Vào nửa sau của TK 20, khi công nghệ in phun và in laser đã được phát triển thì máy in cũng trở nên phổ biến hơn rất nhiều. Với mẫu mã đa dạng, công nghệ thì ngày càng cao và giá thành thì rẻ hơn rất nhiều thì máy in 2D không còn là sự độc quyền của các NXB hay các doanh nghiệp lớn nữa. Mà tất cả những nơi làm việc đều cần và đều có máy in, các hộ gia đình cũng không ngoại lệ.
Nhưng sau một thời gian dài chinh phục thế giới của công nghệ in 2D, thì con người đã bắt đầu muốn khám phá thêm lĩnh vực mới. Và thế giới của công nghệ in tiếp theo đang được nhân loại tìm tòi và khám phá với quyết tâm chinh phục được nó.
1.In 3D là gì?
Hay còn được gọi là sự sản sinh thêm trong lĩnh vực in ấn, In 3D là kĩ thuật in được phát minh ra gần đây nhất. Và sản phẩm của kĩ thuật này đúng như cái tên của nó, những sản phẩm ở form 3D.
Máy in 3D sẽ in một layer dựa trên layer tạo ra chiều thứ 3 cho bản vẽ 2D trên màn hình máy tính. Có những ứng dụng hay phần mềm chuyên dụng trên máy tính để chuẩn bị thiết kế và dữ liệu cho việc in 3D.
Máy in 3D đầu tiên được phát minh lần đầu tiên vào những năm 1980. Kể từ đó, các nhà sáng chế luôn tìm tòi và khám phá để phát minh ra những kĩ thuật mới, sử dụng những vật liệu đa dạng để có được sản phẩm tối ưu nhất cho kỹ thuật in này.
2. In 3D được sử dụng để làm gì?
In 3D có rất nhiều ứng dụng trong tất cả các lĩnh vực.
Ví dụ, sử dụng trong ngành CN thực phẩm để in kẹo có hình dáng tuỳ chỉnh. Hay trong lĩnh vực y tế, in 3D có thể dùng để tạo ra bản sao chính xác các bộ phận cơ thể và bộ phận giả cho người khuyết tật.
Cách phần mềm 3D dựng các mô hình bản sao chính xác nhất của bộ phận cơ thể con người.
Tương tự trong lĩnh vực thiết kế thời trang và trang sức. Với những đồ có thể sản xuất hàng loạt ví dụ như quần áo hay giày, phụ kiện thì in 3D rất có ích trong việc tạo mẫu và sản xuất.
NTK người Hà Lan Iris Van Herpen áp dụng công nghệ in 3D vào BST thời trang của mình.
Lĩnh vực công nghiệp ô tô cũng áp dụng kỹ thuật in 3D để sáng tạo, sản xuất các bộ phận của ô tô hay máy bay.
Áp dụng in 3D vào lĩnh vực công nghiệp ô tô.
Nhưng điều chúng ta nên quan tâm bây giờ là kĩ thuật 3D có thể giúp gì cho các KTS, để áp dụng nó trong lĩnh vực xây dựng và thiết kế kiến trúc:
- Các KTS có thể tạo ra các mô hình chất lượng cao hơn, nhanh hơn và ít tốn công hơn. Có thể linh hoạt trình bày các thiết kế và ý tưởng của mình bằng nhiều loại vật liệu.
- Một số phần của công trình cũng có thể được dựng form ở dạng in 3D và sử dụng trong thi công.
Một mô hình với công nghệ in 3D.
- Một số công ty thiết kế hay những designer nổi tiếng hiện nay cũng đã và đang sử dụng công nghệ in 3D để xây dựng pavilions (tạm dịch: nhà lều hoặc sảnh đường) và những cấu trúc chi tiết nhỏ.
Mô hình 3D bằng Polymer lớn nhất Thế giới | SOM. - Thậm chí có một số công ty còn đang cố gắng dùng in 3D để thiết kế toàn bộ công trình. Tập đoàn kĩ thuật Trung Quốc WinSun là một trong số đó. Họ đã thiết kế một số toà nhà với kĩ thuật in 3D. Những toà nhà đó hiện chưa có người ở. Vì vậy, vẫn chưa thể nhận định được rằng họ có thật sự thành công hay không. Tuy nhiên các chuyên gia vẫn khẳng định về sự an toàn và đáng tin.
