In 3D hoặc sản xuất phụ gia đang mang lại những thay đổi lớn cho một số ngành công nghiệp quan trọng. Các công ty đã bắt đầu in tất cả mọi thứ, từ những chiếc ô tô hoạt động hoàn toàn cho đến những bữa tối được Michelin chăm chút. Các viện nghiên cứu y tế thậm chí đã thử nghiệm in các bộ phận cơ thể đang hoạt động.
Gần đây, sản xuất phụ gia đã cho thấy tính linh hoạt thực tế của nó. Nó đang trở thành một công cụ mạnh mẽ để giải quyết một số thách thức chưa từng có do COVID-19 đặt ra. Hỗ trợ trang bị phương tiện bảo vệ cá nhân cho nhân viên y tế và máy thở cho bệnh nhân.
Các công cụ sản xuất tiên tiến như in 3D — còn được gọi là sản xuất phụ gia — rất cần thiết cho các loại ứng dụng nhạy cảm với hiệu suất, nơi tối ưu hóa này là hấp dẫn.
In 3D có chi phí cạnh tranh hơn với khối lượng sản xuất thấp hơn. Bởi vì bạn không cần phải đạt đến quy mô kinh tế để bù đắp chi phí thiết lập. Do đó, nó tạo điều kiện thuận lợi cho việc tùy chỉnh hàng loạt mà thiết kế tạo ra có thể thực hiện được. Khi chi phí in 3D tiếp tục giảm và sự đa dạng của vật liệu tăng lên, in 3D đang trở nên thiết thực đối với các bộ phận có khối lượng vừa và nhỏ cho ngày càng nhiều ứng dụng.
Ngành Công nghiệp Xe điện và Ô tô giữ vị trí nổi bật trong lĩnh vực sản xuất với các công nghệ và sáng tạo mới nhất. Hệ thống điện và điện tử trên ô tô ngày càng trở nên phức tạp hơn. Làm cho nhiệm vụ thiết kế những chiếc xe hơi ngày nay trở nên khó khăn hơn nhiều. Các tính năng thông tin giải trí, sự thoải mái và tiện lợi, và thậm chí cả các hệ thống quan trọng về an toàn và nhiệm vụ như điều khiển lái và ga được thực hiện thông qua máy tính chạy bằng điện, thiết bị truyền động và cảm biến.
Sản xuất phụ gia với sự trợ giúp của thiết kế Generative lấy các định nghĩa và yêu cầu của hệ thống làm đầu vào và tạo ra các đề xuất kiến trúc cho logic, phần mềm, phần cứng và mạng của hệ thống E / E bằng cách sử dụng tự động hóa dựa trên quy tắc. Những quy tắc này nắm bắt kiến thức và kinh nghiệm của các kỹ sư kỳ cựu để hướng dẫn các kỹ sư trẻ hơn trong suốt quá trình thiết kế. Việc nắm bắt được IP này giúp các công ty phát triển cả kiến trúc phương tiện và các thế hệ kỹ sư mới khi họ học hỏi và triển khai kiến thức hiện có của công ty.
Nó cũng cung cấp khả năng hợp nhất các bộ phận, do đó, một hình học phức tạp duy nhất được tạo ra bởi một thuật toán tổng hợp và được in 3D thường có thể thay thế các cụm gồm hàng chục bộ phận riêng biệt.
Không gian vũ trụ
Luôn đi đầu, ngành công nghiệp hàng không vũ trụ đã sớm áp dụng chế tạo phụ gia. Các công ty hàng không vũ trụ phải đáp ứng một số tiêu chuẩn nghiêm ngặt nhất của ngành sản xuất và các bộ phận và thành phần cần được làm bằng vật liệu hiệu suất cao nhất. Sử dụng AM, các kỹ sư có thể thiết kế các bộ phận phức tạp, có độ bền cao đồng thời giảm trọng lượng của các bộ phận hàng không vũ trụ bằng cách in các hình học hiệu quả hơn và loại bỏ một lượng đáng kể vật liệu không cần thiết. Điều này cho phép giảm mức tiêu thụ nhiên liệu, giảm lượng khí thải CO2 và giảm chi phí (cộng với giá vé máy bay tốt hơn).
Sản phẩm tiêu dùng
Sản xuất chất phụ gia đi kèm với rất nhiều lợi thế cho việc sản xuất chất bổ sung theo yêu cầu cho các sản phẩm dựa trên người tiêu dùng. Đối với các nhóm tiếp thị sản phẩm từ khi lên ý tưởng đến khi hoàn thành, thường dành nhiều thời gian nhất cho việc thiết kế. Để đảm bảo sản phẩm vừa ý, người ta dành rất nhiều thời gian cho việc tạo ra các nguyên mẫu để chứng minh các khái niệm cho các bên liên quan và cuối cùng là cung cấp một sản phẩm làm hài lòng người tiêu dùng.
