Trong bối cảnh toàn cầu hóa, xu thế thuê ngoài đã khiến nước Mỹ lo lắng về việc các dòng đầu tư sẽ chảy từ Mỹ sang các nước đang phát triển, về tình trạng thất nghiệp ở Mỹ sẽ gia tăng do nhân công giá rẻ ở các nước đang phát triển chiếm lĩnh thị trường lao động...[1]. Tuy nhiên vài năm gần đây, sự xuất hiện ngày càng nhiều các sản phẩm của công nghệ in 3D đã tạo nên luồng gió mới [2,3]. Tổng thống Mỹ Barack Obama từng nói: "Công nghệ in 3D sẽ là một cuộc cách mạng trong ngành công nghiệp sản xuất của Mỹ". Thậm chí nhiều nhà kinh doanh đang dự đoán các dòng đầu tư sẽ chảy ngược trở lại nước Mỹ cho công nghệ mới này. Vậy công nghệ in 3D là gì và tại sao nó có thể tạo nên một cuộc cách mạng trong công nghiệp sản xuất.
CÔNG NGHỆ IN 3D LÀ GÌ?
Thực ra, công nghệ in 3D không phải là công nghệ hoàn toàn mới mẻ. Nó đã được phát triển từ cuối những năm 1980 và đã được sử dụng để tạo ra các nguyên mẫu sản phẩm một cách nhanh chóng. Trong những năm gần đây, công nghệ này không những vẫn được các công ty lớn sử dụng để tạo ra các nguyên mẫu sản phẩm, mà đã thực sự bước vào thị trường tiêu dùng [2].
Trong thực tế, tất nhiên máy in 3D không giống như những chiếc máy in tài liệu hay máy photo chỉ in được 2 chiều, máy in 3D in ra các loại hàng hóa, vật thể khác nhau tùy theo ý muốn, sở thích của người dùng. Vẫn thực hiện chức năng in và ở mức cao hơn, máy in 3D có thể xây dựng các vật thể từ một file quét 3D bằng các chất liệu khác nhau. Để dễ hình dung, có thể hiểu công nghệ in 3D là một quá trình sản xuất trong đó các chất liệu (nhựa, kim loại hay bất kỳ loại chất liệu nào) được xếp từng lớp từng lớp để tạo thành một vật thể 3 chiều. Máy in 3D sẽ sử dụng nhiều biện pháp kỹ thuật và vật liệu để biến các file kỹ thuật số chứa dữ liệu 3 chiều được tạo ra trong chương trình thiết kế trên máy tính CAD (computer- aided design) hoặc từ một máy quét 3D - thành những vật thể thực thụ. Trong thực tế, máy in 3D là tổ hợp của nhiều công nghệ để tạo nên sản phẩm theo ý muốn của người sử dụng.
CÔNG NGHỆ IN 3D HIỆN NAY
Một vài loại sản phẩm kết quả của in 3D
Công nghệ in 3D đã cho ra đời khá nhiều loại sản phẩm đa dạng và phong phú [2,3,4,5]. Có thể liệt kê ra một số sản phẩm như sau:
-Ô tô hai chỗ ngồi Urbee của hãng KOR EcoLogic (Canada) là một sản phẩm của công nghệ in 3D. Tất cả các linh kiện của chiếc xe này đều được sản xuất sử dụng máy in 3D.
-Các nhà khoa học Đức đã khám phá ra cách tái tạo lại chính xác hóa thạch xương khủng long bằng máy in 3D. Các nhà khoa học đã chụp X-quang mẫu hóa thạch gốc, sau đó tổng hợp và lưu trữ trong máy tính. Kết hợp kỹ thuật in 3D với những dữ liệu lưu trữ trong máy, các nhà khoa học đã tạo ra được một bản sao hóa thạch chính xác.
-Công ty Win Sun của Trung Quốc đã sử dụng máy in 3D để in ra 10 căn nhà trong vòng 24 giờ từ vật liệu tái chế.
-Kỹ sư cơ khí Anjan Contractor đã nhận được giải thưởng 125.000 USD từ NASA do đã tạo ra một loại máy in... bánh pizza. Mục đích của NASA là để tìm ra một cách thức hữu hiệu chế tạo thức ăn cho phi hành gia trên những chuyến bay dài. Máy in của Contractor tạo ra bánh pizza từ các lớp bột nhào, phô mai và protein.
-Sô-cô-la, cũng giống như pizza và thịt, là những loại đồ ăn có thể được sản xuất từ máy in 3D. Có rất nhiều công ty hiện nay đang sử dụng máy in 3D để sản xuất các mẫu sô-cô-la theo ý muốn. Công ty Choc Edge đang bán các loại máy in phục vụ cho nhu cầu này.
-Các nhà khoa học ở Bristol, Anh cũng đã in ra một chiếc xe đạp đầy đủ chức năng và sau đó họ lại in ra một bộ bikini. Điều mà họ muốn chứng tỏ là công nghệ in 3D có thể giúp dễ dàng in ra những sản phẩm độc nhất bằng một quy trình sản xuất như nhau.
