Công nghệ in 3D là gì, nó hoạt động như thế nào và tại sao người ta lại dự đoán công nghệ in 3D sẽ tạo nên một cuộc cách mạng trong sản xuất hàng hóa. Thậm chí trong tương lai, mỗi hộ gia đình sẽ sở hữu một máy in 3D và có thể sản xuất bất cứ gì theo ý thích.

VnReview sẽ giới thiệu những nét cơ bản nhất của công nghệ in 3D để bạn đọc hiểu rõ hơn về công nghệ này, tác động của nó lên các ngành công nghiệp và xu thế của thế giới.

Công nghệ in 3D là gì?

Để dễ hình dung, bạn có thể hiểu công nghệ in 3D là một quá trình sản xuất trong đó các chất liệu (nhựa, kim loại hay bất kỳ loại chất liệu nào) được xếp từng lớp từng lớp để tạo thành một vật thể 3 chiều. Máy in 3D sẽ sử dụng nhiều biện pháp kỹ thuật và vật liệu để biến các file kỹ thuật số chứa dữ liệu 3 chiều được tạo ra trong chương trình thiết kế trên máy tính CAD (computer-aided design) hoặc từ một máy quét 3D – thành những vật thể thực thụ.

Như vậy, máy in 3D tất nhiên không giống như những chiếc máy in tài liệu hay máy photo chỉ in được 2 chiều, song nó vẫn là "máy in" và nó "in" ra các loại hàng hóa, vật thể khác nhau tùy theo ý muốn, sở thích của người dùng. Nói tóm lại, máy in 3D có thể xây dựng các vật thể từ một file quét 3D bằng các chất liệu khác nhau.

Những món quà lưu niệm được hãng Shapeway in ra bằng công nghệ in 3D. Khách hàng có thể đặt hàng qua cataloge trực tuyến của công ty hoặc tự biến ý tưởng của mình thành một file 3D trên chương trình máy tính và gửi file đến cho công ty. Shareway sẽ in sản phẩm ra và gửi cho khách hàng.

Thực ra, công nghệ in 3D không phải là công nghệ mới. Nó đã được phát triển từ cuối những năm 1980 và đã được sử dụng rộng rãi để tạo ra các nguyên mẫu sản phẩm một cách nhanh chóng. Cái mới của công nghệ này là nó không còn chỉ được các công ty lớn sử dụng để tạo ra các nguyên mẫu sản phẩm, mà trong những năm gần đây, công nghệ in 3D đã thực sự bước vào thị trường tiêu dùng. Nhiều nhà khoa học và chuyên gia từng đặt câu hỏi liệu công nghệ in 3D có thực sự là một công nghệ sẽ làm nên sự biến đổi lớn cho cả thế giới, sẽ là một cuộc cách mạng lớn? Câu trả lời là: có, có và có. Tổng thống Mỹ Barack Obama cũng từng nói: "Công nghệ in 3D sẽ là một cuộc cách mạng trong ngành công nghiệp sản xuất của Mỹ".

In 3D sẽ trở thành cuộc cách mạng trong công nghệ sản xuất?

Theo tạp chí Forbes, hàng ngàn ngành công nghiệp – từ xe hơi (xe hơi đầu tiên được sản xuất từ công nghệ in 3D đã ra đời) và không gian vũ trụ đến công nghiệp da giầy và nữ trang – đã ứng dụng công nghệ 3D để tạo ra các sản phẩm, vật thể bằng cách đặt liên tục các lớp chất liệu. Nghiên cứu chuyên sâu hàng năm Wohlers Report đã tìm hiểu kỹ về các ứng dụng và công nghệ in 3D, ước tính rằng in 3D sẽ phát triển thành ngành công nghiệp trị giá 5,2 tỷ USD vào năm 2020, tăng từ mức 1,3 tỷ USD vào năm 2010.

Hãng HP đã tiến vào thị trường máy in 3D bằng hai mẫu máy Designjet. Hiện nay chúng chỉ có bán ở châu Âu và hướng đến các nhà thiết kế chuyên nghiệp

Với công nghệ in 3D, có thể hiểu thời đại kỹ thuật số đã mang lại cho các công ty ở mọi quy mô cũng như các cá nhân, những phương tiện để thiết kế và sản xuất một loại hàng hóa, sản phẩm với giá thành không quá đắt đỏ. Những công cụ này đang thay đổi vai trò của các nhà máy truyền thống. Không lâu nữa, công nghệ in 3D sẽ có thể in ra những sản phẩm dùng trong gia đình, từ các loại đồ điện gia dụng đến giày dép. Bạn sẽ có thể tự sản xuất ra một chiếc máy rửa bát được tùy biến dành riêng cho bạn. Điều này hứa hẹn sẽ có một làn sóng thiết kế và tùy biến theo thị hiếu và trí tưởng tượng của mỗi cá nhân con người.

