Công nghệ in 3D: Bước phát triển đột phá của nhân loại

Công nghệ in 3D đang ngày càng phát triển và trở nên quan trọng trong nhiều lĩnh vực như: y khoa, kiến trúc, xây dựng, công nghiệp sản xuất, chế tạo… Bởi in 3D sẽ giúp cho việc chế tạo mẫu nhanh chóng và chính xác hơn. Vì vậy nhiều doanh nghiệp ngày nay đang tận dụng những lợi thế của công nghệ này để về cải tiến quy trình, tối ưu chi phí sản xuất. Cùng VR360 tìm hiểu về công nghệ in 3D cùng những lợi ích vượt trội mà công nghệ này mang lại! 

1. Công nghệ in 3D là gì? 

Công nghệ in 3D (Three-Dimensional Printing) là phương pháp "sản xuất bồi đắp" dựa trên thiết kế 3D của sản phẩm, vì vậy công nghệ này còn được gọi “công nghệ sản xuất đắp dần”. Hiểu một cách đơn giản, đây là một quá trình sản xuất các chất liệu (nhựa, kim loại hay bất kỳ thứ gì khác) theo phương cách xếp từng lớp với nhau theo một cách tuần tự để tạo nên một vật thể 3 chiều.   

Công nghệ in 3D hoạt động trên nguyên tắc giống như hệ thống chụp CT hoặc chụp cộng hưởng từ (MRI). Các thiết bị này có khả năng quét và chụp cắt lớp các bộ phận cơ thể. Và khi bạn đặt các lớp này lại với nhau, bạn sẽ có được hình ảnh ba chiều của cơ quan, bộ phận cơ thể, rất giống với công nghệ in 3D.

Tùy thuộc vào cách xếp chồng và xây dựng mô hình 3D, công nghệ in 3D được chia thành ba nhóm chính như sau:  

• Công nghệ in 3D sử dụng vật liệu kim loại.  
• Công nghệ in 3D sử dụng vật liệu hữu cơ. 
• Công nghệ in 3D sử dụng vật liệu là nhựa và phi kim loại. 

Các sản phẩm của công nghệ in 3D rất đa dạng, có thể tạo được những hình khối từ đơn giản cho đến phức tạp. In 3D đã trở thành xu hướng công nghệ quan trọng trên thế giới và là một trong những công nghệ chủ chốt của cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư.

Theo các chuyên gia, đây cũng chính là “chìa khoá” công nghệ cho tương lai mà bất cứ doanh nghiệp nào, ngành công nghiệp sản xuất nào và bất cứ quốc gia nào đều phải chú ý.

Một nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng, hơn 70% doanh nghiệp sản xuất đã đang tiếp cận với công nghệ in 3D. Hơn nữa, hơn 50% kỳ vọng rằng công nghệ 3D sẽ góp phần quan trọng trong việc phát triển sản phẩm quy mô lớn và khoảng 22% khác ước tính rằng tác động của công nghệ này đối với chuỗi cung ứng sẽ còn trở nên đột phá hơn.  

2. Các loại công nghệ in 3D 

Công nghệ in 3D được chia ra rất nhiều loại, có thể kể đến một số loại phổ biến như: Vat Polymerization, Powder bed fusion, Material extrusion, Material jetting... 

 • Vat Polymerization là một quá trình sử dụng vật liệu dạng lỏng để tạo thành vật thể. Trong đó mô hình được xây dựng theo từng lớp.Hình thức phổ biến của loại này là SLA (Stereolithography): Sử dụng công nghệ vật liệu in dạng nhựa lỏng, dùng tia UV làm cứng từng lớp vật liệu in, kết hợp nhiều vật liệu như thế tạo nên vật thể in 3D.

Công nghệ này hiện tại được sử dụng nhiều trong các nhà máy sản xuất giày dép nổi tiếng như Nike, Adidas trong công đoạn tạo khuôn và mẫu đế giày. 

 • Powder Bed Fusion (PBF) là quá trình gia công bồi đắp vật liệu dạng bột. Các công nghệ thường thấy: laser thiêu kết kim loại trực tiếp (DMLS). Làm nóng chảy chùm tia điện tử (EBM), thiêu kết nhiệt có chọn lọc (SHS). Nung chảy laser có chọn lọc (SLM) và thiêu kết laser chọn lọc (SLS).  

 • Công nghệ SLS (Selective Laser Sintering): Vận hành tương tự như SLA nhưng vật liệu ở dạng bột, thủy tinh. Đây là loại máy in 3D đòi hỏi việc sử dụng laser công suất lớn và giá thành cao. 

 • Công nghệ EBM (Electron Beam Melting): Kỹ thuật EBM sử dụng một chùm tia điện tử máy tính điều khiển dưới chân không để làm tan chảy hoàn toàn bột kim loại ở nhiệt độ cao. Đây là loại máy in 3D có thể sử dụng kim loại để chế tạo phụ tùng hàng không vũ trụ hoặc cấy ghép y tế. 

