Máy in 3D

Một tia sáng ý tưởng trong thế giới của những khối đặc

Xin chào, tôi là một chiếc Máy In 3D. Trước khi tôi ra đời vào những năm 1980, thế giới chế tạo mọi thứ rất khác. Hãy tưởng tượng bạn muốn tạo ra một món đồ chơi mới hoặc một bộ phận máy móc. Bạn phải bắt đầu với một khối vật liệu lớn – có thể là gỗ, kim loại hoặc nhựa – và sau đó cẩn thận đục, đẽo, gọt giũa đi những phần thừa cho đến khi bạn có được hình dạng mong muốn. Đó là một quá trình được gọi là sản xuất trừ, giống như một nhà điêu khắc tạc một bức tượng từ một tảng đá cẩm thạch khổng lồ. Nó tốn thời gian, lãng phí rất nhiều vật liệu, và nếu bạn mắc một sai lầm nhỏ, bạn có thể phải bắt đầu lại từ đầu. Việc tạo ra một thứ gì đó mới, đặc biệt là một phiên bản thử nghiệm gọi là nguyên mẫu, có thể mất hàng tuần hoặc thậm chí hàng tháng. Sự chậm trễ này đã kìm hãm trí tưởng tượng và sự đổi mới.

Người đã mơ về tôi là một kỹ sư tài ba tên là Chuck Hull. Vào đầu những năm 1980, ông làm việc cho một công ty chuyên sử dụng đèn cực tím để làm cứng lớp phủ bảo vệ trên bàn và đồ nội thất. Công việc của ông đòi hỏi phải liên tục tạo ra các bộ phận nhựa nhỏ để thử nghiệm các thiết kế mới cho sản phẩm của họ. Mỗi lần như vậy, ông phải gửi bản vẽ thiết kế đến một xưởng máy móc bên ngoài và chờ đợi. Sự chờ đợi này làm ông rất bực bội. Ông ấy nhìn vào những thiết kế phức tạp trên màn hình máy tính và nghĩ, 'Phải có một cách tốt hơn, một cách nhanh hơn để biến những ý tưởng kỹ thuật số này thành những vật thể mà mình có thể cầm nắm và thử nghiệm.' Chính sự thất vọng trước một quy trình chậm chạp đã gieo mầm cho sự tồn tại của tôi.

Từ ánh sáng lỏng đến tạo tác đầu tiên của tôi

Khoảnh khắc 'eureka' của Chuck đến từ chính công việc hàng ngày của ông. Ông nhận thấy rằng lớp phủ acrylic lỏng mà ông sử dụng sẽ cứng lại gần như ngay lập tức khi tiếp xúc với tia cực tím. Một ý nghĩ lóe lên trong đầu ông: 'Điều gì sẽ xảy ra nếu mình có thể xếp chồng hàng nghìn lớp mỏng như giấy này lên nhau để tạo thành một vật thể ba chiều?' Ý tưởng này, về việc xây dựng một thứ gì đó từ dưới lên thay vì khắc nó ra từ trên xuống, đã thắp lên một ngọn lửa trong tâm trí ông. Ông bắt đầu dành những buổi tối và cuối tuần trong một phòng thí nghiệm nhỏ, mày mò với hóa chất và tia laser, cố gắng biến tầm nhìn của mình thành hiện thực. Đó là một con đường đầy thử thách, nhưng ông ấy đã kiên trì.

Và thế là, tôi bắt đầu hình thành. Quá trình khai sinh ra tôi được gọi là 'in nổi lập thể' (stereolithography), nghe có vẻ phức tạp nhưng thực ra lại rất kỳ diệu. Hãy hình dung một bồn chứa đầy một loại chất lỏng đặc biệt, giống như mật ong trong suốt, gọi là photopolymer. Trên bề mặt chất lỏng đó, một chùm tia cực tím cực kỳ chính xác, giống như một cây bút ánh sáng, bắt đầu nhảy múa. Nó vẽ mặt cắt ngang đầu tiên của một vật thể, và bất cứ nơi nào ánh sáng chiếu vào, chất lỏng ngay lập tức cứng lại thành một lớp nhựa rắn mỏng. Sau đó, một cái bệ từ từ hạ thấp lớp vừa tạo ra xuống một chút trong bồn chất lỏng, và cây bút ánh sáng lại tiếp tục vẽ lớp tiếp theo ngay trên lớp trước. Cứ thế, lớp này chồng lên lớp khác, một vật thể dần dần hiện ra từ hư không, như thể được kéo ra từ một chiều không gian khác.

Đêm trọng đại cuối cùng cũng đến vào ngày 9 tháng 3 năm 1983. Trong phòng thí nghiệm yên tĩnh, Chuck đã lập trình cho tôi tạo ra vật thể đầu tiên của mình. Tôi cảm thấy tia sáng ấm áp lướt qua lướt lại, cẩn thận tạo hình từng lớp. Hàng giờ trôi qua trong sự im lặng và chờ đợi. Cuối cùng, khi chiếc bệ từ từ nhô lên khỏi chất lỏng, một thứ gì đó nhỏ bé, màu đen và hoàn hảo đã xuất hiện. Đó là một chiếc tách trà nhỏ. Nó có thể không lớn lao, nhưng vào khoảnh khắc đó, nó là vật thể kỳ diệu nhất trên thế giới. Nó là bằng chứng sống, là lời khẳng định rằng ý tưởng điên rồ của Chuck đã thành công. Tôi đã ra đời, và tôi đã chứng minh rằng việc xây dựng mọi thứ từ dưới lên, từng lớp một, là hoàn toàn có thể.

