Đóng góp của công nghệ in 3D trong đời sống xã hội

 

Nguyên lý hoạt động của máy in 3D

Nguyên lý hoạt động của máy in 3D có thể từ trên xuống hoặc từ dưới lên tùy theo công nghệ đang sử dụng. Các máy in 3D giá rẻ hiện nay đang sử dụng công nghệ FDM (Fused Deposition Modeling). FDM là công nghệ nung nóng vật liệu đến trạng thái bán lỏng rồi đùn ra các sợi nhỏ đắp từng lớp tương ứng với mô hình 3D. Quá trình này được kết nối và điều khiển bởi máy vi tính.

Để chế tạo được một sản phẩm, mô hình của sản phẩm cần được thiết kế trực tiếp trên phần mềm CAD hoặc đưa vào phần mềm thông qua thiết bị quét laser. Công nghệ sử dụng cho mỗi loại máy in 3D khác nhau sẽ phụ thuộc vào vật liệu để chế tạo ra sản phẩm (có thể từ nhựa, kim loại, hay polymer,..). Sau quá trình này thường có thêm một vài khâu hoàn thiện sau sản xuất, có thể là loại bỏ bụi bẩn hoặc các chất liệu khác bám trên sản phẩm; hoặc đôi khi cần thêm quá trình thêu kết để có thể phủ kín các lỗ hổng trên sản phẩm, hoặc sử dụng một vài quá trình thẩm thấu để phủ kín sản phẩm bằng các vật liệu khác.

 

Máy in 3D của trường THCS và THPT Tạ Quang Bửu

 

Những ứng dụng của công nghệ in 3D trong cuộc sống

Công nghệ in 3D đã được cải tiến, hoàn thiện hơn rất nhiều kể từ lần đầu tiên xuất hiện vào năm 1950. Nhờ đó, ứng dụng của công nghệ độc đáo này ngày càng có nhiều đóng góp cho sự phát triển của nhân loại.

Tất nhiên, các ngành công nghiệp sản xuất đã trở thành đối tượng sử dụng máy in 3D nhiều nhất. Lý do chính khiến công nghệ này được sử dụng rộng rãi trong môi trường công nghiệp là do nó cho phép sản xuất các mô hình có hình dạng phức tạp, cắt giảm phế liệu, tạo nhanh sản phẩm thử nghiệm theo yêu cầu. Vì vậy, in 3D mở ra tiềm năng về lợi thế chi phí sản xuất, cải tiến quy trình và cả sản phẩm cho các nhà cung cấp trong một số trường hợp cụ thể.

Ngoài mục đích thử nghiệm, thiết kế, tạo mẫu và sản xuất một số bộ phận, công cụ lắp ráp đặc biệt, ngành công nghiệp ô tô đã sử dụng công nghệ in 3D để sản xuất ra những chiếc xe hoàn chỉnh. Trên thực tế, một chiếc xe tên là Urbee là một minh chứng cho ứng dụng của công nghệ in 3D. Chiếc xe đã được sản xuất toàn bộ bằng công nghệ in 3D. Nhà sản xuất chiếc xe này đã tập trung vào việc tăng tối đa số lượng các bộ phận xe được in 3D với mục tiêu chính là tiết kiệm nhiên liệu.

 

Máy in 3D thiết kế đồ chơi nhựa

 

Công nghiệp điện tử cũng là một trong những ngành ứng dụng của công nghệ in 3D. Máy in 3D đã được sử dụng để chế tạo các bộ phận phức tạp đặc biệt từ các chất liệu khác nhau và đã mở ra một trào lưu mới của ngành công nghiệp này.

Bên cạnh đó, in 3D còn hoàn toàn phù hợp với ngành công nghiệp thời trang, nơi mà cá tính đóng vai trò vô cùng quan trọng. Trang sức và trang phục thiết kế theo yêu cầu cá nhân được sản xuất bằng công nghệ in 3D hiện nay đã trở nên phổ biến trên thế giới.

Một đối tượng nổi bật khác của ứng dụng công nghệ in 3D là ngành hàng không vũ trụ. Con người đã ứng dụng công nghệ này trong việc sản xuất các bộ phận máy bay, đặc biệt là các bộ phận có hình dạng phức tạp.

Tương tự, ngành công nghiệp quốc phòng sử dụng in 3D cho các mục đích sản xuất đặc biệt và tiết kiệm chi phí. Sau việc sử dụng nhựa để sản xuất, máy in kim loại 3D chế tạo súng đã ra đời. Bên cạnh đó, Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) sử dụng công nghệ in 3D để sản xuất một số bộ phận đặc biệt cho tàu vũ trụ. Hơn thế, NASA đã thực hiện việc in ấn này ngay trong không gian vũ trụ.

