Kết hợp in 3D với trí tuệ nhân tạo, startup tiết kiệm 90% chi phí

Một startup ở London đã kết hợp một số công nghệ đột phá nhất hiện nay trong một nỗ lực để thay đổi cách chúng ta xây dựng tương lai. Bằng các robot công nghiệp được trang bị thêm súng in 3D và các thuật toán trí tuệ nhân tạo, Ai Build đã tạo ra cỗ máy có thể thấy, có thể sáng tạo và thậm chí học từ những sai lầm của chúng.

Khi CEO và nhà sáng lập Daghan Cam nghiên cứu về kiến trúc, anh nhận ra sự thiếu kết nối giữa khả năng sản xuất quy mô nhỏ và khả năng xây dựng quy mô lớn. “Một mặt chúng ta đã có dây chuyền sản xuất tự động hóa hoàn toàn.” Cam giải thích trong một buổi hội thảo gần đây ở London. “Mặt khác, chúng ta vẫn hoàn toàn phụ thuộc vào con người trong xây dựng.” Với sự nổi lên của những công nghệ in hiệu quả hơn, anh cho rằng phải có một cách tốt hơn để thay đổi điều này.

“Chúng tôi muốn đẩy giới hạn về sự phức tạp của những thứ mà chúng ta có thể thiết kế tiến xa hơn thông qua điện toán hóa, và làm thế nào chúng ta có thể tạo ra chúng bằng công nghệ in 3D.” Cam cho biết.

In 3D được xem như tương lai của ngành chế tạo nhưng phương pháp này có thể vẫn còn quá đắt đỏ, tốn thời gian, và khó mở rộng quy mô. Rất đơn giản để chế tạo các vật thể nhỏ. Nhưng với các vật thể lớn hơn, mọi thứ thường phức tạp đến mức khó có thể làm được.

Khi bạn đọc được thông tin về những chiếc máy bay, các văn phòng làm việc, hay các công trình nghệ thuật được in 3D, chúng không được in toàn bộ bằng 3D, thay vào đó, nhiều phần nhỏ được in và cuối cùng ghép lại với nhau như trò chơi xếp hình.

Để mở rộng quy mô của quá trình in này, Cam và nhóm của mình đã gắn những khẩu súng phun bọt xốp vào các cánh tay robot KUKA, và lập trình chúng để in các kiến trúc phức tạp. Để cắt giảm chi phí và đẩy nhanh việc xây dựng, họ kết hợp thiết kế theo từng lớp tiêu chuẩn với thiết kế mắt lưới, để in sợi đùn ở các góc của cấu trúc. Trong khi đó, những chiếc quạt nhỏ làm mát và đồng thời làm cứng vật liệu. Điều này cho phép họ sử dụng ít vật liệu nhất có thể nhưng vẫn có được các cấu trúc có sức chống đỡ tốt và hiệu quả.

Nhưng cách làm này vẫn còn quá chậm. Để có được cấu trúc chống chịu tốt, việc chế tạo phải có rất ít lỗi, vì vậy các robot phải in với tốc độ “như rùa bò,” để đùn sợi nhựa ra một cách chính xác và đều nhau, sau đó đợi chúng khô đi. Nếu Ai Build muốn in nhanh hơn và vì vậy rẻ hơn, nó sẽ phải hoặc chấp nhận các rủi ro về khiếm khuyết trong kiến trúc hoặc phải vượt qua một lỗi cơ bản trong ngành robot.

Mang thị giác đến cho robot

“Robot của chúng ta hoàn toàn mù.” Cam cho biết. “Chúng nhận các câu lệnh từ máy tính và thực hiện chúng một cách mù quáng. Nếu có bất kỳ vấn đề gì đó, chúng sẽ không thể nhận ra và không thể thích ứng kịp.”

Để giải quyết vấn đề này, Cam và nhóm của mình gắn thêm các camera vào robot của họ và sử dụng các thuật toán về thị giác máy tính để phân tích cấu trúc ngay khi chúng đang được in. “Mục tiêu là tạo ra một vòng lặp phản hồi giữa môi trường thực và môi trường kỹ thuật số.” Cam cho biết.