-Yoshitomo Imura - cựu nhân viên của Viện Công nghệ Shonan ở thành phố Fujisawa, Nhật Bản đã chế tạo hai khẩu súng bằng công nghệ in 3D, đưa lên mạng đoạn video ghi lại quá trình này và cất giữ súng tại nhà riêng. Kết quả của việc này là ngày 20/10/2014, cựu nhân viên 28 tuổi này bị tòa kết án 2 năm tù. Công nghệ in 3D cho phép những máy in 3D đơn giản có thể chế tạo ra những đồ vật phức tạp. Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ này đang trở thành một thách thức đối với các nhà làm luật.
Một số loại máy in 3D trên thị trường
-Chiếc máy in 3D đầu tiên được Charles W. Chuck Hull sáng tạo ra vào giữa những năm 1980. Máy in này sử dụng kỹ thuật stereolithography vì thế nên có giá rất đắt lên tới hàng trăm ngàn USD khi bán ra trên thị trường. Hiện nay công ty 3D Systems do Charles W. Chuck Hull sáng lập đang bán nhiều loại máy in 3D sử dụng các công nghệ khác nhau, giá thành khác nhau, có loại rẻ chỉ 1.000 USD.
-MakerBot là một thương hiệu uy tín trong lĩnh vực in 3D. Những máy in 3D của MakerBot có giá không rẻ, ví dụ chiếc Replicator 2 Desktop 3D Printer có độ phân giải 100 micromet có giá khoảng 2.199 USD, hoặc chiếc cao cấp nhất của họ hiện nay là Z18 có giá tới 6.499 USD, ngoài ra MakerBot cũng có những máy scan vật thể 3D dùng để lấy dữ liệu đầu vào cho máy in 3D, với giá bán dưới 1.000 USD. Những máy in 3D của MakerBot mà Dell kinh doanh sẽ sử dụng công nghệ FDM. Những máy in 3D của MakerBot có giá không hề rẻ, ví dụ chiếc Replicator 2 Desktop 3D Printer có độ phân giải 100 micromet có giá khoảng 2.199 USD, hoặc chiếc cao cấp nhất của họ hiện nay là Z18 có giá tới 6.499 USD, ngoài ra MakerBot cũng có những máy scan vật thể SD dùng để lấy dữ liệu đầu vào cho máy in SD, với giá bán dưới 1.000 USD.
MakerBot đã ký thỏa thuận với công ty Dell nhằm phân phối máy in SD và máy scan tới các đối tượng khách hàng là doanh nghiệp vừa và nhỏ trên kênh bán lẻ của Dell. Dell cho biết việc kinh doanh thêm máy in SD sẽ giúp cung cấp giải pháp toàn diện cho các doanh nghiệp hoạt động về lĩnh vực thiết kế, nơi các nhân viên của họ có thể phác thảo sản phẩm và in bản mẫu bằng máy in SD để kiểm thử ngay tại công ty, từ đó chọn ra những dự án tối ưu nhất.
-Tháng 5/2014, công ty Autodesk đã tuyên bố sẽ ra mắt máy in SD và một nền tảng phần mềm mã nguồn mở phục vụ cho in SD có tên "Spark“. Autodesk đang muốn trở thành nhà cung cấp giải pháp kỹ thuật hoàn chỉnh cho những người đam mê in SD và cả những doanh nghiệp đang muốn sử dụng công nghệ đột phá này cho quá trình sản xuất và thiết kế. Theo Autodesk, sự kết hợp của máy in SD Autodesk và phần mềm Spark "sẽ là các viên gạch mà các nhà thiết kế sản phẩm, các nhà sản xuất phần cứng, nhà phát triển phần mềm và các nhà khoa học vật liệu có thể sử dụng để tìm hiểu các giới hạn của công nghệ in SD“. Máy in SD của Autodesk sẽ có giá vào khoảng 5.000 USD. Các đối thủ cạnh tranh của Autodesk đang có một số sản phẩm giá rẻ như MakerBot Replicator 2X (2.500 USD) và Cube S (1.000 USD), song Autodesk sẽ có lợi thế rất lớn nhờ là thương hiệu "số 1“ trong ngành phần mềm thiết kế.
-Gần đây, hãng IdeaLab cũng ra mắt một mẫu máy in SD có tên New Matter MOD-t với mức giá rẻ chỉ 199 USD. Được thiết kế bởi Frog Design và sản xuất kèm theo một chip Wi-Fi riêng phục vụ việc truy xuất các file mô hình SD dễ dàng hơn, vẻ ngoài của MOD-t khá đẹp so với giá 199 USD. Với kết nối Wi-Fi tích hợp sẵn, máy in này có thể giao tiếp dễ dàng với máy tính và thiết bị di động thông qua ứng dụng được cài đặt trên các thiết bị đó. Dịch vụ mà IdeaLab cung cấp kèm theo thiết bị còn bao gồm thư viện các thiết kế 3D có sẵn và một vài chương trình điều khiển in chuyên biệt.
