Thời đại của cuộc cách mạng in 3D

Stefan Launer, phó chủ tịch cấp cao của Sonova, chuyên gia về máy trợ thính, đánh giá: "Trước đây, sản xuất là một quy trình tốn thời gian và tốn kém. Bây giờ, một khi đơn đặt hàng được đặt, chỉ mất vài ngày để sản phẩm hoàn thành được giao và khách hàng nhận được máy trợ thính phù hợp với từng cá nhân".

Khi bắt đầu xuất hiện cách đây 20 năm, công nghệ in 3D hứa hẹn mạng hóa nhiều ngành công nghiệp. Và theo nhiều cách nó đã là một thành công lớn. Năm 2018, 1,4 triệu máy in 3D đã được bán trên toàn thế giới và dự kiến sẽ tăng lên 8 triệu vào năm 2027, theo Grand View Research.

Galina Spasova, nhà phân tích nghiên cứu cao cấp của IDC Châu Âu cho biết: "Về mặt công nghệ, liên tục có những ứng dụng mới được phát hiện, với các vật liệu và máy móc mới được công bố mỗi năm". Kỹ thuật này đã "cách mạng hóa" ngành nha khoa, giúp cắt giảm thời gian cần thiết để làm mão răng và cầu răng, cũng như làm cho chúng chính xác hơn.

Ở quy mô lớn hơn, Boeing đang sử dụng các bộ phận được in 3D trong tàu vũ trụ, máy bay thương mại và quốc phòng của mình, trong khi BAE Systems sử dụng công nghệ để chế tạo các bộ phận cho máy bay chiến đấu Typhoon.

Hầu hết các thiết bị trợ thính được thực hiện theo quy trình in 3D.

Thậm chí còn có một máy in 3D trên Trạm vũ trụ quốc tế, nơi nó được sử dụng để tạo ra các phụ tùng. Nhưng nhiều ứng dụng vẫn ở quy mô thử nghiệm nhỏ hơn. Ví dụ, thực phẩm có thể được in 3D. Nova Meat có trụ sở tại Barcelona (Tây Ban Nha) mới đây đã tiết lộ một món bít tết có nguồn gốc từ thực vật - bao gồm đậu Hà Lan, gạo, rong biển và các thành phần khác.

Sử dụng in 3D cho phép các thành phần được đặt dưới dạng chéo của các sợi, bắt chước các protein nội bào trong các tế bào cơ. Guiseppe Scionti, người sáng lập Nova Meat, nói: "Chiến lược này cho phép chúng tôi xác định kết cấu về độ bền kéo và độ bền nén, và bắt chước hương vị và đặc tính dinh dưỡng của nhiều loại thịt và hải sản, cũng như sự xuất hiện của chúng". Vào năm 2021, ông nói, các nhà hàng có thể tự in ra các miếng bít tết.

Một trong những lĩnh vực thú vị nhất để in 3D là y học. Lâu nay, các chuyên gia y tế đã có các bộ phận giả in 3D, có thể được sản xuất với giá thấp hơn. Chúng cũng có thể dễ dàng được cá nhân hóa cho từng bệnh nhân - thực sự, đầu năm 2020, một con mèo ở Nga đã được tặng bốn bàn chân bằng titan in 3D sau khi bị mất chi do băng giá. Thuốc có thể được in 3D - một thứ đặc biệt hữu ích khi điều trị cho trẻ nhỏ - đối tượng cần liều thuốc thấp hơn theo tiêu chuẩn.

Là đồng giám đốc tại NIHR Alder Hey, cơ sở nghiên cứu lâm sàng của giáo sư y học thực nghiệm Matthew Peak chỉ ra rằng: "Phần lớn các loại thuốc dành cho trẻ em không được thiết kế cho trẻ em hoặc thực sự đã được thử nghiệm trong các thử nghiệm lâm sàng liên quan đến trẻ em." Năm 2019, nhóm của ông đã trở thành người đầu tiên trên thế giới tặng cho một đứa trẻ một viên thuốc in 3D; trong khi đó, các nhà nghiên cứu khác đang tạo ra những viên thuốc được cá nhân hóa cho từng bệnh nhân.

Có lẽ phi thường nhất trong tất cả là công việc đang được thực hiện để in 3D các bộ phận cơ thể người. Các nhà nghiên cứu tại Học viện Bách khoa Rensselaer ở Mỹ mới đây tuyên bố rằng họ đã phát triển một cách để in da sống 3D, hoàn chỉnh với các mạch máu, có thể được sử dụng như một mảnh ghép cho các nạn nhân bị bỏng.

Vẫn còn những rào cản phải vượt qua - kỹ thuật này chỉ được sử dụng trên chuột và công việc cần phải được thực hiện để đảm bảo các mảnh ghép không bị loại thải. Nhưng, theo phó giáo sư Pankaj Karande, một khi được ghép vào một loại chuột đặc biệt, các mạch từ da được in có thể kết nối với các mạch của chuột.

Các lớp của "bít tết" có thể được đặt theo mô hình chéo để tạo kết cấu.

Karande bình luận: "Điều đó cực kỳ quan trọng, bởi vì chúng tôi biết rằng thực sự có sự chuyển máu và chất dinh dưỡng đến mảnh ghép giữ cho nó sống sót". Một số hy vọng công nghệ có thể được sử dụng ở quy mô lớn hơn nhiều. Kirk Andersen, kỹ sư trưởng của công ty SQ4D của New York, tự tin: "Chúng tôi tin rằng các nhà và tòa nhà in 3D sẽ thay đổi cách xây dựng thế giới".

Đầu năm 2020, công ty của ông đã xây dựng một ngôi nhà rộng hơn 100 mét vuông chỉ trong 8 ngày, bằng cách sử dụng robot để xây dựng các bức tường từng lớp. Tuy nhiên, mái nhà vẫn phải được xây dựng bởi công nhân xây dựng. Quá trình in 3D giúp giảm lượng chi phí vật liệu và nhân công sử dụng trong xây dựng, theo ông Anderson. Công ty ước tính rằng ngôi nhà của nó tốn ít hơn 70% để xây dựng so với một tài sản tương đương được xây dựng bằng phương pháp truyền thống.

Công nghệ này vẫn đang được phát triển, nhưng một số tòa nhà in 3D đã được hoàn thành trên khắp thế giới, mang lại cảm giác về những gì một ngày nào đó có thể xảy ra. Mặc dù in 3D là phổ biến trong sản xuất xe hơi và hàng không vũ trụ nơi kỹ thuật này có giá trị để chế tạo nguyên mẫu, công cụ và bộ phận, nhưng hầu hết các mặt hàng bạn mua có thể sẽ được sản xuất hàng loạt trên dây chuyền sản xuất trong thời gian tới.

Di An (tổng hợp)