 • Công nghệ FDM (Fused Deposition Modeling): Là công nghệ phổ biến nhất hiện nay, máy in 3D sẽ xây dựng mẫu in bằng cách đẩy vật liệu qua đầu in (thông thường vật liệu sẽ là sợi nhựa) được làm nóng, làm tan chảy trong quá trình này. Máy in đặt vật liệu trên một nền tảng xây dựng dọc theo một đường dẫn được xác định trước, sau đó dây tóc sẽ nguội đi và đông lại để tạo thành một vật thể rắn. 

3. Lợi ích công nghệ in 3D mang lại cho doanh nghiệp 

Sử dụng công nghệ in 3D mang lại  nhiều lợi ích vượt trội cho các doanh nghiệp, nâng cao tốc độ sản xuất cũng như tiết kiệm được chi phí trong quá trình thực hiện. Cùng tìm hiểu chi tiết trong nội dung dưới đây. 

•     Tốc độ sản xuất:

Không thể phủ nhận một trong những lợi thế nổi bật của công nghệ in 3D chính là tốc độ sản xuất nhanh hơn so với các phương pháp truyền thống. Chỉ với vài giờ đồng hồ, từ các file thiết kế phức tạp, công nghệ in 3D có thể tạo ra những sản phẩm sở hữu độ chi tiết cao đồng thời đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật cũng như thiết kế của sản phẩm, đẩy nhanh khâu kiểm tra và phát triển những ý tưởng thiết kế. 

•  Dễ dàng tiếp cận & ứng dụng:

So với việc hình dung các vật thể, ý tưởng trong trí tưởng tượng thì bây giờ bạn có thể hình dung trực tiếp bằng mô hình thực tế, tạo cảm giác chân thật giúp quá trình hợp tác, trao đổi diễn ra nhanh chóng và hiệu quả hơn. Đặc biệt đối với các công việc thiên về trí tưởng tượng và yêu cầu cao về độ chính xác trong từng chi tiết thì in 3D sẽ phát huy được tối đa tiềm năng khi có thể mô phỏng chính xác tạo nên mô hình 3D chân thật. Giúp việc tiếp cận với các ý tưởng sáng tạo trở nên khả thi hơn, mọi người đều có thể hình dung một cách rõ ràng và cụ thể về vật thể.

•    Tiết kiệm chi phí:

Chi phí sản xuất của các doanh nghiệp thường được chia làm 3 loại chính là chi phí vận hành máy, chi phí cho nguyên vật liệu và chi phí lao động. Việc công nghệ in 3D tiên tiến sẽ giúp doanh nghiệp loại bỏ những thiết bị kém hiệu quả hơn, thay vào đó tập trung đầu tư vào máy in 3D mang đến hiệu quả tốt hơn. Bên cạnh đó, sử dụng công nghệ in 3D loại bỏ các rủi ro, sai sót trong quá trình người lao động làm việc. Công nghệ này cũng giải quyết được một số công việc đòi hỏi độ chính xác so với nguyên mẫu mà không cần đến sự trợ giúp của các nhân công tay nghề cao. 

• Thiết kế sáng tạo và tự do tùy biến:

Với khả năng in kết hợp hàng trăm loại vật liệu với hơn 500.000 màu sắc khác nhau mà vẫn đảm bảo độ chính xác lên đến 0.015mm. Công nghệ in 3D hoàn toàn có khả năng thực hiện các yêu cầu kĩ thuật khó cùng độ chi tiết cao nhất. Chính vì thế mà công nghệ in 3D phá bỏ những rào cản thực hiện, giúp các nhà sáng tạo tiến tới tương lai khi biến những ý tưởng thành sản phẩm thực tế chỉ trong thời gian ngắn, nhờ vậy mà sự sáng tạo dường như không có giới hạn hay rào cản nào.  

4. Công nghệ in 3D đang phát triển mạnh trong những lĩnh vực nào?  

4.1. Hàng không vũ trụ  

Công nghệ in 3D đã cách mạng hóa ngành hàng không vũ trụ, khi hỗ trợ chế tạo phụ tùng, sản xuất vệ tinh, khám phá môi trường sống trên mặt trăng và sao Hỏa cũng như chế tạo động cơ tên lửa.

Đáng chú ý, Relativity Space, một công ty khởi nghiệp về vũ trụ đã đẩy nhanh quá trình sản xuất tên lửa sử dụng công nghệ này, với tên lửa hoàn toàn in 3D đầu tiên mang tên Terran 1, đã được phóng thành công vào không gian vào tháng 3 năm nay. Lần phóng này đã khẳng định khả năng tồn tại của tên lửa in 3D, báo trước một thế hệ tên lửa mới trong sản xuất hàng không vũ trụ.

