Cuộc cách mạng về công nghệ in ấn 3D

Có một sự chuyển đổi rất mạnh mẽ đang xảy ra trong thế giới hiện nay mà nhiều người gọi đó một "cuộc cách mạng công nghiệp mới”. Một trong những xu hướng đó là sự phát triển mạnh mẽ của công nghê in ấn 3D - quá trình tạo ra các vật thể đối tượng 3D từ một mô hình kỹ thuật số.

Ảnh: PT.Ảnh: PT.

Điều này giúp cho các cá nhân, doanh nhân, nhà phát mình và nhà sản xuất đang có được khả năng tự sản xuất các đối tượng vật thể của riêng mình.

Để có thể tạo ra một sản phẩm bằng công nghệ in 3D, những người chế tạo cần các nguyên vật liệu phù hợp, một máy in 3D, và một thiết kế mô phỏng mô hình kỹ thuật số của vật thể mà họ định tạo ra.

Nguồn nguyên vật liệu cho quá trình in ấn 3D vô cùng đa dạng với  hơn 100 loại vật liệu có sẵn. Phổ biến nhất là PLA (Poly Lactic Plastic) được sử dụng với mục đích tiêu dùng và ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene)  trong các dây chuyền sản xuất chuyên nghiệp.

 Với khả năng tự sản xuất sản phẩm của riêng mình, các nhà sản xuất có thể tạo ra sự mạo hiểm, sản phẩm độc đáo duy nhất mà trước đây phải làm theo phương pháo thủ công bởi nghệ nhân. Sự dần xóa bỏ những khoảng cách giữa các cá nhân và các nhà sản xuất phần lớn là nhờ vào sự sẵn có ngày càng tăng và chi phí hợp lý của máy in 3D. Thực tế, chi phí của máy in 3D máy tính để bàn đã giảm đáng kể trong vài năm qua. Trước đây, máy in 3D chuyên nghiệp đã từng tiêu tốn hàng trăm ngàn đô la chi phí, khiến cho nó trở nên ngoài tầm với của những người sử dụng nghiệp dư. Giờ đây, hầu như ai cũng có thể sở hữu một máy in 3D MakerBot Replicator 2 với khoảng 2.200 USD và tạo ra một vật thể 3D trong thế giới thật.

Việc tăng khả năng chi trả và khả năng tiếp cận đã tạo điều kiện cho phát triển của "cộng đồng nhà sản xuất" một cộng đồng phát triển nhanh chóng của những người tự sản xuất quan tâm đến việc chế biến kim loại, chế biến gỗ, cơ khí, cơ chế robot, và bất cứ điều gì khác mà cho phép họ chế tạo một cái gì đó mới mẻ. Điều này cho phép những người đam mê hiện nay có thể dễ dàng phát triển thành doanh nghiệp nhỏ thành công trongtương lai.

Vấn đề cuối cùng là làm thế nào để có được một mô hình 3D kỹ thuật số hoàn chỉnh của vật thể. Sự phát triển của máy in 3D và các công cụ chế tạo khác với khả năng truy cập dễ dàng và giá cả phải chăng theo xu hướng đang làm gia tăng nhu cầu đối với phần mềm thiết kế 3D của những người sử dụng hàng ngày.  Với vị trí của một công ty hàng đầu trong lĩnh vực phần mềm kỹ thuật số 3D, Autodesk đang cung cấp cho các cá nhân, nhà sáng tạo, doanh nhân và nhà sản xuất những công cụ tốt nhất để thiết kế một mô hình 3D cần thiết để đưa vào quá trình in ấn. Với đối tượng những người tiêu dùng, Autodesk đang mang lại tổ hợp các ứng dụng, dịch vụ, và các cộng đồng để giải phóng sự sáng tạo bẩm sinh trong tất cả chúng ta và giúp các cá nhân kết nối với nhau, có sự truyền cảm hứng, và làm một cái gì đó thực tế.

Autodesk đang chuyển đổi công nghệ cấp độ công nghiệp đẳng cấp thế giới  vào những công cụ đơn giản để mọi người, ở mọi cấp độ kỹ năng, có thể giải phóng sự sáng tạo của họ. Autodesk cũng cung cấp những công cụ có sẵn trên nền tảng web và điện thoại di động để mọi người có thể truy cập những công cụ này bất cứ lúc nào, bất cứ nơi nào và từ các thiết bị mà họ đã có trong  tay. Giờ đây người tiêu dùng có thể thiết kế chính xác các sản phẩm mà họ muốn bằng cách điều chỉnh và in ấn thiết kế họ lấy từ trên mạng, hoặc bằng cách chụp ảnh thực tế sử dụng hình ảnh kỹ thuật số với Autodesk 123D Catch bằng cách tạo ra một mô hình 3D, sửa đổi và sau đó đưa vào in ấn.

Ví dụ như gần đây, một trong số các chuyên gia của Autodesk đã tiến hành thiết kế mô phỏng một bức tượng Phật được trưng bày tại bảo tang nghệ thuật Châu Á tại San Francisco , Hoa Kỳ., với hợp tác chính thức của phía bảo tàng. Tại đây, ông Christian Pramuk, một nhà quản lý sản phẩm của Autodesk, đã sử dụng phần mềm 123D Catch để chụp 40 bức hình của bức tượng và sau đó tiến hành mô phỏng và in 3D bức tượng với máy in 3D MakerBot.