Toà nhà 3D cao nhất Thế giới ở Trung Quốc của Winsun. -
Đồ gỗ nội thất cũng là một lĩnh vực đáng ứng dụng in 3D, và thực tế còn chứng minh trong thiết kế đồ gỗ nội thất in 3D còn phổ biến hơn trong thiết kế xây dựng. Một số designer nổi tiếng đã thử nghiệm này để tạo ra bàn, ghế và ghế dài tuỳ chỉnh. Và hoá ra những sản phẩm được tạo ra nhờ sự kết hợp giữa in 3D và parametric design lại ấn tượng và độc đáo đến không ngờ.
Ghế in 3D thiết kế bởi văn phòng Zaha Hadid.
3. Vật liệu nào nên dùng để in 3D?
-
Resin có thể dùng cho các thiết kế và điêu khắc tỉ mỉ chi tiết. Vật liệu này sẽ cho sản phẩm có bề mặt nhẵn mịn và các cạnh sắc nét. Khuyết điểm là không có nhiều màu sắc để chọn lựa, nhưng bù lại sử dụng Resin rất dễ in.
Một mô hình với kĩ thuật in 3D trên vật liệu Resin. -
Nhựa nylon có màu trắng. Ứng dụng của loại vật liệu này rất rộng bởi tính linh hoạt và độ bền của nó. Bề mặt vật liệu này lại nhám (như có cát) chứ không phải nhẵn mịn như Resin.
Mô hình được tạo bởi kĩ thuật in 3D với vật liệu từ nhựa Nylon. -
Các Kim loại như nhôm (Aluminum), đồng (bronze), crôm (chromium), vàng (gold), bạc (silver), titanium và thép không gỉ (stainless steel). Từ bột KL sẽ dùng tia laser nung kết và chúng đều có đặc điểm rất bền. Nhóm vật liệu này thường được dùng để sản xuất những bộ phận cơ khí chức năng hoặc đồ trang sức.
In 3D với vật liệu kim loại. -
Thạch cao / Đá sa thạch cứng và giòn nhưng đặc trưng cho kết cấu màu của nó. Được sử dụng để tạo ra các mô hình kiến trúc, thiết kế sản phẩm và tác phẩm nghệ thuật tinh xảo.
Một bản in 3D bằng sa thạch nhuộm màu trong trụ sở của Shapeways. -
Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) là một loại nhựa nhiệt dẻo được sử dụng phổ biến để tiêm nấm mốc. Có độ bền cao và chịu nhiệt tốt. Được ứng dụng để sản xuất các bộ phận ô tô và gạch LEGO là phổ biến.
In 3D với vật liệu là ABS. -
Polylactic Acid (PLA) là một lựa chọn thân thiện với môi trường vì được lấy từ các tài nguyên tái tạo. Là một loại nhựa nhiệt dẻo có thể phân hủy sinh học, được tạo ra từ tinh bột khoai tây, bột bắp hoặc mía. Được sử dụng cho bao bì thực phẩm, quần áo dùng một lần và nhất là cấy ghép phẫu thuật.
Mô hình 3D với vật liệu PLA.
4. Lợi thế của in 3D là gì?
Có thể thấy công nghệ in 3D đang ngày một lan rộng nhưng vẫn chưa đủ phát triển để thấy hết những tiềm năng của công nghệ này. Và nếu phát triển công nghệ này đúng hướng, theo dự liệu thì:
-
Công nghệ này sẽ gần như áp đảo các kĩ thuật khác trong xây dựng khi so về năng suất.
-
Công nghệ này phụ thuộc nhiều vào robotics nên sẽ đòi hỏi ít lao động hơn. Theo đó thì chi phí xây dựng sẽ đi xuống.
-
In 3D còn có thể giúp xây dựng hầu như là tất cả mọi thứ. Với sự hỗ trợ của phần mềm CAD (Computer-Aided Design) và Máy Scan 3D, thì không còn khái niệm những hình thức phức tạp đến nỗi có vẻ như không thể xây dựng được như ngày trước.
5. Nhược điểm của in 3D?
-
Hiện nay thì in 3D vẫn là một lựa chọn khá đắt tiền.
-
Cần những chuyên gia thành thạo về kĩ thuật để xử lý quá trình vận hành với robotics và các chi tiết kĩ thuật.
-
Máy in 3D ở thời điểm hiện tại lại bị giới hạn ở kích thước mỗi lần in. Chỉ có thể chia nhỏ bộ phận thành những phần nhỏ và mỗi lần in chỉ một phần.
-
Các sản phẩm in 3D thi thoảng cũng vấp phải yêu cầu xử lý và vận hành thêm để thể hiện đầy đủ và rõ ràng các chi tiết 3 chiều.
Xem thêm một số hình ảnh những sản phẩm tạo ra bởi công nghệ in 3D tại đây:
