Gạch là một trong những vật liệu xây dựng lâu đời nhất, có niên đại từ năm 7000 trước Công nguyên đối với loại được phơi nắng và năm 3500 trước Công nguyên đối với những khối nung bằng lò nung đầu tiên. Quy trình lát gạch truyền thống bao gồm việc trải vữa, định vị viên gạch và làm phẳng vữa thừa bằng bay, và thật không may, cho đến nay quy trình này vẫn chưa có nhiều tiến bộ.
Hơn nữa, năng suất thấp là một trong những thách thức chính trong ngành xây dựng và đặc biệt là năng suất lao động đã giảm dần trong nhiều thập kỷ nay.
Ngày nay, việc tìm kiếm công nhân có trình độ, đặc biệt là thợ nề và thợ xây đã trở nên khá khó khăn. Theo một cuộc khảo sát do Hiệp hội các nhà xây dựng quốc gia thực hiện, gần 2/3 các nhà thầu xây dựng phải vật lộn để tìm được những người thợ lành nghề.
Sự phát triển của robot lát gạch
Vào năm 2014, Pathé của Anh đã phát hiện lại Motor Mason từ kho lưu trữ newsreel của mình và tải lên các cảnh quay. Motor Mason là một máy lát gạch cơ khí được phát triển từ giữa những năm 1960. Nó tuyên bố đặt gạch nhanh hơn 5-10 lần so với phương pháp thông thường và được công chúng coi là giải pháp cho tình trạng thiếu nhà ở.
Motor Mason được gắn trên một thanh ray song song với một bức tường, nơi đầu tiên nó sẽ rơi vữa và nhanh chóng chèn các khối gạch riêng lẻ. Sau một vài năm, Motor Mason đột ngột biến mất khỏi ngành xây dựng, để lại một bí ẩn đằng sau sự biến mất của nó.
Vào năm 2015, Construction Robotics đã giới thiệu robot lát gạch hiện đại đầu tiên, được gọi là SAM100 (Thợ xây bán tự động), tại sự kiện World of Concrete. SAM100 làm tăng năng suất gấp ba đến năm lần nhưng không được chấp nhận trên thực tế do các mối quan tâm của xã hội như an toàn của lực lượng lao động và chất lượng công việc.
Trong vòng một vài năm kể từ khi phát hành, một công ty Úc tên là Fastbrick Robotics đã cho ra mắt máy xếp gạch tự động có tên Hadrian X. Robot này là công nghệ tiên tiến với một số đặc điểm mới.
SAM100
Nathan Podkaminer và Scott Peters thành lập Công ty Xây dựng Robotics vào năm 2007 để đẩy nhanh quá trình xây dựng bằng cách sử dụng robot và tự động hóa. Sau nhiều năm thử nghiệm và thất bại, họ đã phát triển một robot tên là SAM.
SAM100 là robot lát gạch tự động đầu tiên có sẵn để sử dụng thương mại cho việc xây dựng tại chỗ. Nó hoạt động với sự hợp tác của những người thợ xây được đào tạo. Cần một thợ xây để điều động nó, chất gạch và vữa, trong khi một thợ xây khác là cần thiết để che giấu các mối quan hệ của tường, loại bỏ vữa thừa và xếp gạch ở các góc hoặc các khu vực không thể tiếp cận khác.
SAM100 có các thành phần sau :
- Một cánh tay robot khổng lồ với nhiều khớp nối
- Một mắt laser để phát hiện độ sâu và khoảng cách cần thiết để đặt từng khối gạch
- Một cặp cực ở bên trái và bên phải của khu vực làm việc
- Thiết kế sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính được tạo ra để lập bản đồ công việc
- Một bảng điều khiển
SAM100 được nhúng với nhiều cảm biến để đo và theo dõi vận tốc, góc nghiêng, định hướng, nhiệt độ bên ngoài và vỏ bọc, độ ẩm, giờ chạy, GPS, an toàn, v.v. Nó cũng có thể đo độ sụt và chất lượng của vữa.
HADRIAN X
Hadrian X quản lý tự động tải, cắt, định tuyến và sắp xếp các viên gạch; nó sử dụng CAD để hoàn thành việc lát gạch từ đầu đến cuối. Nó được xây dựng từ thép, nhôm và vật liệu tổng hợp sợi carbon. Hadrian X được điều khiển bởi một mạng lưới máy tính, camera quan sát, động cơ servo và thiết bị theo dõi laser giám sát vị trí đặt của nó.
Hadrian X sử dụng chất kết dính công nghiệp thay vì vữa truyền thống, giúp tăng độ bền của kết cấu lên 4-5 lần. Điều này cũng sẽ làm tăng hiệu quả cách nhiệt và âm thanh của tòa nhà lên đến 70%. Việc sử dụng chất kết dính làm giảm thời gian xây dựng vì thời gian đông kết ít hơn đáng kể khi so sánh với vữa xi măng.
Quy trình làm việc của Hadrian X như sau :
- Mô hình 3D của tòa nhà được tạo bằng phần mềm đặt riêng
- Dữ liệu được đưa vào Hadrian X
- Máy in cấu trúc từng đường một giống như máy in 3D
- Máy này cũng bao gồm tất cả các công việc cắt và định tuyến gạch cho các dịch vụ điện và ống nước, vì vậy cấu trúc đã hoàn thành sẵn sàng để sửa chữa trong vòng vài ngày
- Các lỗ mở cho cửa ra vào và cửa sổ cũng được cung cấp
Ưu điểm của Robotic Bricklayer
- Một người thợ lát bằng robot có thể xếp tới 3000 viên gạch mỗi ngày, giảm thời gian tổng thể của dự án.
- Một người thợ đóng gạch bằng robot không ngừng nghỉ; nó không cần nghỉ.
- Máy lát gạch bằng rô-bốt tiếp tục hoạt động miễn là nó có đủ nhiên liệu, vữa và gạch, làm tăng đáng kể năng suất và hiệu quả.
- Nó làm giảm chi phí lao động lên đến 50%.
- Thợ nề bằng rô-bốt làm giảm lượng lao động thể chất, cho phép họ làm việc an toàn hơn với ít mệt mỏi hơn và giảm nguy cơ thương tích.
- Chất lượng tổng thể của việc liên kết tường có thể được cải thiện bằng cách sử dụng máy lát gạch robot.
- Một người thợ lát gạch bằng robot đặc biệt giỏi trong việc xếp các viên gạch theo chiều dọc.
- Một người thợ lát gạch bằng rô-bốt có thể giúp giảm thiểu vấn đề thiếu lao động.
Khuyết điểm của Robotic Bricklayer
- Máy móc rô bốt rất tốn kém.
- Cần phải được đào tạo thích hợp để vận hành máy một cách hiệu quả.
- Việc lắp đặt và căn chỉnh máy tại chỗ là một quá trình tốn nhiều thời gian.
- Máy rô bốt đòi hỏi nhiên liệu để hoạt động có ảnh hưởng đến môi trường.
Công nghệ đã phát triển một chặng đường dài, từ Motor Mason cho đến các robot xếp gạch tự động khác. Ngày nay, máy lát gạch được kết hợp với cả công nghệ theo dõi dữ liệu và CAD để làm cho các tòa nhà năng suất, an toàn và bền vững hơn trước. Chúng ta có thể mong đợi xây dựng và tự động hóa xây dựng sẽ trải qua nhiều biến đổi hơn khi các công nghệ này tiếp tục phát triển và được sử dụng rộng rãi hơn.