LAYWOO-D3, đó là tên một loại sợi tổng hợp từ gỗ và polymer cho phép thực hiện các thao tác in 3D như với các loại sợi PLA, ABS thông thường. Theo thông tin từ nhà sáng chế của loại sợi này thì đặc tính của nó bao gồm: không bị co, bề mặt phẳng nhẵn, sần sùi tùy ý, nhiệt độ in từ 185-230 (tùy vào độ “cháy” mong muốn). Thành phần của sợi này có đến 40% là gỗ tái chế. Bạn đọc quan tâm có thể theo dõi quá trình in vật liệu này trong clip dưới đây:
Đây là một loại vật liệu khá bí ẩn, nhưng nhà sáng chế đứng đằng sau nó thì càng bí ẩn hơn. Tôi (tác giả) đã cố gắng tìm hiểu về con người này nhưng thông tin về anh ta rất hạn chế. Thật may là cuối cùng tôi cũng tìm được website cá nhân của anh (xem link dưới bài) và có được một bài phỏng vấn như dưới đây. Người đàn ông đó tên là Kai Parthy, một nhà sáng chế và chuyên gia trong lĩnh vực sợi in 3D người Đức. Một số sáng chế đáng chú ý của anh trong lĩnh vực sợi in 3D gồm có: Laywoo-d3 (sợi gỗ), Laybrick (sợi từ sa thạch), và mới đây nhất là BENDLAY (sợi uốn dẻo trong suốt).
Hành trình đến với việc phát triển nguyên liệu đầu (feedstock development) của Kai cũng đầy sóng gió như số phận các sản phẩm sáng tạo của anh. Lớn lên dưới chế độ Cộng Sản Đông Đức, anh chia sẻ:
“ Cuộc sống của tôi không hoàn toàn giống ở Bắc Triều Tiên, nhưng đây là một ví dụ: Nếu anh muốn đến gặp bà ngoại ở Tây Đức, cảnh sát sẽ bảo là “Không”. Vậy phải làm sao? Anh vẽ một poster lớn, sao cho tất cả mọi người có thể đọc được với nội dung “TÔI MUỐN GẶP BÀ TÔI Ở HAMBURG”.Cảnh sát hoặc điệp viên (STASI) sẽ đến tóm anh, đưa anh vào trại giam trong khoảng 1 năm rưỡi. Và khi được thả ra anh thấy mình đang ở Hamburg.”
Mặc dù tôi có hơi nghi ngờ về điều này nhưng Kai vẫn khẳng định chắc nịch: “Tin tôi đi, điều đó diễn ra không dưới một lần.”
Vào năm 1986, Kai quyết định đến Tây Đức bằng một con đường ngắn hơn, vượt biên (qua biên giới Bulgaria, đến Yugoslavia).
“Tôi đã vượt qua những tảng đá, vượt qua những bãi bom, đến Yugoslavia, và khi đã là một người tự do, tôi đến Tây Đức.”
Sau đó anh làm một người thợ giày cho các vũ sư trong một nhà hát. Trong thời gian làm ở nhà hát, Kai đã bắt đầu thử nghiệm các loại da nhân tạo để cải tiến giày nhảy. Đam mê công việc này, anh sau đó đã theo học ở Cologne, ngành kỹ thuật gia công. Để trả học phí, anh đã làm bảo vệ trong một câu lạc bộ ca nhạc ở địa phương.
Đến năm 2011, tại Hội Chợ Euromold tại Frankurt, anh lần đầu tiên tiếp xúc với Rapman, một bộ kit lắp ghép máy in 3D mà anh đã mua chỉ trong một thoáng suy nghĩ. Người ta thường nói, nhu câu là nguồn gốc của sáng chế. Tại thời điểm đó Kai phải đối mặt với một vấn đề vô cùng khó tại thời điểm đó, hiện tượng sản phẩm bị uốn cong trong khi in do không có tấm gia nhiệt ở bên dưới. Kai đã dành hàng tháng ở trong garage và từng bước tiến vào thế giới của sáng chế. Ban đầu, anh hòa polymers với vật liệu ABS thông thường, tạo ra một loại vật liệu ABS có các đặc tính kỹ thuật tốt hơn để in 3D. Sau đó anh lại hòa thêm các hóa chất làm mềm và dẻo vào đó, anh kể :
“Tôi như một nhà khoa học điên, mà thực ra là tôi luôn muốn thành một người như thế. Trong suốt 20 năm qua tôi đã đăng ký độc quyền cho khá nhiều sản phẩm và công cụ hữu ích do tự mình sáng chế.”
