Trong những năm gần đây, công nghệ xây dựng in 3D (3D Construction Printing) đã mở ra những triển vọng mới cho ngành xây dựng toàn cầu, với khả năng rút ngắn thời gian thi công, giảm lãng phí vật liệu và tạo ra các cấu trúc phức tạp mà phương pháp truyền thống khó đạt được.
Trong đó, vai trò của robot xây dựng in 3D – những hệ thống tự động hóa dùng để in và lắp ráp cấu kiện xây dựng – ngày càng trở nên trung tâm. Tuy nhiên, khi những cỗ máy này tiến vào thực tế công trường vốn giàu rủi ro, việc đảm bảo an toàn cho cả con người và thiết bị trở thành thách thức lớn cần giải quyết bằng các tiêu chuẩn kỹ thuật rõ ràng và chặt chẽ.
Xuất phát từ nhu cầu đó, tổ chức ASTM International – một trong những cơ quan tiêu chuẩn hóa uy tín nhất thế giới – đã bắt đầu đặt nền móng cho hệ thống tiêu chuẩn an toàn dành riêng cho robot xây dựng in 3D. ASTM đã và đang phát triển các tiêu chuẩn hướng dẫn cách thiết kế, thử nghiệm và vận hành robot này sao cho phù hợp với môi trường xây dựng thực tế, nhằm giảm thiểu rủi ro tai nạn, bảo vệ người lao động, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển công nghệ tự động hóa trong xây dựng.
Thực tế ứng dụng cho thấy robot xây dựng in 3D có thể hoạt động trong mọi điều kiện thời tiết, liên tục đắp lớp vữa, bê tông hoặc các vật liệu composite để tạo ra khối kiến trúc từ quy mô nhỏ đến lớn. Tuy nhiên, những chuyển động phức tạp với tầm hoạt động rộng và mức lực cao cũng đồng nghĩa với những nguy cơ va chạm, kẹt người hoặc đổ vỡ cấu trúc nếu không có các biện pháp an toàn phù hợp. Đây là lý do vì sao tiêu chuẩn của ASTM không chỉ dừng lại ở yêu cầu kỹ thuật đối với chính robot, mà còn mở rộng sang các biện pháp bảo vệ vùng làm việc, hệ thống cảm biến và tương tác giữa con người – máy móc.
Theo thông tin từ các tài liệu công bố của ASTM, các tiêu chuẩn được xây dựng lấy cảm hứng từ các bộ quy tắc an toàn robot công nghiệp đã được áp dụng rộng rãi trong sản xuất. Robot xây dựng in 3D cần được trang bị các hệ thống nhận diện con người trong vùng nguy hiểm, các cơ chế dừng khẩn cấp và hạn chế lực, nhằm bảo đảm rằng nếu người lao động di chuyển vào khu vực hoạt động của robot thì máy sẽ lập tức giảm tốc hoặc tạm dừng. Những yêu cầu này tương tự với các nguyên tắc an toàn quy định trong tiêu chuẩn ISO 10218 và ISO/TS 15066, vốn là nền tảng trong robot công nghiệp hiện nay, nhưng được điều chỉnh để phù hợp với bối cảnh xây dựng có nhiều yếu tố không gian mở và biến động.
Ngoài yếu tố bảo vệ con người, tiêu chuẩn mới của ASTM còn đề cập đến an toàn cấu trúc in 3D. Khi robot vận hành trên công trường, các lỗ hổng về liên kết vật liệu, dao động không đều hoặc lỗi lập trình có thể khiến cấu kiện bị suy yếu hoặc lệch lạc, dẫn đến nguy cơ sập đổ sớm. Do vậy, tiêu chuẩn xác định các yêu cầu về kiểm soát chất lượng vật liệu, giám sát hoạt động robot theo thời gian thực và cách xử lý khi phát hiện sai lệch so với thiết kế ban đầu. Điều này không chỉ bảo đảm an toàn tại công trường mà còn gia tăng độ tin cậy cho sản phẩm xây dựng in 3D trong sử dụng thực tế.
Một yếu tố nữa là tính tuân thủ pháp lý và tương thích với các tiêu chuẩn quốc tế. Khi robot xây dựng in 3D trở thành xu hướng toàn cầu, sự khác biệt trong các quy định an toàn giữa các quốc gia có thể gây khó khăn cho các doanh nghiệp muốn mở rộng thị trường. Việc ASTM phát triển hệ thống tiêu chuẩn an toàn cho loại robot này sẽ tạo điều kiện để các nước tham chiếu, điều chỉnh khung pháp lý trong nước, nhằm thúc đẩy ứng dụng công nghệ mới mà vẫn bảo đảm an toàn xã hội.
Việc đặt nền móng tiêu chuẩn hóa an toàn đối với robot xây dựng in 3D không chỉ mang tính kỹ thuật mà còn có ý nghĩa chiến lược, thúc đẩy sự phát triển bền vững của ngành xây dựng trong kỷ nguyên số. Khi người lao động được bảo vệ tốt hơn và nhà sản xuất có cơ sở rõ ràng để thiết kế và thử nghiệm sản phẩm, công nghệ tự động hóa sẽ được đón nhận rộng rãi hơn trong thực tế ngành xây dựng – một ngành truyền thống vốn chậm tiếp nhận đổi mới.
Với sự tham gia của nhiều nhóm chuyên gia, viện nghiên cứu và doanh nghiệp xây dựng trên thế giới, tiêu chuẩn an toàn của ASTM hướng đến một tương lai mà robot và con người cùng làm việc an toàn, hiệu quả và tin cậy. Đây là nền tảng quan trọng giúp ngành xây dựng bước sang giai đoạn mới, nơi mà các công trình không chỉ được xây dựng nhanh và tiết kiệm hơn, mà còn vận hành an toàn trong mọi điều kiện ứng dụng.
