Công nghệ in 3D

Công nghệ in 3D có nguồn gốc từ công nghệ chế tạo từng lớp các cấu trúc ba chiều (3D) trực tiếp từ bản vẽ thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính. Công nghệ in 3D là một sự đổi mới thực sự và đã nổi lên như một giai đoạn công nghệ đa năng. Nó mở ra những cơ hội mới và mang lại hy vọng về nhiều khả năng cho các công ty đang tìm cách nâng cao hiệu quả sản xuất. Nhựa nhiệt dẻo thông thường, gốm sứ, vật liệu làm từ graphene và kim loại là những vật liệu có thể được in hiện nay bằng công nghệ in 3D.

Ngày nay công nghệ in 3D có tính ứng dụng vô cùng rộng rãi và linh hoạt trong cuộc sống. Cùng tìm hiểu xem công nghệ này có thể làm được những gì.

1. Ngành Y tế

Tình trạng thiếu người hiến tặng để cấy ghép nội tạng là một thách thức lâm sàng lớn trên toàn thế giới. Những rủi ro tiềm ẩn chắc chắn gặp phải với các phương pháp truyền thống là biến chứng, thương tật thứ cấp… và công nghệ in 3D có tiềm năng giải quyết những hạn chế này. Không những nó có thể sửa chữa các khiếm khuyết mô tại chỗ với các tế bào mà thậm chí có thể tạo nên các mô hình mô phỏng bộ phận cơ thể con người với độ chính xác hoàn hảo và có thể chuyển động linh hoạt theo ý muốn nhờ vào các thiết bị hỗ trợ khác.

• Tay giả sử dụng công nghệ in 3D
• Khớp háng nhân tạo được in 3D

2. Ngành xây dựng và kiến trúc

Trong ngành xây dựng, công nghệ in 3D có thể được sử dụng để in toàn bộ tòa nhà hoặc có thể tạo ra các thành phần xây dựng. Những máy in 3D khổng lồ có thể làm thay công việc xây dựng của con người với độ chính xác và tốc độ đáng kinh ngạc. Những ngôi nhà hay công trình kiến trúc được in 3D không còn là cái gì đó quá lạ lẫm.

• Dubai Municipality là tòa nhà in 3D lớn nhất thế giới
• Tecla – Ngôi nhà 3D in từ đất sét có nguồn gốc địa phương

• Chiếc cầu sắt được in 3D tại Hà lan

3. Ngành thời trang may mặc

Các nhà bán lẻ và nhà thiết kế tin rằng mục đích của việc tạo ra các sản phẩm thời trang bằng công nghệ in 3D không phải là để sao chép các sản phẩm hiện tại, mà là để cải thiện thiết kế sản phẩm bằng cách cung cấp các sản phẩm cá nhân hóa và độc đáo cho khách hàng. Ưu điểm của việc phát triển sản phẩm bằng công nghệ in 3D là sản phẩm có độ vừa vặn và kiểu dáng tùy chỉnh theo yêu cầu. Các công ty lớn như Nike, New Balance và Adidas cũng nỗ lực phát triển sản xuất hàng loạt giày in 3D. Ngày nay, giày in 3D được sản xuất cho giày vận động viên, giày đặt làm riêng và giày thể thao. Công nghệ in 3D hứa hẹn những bước đột phá trong ngành thời trang ở tương lai gần.

• Trang phục và phụ kiện trong một show diễn thời trang in 3D hoàn toàn

• Giày in 3D được sản xuất theo đặt hàng

4. Ngành công nghiệp thực phẩm

Về cơ bản, in thực phẩm 3D cung cấp một giải pháp kỹ thuật để thiết kế thực phẩm tùy chỉnh và kiểm soát dinh dưỡng được cá nhân hóa cao. Con người ngày nay với vô vàn thói quen ăn uống và chế độ ăn khác nhau rất khó tìm được một sản phẩm đáp ứng được tất cả các nhu cầu của mình. Máy in thực phẩm 3D là một giải pháp giúp tùy chỉnh thức ăn theo khẩu vị và hồ sơ sức khỏe của từng cá nhân, nó còn là tiền đề để thay đổi phương thức chuỗi cung ứng thực phẩm truyền thống.