Công nghệ in kim loại 3D trong ngành công nghiệp hàng không vũ trụ làm giảm chi phí. Do tầm quan trọng của cân nặng và tối ưu trọng lượng trong lĩnh vực hàng không, rất nhiều chi phí được đầu tư cho vật liệu và máy gia công để có được trọng lượng tối ưu và tỷ lệ Buy-to-Fly tốt. Nhưng với công nghệ in 3D kim loại như quá trình EBM của ARCAM có thể sản xuất các linh kiện có trọng lượng nhẹ với tối ưu hóa trọng lượng và tỷ lệ buy-to-Fly hiệu quả với chi phí thấp hơn.  

4.2. Lĩnh vực thời trang 

Tiềm năng của công nghệ in 3D đang tạo ra làn sóng trong ngành thời trang khi các doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực này đang dần chuyển sang ứng dụng công nghệ in 3D trong các khâu thiết kế, sản xuất của họ. Các nhà thiết kế nổi tiếng như Iris van Herpen của Hà Lan đã sử dụng in 3D để may quần áo cho những người nổi tiếng tại các sự kiện lớn diễn ra trên thế giới.

Hãng giày Adidas và các hãng khác đang thương mại hóa giày chạy bộ có đế giữa in 3D, trong khi Tuần lễ thời trang Paris 2023 chứng kiến nhiều thương hiệu giới thiệu giày in 3D. Các nhà thiết kế đang khám phá hàng dệt may in 3D, mở đường cho sự tự do trong thiết kế, khả năng tùy chỉnh và bảo tồn vật liệu nâng cao. Nhờ vào việc mô phỏng chân thật các ý tưởng giúp doanh nghiệp sản xuất hoạt động tốt hơn. 

4.3. Y tế và chăm sóc sức khỏe 

Trong y tế, công nghệ in 3D đã được ứng dụng để sản xuất các mô sinh học, mô hình giải phẫu bộ phận cơ thể con người (xương, răng, tai giả…).

Công nghệ này cũng được sử dụng để hỗ trợ các thử nghiệm về phương pháp và công nghệ y tế mới, phục vụ cho nghiên cứu y khoa, giảng dạy và đào tạo đội ngũ y, bác sỹ. Việc áp dụng công nghệ in 3D vào các cơ sở chăm sóc sức khỏe sẽ tạo ra sự thay đổi mô hình, mở đường cho các giải pháp y tế được cá nhân hóa, nâng cao hiệu quả và cải thiện kết quả của bệnh nhân.

In 3D các mô sinh học là phương pháp sử dụng in 3D và kỹ thuật giống như in 3D kết hợp các tế bào, yếu tố sinh trưởng và vật liệu sinh học để chế tạo các bộ phận y sinh mà mô phỏng tối đa các đặc điểm mô tự nhiên nhằm thúc đẩy đáng kể kỹ thuật mô, đặc biệt là trong thử nghiệm phát triển thuốc và y học tái tạo.  

4.4. Kiến trúc và thiết kế 

Công nghệ in 3D trong khoảng thời gian đầu được dùng chủ yếu để tạo ra các mô hình 3D như gạch hoa văn hoặc đồ trang trí, nguyên mẫu và các bộ phận xây dựng phi cấu trúc nhỏ. Nhưng sự tiến bộ của công nghệ đã tạo điều kiện để công nghệ in 3D giờ đây có khả năng tạo ra gần như toàn bộ tòa nhà.

Công ty Winsun Decoration Design Engineering của Trung Quốc gần đây đang gây chú ý với những ngôi nhà in 3D. Rác tái chế từ chất thải xây dựng và công nghiệp được sử dụng làm chất phụ gia cho bê tông, và những ngôi nhà thu được chỉ có giá khoảng 5.000 USD. 

Có thể nói công nghệ in 3D là không có giới hạn, bạn có thể in bất cứ đồ vật, chi tiết hay đối tượng nào mà bạn có thể tưởng tượng ra, được nhiều chuyên gia đánh giá là tương lai của thế giới bởi những lợi ích và ứng dụng mà công nghệ này mang lại. VR360 hy vọng với những thông tin mà chúng tôi cung cấp sẽ giúp bạn hiểu hơn về công nghệ tiềm năng này. 

Bài viết liên quan:

• Bạn biết gì về công Nghệ Không Gian 3D Thực Tế Ảo Hot Nhất Hiện Nay?

​

LIÊN HỆ HỢP TÁC CÙNG VR360 
VR360 – ĐỔI MỚI ĐỂ KHÁC BIỆT 
- Hotline:  0935 690 369  
- Email: infor@vr360.com.vn 
- Địa chỉ:

• 123 Phạm Huy Thông, Sơn Trà, Đà Nẵng
• Toà nhà Citilight, số 45 Võ Thị Sáu, Đakao, Quận 1, TP Hồ Chí Minh
• 3B Đặng Thái Thân, Phan Chu Trinh, Hoàn Kiếm, Hà Nội