Ashui.com

Những thách thức về môi trường mà chúng ta phải đối mặt hàng ngày là thất bại cơ bản của các thiết kế: chúng đại diện cho những hậu quả không lường trước được của những quyết định thiết kế được thực hiện với dự định tối ưu. Những tiến bộ hiện tại của công nghệ thiết kế 3D chỉ ra một tương lai khác biệt, trong đó nhóm thiết kế có thể hiểu được một cách dễ dàng và chính xác hơn toàn bộ những tác động môi trường tới  những gì mà họ đang thiết kế. Nhờ vậy, họ có thể tối ưu hóa thiết kế của mình để giảm thiểu những tác động của nó. Giờ đây chúng ta có khả năng để hiểu được những hậu quả của quyết định thiết kế và hoàn toàn suy nghĩ lại những gì và cách thức mà chúng ta đang thiết kế.

Hàng trăm năm qua, các nhà thiết kế làm nguyên mẫu thiết kế bằng đất sét và các vật liệu khác. Chỉ những năm gần đây, con người có khả năng xây dựng các mô hình kỹ thuật số để kiểm chứng lặp đi lặp lại thiết kế của họ một cách nhanh chóng và  hiệu quả về chi phí  trước khi thực sự tạo ra bất cứ  sản phẩm cơ học nào. Một mô hình kỹ thuật số cho phép nhà thiết kế không chỉ hiểu môt sự vật sẽ trông như thế nào, mà còn biết nó sẽ hoạt động ra sao trước khi nó được xây dựng. Nhà thiết kế cũng có thể xem xét một tập hợp các tiêu chuẩn, bao gồm cả các thông số về môi trường như năng lượng tiêu thụ, khả năng tái sử dụng hay mức nước tiêu thụ, bên cạnh các yếu tố truyền thống về chi phí sản xuất và hiệu suất.

Hãy lấy một công ty muốn thiết kế máy in sử dụng ít năng lượng hơn và dễ dàng tái chế làm ví dụ. Điều này nghe tưởng chừng đơn giản, nhưng đội  ngũ thiết kế phải suy nghĩ về toàn bộ vòng đời của máy in. Điều này có nghĩa họ phải xem xét lựa chọn và tìm nguồn cung ứng nguyên liệu, làm các bô phận khớp với nhau thay vì được dán vào với nhau và loại bỏ các chi tiết bằng nhựa sơn để đáp ứng các yêu cầu cơ bản về tái chế. Như vậy, hóa ra, điều tưởng chừng rất đơn giản đó thực ra lại cực kỳ phức tạp.

Ngày nay, công nghệ thiết kế đang thay đổi sự cân bằng này. Giờ đây, chúng ta có trong tầm tay các công cụ tích hợp tác động sinh thái vào trong quá trình thiết kế. Máy tính có thể giúp chúng ta tối ưu hóa trên các thông số khác nhau mà chúng ta lựa chọn. Ví dụ, dịch vụ Tư vấn Vật liệu Sinh thái, được hãng Autodesk hợp tác với Granta Design giới thiệu, cho phép các nhóm thiết kế kết nối với cơ sở dữ liệu vật liệu lớn nhất thế giới – trong khi tất cả đang làm việc trong môi trường thiết kế trên máy tính của họ. Khi quyết định thiết kế được đưa ra, vật liệu không phù hợp được đánh dấu, lựa chọn thay thế được đề xuất, và tác động môi trường liên quan của từng quyết định xuất hiện trên bảng điều khiển. Nhà thiết kế có thể tập trung vào những gì họ làm tốt nhất, mà không  cần phải có chuyên môn chuyên sâu về lựa chọn vật liệu sinh thái.