• Máy in 3D thực phẩm giúp tạo ra những món ăn đẹp mắt và phù hợp với từng thể trạng của con người

5. Chế tạo linh kiện

Ứng dụng lớn nhất của công nghệ in 3D có lẽ là sản xuất linh kiện, bất kỳ các chi tiết từ đơn giản đến phức tạp nào đều có thể sử dụng máy in 3D để tạo nên. Chỉ cần có dữ liệu, các bộ phận linh kiện của máy móc đều có thể chế tạo một cách dễ dàng. Điều này tiết kiệm được rất nhiều thời gian và tiền bạc vì không phải phụ thuộc và bên cung ứng thứ ba, và hơn nữa khác với công nghệ chế tác CNC truyền thống là cắt gọt những phần thừa, công nghệ in 3D sử dụng một lượng nguyên liệu vừa đủ.

Ưu điểm của quy trình in 3D là thực hiện các thành phần phức tạp cao, không thể sản xuất được với quy trình sản xuất hiện có. Hơn nữa công nghệ này có thể đảm bảo cung cấp các phụ tùng thay thế nguyên bản, vốn ít được yêu cầu hơn, kinh tế và bền vững trong tương lai. Các trung tâm in khu vực sẽ đơn giản hóa công tác hậu cần và kho bãi.

• In 3D linh kiện nhựa
• In 3D linh kiện kim loại

• Đầu phun nhiêu liệu của một hãng vận tải được chế tác bằng công nghệ in 3D

6. Chế tạo khuôn mẫu

Công nghệ chế tạo khuôn mẫu truyền thống đòi hỏi nhiều công đoạn cũng như nhân lực và thời gian. Hơn nữa với những khuôn mẫu nhựa có hình dạng phức tạp và bắt buộc phải có đường nước làm mát khuôn thì luôn là một bài toán khó giải bởi không có loại máy móc nào có thể gia công những đường đi ngoằn nghèo phức tạp trong không gian như vậy. Máy in 3D ra đời không những tích hợp các công đoạn gia công khuôn mẫu trong cùng một thiết bị mà còn giải được bài toán ở trên.

7. Công nghiệp hàng không vũ trụ

Công nghệ in 3D cung cấp thiết kế tự do vô song trong thành phần và sản xuất. Trong ngành hàng không vũ trụ, công nghệ in 3D có tiềm năng chế tạo các bộ phận nhẹ, cải tiến và hình học phức tạp, có thể giảm nhu cầu năng lượng và tài nguyên.  Công nghệ in 3D đã được ứng dụng rộng rãi để sản xuất phụ tùng của một số bộ phận hàng không vũ trụ như động cơ . Đây là một nhu cầu thiết thực vì bộ phận của động cơ rất dễ bị hỏng, cần phải thay thế thường xuyên.

• Động cơ tên lửa PGA được hoàn thành 85% nhờ kỹ thuật in 3D

8. Công nghiệp ô tô

Ngày nay, công nghệ in 3D đã nhanh chóng thay đổi ngành công nghiệp của chúng ta để thiết kế, phát triển và sản xuất những thứ mới. Trong ngành công nghiệp ô tô, kỹ thuật In 3D cho phép tạo ra những cấu trúc nhẹ hơn và phức tạp hơn trong thời gian nhanh chóng. Bằng cách sử dụng công nghệ in 3D, trong ngành ô tô cho phép công ty thử nhiều giải pháp thay thế khác nhau và nhấn mạnh ngay trong giai đoạn cải tiến, tạo ra thiết kế ô tô lý tưởng và hiệu quả.

Các hãng xe lớn như BMV, Bentley, Volkswagen hay Audi đều có xưởng in 3D phục vụ phụ tùng thay thế hoặc có những chiến dịch/dịch vụ cá nhân hóa mộ số bộ phận của xe dựa trên công nghệ in 3D.