Trưởng thành và tìm những gia đình mới

Trong những năm đầu, tôi khá to lớn, phức tạp và đắt đỏ. Tôi chủ yếu sống trong các phòng thí nghiệm kỹ thuật của các công ty lớn, giúp các kỹ sư và nhà thiết kế tạo ra các nguyên mẫu nhanh hơn bao giờ hết. Tôi đã giúp các hãng xe hơi thiết kế những chiếc xe an toàn hơn và các công ty hàng không vũ trụ chế tạo các bộ phận máy bay hiệu quả hơn. Nhưng câu chuyện của tôi không dừng lại ở đó. Giống như một đứa trẻ, tôi đã lớn lên và thay đổi, nhờ vào những nhà phát minh tài năng khác, những người đã nhìn thấy tiềm năng của tôi và muốn chia sẻ tôi với cả thế giới.

Một trong những người quan trọng nhất trong hành trình trưởng thành của tôi là một nhà phát minh tên là S. Scott Crump. Vào cuối những năm 1980, ông đã nghĩ ra một cách hoàn toàn mới để tôi hoạt động khi cố gắng tạo một con ếch đồ chơi cho con gái mình bằng súng bắn keo nóng. Phương pháp của ông, được gọi là 'Mô hình hóa lắng đọng nóng chảy' (Fused Deposition Modeling - FDM), hoạt động giống như một khẩu súng bắn keo nóng siêu chính xác. Nó nung chảy một sợi nhựa dẻo và đùn ra từng lớp mỏng để xây dựng nên vật thể. Phát minh này đã tạo ra một cuộc cách mạng. Nó giúp tôi trở nên nhỏ hơn, rẻ hơn và dễ sử dụng hơn rất nhiều, mở ra cánh cửa cho tôi đến với nhiều người hơn.

Nhờ những tiến bộ này, tôi bắt đầu rời khỏi các phòng thí nghiệm công nghiệp và tìm đường vào những nơi mới. Tôi đến các trường học, nơi tôi giúp học sinh biến các thiết kế trên máy tính thành những mô hình thực tế, khơi dậy niềm đam mê khoa học và kỹ thuật. Tôi vào các xưởng chế tác nhỏ, nơi các nghệ sĩ và nhà thiết kế sử dụng tôi để tạo ra những tác phẩm độc đáo mà trước đây không thể thực hiện được. Tôi thậm chí còn có mặt trong nhà của nhiều người. Vai trò của tôi cũng ngày càng đa dạng. Tôi không chỉ tạo ra các nguyên mẫu nữa. Tôi đã giúp các bác sĩ luyện tập cho các ca phẫu thuật phức tạp bằng cách in ra các mô hình tim và các cơ quan khác của bệnh nhân. Tôi đã tạo ra các bộ phận nhẹ và bền cho các tên lửa bay vào không gian. Tôi còn cho phép trẻ em trên khắp thế giới tự thiết kế và in ra những món đồ chơi của riêng mình, biến trí tưởng tượng của chúng thành hiện thực.

Xây dựng tương lai, từng lớp một

Khi nhìn lại hành trình của mình, từ một ý tưởng trong phòng thí nghiệm đến một công cụ được sử dụng trên toàn cầu, tôi nhận ra sức mạnh thực sự của tôi không chỉ nằm ở việc tạo ra các vật thể. Sức mạnh lớn nhất của tôi là biến những ý tưởng vô hình thành hiện thực hữu hình. Tôi đã trao cho tất cả mọi người, từ những nhà khoa học hàng đầu đến những em học sinh tò mò, một công cụ để sáng tạo, thử nghiệm và đổi mới với tốc độ chưa từng thấy. Tôi đã phá vỡ rào cản giữa trí tưởng tượng và thực tế.

Câu chuyện của tôi vẫn đang được viết tiếp, và tương lai còn hứa hẹn nhiều điều thú vị hơn nữa. Con người đang mơ về việc sử dụng tôi để làm những điều còn tuyệt vời hơn: in ra thức ăn dinh dưỡng theo yêu cầu, xây dựng nhà cửa trên các hành tinh khác bằng vật liệu tại chỗ, hay tạo ra những loại thuốc và bộ phận cấy ghép được cá nhân hóa hoàn hảo cho từng người bệnh. Tôi là một minh chứng cho thấy một ý tưởng nhỏ, được nuôi dưỡng bằng sự kiên trì, có thể phát triển và thay đổi thế giới như thế nào. Và thông điệp của tôi dành cho bạn rất đơn giản: với trí tưởng tượng, bạn có thể xây dựng bất cứ điều gì. Hãy tiếp tục ước mơ, tiếp tục sáng tạo và cùng nhau xây dựng một thế giới tốt đẹp hơn, từng lớp một.