CÔNG NGHỆ IN 3D TRONG TƯƠNG LAI
Những công cụ in 3D sẽ làm thay đổi các dây chuyền trong quy trình sản xuất, phân phối. Ví dụ: một nhà sản xuất máy bay ở Mỹ thường nhập khẩu ốc vít và nhiều phụ kiện từ Trung Quốc hoặc một nước thứ ba nào đó. Các phụ kiện và ốc vít này phải qua nhiều công đoạn như xuất nhập khẩu, vận chuyển, kiểm tra, xuất nhập kho, kiểm tra... Với máy in 3D, nhà sản xuất ở Mỹ chỉ cần viết hay mua phần mềm và tự sản xuất các phụ kiện và ốc vít này một cách nhanh chóng. Thậm chí không chỉ đinh vít mà tất cả bộ phận của động cơ đều có thể tự in ra và ráp nối. Các công đoạn xuất nhập khẩu, vận chuyển, kiểm tra, xuất nhập kho. sẽ được cắt giảm. Quy trình sản xuất sẽ tiết kiệm được rất nhiều thời gian và tất nhiên chi phí cũng giảm theo. Các dòng đầu tư sẽ chảy trở lại nước Mỹ và các nước đã phát triển tạo thêm công ăn việc làm tại các thị trường này. Nhân công giá rẻ ở các nước đang phát triển sẽ không có ý nghĩa gì nhiều trong thị trường lao động toàn cầu khi thế giới đã có công nghệ in 3D.
Nhiều chuyên gia Mỹ tin tưởng rằng công nghệ in 3D sẽ được dùng rất phổ biến trong các quá trình sản xuất. Điều này sẽ giúp tỷ lệ thất nghiệp giảm hẳn và dòng đầu tư sẽ quay trở lại mạnh mẽ. Thêm nữa, với giá cả của máy in 3D đang ngày càng giảm thì không lâu nữa mỗi hộ gia đình Mỹ sẽ có một máy in 3D cho phép họ sản xuất ra bất cứ gì họ muốn mà không phải mua các sản phẩm tiêu dùng có nguồn gốc xuất xứ từ các nước đang phát triển.
Thực tế là không chỉ người Mỹ sẽ nhận được ích lợi từ in 3D, khi giá bán giảm đến mức người dùng có thể chấp nhận thì bất cứ ai ham thích công nghệ cũng có thể mua máy in 3D. Khi đó, giấc mơ công nghệ sẽ thành sự thật, người sử dụng chỉ cần biến ý tưởng của mình thành mô hình 3D trên máy tính, và nhấn lệnh in là có ngay sản phẩm mong đợi. Không lâu nữa, công nghệ in 3D sẽ có thể in ra những sản phẩm dùng trong gia đình, từ các loại đồ điện gia dụng đến giày dép. Người dùng sẽ có thể tự sản xuất ra đôi giày, chiếc áo, chén bát hay những đồ dùng tùy biến dành riêng cho bạn. Điều này hứa hẹn sẽ có một làn sóng thiết kế theo thị hiếu và trí tưởng tượng của mỗi cá nhân con người. Nhiều phòng thí nghiệm đã bắt đầu thử làm những bộ phận của thân thể, đơn giản như cơ bắp, xương, răng, mạch máu. và chỉ trong vài năm nữa, một quả thận, một lá gan, ngay cả trái tim nhân tạo. cũng có thể được sản xuất ngay trong bệnh viện theo đúng kích thước, nhu cầu cá nhân. Hiện tại, thị trường in 3D đang có giá 2,5 tỷ USD và được dự đoán sẽ tăng lên tới 16,2 tỷ USD trong năm 2018.
Dĩ nhiên, mặt trái của sự phát triển công nghệ in 3D là sự dễ dàng sản xuất những vũ khí khủng bố, khó kiểm soát được thuế và tài chính, vấn đề ăn cắp bản quyền trí tuệ và tỷ lệ thất nghiệp của người lao động không có kỹ năng sẽ gia tăng.
Với công nghệ in 3D, thời đại kỹ thuật số đang mang lại cho các doanh nghiệp và các cá nhân, những phương tiện để thiết kế và sản xuất một loại hàng hóa, sản phẩm với giá thành không quá đắt đỏ. Không chỉ là một cuộc cách mạng trong ngành công nghiệp sản xuất, công nghệ in 3D sẽ tác động đến nhiều mặt trong đời sống kinh tế xã hội của cả thế giới và xoay chiều các dòng đầu tư.
Tài liệu tham khảo
[1].THOMAS FRIEDMAN, Thế giới phẳng.
[2].vnreview.vn; thanhnien.com.vn;
[3].vn.techinasia.com; gocnhinalan.com.
Quý Minh
(TCTTTT Kỳ 1/11/2014)
