Tổng quan nghiên cứu

Công nghệ in 3D trong xây dựng đang trở thành xu hướng đổi mới với tiềm năng cách mạng hóa ngành xây dựng truyền thống. Trên thế giới, các dự án xây dựng ứng dụng công nghệ in 3D đã phát triển nhanh chóng, từ các cấu kiện lắp ghép đến công trình nguyên khối, như dự án Wolf Ranch tại Mỹ với 100 ngôi nhà in 3D quy mô lớn nhất thế giới. Tuy nhiên, tại Việt Nam, ứng dụng công nghệ này còn rất hạn chế, chủ yếu dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm và sản xuất mẫu thử nghiệm. Theo khảo sát với 153 chuyên gia trong ngành xây dựng, các dự án in 3D tại Việt Nam chủ yếu tập trung vào công trình dân dụng và công nghiệp với quy mô lớn trên 200 tỷ đồng, nhưng vẫn gặp nhiều thách thức và rào cản.

Mục tiêu nghiên cứu là phân tích các nhân tố thách thức và rào cản ảnh hưởng đến sự phát triển các dự án xây dựng bằng công nghệ in 3D tại Việt Nam, đánh giá mức độ ảnh hưởng của từng nhóm nhân tố và đề xuất giải pháp khắc phục. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các dự án in 3D tại Việt Nam trong giai đoạn gần đây, với đối tượng khảo sát là các chuyên gia, kỹ sư, nhà quản lý, nhà thầu và đơn vị cung cấp có kinh nghiệm thực tiễn trong lĩnh vực xây dựng. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc thúc đẩy ứng dụng công nghệ in 3D, góp phần nâng cao hiệu quả, giảm chi phí và tăng tính bền vững cho ngành xây dựng Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai khung lý thuyết chính: lý thuyết quản lý dự án xây dựng và mô hình phân tích các nhân tố ảnh hưởng đến sự đổi mới công nghệ. Các khái niệm trọng tâm bao gồm:

  • Công nghệ in 3D bê tông: Phương pháp sản xuất cấu trúc bê tông bằng máy in 3D, tạo lớp bê tông chồng lên nhau theo thiết kế kỹ thuật số.
  • Nhóm nhân tố ảnh hưởng: Bao gồm thiết kế (TK), công nghệ (CN), chi phí (CP), quản lý (QL), thi công (TC), và xã hội (XH).
  • Mô hình hồi quy đa biến: Phân tích mối quan hệ giữa các nhân tố độc lập và sự phát triển công nghệ in 3D trong xây dựng.
  • Phân tích nhân tố khám phá (EFA): Rút gọn các biến quan sát thành các nhân tố có ý nghĩa, giúp xác định cấu trúc nhân tố ảnh hưởng.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp định lượng với cỡ mẫu 153 chuyên gia, kỹ sư, nhà quản lý trong ngành xây dựng tại Việt Nam. Dữ liệu được thu thập qua bảng câu hỏi khảo sát đại trà, sử dụng thang đo Likert 5 mức độ để đánh giá mức độ ảnh hưởng của các nhân tố. Quy trình nghiên cứu gồm:

  • Xác định vấn đề và các nhân tố ảnh hưởng dựa trên tổng quan tài liệu và ý kiến chuyên gia.
  • Thiết kế và khảo sát thử bảng câu hỏi, hoàn thiện bảng khảo sát đại trà.
  • Thu thập dữ liệu từ 200 người, lọc ra 153 mẫu hợp lệ.
  • Phân tích độ tin cậy thang đo bằng hệ số Cronbach’s Alpha (0.722), kiểm định tính đồng nhất phương sai và phân tích nhân tố khám phá EFA.
  • Xây dựng mô hình hồi quy đa biến để đánh giá mức độ ảnh hưởng của các nhóm nhân tố.
  • Thời gian nghiên cứu từ tháng 9/2023 đến tháng 1/2024.