123D Catch hoạt động hơi giống như các chức năng nhìn toàn cảnh trên một máy ảnh kỹ thuật số, nhưng có nhiều tính toán tinh vi hơn. Có sẵn như là phần mềm máy tính hoặc iOS ứng dụng, chương trình sử dụng các điểm tham chiếu trong các bức ảnh để xác định vị trí nơi mà mỗi bức ảnh được thực hiện. Sau đó, nó đan các hình ảnh thành một mô hình 3-D và ghép vào phần thiếu dựa trên khu vực xung quanh, mặc dù việc tinh chỉnh thủ công để loại bỏ tiếng ồn xung quanh đôi khi cần thiết. Tất cả các xử lý được thực hiện trên điện toán đám mây của Autodesk, và kết quả có thể được tải về, chia sẻ, và in ấn. Sử dụng một chiếc máy ảnh DSLR và máy tính để bàn cung cấp độ phân giải cao hơn và nhiều tính năng hơn. Nhưng nếu chạy nó trên một chiếc iPhone hoặc iPad, và các ứng dụng sẽ tải lên lên tới 40 bức ảnh ngay từ thiết bị, và trả lại một mô hình kỹ thuật số trong một vài phút.

Hay như một ví dụ khác, Organovo Holdings - một hãng sáng chế và sản xuất các mô sinh học ba chiều  chức năng của con người cho công việc nghiên cứu y học và ứng dụng điều trị -  đang hợp tác với các nhà nghiên cứu của Autodesk để tạo ra các phần mềm thiết kế 3D đầu tiên cho in ấn sinh học.

Quan hệ đối tác này đại diện cho một bước tiến thú vị cho việc thiết kế ba chiều  các mô  sinh học của con người và có tiềm năng mở ra in ấn sinh học đến một nhóm người sử dụng rộng hơn. Hiện nay, thiết kế mô sinh học cho việc in ấn 3D đang bị giới hạn trong lập trình, và có khả năng thiết kế trong 3D  sẽ cải thiện rất nhiều tốc độ thiết kế và sau cùng, tốc độ nghiên cứu. Công nghệ in ấn sinh học 3D của Organovo được sử dụng để tạo ra các mô của con người, và bộ phận Nghiên cứu của  Autodesk  cử các chuyên gia của mình trong việc phát triển phần mềm 3D cho việc thiết kế và mô phỏng các hệ thống phân tử và các hệ thống sống.

"Autodesk là một đối tác thực sự tuyệt vời cho việc phát triển phần mềm mới cho in ấn sinh học 3D", ông Keith Murphy, Chủ tịch và Giám đốc điều hành tại Organovo cho biết. "Sự hợp tác này sẽ dẫn đến những tiến bộ trong in ấn sinh học, bao gồm cả sự linh hoạt và sự thông suốt nội bộ, và tiềm năng khả năng dài hạn cho khách hàng để thiết kế mô sinh học 3D của riêng của họ để sản xuất bởi Organovo."

 Trong dây chuyên sản xuất công nghiệp, các mô hình sản xuất cũ, chậm và lãng phí của quá khứ đang dần được xóa bỏ bởi công nghệ chế tạo kỹ thuật số và điều chỉnh hàng loạt. Khi các công cụ sản xuất kỹ thuật số này trở nên có sẵn cho tất cả mọi người, sự khác biệt  sẽ ngày càng được thiết kế một cách tuyệt vời giữa các sản phẩm. Bằng cách sử dụng phần mềm thiết kế bằng máy tính, máy in 3D và các công cụ chế tạo kỹ thuật số khác, các nhà thiết kế có thể tưởng tượng một đối tượng riêng biệt, thậm chí là một thiết bị phức tạp với bộ phận chuyển động, và biến nó thành hiện thực vật lý trong một khoảng thời gian ngắn và chi phí rất nhỏ so với quá trình sản xuất truyền thống.

Theo Chủ tịch kiêm Tổng Giám Đốc tập đoàn Autodesk ông Carl Bass chia sẻ, " In ấn 3D đang trở thành một hiện tượng. Cần phải mất 20 năm để nó thực sự phát triển, nhưng sự tăng tốc của công nghệ này trong vài năm qua rấtđáng kinh ngạc. Bạn đang chứng kiến tất cả mọi thứ từ in ấn 3D tại nhà, đến nay chứng kiến nó xuất hiện trong các trường học và khu dân cư, nơi mọi người có thể tự làm ra mọi thứ cho riêng mình ... Nó viết lại các phương trình cơ bản của cuộc cách mạng công nghiệp, đó là ý nghĩ rằng để có đượ chất lượng thực sự cao với giá thành thấp, bạn cần hàng ngàn các đối tượng vật thể tương tự. Điều bất ngờ là với các loại in ấn 3D và kỹ thuật chế tạo kỹ thuật số, bạn có thể thực hiện chính xác, sản phẩm chất lượng cao và làm ra nó với số ít ở một mức giá hợp lý."

Với việc in ấn 3D tiếp tục phát triển và trở thành một phần của xu hướng về công nghệ, khoảng cách giữa một bên là các nghệ nhân, những người có sở thích, và các doanh nghiệp, và bên kia là các nhà sản xuất lớn, sẽ tiếp tục được xích lại gần nhau.

(Phan Trung Hiếu, Giám đốc Autodesk Việt Nam)