Máy in 3D là gì ?

※Ảnh minh họa máy in 3D phổ thông (nguồn:makezine)
Công nghệ, đó là lĩnh vực có ảnh hưởng đến lịch sử loài người cận đại nhiều hơn cả so với các lĩnh vực khác. Hãy nghĩ đến những bóng đèn, động cơ hơi nước,… hay gần đây hơn là xe hơi, máy bay, và càng không thể không nhắc đến sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của mạng internet (world wide web). Tất cả những công nghệ đó làm cho cuộc sống của chúng ta tốt hơn theo nhiều cách khác nhau, mở ra nhiều phương pháp và tiềm năng khác nhau. Nhưng thông thường, chúng đều tốn rất nhiều thời gian, có khi đến hàng thập kỷ, trước khi tính đột phá của chúng được bộc lộ một cách rõ ràng.

Công nghệ in 3D hay gia công bổ sung (additive manufacturing- AM) được tin rằng có tiềm năng to lớn để trở thành một trong những công nghệ như thế. Hiện tại công nghệ in 3D đã phủ sóng khắp các kênh truyền hình, trên những tờ báo chính thống, và các kênh thông tin online. Vậy thực ra cái mà người ta từng tuyên bố rằng sẽ đặt dấu chấm hết cho ngành sản xuất truyền thống, tạo ra cuộc cách mạng về thiết kế và gây ảnh hưởng đến các ngành địa lý chính trị, kinh tế xã hội, dân số, môi trường và bảo mật trong mỗi cuộc sống của chúng ta, công nghệ in 3D đó là gì ?

Về cơ bản, khác biệt đằng sau công nghệ in 3D chính là quá trình gia công bổ sung (additive manufacturing process). Đây chính là chìa khóa quan trọng, bởi công nghệ in 3D chính là phương pháp gia công hoàn toàn khác biệt, dựa trên cơ sở công nghệ tiên tiến, tạo ra các bộ phận dần dần, bằng cách bổ sung (add) các lớp (layer) với quy mô độ dày chỉ vài mm. Điều này về cơ bản là không giống với các phương pháp gia công truyền thống.

Dưới đây là clip mô tả đơn giản về hoạt động của máy in 3D:

Có rất nhiều giới hạn đối với phương pháp gia công truyền thống, vốn phụ thuộc vào người lao động và ý thức hệ “làm bằng tay” đã cắm rễ từ chính trong cụm từ gốc tiếng Pháp dành cho việc gia công. Tuy nhiên, thế giới gia công, sản xuất đã có nhiều thay đổi. Và những quy trình tự động như gia công trên máy, đúc, tạo hình và tạo khuôn đều tương đối mới, và là những quy trình phức tạp đòi hỏi những công nghệ liên quan đến máy móc, máy tính và robot.

Tuy nhiên, các công nghệ đó đều đòi hỏi phải cắt gọt vật liệu từ một khối lớn hơn- hoặc để tạo ra sản phẩm cuối hoặc để tạo ra công cụ cho quá trình đúc (khuôn) – đây chính là giới hạn nghiêm trọng trong quá trình gia công tổng thể theo phương pháp truyền thống.

Trong nhiều ứng dụng, quá trình thiết kế và sản xuất truyền thống mang rất nhiều những hạn chế khó chấp nhận, bao gồm cả việc cần các công cụ đắt tiền như đã trình bày bên trên, các đồ gá, và đôi khi cả việc lắp ghép (đối với các chi tiết phức tạp). Thêm vào đó, quá trình gia công cắt gọt, như tiện, phay, bào… có thể gây ra hao phí lên đến hơn 90% khối vật liệu gốc.

Ngược lại, công nghệ in 3D là một quá trình tạo ra vật thể trực tiếp, bằng cách thêm từng lớp vật liệu chồng lên nhau theo nhiều cách khác nhau, phụ thuộc vào loại công nghệ sử dụng. Để đơn giản hóa cách tư duy nằm đằng sau công nghệ này, dành cho những ai vẫn đang cố gắng để hiểu khái niệm cơ bản (có lẽ có nhiều người như vậy), bạn có thể coi quá trình đó như việc xây dựng một thứ gì đó bằng các mảnh Lego, nhưng hoàn toàn tự động.

Công nghệ in 3D là công nghệ khá “linh hoạt”, khuyến khích và thúc đẩy sáng tạo với một sự tự do chưa từng có trong thiết kế, dù vẫn đảm bảo yêu cầu ít dụng cụ, qua đó khống chế không để chi phí và thời gian gia công bị đẩy lên quá cao. Các thành phần có thể được thiết kế đặc biệt để tránh việc phải lắp ghép sau khi hoàn thiện, các biên dạng phức tạp và tính chất rắc rối có thể được tạo ra mà không cần thêm chi phí nào. Ngoài ra công nghệ in 3D cũng nổi lên là một công nghệ tiết kiệm năng lượng, và thân thiện với môi trường trong cả quá trình gia công (sử dụng đến hơn 90% vật liệu theo tiêu chuẩn), và cả dòng đời của sản phẩm nhờ việc thiết kế gọn và bền hơn.

Những năm gần đây, công nghệ in 3D đã vượt qua cái bóng là một công nghệ gia công, sản xuất nguyên mẫu công nghiệp cấp tốc. Hiện tại công nghệ này có thể dễ dàng được tiếp cận bởi doanh nghiệp nhỏ và các cá nhân. Trong các tập đoàn lớn, đa quốc gia, tùy vào tầm vóc và tính kinh tế khi sở hữu máy in 3D, mà những máy in 3D cỡ nhỏ (với ít tính năng hơn) có thể được trang bị với giá chỉ dưới 1000$.

Điều này đã giúp công nghệ in 3D tiếp cận được nhiều đối tượng khách hàng hơn, với tốc độ theo cấp số nhân trên mọi mặt trận. Ngày càng nhiều các hệ thống, vật liệu, ứng dụng, dịch vụ được giới thiệu đến với mọi người.

Biên dịch: Trungmaster,
theo THE FREE BEGINNER`S GUIDE TO 3D PRINTING, 3dprintingindustry

Bình Luận

comments