• Czinger 21C – siêu xe hybrid tăng tốc nhanh bậc nhất thế giới thể hiện sức mạnh tuyệt đối của in 3D

• BMV cá nhân hóa một số phụ kiện cho khách hàng
  bằng kỹ thuật in 3D
• Đầu nối nước cho động cơ Audi W12 được in 3D

9. Nghiên cứu Khoa học và Bảo tồn thiên nhiên

Nghiên cứu và giám sát các môi trường mỏng manh, chẳng hạn như các rạn san hô, luôn là thách thức đối với các nhà nghiên cứu biển. Một loại robot có tên “Jellybots” được chế tác từ công nghệ in 3D và mô phỏng loài sứa mặt trăng đã được sử dụng để giám sát các rạn san hô mỏng manh. Thiết bị này có thể chui qua các khe hở hẹp mà không gây va chạm hoặc thiệt hại, giúp thu thập thông tin và được mệnh danh là “người bảo vệ đại dương”. Đây là tiền đề mở ra cho ngành nghiên cứu khoa học cũng như những nỗ lực để bảo vệ thiên nhiên nhờ công nghệ in 3D.

• “Jellybots” – robot in 3D được sử dụng để giám sát các rạn san hô mỏng manh

7. Tặng phẩm và trang trí

Nếu trước đây mẫu mã của đồ trang trí và tặng phẩm thường bị giới hạn bởi công nghệ sản xuất và tay nghệ người thợ thì ngày nay, hầu hết mọi ý tưởng về hình khối, sức sự tưởng tưởng và sáng tạo của con người đều được hiện thực hóa nhờ công nghệ in 3D.

• Mẫu trang trí tường in 3D
• Giỏ đựng trang trí in 3D độc đáo
• Đèn trang trí sử dụng công nghệ in 3D

11. Thay đổi chuỗi cung ứng

Theo mô hình truyền thống thì sản phẩm được sản xuất tại nhà máy, sau đó sẽ được vẩn chuyển tới kho bãi và phân phối tới người tiêu dùng. Việc áp dụng công nghệ in 3D sẽ tăng tốc độ sản xuất đồng thời giảm chi phí. Nhu cầu của người tiêu dùng sẽ ảnh hưởng nhiều hơn đến sản xuất bới họ có thể yêu cầu sản xuất để phù hợp với thông số kỹ thuật của họ. Đồng thời, các cơ sở in 3D sẽ được đặt gần hơn với người tiêu dùng, cho phép quy trình sản xuất linh hoạt và nhanh nhạy hơn, cũng như kiểm soát chất lượng tốt hơn. Hơn nữa, khi sử dụng in 3D, nhu cầu vận chuyển toàn cầu giảm đáng kể. Điều này là do các địa điểm sản xuất nằm gần điểm đến cuối cùng của kênh phân phối. Việc áp dụng công nghệ in 3D có thể thay đổi toàn cục hoạt động vận chuyển và hậu cần.

Trong công cuộc cứu trợ thảm họa động đất ở Haiiti, khi nguồn viện trợ gặp khó khăn bởi khâu vận chuyển, chuỗi cung ứng đã chuyển sang sản phẩm tùy chỉnh. Một loạt các vật tư y tế và nước sạch đươc sản xuất bằng công nghệ in 3D tại chỗ, thâm chí họ còn đào tạo chuyển giao kiến thức quy trình cho những người dân bản địa.

• Vật tư y tế và nước sạch được in tại chỗ trong thảm họa động đất ở Haiiti

Có thể nói không quá rằng công nghệ in 3D sẽ là công nghệ của tương lai với những ứng dụng vô cùng rộng rãi và mạnh mẽ của nó. Công nghệ này dường như không có giới hạn, giới hạn duy nhất có chăng là khả năng tưởng tượng của con người chúng ta mà thôi.

Tuy nhiên, việc sử dụng in 3D chỉ nên được giới hạn ở một số người nhất định bởi mặt trái của nó là một khi có bản thiết kế, có thể dễ dàng sản xuất hàng giả hoặc vũ khí khủng bố một cách dễ dàng. Công nghệ in 3D mở ra một tương lai đột phá nhưng cũng đầy những hiểm nguy tiềm tàng.

Một số video tham khảo về công nghệ in 3D