Những sản phẩm kỳ diệu từ in 3D

Nói đến in, hẳn nhiều người sẽ nghĩ ngay đến hai chất liệu cơ bản là mực và giấy. Còn nói tới 3D thì chắc mọi người lại nghĩ đến những kỹ thuật nhằm gây ảo giác cho đôi mắt. Nhưng in 3D thì khác. Đó là chiếc máy có thể tạo nên một vật thể hoàn toàn “thật” mà ta có thể cầm trên tay, sờ mó và… chiêm ngưỡng, bằng cách xếp chồng nhiều lớp vật chất lên nhau. Mỗi lớp là một lát vật chất mỏng nằm ngang. Những chất liệu cơ bản là các loại vật liệu được dùng trong cơ khí, xây dựng, tạo hình (bao gồm nhựa, composite, thủy tinh, kim loại… được nạp vào máy ở dạng bột). Chiếc máy in có nhiệm vụ sao chép một vật thể nào đó bằng thứ chất liệu được nạp vào, cho ra một sản phẩm y hệt nguyên mẫu. Trong công nghệ in 3D, máy in là công đoạn tạo ra các “lát mỏng” từ nguyên liệu được nạp vào và kết thành hình khối, được điều khiến bởi máy vi tính.

Mô hình của một vật thể mẫu trước hết sẽ được vẽ bằng một bản vẽ 3D trên máy tính, bản vẽ này có thể được vẽ bởi kỹ sư hoặc dùng một máy scan 3D để tạo ra. Sau đó người ta sẽ dùng phần mềm “cắt mỏng” bản vẽ ấy thành hàng trăm, hàng ngàn lớp nằm ngang. Máy in 3D sẽ đọc bản vẽ đó và tạo ra từng lớp mỏng chính xác như trong bản vẽ. Sau khi các lớp mỏng đó được tạo ra, chúng sẽ được sắp xếp và kết gắn với nhau thành hình khối y hệt vật mẫu.

Máy in 3D đầu tiên được phát minh vào năm 1986 bởi Charles Hull, nhà sáng chế người Mỹ. Công nghệ in 3D do ông phát minh được phát triển trên nguyên lý “chụp cắt lớp” CT scanner trong y khoa. Chiếc máy này được chế tạo dựa trên kỹ thuật steriolithography (SLA), chất liệu là một loại polyme lỏng có thể làm cứng khi chiếu một loại ánh sáng thích hợp, cụ thể ở đây là một chùm tia laser UV. Vật mẫu được xây dựng theo từng lớp, điều khiển bởi máy tính để thực hiện “in” hết lớp này đến lớp khác.

Kể từ đó đến nay, công nghệ in 3D đã phát triển rất nhanh. Vẫn với nguyên lý cơ bản như trên nhưng các nhà khoa học đã tìm ra nhiều phương pháp in khác nhau để đa dạng hóa chất liệu và nâng cao mức độ chính xác của phiên bản so với vật mẫu. Từ đó có thể tạo ra được nhiều sản phẩm phục vụ thiết thực cho cuộc sống con người.

Từ nhiều năm nay, các nhà sản xuất đã chế tạo ra nhiều loại máy in 3D, bao gồm dòng máy chuyên dụng để thiết kế sản phẩm hay tạo ra các mô hình và dòng máy thương mại để làm những thứ vật dụng quen thuộc với đời sống.

Trong lĩnh vực thực phẩm, có thể kể đến chiếc máy in sản xuất bánh pizza của kỹ sư cơ khí Anjan Contractor. Chiếc máy đảm nhiệm tất cả các công đoạn để “in” ra chiếc bánh, từ khâu xử lý bột cho đến rải phô mai và thịt rồi nướng. Trong một phát minh khác, công ty thực phẩm Modern Meadow của Mỹ giới thiệu phương pháp sản xuất thịt nhân tạo thông qua máy in 3D bằng cách sử dụng các tế bào sống đắp dần lên từng lớp. Tuy nhiên, giá thành mỗi kg thịt loại này lên tới hơn 1.000 USD. Còn hãng Hershey thì đang phát triển một loại máy in 3D để in các sản phẩm chocolate nổi tiếng thế giới của mình.

Trong lĩnh vực xây dựng, công ty kỹ thuật thiết kế trang trí WinSun của Trung Quốc đã sử dụng một máy in 3D có khả năng in ra 10 căn nhà trong vòng 24 giờ từ nguyên liệu tái chế. Đây là những phiên bản nhà ở với kích thước bằng nguyên mẫu và có thể sử dụng được.

Còn trong lĩnh vực làm đẹp, Grace Choi, một cựu sinh viên ĐH Havard (Mỹ), là tác giả ý tưởng tạo ra các loại mỹ phẩm giống với sản phẩm của các hãng nổi tiếng như Chanel, Lancôme hay Dior… bằng máy in 3D. Với chất liệu là loại mực giống loại màu mà các công ty mỹ phẩm sử dụng trong sản phẩm của họ, sản phẩm có tên Mink của cô và cho phép bất kỳ ai cũng có thể in được sản phẩm trang điểm bằng cách trích dẫn mã màu từ các bức ảnh màu lấy trên internet. Giá của Mink chỉ 300 USD và có hình thức khá giống với một chiếc máy in bình thường.

Gần đây, giới chơi xe đạp thế giới rất thích thú khi biết tin 2 công ty Renishaw và Empire Cycles của Anh vừa công bố công nghệ mới giúp chế tạo khung sườn xe đạp dùng chất titanium bằng máy in 3D, giúp tạo ra các mẫu xe đạp chất lượng cao, giá thành hợp lý.

Ở Việt Nam, máy in 3D đã xuất hiện và được phân phối bởi công ty 3Dmaker (số 249 Ung Văn Khiêm, phường 25, Q.Bình Thạnh, TPHCM), với các loại máy in 3D gia đình và chuyên dụng có giá rẻ nhất khoảng 600 USD (khoảng 12,6 triệu đồng).

Công nghệ in 3D được giới chuyên gia kỳ vọng là bước đột phá của công nghệ chế tạo. Trên thế giới hiện đã bắt đầu hình thành một làn sóng mới phổ biến công nghệ máy in 3D tập trung vào phong trào DIY (do it yourself - tự làm mọi thứ cho riêng mình). Hiện có rất nhiều công ty cung cấp dịch vụ in 3D hoặc bán máy in 3D giá rẻ, với mức giá chỉ vào khoảng vài trăm đến vài ngàn USD.