In 3D: Nguyên lý - Sản phẩm

In 3D là in ra nội dung lên từng lớp, các lớp được in lần lượt chồng liên tiếp lên nhau, từng lớp, từng lớp. Mực in chính là vật liệu muốn áp lên vật thể 3D, có thể là nhựa, giấy, bột, polymer, hay kim loại …, các vật liệu này có đặc điểm là có sự kết dính với nhau để vật liệu lớp bên trên kết dính với lớp bên dưới được.

Mô hình cấu tạo bên trong máy in 3D

Sử dụng một máy in 3 chiều (3D Printer) giống như in một bức thư; bấm nút in trên màn hình máy tính và một file số được gửi, chẳng hạn, đến một máy in phun, phun một lớp mực lên bề mặt một tờ giấy để tạo ra một hình ảnh hai chiều. Trong việc in 3D, tuy vậy, phần mềm lấy một chuỗi các lát mỏng số qua một thiết kế bằng máy tính và gửi những mô tả của các lát mỏng đó đến 3D printer, máy lần lượt bồi thêm các lớp mỏng cho đến khi một vật đặc hiện ra. Sự khác biệt lớn là “mực” của một 3D printer là một vật liệu.

Các lớp có thể hình thành theo những cách khác nhau. Một số 3D printer dùng quá trình phun mực. Objet, một công ty 3D-printer Israel, dùng đầu phun mực để phun một lớp siêu mỏng nhựa lỏng lên một mâm xây (build tray). Lớp này được được xử lý bằng phơi ra ánh sáng cực tím. Sau đó mâm xây được hạ xuống một tí và lớp tiếp theo được bồi thêm. Cách khác là làm mẫu qua lắng đọng nóng chảy (fused deposition modeling), một hệ thống được Stratasys, một công ty có trụ sở ở Minneapolis, sử dụng. Việc này dính dáng đến nấu chảy nhựa trong một đầu đùn để ép đùn một sợi mảnh vật liệu để xây các lớp.

Bản vẽ kỹ thuật

Các hệ thống khác dùng bột như vật liệu in. Bột có thể được trải như một lớp mỏng trên mâm xây và được làm đặc bằng một tia kết dính lỏng. Nó cũng có thể được nung chảy thành hình mẫu mong muốn bằng một laser trong một quá trình được gọi là nung kết laser (sintering), một công nghệ mà EOS, một hãng Đức, sử dụng trong các máy chế tác bồi thêm (additive-manufacturing machine) của họ. Arcam, một công ty Thụy Sỹ, nấu chảy bột trong các máy in của nó bằng một tia điện tử hoạt động trong chân không. Và đấy mới chỉ là vài trong các biến thể.

Đối với các cấu trúc chứa các phần rỗng và các phần nhô ra, gel và các vật liệu khác được thêm vào để làm giá đỡ, hay khoảng trống có thể để lấp đầy bằng bột không bị nung chảy. Vật liệu giá đỡ này có thể được rửa sạch hay thổi đi muộn hơn. Các vật liệu có thể được in hiện nay trải từ nhiều loại nhựa cho đến các kim loại, gốm và các chất liệu giống cao su. Một số máy có thể kết hợp các vật liệu, làm ra một vật thể rắn ở một đầu và mềm ở đầu kia.

Các nhà nghiên cứu đang dùng các 3D printer để tạo ra các mô sống đơn giản, như da, cơ thịt và các đoạn ngắn mạch máu, in 3D có khả năng tạo ra các chất rắn hình dạng 3 chiều rất nhanh chóng. Nó áp dụng với loại vật chất có hình dạng các lớp rõ ràng và các lớp ấy liên kết hóa học nhờ bức xạ tia cực tím. Có khả năng rằng các phần thân thể lớn hơn như thận, gan và thậm chí tim, có thể được in ra một ngày nào đó – và nếu các máy in sinh học (bio-printer) có thể dùng tế bào gốc của chính bệnh nhân, thì cơ thể bệnh nhân ít có khả năng loại bỏ cơ quan sau khi được cấy ghép.

In 3D- Cơ quan con người

Máy in 3D tạo ra bào thai người

Viện Fraunhofer (Đức) tiến hành tạo mạch máu bằng công nghệ in 3D

Thực phẩm cũng có thể được in. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Cornell đã thành công trong in ra các bánh nướng nhỏ. “Ứng dụng sát thủ” (“killer app”) với thức ăn, hầu như tất cả mọi người đều đồng ý, sẽ là việc in chocolate.

Máy in 3D ra thức ăn nghe có vẻ giống như trong một bộ phim khoa học viễn tưởng, nhưng nó thực sự đã gần trở thành hiện thực khi Cơ quan Vũ trụ và Hàng không Mỹ (NASA) vừa công bố sẽ tài trợ cho dự án chế tạo ra chiếc máy in thức ăn 3D đầu tiên trên thế giới.

Kỹ sư Anjan Contractor cho biết với chiếc máy này, bạn còn có thể ‘lập trình’ để có một món ăn phù hợp nhất với chế độ dinh dưỡng của mình.

Hình ảnh thức ăn được in ra từ máy in 3D.

Ông nói: “Chúng tôi cuối cùng đã thay đổi nhận thức về những gì chúng ta coi là thực phẩm”.

Một số người cho rằng thiết kế này cũng sẽ đem lại lợi ích cho cư dân trái đất, vì nó có thể trở thành một thiết bị nhà bếp rất tuyệt với. Các gia đình có thể in các bữa ăn một cách nhanh chóng và không cần mất nhiều thời gian nấu nướng nữa.