bà cho biết: 'Với nhu cầu lớn về các lớp học được xây dựng nhanh chóng, đây thực sự là một lựa chọn tốt'.

Tuy nhiên, theo bà Catherine Sani, phương pháp này hiện rất hiệu quả để xây dựng một ngôi nhà hoặc một lớp học riêng, nhưng đối với nhiều lớp học sẽ cần nhiều thiết bị in 3D hơn, do đó khiến cho hệ thống này có chi phí khá cao so với các phương pháp khác.

Các công ty hiện đang nỗ lực làm việc để khiến cho in 3D có tính di động và giá cả phải chăng hơn. Tom Bowden, tổ chức từ thiện Building Malawi có trụ sở tại Anh, cho biết công nghệ này hứa hẹn nhiều tiềm năng ở nhiều khu vực trên thế giới, những nơi mà việc thiếu kinh phí thường làm đình trệ hoặc gián đoạn các dự án cơ sở hạ tầng thiết yếu.

'Sử dụng đất hoặc gạch và vữa để xây dựng một lớp học sẽ mất khoảng 20.000 USD', Bowden cho biết.

Ông nói: 'Với chi phí cao, chúng tôi thực sự không thể tìm ra giải pháp rẻ hơn cho sàn bê tông, mái tôn và khung cửa sổ kim loại và quá trình xây dựng mất khoảng 10 tuần, tùy thuộc vào thông số kỹ thuật'. Theo ông, với tất cả những vấn đề đó, in 3D dường như là một giải pháp thú vị./.

Theo: weforum, tribuneindia