Các sản phẩm của Kai được anh đăng rộng rãi trên trang web CC Products, và khá nhiều trong số đó đã được thị trường đón nhận. Dưới đây là một clip về sản phẩm máy làm đá do Kai đăng ký bản quyền sáng chế:
Quay trở lại với Laywoo, đây là sản phẩm được Kai sáng tạo khi anh nghĩ đến một loại sợi in 3D không bị uốn cong. Anh đã thử nghiệm trộn lẫn nhiều loại khóang chất và sắc tố để xem chúng có khả năng làm giảm độ uốn như thế nào. Ban đầu anh dùng than đá, rồi đến gỗ, và phát hiện ra rằng đây chính là vật liệu mà anh đang tìm kiếm. Sản phẩm Laywood được phát hiện một cách hoàn toàn tình cờ trong một sự cố. Nếu nhu cầu là mẹ của sáng chế thì ắt hẳn sự cố là dì hai của nó.
Hầu hết các sản phẩm của Kai được tạo ra trong garage và thử nghiệm trong…bếp. Kai cho biết:
“Tôi đã tạo ra hỗn hợp đầu tiên bằng đĩa nướng bánh kẹp và tô vít điện cầm tay. Tôi ép những vật liệu đã được nung chảy vào đĩa nướng bánh kẹp, vốn tình cờ có các rãnh 3mm (hình minh họa của bài viết). Sau đó tôi đặt các vật liệu đó vào máy in Rapman và in thử.”
Khi hỗn hợp đã được kiểm nghiệm, Kai sẽ đem vật liệu đó đến một trường Đại Học địa phương và tạo thành các cuộn dây từ thiết bị trong phòng nghiên cứu.
Cách làm, kiểm tra vật liệu của Kai cũng rất khoa học. Nếu những sợi (do anh chế ra) có thể dễ dàng đi qua đầu phun ở một nhiệt độ nhất định với độ nhớt phù hợp thì coi như sản phẩm đã qua được bài kiểm tra đầu tiên. Sau đó anh sẽ kiểm tra xem vật liệu có bám dính vào vật liệu khác hay không, có bị co lại hay không, vật liệu làm ra có thể sử dụng trong nhiều môi trường nhiệt độ khác nhau hay không. Để hiểu rõ đặc tính nhiệt của loại sợi do mình chế ra, anh đã làm một chiếc máy kiểm tra vicat (vicat softening point tester), để đo nhiệt độ mà tại đó vật liệu có thể bị xuyên qua bởi đầu thử. Đối với đặc tính cơ học, ban đầu vật liệu sẽ được anh kiểm nghiệm bằng…tay, và sau đó là kiểm nghiệm khách quan bằng máy kiểm tra độ bền kéo tại trường đại học.
Khi vật liệu đã được chứng minh về chất lượng, và thành công trên máy in và trên thị trường, Kai sẽ tiến hành sản xuất hàng loạt. Anh làm việc cùng với một công ty sản xuất que hàn ở địa phương gần Cologne. Tại đây người quản lý, tên là Andre Sperlich cho phép anh sử dụng các thiết bị để tạo ra sợi in 3D.
“Tuy vậy, dẫu tôi có 1 triệu USD trong tay thì tôi cũng không thể nâng cao hiệu suất của công ty lên gấp 3 lần được. Chúng tôi thường xuyên gặp giới hạn này”.
