Làm thuyền từ… máy in 3D

Mỗi mùa Hè, ở Seattle (Mỹ) đều tổ chức một cuộc đua bè ở hồ Green (Green Lake) trong Công viên cùng tên. Điều kiện để tham dự cuộc thi có tên là Milk Carton Derby là thuyền/bè dự thi phải làm từ vỏ chai/hộp sữa cũ bằng nhựa. Năm nay, cuộc đua có một đội khá đặc biệt đến từ ĐH Washington. Ba sinh viên chủ của thuyền đua là Matthew Rogge, Bethany Weeks và Brandon Bowman đã dùng máy in 3D để… in cho mình một chiếc thuyền đua. Đội của họ đã về nhì, tiếp theo thành công trước đó là giành giải Nhất với giải thưởng 100.000 USD trong cuộc thi Thử thách 3D4D trước đó do một tổ chức từ thiện tổ chức.

Hồi tháng 3 năm nay, các nhà khoa học của Viện Khoa học Vật liệu và Công nghệ tại Đại học Công nghệ Vienna (Áo) xây dựng và phát triển chiếc máy in 3D cho phép in ra các vật thể có kích cỡ siêu nhỏ, dựa trên công nghệ nano. Họ đã in thành công các phiên bản của giáo đường, cột mốc quốc gia và chiếc xe đua với đầy đủ những chi tiết phức tạp.

Trước đó, tháng 4/2010, nhà phát minh Enrico Dini người Italy đã phát triển chiếc máy in có thể "in" ra toàn bộ một ngôi nhà bằng cát và keo nhân tạo. Cơ chế hoạt động của máy là phun lần lượt lớp cát mỏng rồi đến lớp keo nhân tạo theo một thiết kế được vạch sẵn trong máy tính. Lớp keo biến cát thành một loại đá rắn chắc bằng cách xây dựng từng lớp từ dưới lên trên. Nhờ đó, máy in có thể tạo ra những bức tượng hoặc các tòa nhà cát. Máy in có thể di chuyển theo một xà nằm ngang và bốn cột dọc. Để tiến hành in một lớp, máy in dịch chuyển lên trên khoảng 5 đến 10 mm.

Hiện máy in 3D là công nghệ được ưa chuộng ở nhiều nơi, có thể tạo nên các đối tượng thật bằng các chất liệu khác nhau. Công nghệ của máy in 3D hiện đang sử dụng nhựa và kim loại làm các chất liệu chính cho máy in, theo đó, máy in sẽ sử dụng tia lazer để làm nóng chảy chất liệu cho đến khi các phân tử kết nối lại với nhau trong quá trình gọi là thiêu kết.

Đối với đội sinh viên ở Green Lake, "mực" của họ là loại polyethylene mật độ cao lấy từ bình sữa. Điểm quan trọng về máy in của nhóm này là nó kết hợp giữa kích thước và chi phí rẻ. Máy in của nhóm nghiên cứu được hoạt động theo một máy cắt plasma cũ (một thiết bị được sử dụng để chạm khắc lên tấm kim loại) được điều khiển bằng máy tính từ đó làm chảy nhựa và "phun" ra theo lệnh in. Nó có thể "in" ra đồ vật với kích thước lên đến 2,5m x 1,2m x 1m.

Như trên đã nói, "mực" in của nhóm khá rẻ. Polyethylene mật độ cao là nguyên liệu rất phổ biến, vì cuối cùng chúng cũng trở thành đồ thải. Rogge ước tính rằng nếu nhóm của anh làm thuyền từ sợi nhựa thương mại sẽ tốn đến 800 USD. Tuy nhiên, dùng máy in 250 bình sữa rỗng, sạch, khiến họ chỉ mất 3,20 USD.

Tuy nhiên vẫn còn một số vấn đề kỹ thuật. Polyethylene mật độ cao co lại khi nguội đi. Điều đó gây sức ép lên vật được in và có lúc sẽ làm chúng bị nứt. Do đó, nhóm sinh viên đang nghiên cứu mẫu máy in thứ hai có thể thực hiện việc in nhanh hơn, cho phép các lớp nhựa có thể làm mát đồng thời. Họ cũng đã thử nghiệm với các loại nhựa ít bị co hơn.

Cho đến khi máy in 3D trở nên phổ biến, vẫn còn phải xem xét sản phẩm của nó có tính cạnh tranh như thế nào so với các đồ vật sản xuất hàng loạt. Rogge không tin là loại thùng nhựa được in bằng kỹ thuật 3D, dù làm từ chai nhựa cũ, có thể rẻ hơn những chiếc thùng được sản xuất tại nhà máy. Tuy nhiên, một trong những giám khảo tại cuộc đua Thách thức 3D4D cho rằng, nhiều tàu thuyền ở Tây Phi được làm từ gỗ, chẳng hạn gỗ tếch, loại cây đang trở nên khan hiếm. Nếu dùng máy in để sản xuất các thuyền bằng nhựa thải, sẽ rất tốt cho môi trường cũng như khiến lượng rác thải giảm đáng kể.

Hiện kỹ thuật in 3D đã được sử dụng để in đàn guitar, chocolate, hay thậm chí có một số nhà nghiên cứu ở ĐH Glassgrow (Anh) đã giới thiệu công nghệ in 3D ra các loại thuốc để đóng góp vào việc cứu mạng người với những chi phí rẻ hơn rất nhiều.

Mai Anh