Chẳng hạn, hãng giày Nike nổi tiếng đã ra dịch vụ Nike iD, cho phép khách hàng cá nhân hóa và tự thiết kế ra các sản phẩm Nike của riêng họ, tự lựa chọn màu sắc và chất liệu sản phẩm. Hãng Freedom of Creation ở Amsterdam (Hà Lan), nổi tiếng với các thiết kế ánh sáng, đã có những sản phẩm in 3D trang trí trong các khách sạn sang trọng bậc nhất trên thế giới. Hãng Weatherhaven ở Canada chuyên cung cấp chòi trú ẩn di động, đã khai thác sức mạnh in 3D và tạo ra các thiết kế tùy chỉnh mà không phải sản xuất nguyên mẫu vật lý. Điều này giúp công ty tiết kiệm tới 100.000 USD trên mỗi sản phẩm. Kết quả là nhà máy của công ty đã tiến hóa thành trung tâm cộng đồng toàn cầu chuyên về tùy chỉnh thiết kế và chế tạo các dịch vụ cá nhân. Và nhiều nhà sản xuất khác trên thế giới cũng đang dần ứng dụng những thay đổi này của công nghệ.

Máy in sô-cô-la. Trường Đại học Cornell đang thử nghiệm máy in 3D để sản xuất sô-cô-la tại Học viện Nấu ăn Pháp

Một bài báo mới đây trên trang Inc.com đã nói rằng ở thời điểm hiện tại, ngành công nghiệp y tế và không gian vũ trụ là hai ngành ứng dụng công nghệ in 3D nhiều nhất. Báo Forbes cũng cho rằng các chuyên gia trong ngành y tế đã đoán trước rằng công nghệ in 3D sẽ được ứng dụng mạnh mẽ để sản xuất ra các cơ quan, bộ phận thay thế như là răng giả hay chân giả, hoặc sản xuất ra các loại thuốc. Theo Terry Wohlers, chủ tịch hãng Wohlers Associates, một công ty chuyên tư vấn về công nghệ in 3D, thì công nghệ này rất hiệu quả khi sử dụng để sản xuất các loại hàng hóa có số lượng ít nhưng công dụng cao, như linh kiện máy bay hoặc các bộ phận giả để thay thế cho các bộ phận trên cơ thể con người. Hiện tại, khi sản xuất các vật dụng hàng ngày như đồ chơi trẻ em hay vỏ cho điều khiển từ xa của TV, thì những công nghệ giúp sản xuất hàng loạt tại Trung Quốc vẫn rẻ hơn rất nhiều.

Vì thế, công nghệ in 3D vẫn chủ yếu được các nhà sản xuất lớn sử dụng để tạo ra các loại máy móc thực sự, như là các linh kiện trong các nhà máy tự động và những linh kiện này lại góp phần sản xuất ra những loại hàng hóa chúng ta dùng hàng ngày.

Chỉ cần nhấn lệnh in, thế là xong!

Tuy nhiên, nhiều chuyên gia cho rằng công nghệ in 3D sẽ được dùng để sản xuất ra các sản phẩm tiêu dùng hay không lâu nữa mỗi hộ gia đình Mỹ sẽ có một máy in 3D cho phép họ sản xuất ra bất cứ gì họ muốn. Điều này cũng có thể hiểu được. Bởi vì, giá cả của máy in 3D đang ngày càng giảm. Chiếc máy in 3D đầu tiên được Charles W. (Chuck) Hull sáng tạo ra vào giữa những năm 1980. Máy in này sử dụng một kỹ thuật có tên gọi là stereolithography, là một kỹ thuật có giá rất đắt khi bán ra trên thị trường. Vì thế các máy in 3D thường có giá 100.000 USD, thậm chí là 400.000 USD.

Tuy nhiên, công ty 3D Systems do Charles W. (Chuck) Hull sáng lập hiện nay bán nhiều loại máy in 3D sử dụng các công nghệ khác nhau và vì thế giá của máy in 3D đã giảm rất nhiều, có thể rẻ chỉ 1.000 USD. Vì thế, có nhiều dự báo nói rằng sẽ không lâu nữa các hộ gia đình am hiểu về công nghệ có thể mua máy in 3D. Khi đó, giấc mơ của các nhà sáng tạo và doanh nghiệp sẽ thành sự thật. Con người đơn giản chỉ cần biến ý tưởng của họ thành một mô hình 3D trên máy tính, và nhấn lệnh in là xong.

Hơn thế nữa, chúng ta sẽ có thể sản xuất những sản phẩm cuối cùng, chứ không phải là nguyên mẫu. Các nhà phân tích cho biết với 20% các sản phẩm cuối cùng hiện nay là in 3D, ước tính con số phần trăm này sẽ tăng lên 50% trong thập kỷ tới.

Một công ty có tên là Ogiro đã giới thiệu chiếc máy in 3D này như một món đồ chơi dành cho các em bé 10 tuổi. Dù chưa công bố khi nào sẽ bán máy trên thị trường song công ty nói giá của nó sẽ đắt "bằng ba chiếc Xbox 360"

Hiện nay, loại xe hơi hai chỗ ngồi Urbee của hãng KOR EcoLogic (Canada) là một sản phẩm của công nghệ in 3D. Tất cả các linh kiện của chiếc xe này đều được sản xuất sử dụng máy in 3D. Các nhà khoa học ở Bristol, Anh cũng đã in ra một chiếc xe đạp đầy đủ chức năng và sau đó họ lại in ra một bộ bikini. Điều đó cho thấy công nghệ in 3D có thể giúp dễ dàng in ra những sản phẩm độc nhất bằng một quy trình sản xuất như nhau.