Phân tích dữ liệu được thực hiện bằng phần mềm SPSS, đảm bảo tính chính xác và khách quan trong đánh giá các nhân tố ảnh hưởng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Nhóm nhân tố chi phí (CP) có ảnh hưởng lớn nhất đến sự phát triển công nghệ in 3D trong xây dựng tại Việt Nam, với các yếu tố như chi phí vật liệu xây dựng cao hơn xây dựng truyền thống, chi phí đào tạo nhân lực và chi phí sửa chữa thiết bị. Khoảng 51.2% dự án khảo sát thuộc vốn tư nhân, nơi chi phí là yếu tố quyết định.

  2. Nhóm nhân tố công nghệ (CN) bao gồm máy móc, thiết bị công nghệ in 3D, chất lượng vật liệu và ảnh hưởng của độ ẩm, nhiệt độ đến thiết bị và vật liệu cũng được đánh giá có mức độ ảnh hưởng cao, chiếm tỷ lệ trên 70% ý kiến chuyên gia cho rằng đây là rào cản kỹ thuật quan trọng.

  3. Nhóm nhân tố quản lý (QL) như phương thức quản lý và giám sát thi công, kiến thức vận hành thiết bị và xử lý sự cố, trình độ và kinh nghiệm của người thiết kế cũng đóng vai trò quan trọng, ảnh hưởng đến hiệu quả vận hành công nghệ in 3D.

  4. Nhóm nhân tố thiết kế (TK) và thi công (TC) như phương thức thiết kế dự án, thay đổi thiết kế thường xuyên, phương pháp thi công cũng được nhận diện là các thách thức cần được kiểm soát chặt chẽ.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy chi phí là rào cản lớn nhất, phù hợp với các nghiên cứu quốc tế chỉ ra chi phí vật liệu và thiết bị in 3D hiện còn cao hơn xây dựng truyền thống. Điều này hạn chế khả năng mở rộng ứng dụng công nghệ tại Việt Nam, đặc biệt trong các dự án vốn tư nhân chiếm đa số. Về công nghệ, sự phụ thuộc vào thiết bị nhập khẩu và điều kiện khí hậu ảnh hưởng đến chất lượng vật liệu in 3D là những thách thức kỹ thuật cần được khắc phục.

Nhóm quản lý và thiết kế phản ánh sự thiếu hụt về kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm vận hành công nghệ mới, gây khó khăn trong việc triển khai dự án thực tế. So sánh với các nghiên cứu nước ngoài, Việt Nam còn thiếu các tiêu chuẩn, quy định rõ ràng về công nghệ in 3D trong xây dựng, làm tăng rủi ro và chi phí quản lý.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ cột thể hiện mức độ ảnh hưởng trung bình của từng nhóm nhân tố, hoặc bảng so sánh tỷ lệ phần trăm ý kiến chuyên gia về các rào cản chính, giúp minh họa rõ nét các thách thức hiện tại.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Giảm chi phí vật liệu và thiết bị: Khuyến khích nghiên cứu phát triển vật liệu in 3D nội địa phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam, đồng thời hỗ trợ doanh nghiệp trong việc nhập khẩu và bảo trì thiết bị. Mục tiêu giảm chi phí vật liệu ít nhất 20% trong vòng 3 năm, do Bộ Khoa học và Công nghệ phối hợp với các viện nghiên cứu thực hiện.

  2. Nâng cao năng lực quản lý và vận hành: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về công nghệ in 3D cho kỹ sư, nhà quản lý và công nhân xây dựng, tập trung vào vận hành thiết bị và xử lý sự cố. Mục tiêu đào tạo 500 nhân lực trong 2 năm, do các trường đại học và doanh nghiệp phối hợp triển khai.

  3. Xây dựng tiêu chuẩn và quy định pháp lý: Bộ Xây dựng cần sớm ban hành các tiêu chuẩn kỹ thuật và quy định quản lý dự án xây dựng ứng dụng công nghệ in 3D, nhằm tạo hành lang pháp lý rõ ràng, giảm thiểu rủi ro và tăng tính minh bạch. Thời gian hoàn thành trong 1-2 năm tới.