Trong ngành thực phẩm, máy in 3D đã tạo ra rất nhiều loại thực phẩm khác nhau. Hầu hết các thực phẩm có nguyên liệu là chất lỏng hoặc bột đều có thể in ra bằng máy in 3D, trong đó sô-cô-la và bánh kẹo là những sản phẩm phổ biến hiện nay sử dụng công nghệ này.

Ứng dụng công nghệ in 3D trong sản xuất các mô hình sinh học (các mô hình bộ phận con người như xương, răng, tai giả…). Công nghệ in 3D còn hỗ trợ các thử nghiệm phương pháp và công nghệ y tế mới, tăng cường nghiên cứu y khoa, giảng dạy và đào tạo đội ngũ y bác sĩ.

Trong giáo dục in 3D cũng có những ứng dụng thiết thực, đặc biệt liên quan đến các môn học khoa học, công nghệ, kỹ thuật và kỹ năng toán học. Sinh viên có thể thiết kế, sản xuất các sản phẩm trong lớp học và có cơ hội thử nghiệm các ý tưởng, vừa học vừa làm với máy in 3D. Cách làm này làm tăng hứng khởi học tập, làm việc theo nhóm, tương tác trong lớp học cũng như hỗ trợ khả năng sáng tạo, kỹ năng máy tính, và khả năng tư duy ba chiều cho sinh viên

Kiến trúc và xây dựng dù mới chỉ ở giai đoạn đầu tiên nhưng đã có rất nhiều nỗ lực được thực hiện thành công trong việc xây dựng các toà nhà bằng các máy in 3D khổng lồ. Vật liệu phổ biến nhất cho in xây dựng là nhựa, bê tông và cát. Phương pháp in 3D trong xây dựng có thể mang lại những cải tiến đáng kể về chất lượng, tốc độ, chi phí, đặc biệt là trong chi phí lao động, cải thiện tính linh hoạt, đảm bảo an toàn xây dựng và giảm các tác động môi trường.

Với chi phí thấp và sự tiện dụng, máy in 3D sẽ dần trở thành một thiết bị trong gia đình bạn. Máy in 3D để bàn cho phép bạn sản xuất bất cứ thứ gì bạn muốn ngay trong căn nhà riêng của mình, tất nhiên là với kích thước phù hợp với máy in và các nguyên liệu có thể có. Các vật dụng yêu thích như đồ chơi, đồ dùng và đồ vật trang trí là những ứng dụng phổ biến nhất. Nhờ máy in 3D để bàn, mỗi người có thể tự thiết kế và sản xuất vật dụng theo yêu cầu riêng biệt, làm nên cá tính của bản thân.

Mặc dù ứng dụng công nghệ in 3D to lớn trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau, công nghệ in 3D cũng đặt ra không ít thách thức cho các nhà kinh doanh, sản xuất và xã hội. Con người có thể dùng công nghệ in 3D để tạo ra các bộ phận, tế bào cơ thể giúp điều trị bệnh tật, nhưng cũng có thể tạo ra súng đạn trái phép hay sản phẩm độc hại. Bên cạnh đó, ưu điểm chế tạo nhanh, tại chỗ của công nghệ sẽ khiến những nền kinh tế phụ thuộc vào nguồn lao động giá rẻ để sản xuất đồ dùng hằng ngày như quần áo và đồ chơi trẻ em gặp thay đổi lớn. Vì vậy làm sao để quản lý một cách có hiệu quả việc sử dụng công nghệ mới, phát huy các ưu điểm và hạn chế các mặt tiêu cực đến nền kinh tế và xã hội là điều không hề đơn giản. 

Ban Truyền thông tổng hợp

TIN CÙNG CHUYÊN MỤC:

• Trường THCS và THPT Tạ Quang Bửu đạt Danh hiệu Trường học điển hình Microsoft 2022-2023 (Microsoft Showcase school)
• Chuyển đổi số trong giáo dục – và những thành tựu của giáo viên và học sinh trường THCS và THPT Tạ Quang Bửu trong công nghệ chuyển đổi số
• Trường THCS và THPT Tạ Quang Bửu tham dự Diễn đàn giáo dục toàn cầu - Education exchange 2022
• Khóa học trí tuệ nhân tạo IMAGINE CUP JUNIOR (ICJ) của MICROSOFT
• Chuyên gia giáo dục sáng tạo Microsoft - MIE EXPERTS
• Minecraft - “Hour of code 2021 – Giờ lập trình 2021”
• Tập huấn giáo viên buổi 2: Hour of code 2021 – Giờ lập trình “Timecraft”
• Triển khai dự án Thử thách Minecraft với giờ lập trình 2021