Với những con mắt mới của mình, các cánh tay robot có thể phát hiện các khiếm khuyết và sửa chữa cho chúng bằng những lớp in phụ. Kết quả là tốc độ in diễn ra nhanh hơn, Cam cho biết, kiến trúc Zaha Hadid đã được in chỉ với nửa thời gian so với khi in mà không có trí tuệ nhân tạo.

Kiến trúc nổi bật đầu tiên của Ai Build được thực hiện chỉ với mức giá 185 USD – Cam cho biết đó chỉ là một con số nhỏ so với mức giá 31.000 USD của đối thủ cạnh tranh để in cấu trúc này với cùng các thông số kỹ thuật. Không chỉ bởi vì các đối thủ của anh không có AI, họ sẽ cần phải in cả kiến trúc này thành từng phần nhỏ hơn và ghép lại. Khả năng in các cấu trúc phức tạp như một sản phẩm hoàn chỉnh và duy nhất đã mang lại cho Ai Build một lợi thế không thể phủ nhận.

Mở rộng các giới hạn

Nhưng startup này không giới hạn khả năng của mình ở quy mô. Chỉ mới tuần trước tại Hội nghị Công nghệ GPU tại Amsterdam, họ đã mang đến một cấu trúc in 3D được mệnh danh “Daedalus Pavilion” với kích thước rộng 5m, sâu 5m, và cao 1,5m, được thiết kế bởi công ty nổi tiếng, Arup Engineers.

Bất chấp kích thước ấn tượng của nó, họ chỉ mất 15 ngày để in và nửa ngày để dựng nên nó. Với mức giá công ty đang tính là 100 USD cho một giờ robot hoạt động, một vật thể với kích thước như trên sẽ có giá chưa đến 35.600 USD.

“Cấu trúc được tối ưu hoàn toàn với việc sử dụng vật liệu một cách hiệu quả, và tối thiểu hóa thời gian sản xuất vì vậy toàn bộ cấu trúc rất nhẹ sau khi hoàn thiện.” Cam cho biết.

Nhóm sáng lập startup Ai Build.

Dự án này cũng tiếp tục cho thấy sự hợp tác giữa công ty non trẻ này với nhà sản xuất GPU NVIDIA và công ty sản xuất robot KUKA, hai công ty hàng đầu trong ngành công nghiệp mà mình tham gia.

Dù ấn tượng trước vẻ đẹp của nó, nhưng Daedalus Pavilion vẫn chỉ là một sản phẩm minh chứng cho hướng đi này. Và cho dù startup này có một lợi thế rõ ràng trong việc thiết kế, họ vẫn tập trung vào việc cách mạng hóa khả năng xây dựng trên quy mô lớn với các cấu trúc in 3D, ví dụ như bằng các khuôn đúc bê tông.

Ai Build cũng đã bắt đầu phát triển một đèn chùm của tương lai có tên gọi aiPort, được thiết kế để tích hợp tất cả các thiết bị thông minh vào một nơi duy nhất. Với hàng loạt các cử chỉ hoặc lời nói, người dùng có thể bật đèn, tắt điều hòa nhiệt độ và bật nhạc nhờ vào một bảng các camera và microphone gắn trên chiếc đèn chùm đó.

AiPort đóng vai trò như trợ lý ảo Jarvis của Tony Stark trong phim Iron Man. Dù vậy, Cam nhấn mạnh rằng aiPort vẫn đang dừng ở sản phẩm mẫu, và nằm ở vị trí kém ưu tiên hơn so với định hướng tiến sang in 3D của công ty.

Rất nhiều startup hiện nay đang tận dụng các công nghệ mới nổi để đưa vào các ngành công nghiệp cũ hơn. AI (trí tuệ nhân tạo) hiện đang là công cụ hỗ trợ đắc lực cho các ngành từ tài chính cho đến chăm sóc sức khỏe. Các robot giờ đang thay thế nhân viên lễ tân, người giao đồ ăn, và công nhân trong các nhà máy trên khắp thế giới.

Cam và nhóm của mình đã không chỉ nhận ra một lỗ hổng trong việc xây dựng mà còn kết hợp ba công nghệ mới nổi lại với nhau để giải quyết nó một cách hiệu quả. Các công nghệ mà họ sử dụng không quá sáng tạo khi đứng riêng rẽ, nhưng khi kết hợp lại với nhau, chúng có khả năng cách mạng hóa cả ngành xây dựng.