  4. Thúc đẩy hợp tác nghiên cứu và ứng dụng thực tế: Khuyến khích các dự án thí điểm quy mô lớn, hợp tác giữa nhà nước, doanh nghiệp và viện nghiên cứu để thử nghiệm và hoàn thiện công nghệ in 3D trong xây dựng. Mục tiêu triển khai ít nhất 3 dự án thí điểm trong 3 năm tới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý dự án xây dựng: Giúp nhận diện các rào cản và thách thức khi áp dụng công nghệ in 3D, từ đó xây dựng kế hoạch quản lý phù hợp, giảm thiểu rủi ro và chi phí.

  2. Kỹ sư thiết kế và thi công: Cung cấp kiến thức về các yếu tố kỹ thuật, thiết kế và thi công đặc thù của công nghệ in 3D, hỗ trợ nâng cao chất lượng và hiệu quả dự án.

  3. Các nhà nghiên cứu và viện nghiên cứu: Là tài liệu tham khảo để phát triển vật liệu mới, cải tiến công nghệ và xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật phù hợp với điều kiện Việt Nam.

  4. Doanh nghiệp cung cấp thiết bị và vật liệu xây dựng: Giúp hiểu rõ nhu cầu thị trường, các thách thức kỹ thuật và quản lý, từ đó phát triển sản phẩm và dịch vụ phù hợp, nâng cao năng lực cạnh tranh.

Câu hỏi thường gặp

  1. Công nghệ in 3D trong xây dựng là gì?
    Công nghệ in 3D bê tông là phương pháp tạo cấu trúc bê tông bằng cách phun lớp bê tông chồng lên nhau theo thiết kế kỹ thuật số, giúp xây dựng nhanh, chính xác và giảm lãng phí vật liệu.

  2. Tại sao công nghệ in 3D chưa được ứng dụng rộng rãi ở Việt Nam?
    Nguyên nhân chính là chi phí cao, thiếu tiêu chuẩn kỹ thuật, hạn chế về thiết bị và vật liệu phù hợp, cùng với thiếu hụt nhân lực có kỹ năng vận hành và quản lý công nghệ mới.

  3. Nhóm nhân tố nào ảnh hưởng lớn nhất đến sự phát triển công nghệ in 3D?
    Nhóm chi phí được đánh giá có ảnh hưởng lớn nhất, bao gồm chi phí vật liệu, đào tạo nhân lực và bảo trì thiết bị, chiếm tỷ lệ ý kiến chuyên gia cao nhất trong khảo sát.

  4. Làm thế nào để giảm chi phí khi áp dụng công nghệ in 3D?
    Phát triển vật liệu in 3D nội địa, hỗ trợ nhập khẩu thiết bị, đào tạo nhân lực chuyên môn và xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật sẽ giúp giảm chi phí và tăng hiệu quả ứng dụng.

  5. Vai trò của quản lý dự án trong ứng dụng công nghệ in 3D là gì?
    Quản lý dự án đảm bảo phối hợp hiệu quả giữa các bên, giám sát thi công, xử lý sự cố và điều chỉnh thiết kế kịp thời, từ đó nâng cao chất lượng và tiến độ dự án.

Kết luận

  • Công nghệ in 3D trong xây dựng tại Việt Nam còn nhiều thách thức về chi phí, công nghệ, quản lý và thiết kế, hạn chế sự phát triển rộng rãi.
  • Nhóm nhân tố chi phí có ảnh hưởng lớn nhất, tiếp theo là công nghệ và quản lý vận hành.
  • Nghiên cứu đã xây dựng mô hình hồi quy đa biến xác định mức độ ảnh hưởng của các nhóm nhân tố, cung cấp cơ sở khoa học cho các giải pháp phát triển.
  • Đề xuất các giải pháp cụ thể gồm giảm chi phí vật liệu, nâng cao năng lực nhân lực, xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật và thúc đẩy hợp tác nghiên cứu ứng dụng.
  • Các bước tiếp theo cần tập trung vào triển khai đào tạo, hoàn thiện khung pháp lý và thực hiện các dự án thí điểm quy mô lớn nhằm thúc đẩy ứng dụng công nghệ in 3D trong xây dựng tại Việt Nam.

Hành động ngay hôm nay để tham gia vào cuộc cách mạng công nghệ xây dựng, góp phần nâng cao năng lực cạnh tranh và phát triển bền vững ngành xây dựng Việt Nam.