Sản xuất thiết bị điện/điện tử hoàn chỉnh chỉ bằng máy in 3D

Để tiên phong cho xu hướng sản xuất mới này, các nhà nghiên cứu tại đại học Cornell đã tiến hành tạo thành công một chiếc loa vận hành được chỉ bằng cách sử dụng 2 máy in 3D.

Với tốc độ phát triển như vũ bão tương đương với smartphone trong giai đoạn bùng nổ đầu tiên, dường như cứ mỗi tuần trôi qua chúng ta lại có thêm một câu chuyện về các bước tiến của công nghệ in 3D. Sau câu chuyện về một studio thiết kế với bộ phần mềm cho phép người dung in ra các chất liệu linh hoạt như vải, mới đây ba nhà nghiên cứu của đại học Cornell đặt thêm một cột mốc mới trong lịch sử của ngành công nghiệp non trẻ này bằng việc tạo ra một mẫu loa với khả năng vận hành gần như…ngay lập tức sau khi lấy ra khỏi máy in.

Hiện nay, trên các máy in 3D thông dụng hầu hết các sản phẩm với kích cỡ khoảng lớn hơn một ấm trà đều phải được in riêng lẻ dưới dạng từng mảnh ghép nhỏ, sau đó được lắp ghép lại bằng tay. Tuy nhiên Hod Lipsen, phó giáo sư chuyên ngành cơ khí hàng không, cùng với hai sinh viên Apoorva Kiran và Robert MacCurdy của mình đã tìm ra một giải pháp hoàn toàn mới để tạo ra các linh kiện, thậm chí là thiết bị hoàn chỉnh có thể vận hành ngay lập tức chỉ sau một lần in duy nhất.

“Do các khó khăn về giá thành và tuổi đời của ngành công nghiệp, nhiều người cho rằng công nghệ in 3D đã đạt tới giới hạn, rằng đây chỉ là một trào lưu nhất thời đã chuẩn bị đi đến hồi kết”. Hod phát biểu trong video của mình: “Theo chúng tôi, họ chỉ mới thấy được phần nổi của tảng băng khi bình luận về công nghệ này”.

Chiếc loa mini mà nhóm của Hod in được chủ yếu sử dụng chất liệu nhựa, một số chất dẫn điện và một vài thành phần kim loại. Phần dây nối từ amply sau đó có thể ngay lập tức với thiết bị phát âm thanh, như ta thấy trong video chiếc loa được lắp đặt và phát lại tuyên bố rằng các nhà nghiên cứu đang “dần tinh thông một kĩ thuật in 3D có khả năng thay đổi hoàn toàn quy trình sản xuất của hầu như mọi loại nhà máy”. Không như nhiều hình ảnh tuy được quảng bá tràn lan trên mạng là loa in từ máy in 3D, nhưng vẫn sử dụng rất nhiều cấu kiện điện tử lấy từ bên ngoài.

“Để nhấn mạnh, ta có thể gói gọn việc chúng tôi vừa làm được trong một mệnh đề: tạo thành công một thiết bị điện tử tiêu dùng chỉ bằng máy in 3D. Dù rằng đây vẫn chỉ là một thiết bị đơn giản”. Hod nói tiếp “Việc cải tiến các kỹ thuật in cho phép ta thoát khỏi vòng luẩn quẩn của việc in ấn các chi tiết tĩnh của một vật thể, nâng tầm lên tới quy trình in các mạch tích hợp hay thậm chí là các thiết bị tự động/chủ động với khả năng vận hành thực thụ với đầy đủ pin, dây dẫn và các cấu kiện điện tử khác bên trong nó”.

Nhóm của Hod đã phải sử dụng hai máy in khác nhau để tạo hai phần riêng của chiếc loa, chủ yếu nhằm tránh sự phức tạp của quá trình pha trộn các loại vật liệu có tính chất rất khác biệt trong hai phần này (đặc biệt là phần nam châm và màng rung). Tuy nhiên ông cũng dự đoán trong tương lai gần ta sẽ sớm có những chiếc máy in với khả năng quản lý nhiều loại vật liệu và quy trình in cùng lúc. “Một trong những thách thức lớn nhất của việc in các sản phẩm điện tử từ máy in 3D hiển nhiên là việc xử lí nguyên liệu in”. Vị phó giáo sư cho biết “Ta có thể đưa nhiều loại nguyên liệu vào các máy in 3D hiện đại ngày nay, nhưng vấn đề là phải bảo đảm chúng tương thích với nhau”. Dây dẫn, đồng và nhựa cần được xử lí với nhiệt độ và khoảng thời gian khác nhau là thách thức lớn cho các máy in thông dụng – và đây là điểm các nhà sản xuất cần không ngừng cải thiện.

Có thể tưởng tượng quá trình tạo sản phẩm điện tử từ những chiếc máy in này tương tự như việc in một bức tranh màu từ một máy in màu hiện tại. Vào thời kì đầu của ngành công nghiệp in 2D, việc phối màu sao cho hợp lí để đáp ứng yêu cầu tạo ra các bức tranh phức tạp nghe có vẻ rất khó khăn. Nhưng với tốc độ phát triển như vũ bão của khoa học công nghệ – giờ đây ta có thể dễ dàng mua được một chiếc máy in với khả năng trộn màu tinh tế ở bất cứ đô thị nào. Dựa vào cách so sánh này, Hod cho rằng chỉ trong một vài năm tới khả năng phối hợp vật liệu của các máy in 3D sẽ sớm hoàn thiện.

Theo PLXH