Bằng cách áp dụng AM, các nhóm tiếp thị có thể phát triển các lần lặp lại sản phẩm của họ nhanh hơn nhiều và sau đó xoay vòng nhanh chóng để điều chỉnh thiết kế khi cần thiết. Khi sản xuất phụ gia tiếp tục phát triển với khối lượng và tốc độ xây dựng, nhiều sản phẩm tiêu dùng hơn có thể được sản xuất thông qua công nghệ AM cho nhu cầu sản xuất hàng loạt nhanh chóng và hiệu quả.
Cơ sở hạ tầng
Sẽ không còn xa vời khi nghĩ đến việc sống trong một ngôi nhà hoặc đi bộ qua một cây cầu hoàn toàn được làm bằng máy in 3D nữa. Chẳng bao lâu nữa, điều này có thể trở thành hiện thực. Trên thực tế, chính ở Hà Lan, nơi cây cầu đi bộ in 3D đầu tiên trên thế giới đã được ra mắt vào năm 2018. Cấu trúc được tạo ra bằng công nghệ rô bốt phụ gia xếp lớp thép nóng chảy và có chiều ngang gần 40 feet.
Sản xuất phụ gia trong thị trường xây dựng đang mở rộng, mở ra một kỷ nguyên mới cho ngành. Theo một nghiên cứu của Tổ chức Nghiên cứu Thị trường Minh bạch, in 3D trong thư ký cơ sở hạ tầng được dự đoán sẽ mở rộng với tốc độ CAGR là 33% vào năm 2027. Vì vật liệu in có thể được áp dụng chính xác từng lớp khi xây dựng cơ sở hạ tầng hoặc xây dựng các tòa nhà, AM giảm lãng phí vật liệu và cho phép việc xây dựng tiết kiệm chi phí nhất có thể.
Ngoài ra, in 3D công nghệ cho phép các cấu trúc thiết kế phức tạp. Vì các tài liệu được in chính xác – giảm khả năng xảy ra tai nạn cơ sở hạ tầng do lỗi xây dựng và thiết kế kém.
Mặc dù in 3D không được sử dụng trong xây dựng cầu hàng ngày, nhưng có rất nhiều tiềm năng trong tương lai khi ngành công nghiệp này mở rộng. Và, với một báo cáo gần đây cho thấy hơn một phần ba tổng số cầu của Hoa Kỳ cần được sửa chữa lớn hoặc cần được thay thế, có thể sẽ có sự mở rộng nhanh chóng của ngành trong tương lai gần.
Y tế & Dược phẩm
Sản xuất phụ gia đã cách mạng hóa ngành y tế, biến điều từng là khoa học viễn tưởng thành hiện thực mới. Công nghệ này đang mang lại những đột phá cho các bác sĩ, bệnh nhân và các tổ chức nghiên cứu. Từ các bộ phận giả bền bỉ và các mô hình giải phẫu y như thật đến các thành phần cấp độ phẫu thuật, vô số các vật thể đáng kinh ngạc đã được in thành công trong lĩnh vực y tế giúp cho bạn thấy được tiềm năng mà công nghệ này mang lại cho việc chăm sóc sức khỏe trong tương lai gần.
Ví dụ, sản xuất phụ gia cho phép 3D các thiết bị nha khoa được in và các thiết bị làm theo yêu cầu, chẳng hạn như răng giả, mão răng, và thậm chí cả Invisalign, được chế tạo từ nhiều loại chất nền và bản in tùy chỉnh cho từng cá nhân. Hiện tại, thị trường in 3D cho nha khoa kỹ thuật số được định giá 2.5 tỷ đô la - và dự kiến sẽ tiếp tục phát triển. Ngoài ra, sản xuất phụ gia cho phép các thiết bị như máy trợ thính có thể được sản xuất hàng loạt để vừa vặn hơn nhằm đảm bảo mức độ thoải mái cao nhất cho người dùng.
Một trong những dự án mới nhất đang được thực hiện là việc các nhà nghiên cứu sử dụng công nghệ phụ gia để in các tế bào gốc phôi người. Bằng cách đó, các tế bào gốc này sau đó có thể được sử dụng để tạo mô để thử nghiệm thuốc hoặc phát triển các cơ quan thay thế, để in da có thể thay thế da bị bỏng hoặc bị tổn thương và in tế bào ung thư để nghiên cứu và thử nghiệm các loại thuốc mới trên chúng. Bác sĩ phẫu thuật Anthony Atala, Giám đốc Viện Y học Tái sinh Wake Forest, thậm chí đang nghiên cứu việc in nội tạng, tin rằng việc in nội tạng có thể sớm thay thế việc cấy ghép nội tạng.
Do đó, Sản xuất phụ gia đang dẫn dắt các ngành công nghiệp và nhà sản xuất bước vào kỷ nguyên mà cách thức sản xuất truyền thống sẽ bị phá vỡ, để lại các giải pháp nhanh hơn, lớn hơn và chính xác hơn cho việc sản xuất các ngành và sản phẩm trong tương lai.
Mayank Vashisht | Thời báo ELE | Nhà báo Công nghệ