Phương pháp in 3D bằng nhựa nhiệt dẻo giúp kiểm soát nhiệt độ và ánh sáng

Nhóm sinh viên này đã phát triển một hệ thống đa vật liệu in 3D từ nhựa nhiệt dẻo, có thể phân hủy sinh học và tái chế. Từ các tấm hình dạng phẳng, thông qua một hệ thống tích hợp, các mẫu được chuyển đổi thành vật thể ba chiều. Cấu trúc vật thể bao gồm các nếp gấp hình học có thể điều chỉnh thụ động ánh sáng bên trong không gian kiến trúc thông qua thay đổi nhiệt độ.

Các sinh viên đã mô phỏng lại nhà ga London bằng nhựa tái chế có màu sắc rực rỡ 

Các phương pháp xây dựng kiến trúc hiện đại không có công cụ kỹ thuật số nào để thống nhất các phương diện như: thiết kế, vật liệu, yêu cầu kết cấu và chế tạo. Metaplas ra đời nhằm tạo ra một hệ thống kiến ​​trúc toàn vẹn thông qua số hóa. Ngoài ra, hệ thống có thể được sản xuất theo cách thân thiện với môi trường, đồng thời cũng có thể mang lại lợi ích kinh tế. Ví dụ như trong trường hợp của Ga Euston, các cơ sở tái chế và in 3D nằm trong bán kính xác định đã được lập trên bản đồ có thể thúc đẩy sự phát triển của kinh tế địa phương.

Dự án Metaplas có tiềm năng thúc đẩy kinh tế và nền sản xuất địa phương bởi khoảng cách vận chuyển và chi phí sẽ được rút ngắn đáng kể

Từ quá trình nghiên cứu tỉ mỉ về vật liệu để in 3D, sinh viên Trường Kiến trúc Bartlett đã xác định được hai loại nhựa nhiệt dẻo tiềm năng để tái chế là PLA cứng (axit polylactic) và TPU dạng sợi dẻo (polyurethane nhiệt dẻo) –  có thể sử dụng để tối ưu và tạo ra bảng gấp đa vật liệu. Tấm ban đầu có hình dạng phẳng được in 3D sẽ trở thành một vật thể ba chiều thông qua một hệ thống mẫu tích hợp. Các nếp gấp của vật thể tạo nên cấu trúc, được cố định bằng hệ thống cáp và cơ chế đóng kẹp, tạo điều kiện thuận lợi cho việc lắp ráp, tháo dỡ và bảo trì. Theo nhóm nghiên cứu, “sự uốn cong được tăng cường đóng vai trò như một công cụ hình học thông qua một quy trình tùy chỉnh, bao gồm phân tích cấu trúc trước khi uốn. Các khu vực cần nhiều cấu trúc hơn có mật độ uốn cong cao nhất, trong khi các khu vực vốn có sẵn cấu trúc sẽ có mật độ uốn cong thấp hơn”.

Tấm nền PLA-TPU in 3D có thể gập lại

Tương tự như vậy, việc tích hợp nhựa nhiệt sắc được đề xuất thông qua một mô hình vi mô được nhúng trong mỗi tấm vật liệu. Loại nhựa này nổi bật bởi khả năng thay đổi màu sắc khi nhiệt độ môi trường có sự dao động. Điều này giúp nó có được khả năng kiểm soát thụ động đối với ánh sáng, giúp cải thiện và tạo ra cảm giác định hướng trong không gian kiến trúc.

Chất dẻo thay đổi màu sắc theo nhiệt độ đồng thời tạo nên cảm giác định hướng trong toàn bộ nhà ga Euston

Bên cạnh những lợi ích về môi trường, công nghệ và kinh tế, Metaplas được công nhận là một tài liệu tham khảo có giá trị về cách một hệ thống kết cấu có thể hoạt động hiệu quả từ quy mô nhỏ đến lớn, đồng thời chứng minh rằng sức mạnh và tính linh hoạt của kết cấu không phụ thuộc vào kích thước của vật thể.