Kai cho biết, anh chỉ đóng vai nhà sản xuất bởi vì đó là điều tất yếu phải xảy ra. Trên thực tế, anh muốn dành thời gian để sáng chế hơn và mong muốn các sản phẩm của mình sẽ được đơn vị khác sáng chế (tất nhiên là phải có giấy phép đàng hoàng).
Trong khi tìm kiếm những nhà sản xuất như vậy, thì Kai vẫn sẽ tiếp tục công việc này. Trong tương lai gần, có lẽ bạn sẽ gặp sản phẩm sợi in ceramic từ Kai. Hiện tại Kai đang đăng ký bảo hộ bản quyền với sản phẩm Poro-lay. Trong tương lai..gần hơn nữa, bạn sẽ có thể gặp loại vật liệu thermosets (tạm dịch: cố định nhiệt). Khác với vật liệu nhựa polymer thông thường, vốn có thể dễ dàng bị nóng chảy dưới tác dụng của nhiệt, thermosets là các vật liệu không bị nóng chảy sau khi hóa rắn. Một số ý tưởng khác của anh bao gồm việc sử dụng nhôm trong suốt, Aluminium oxinitride, thế nhưng vẫn còn hơi xa vời.
Kai chia sẻ suy nghĩ của anh về tương lai của công nghệ và vật liệu của máy in 3D:
“Thật dễ dàng để nói về những thứ mà máy in 3D CHƯA làm được: bạn sẽ chẳng thể nào in lại cái cửa sổ bị vỡ của xe oto, in một chiếc điện thoại di động hoàn chỉnh, một chiếc áo jacket hoàn chỉnh… Máy in 3D cũng sẽ chẳng bao giờ in một bao xi măng. Khi máy in mới ra mắt, một số người đã tuyên bố “ Đây là chiếc máy có thể tự tạo ra chính nó”. Bạn biết đấy, máy in 3D có thể tạo ra một vài thành phần nhựa, nhưng không phải là ốc vít, không phải là bảng mạch điện. Những tuyên bố (vớ vẩn) làm cho mọi người nghĩ rằng máy in 3D có thể tạo ra mọi thứ trong tương lai. Xin lỗi nhé, còn lâu!”.
Tuy nhiên, Kai cũng thừa nhận là những nhận định của anh hoàn toàn có thể bị thay đổi.
“ Thứ lỗi cho cái nhìn bi quan của tôi. Ngày nay chúng ta có thể thấy có rất nhiều các sản phẩm sáng tạo thông minh (bao gồm cả ý tưởng về máy in 3D) bị lấp trong đống tài liệu đăng ký bảo hộ. Các nhà sáng chế chẳng mấy khi có đủ tiền để thực hiện những ý tưởng của mình. Thỉnh thoảng mới có một vài ý tưởng được phát hiện và thương mại hóa, đầu tiên là cho công nghiệp, sau đó mới đến người tiêu dùng. Vậy nên, nói ngắn gọn thì sẽ chẳng có sự thay đổi lớn lao nào trong vòng 10 năm tới đâu. Phần lớn những công nghệ cơ bản mà chúng ta đang sử dụng là sản phẩm đã được sáng tạo từ trước rồi.”
Theo Kai, thứ làm anh quan tâm hơn là …khí hậu chứ không phải tương lai của ngành in 3D. Anh cho biết:
“Rồi, chúng ta thử trộn các ý tưởng lạ lạ với nhau xem sao. Tại sao không ai nghĩ đến việc in 3D những đồ vật nguội nhỉ? Khi đó quá trình in sẽ được gọi là Cold Deposition Method (CDM- tạm dịch: phương pháp lắng đọng lạnh) thay cho FDM. Có lẽ ta sẽ in được một vài tảng băng thả về phương bắc để cứu cả thể giới ấy.”
Buổi phỏng vấn kết thúc bằng câu chia tay của Kai:
“Dẫu sao thì, hãy tranh thủ bán các món đồ 3D của anh trước khi thời hạn 10 năm kết thúc nhé “.
Tác giả: Michael Moltich-Hou
Biên dịch: Trungmaster, theo 3Dprintingindustry