Tám mươi phần trăm (80%) tác động môi trường của sản phẩm được xác định trong giai đoạn thiết kế. Kết quả là, các cải tiến nhỏ ngay từ quá trình bắt đầu của thiết kế cũng có thể mang lại một tác động lớn lên hành tinh. Ví dụ, nhóm thiết kế của một trong những khách hàng của chúng tôi xây dựng một mô hình kỹ thuật số của tuabin gió của họ để hiểu được bô phận nào cần phải mạnh hơn hoặc có vât liệu nào không cần thiết. Bằng cách đó họ có thể tối ưu hóa cho công suất cao nhất của tuabin gió mà lại sử dụng lượng vật liệu ít nhất. Công ty đã quyết định sử dụng vật liệu gỗ thay vì thép cho các tòa tháp của họ, mang lại sự tiết kiệm năng lượng lớn  trong khi giảm thiểu khí thải CO2 trong quá trình sản xuất, và làm cho các tòa tháp hiệu quả hơn về kinh tế và dễ dàng hơn để vận chuyển. Khi bạn nghĩ về sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp gió  – 10,000 tuabin được lắp  đặt trong năm nay riêng trên đất Hoa Kỳ, bạn có thể thấy thay đổi nhỏ trong quá trình thiết kế có thể có tác động lớn như thế nào.

Công nghệ mô hình 3D cũng có một vai trò rất lớn trong việc làm giảm ảnh hưởng tới môi trường của các toàn nhà, nơi tiêu tốn tới  40% năng lượng sử dụng trên toàn cầu. Kiến trúc sư và kỹ sư có thể tạo ra một mô hình thông tin xây dựng để hiểu không chỉ tòa nhà sẽ trông như thế nào, mà còn có thể biết nó sẽ tiêu thụ bao nhiêu năng lượng và nước. Sử dụng mô hình kỹ thuật số, kiến trúc sư có thể dễ dàng xoay tòa nhà theo năm góc độ hoặc thay đổi hình đạng tòa nhà và nhanh chóng hiểu được cần bao nhiêu năng lượng để tòa nhà đó hoạt động. Hơn nữa, vì các mô hình kỹ thuật số được kết nối với dữ liệu thời tiết và khí hậu, kiến trúc sư có thể nhìn thấy bức xạ mặt trời hoặc ánh sáng ban ngày ảnh hưởng đến một tòa nhà ở một vị trí cụ thể, điều đó mang lại một tác động to lớn về số lượng điện năng cần thiết để sưởi ấm và làm mát trong suốt vòng đời của nó.

Những kỹ thuật này cùng hữu ích cho việc cải thiện các tòa nhà hiện có. Ngày nay, có 200 triệu tòa nhà trên toàn cầu bị rò rỉ năng lượng. Những người với vốn hiểu biết ít ỏi hoặc không có hiểu biết về thiết kế, chẳng hạn như một người quản lý cơ sở quản lý khí thải carbon của  một tòa nhà, có thể làm mô hình tòa nhà hiện có và hiểu nơi nào cần phải sửa chữa nhất và nơi nào có thể lắp đặt thêm các hệ thống mới. Tiến hành một phân tích năng lượng kết nối với dữ liệu thời tiết, người quản lý cơ sở có thể ưu tiên các dự ánmang lại hiệu quả cao nhất, có khả năng làm mới và thu hồi carbon.

Thiết kế là cải thiện các hệ thống xung quanh chúng ta, từ các sản phẩm cho đến các tòa nhà, và thậm chí cả toàn bộ thành phố. Với phân tích tinh vi và dữ liệu tích hợp vào phần mềm mô hình 3D, các dữ liệu môi trường đang trở nên dễ dàng tiếp cân, vì vậy nó có thể được sử dụng để đưa ra quyết định thiết kế chi tiết hơn. Bây giờ, nhà thiết kế có thể nhanh chóng hiểu và xác định mức độ ảnh hưởng tới môi trường từ quy mô lớn đến quy mô nhỏ các quyết định của mình và bắt đầu phải xem xét lại thiết kế để mang lại những lựa chọn tốt hơn, bền vững hơn. 

Công nghệ đây rồi, còn chỉ còn tùy thuộc vào chúng ta để thiết kế lại tương lai cho mình mà thôi.

Lynelle Cameron - Giám đốc phát triển bền vững, Autodesk

• Cuộc thi "Người hùng thiết kế Autodesk 3ds Max Design"