QViet

HKhoi

Tri

BMinh

NAnh

H lam

H Sơn

C hiếu

T Hiếu

T Hưng

Hanh

Hgiang

Lâm

T Giang

Đạt

Ngô Bảo

T Anh

công nghệ in 3D ra đời đã được hơn 30 năm nay. Thiết bị và vật liệu sản xuất đắp dần đã được phát triển trong những năm 1980. Năm 1981, Hideo Kodama của Viện Nghiên cứu Công nghiệp thành phố Nagoya (Nhật Bản) đã sáng tạo ra phương pháp tạo một mô hình bằng nhựa ba chiều với hình ảnh cứng polymer, nơi diện tích tiếp xúc với tia cực tím được kiểm soát bởi một mô hình lớp hay phát quang quét. Sau đó, vào năm 1984, nhà sáng chế người Mỹ Charles Hull của Công ty Hệ thống 3D (3Dsystems) đã phát triển một hệ thống nguyên mẫu dựa trên quá trình này được gọi là Stereolithography, trong đó các lớp được bổ sung bằng cách chữa giấy nến với ánh sáng cực tím laser. Hull định nghĩa quá trình như một "hệ thống để tạo ra các đối tượng 3D bằng cách tạo ra một mô hình mặt cắt của các đối tượng được hình thành," nhưng điều này đã được phát minh bởi Kodama. Đóng góp của Hull là việc thiết kế các định dạng tập tin STL (STereoLithography) được ứng dụng rộng rãi trong các phần mềm in 3D. Năm 1986, Charles Hull đã sáng tạo ra quy trình Stereolithography – sản xuất vật thể từ nhựa lỏng và làm cứng lại nhờ laser. Sau đó ông đăng ký bản quyền cho công nghệ in 3D “Thiêu kết lazer chọn lọc” (Selective laser sintering - SLS) có sử dụng file định dạng STL (Standard Tessellation Language). Hull cũng thành lập công ty 3Dsystems và đến nay nó là một trong những công ty cung cấp công nghệ lớn nhất hiện nay trong lĩnh vực in 3D. Nếu lập biểu thời gian thì chúng ta sẽ thấy công nghệ này phát triển theo một biểu đồ logarit. Từ 1986 đến 2007, trong 20 năm đầu tiên, công nghệ này mới chỉ có 4 các bước đi nhỏ, chậm, đây được gọi là giai đoạn xâm nhập, bước nền cho công nghệ tạo mẫu nhanh. Tuy nhiên, đến năm 2009, đã có một sự biến động lớn trên thị trường, nhiều bằng sáng chế về công nghệ này đã hết hạn bảo hộ bản quyền, trong đó có bằng sở hữu về công nghệ “Mô hình hóa bằng phương pháp nóng chảy lắng đọng” (FDM). Quy trình FDM tạo hình sản phẩm nhờ nấu chảy vật liệu rồi xếp đặt chồng lớp, vốn được sở hữu bởi hãng Stratasys, một trong những đối thủ cạnh tranh hàng đầu trong lĩnh vực in 3D. Khi bằng sáng chế về FDM hết giá trị, công nghệ này đã thu hút nhiều nhà sản xuất tham gia. Giá thành sản xuất giảm và FDM trở thành một trong những chìa khóa công nghệ cơ bản của các máy sản xuất đắp dần được tiêu thụ trên thị trường hiện nay. Những mốc quan trọng trong lịch sử công nghệ in 3D: Năm 1984: Quy trình sản xuất đắp dần được phát triển bởi Charles Hull. Năm 1986: Charles Hull đăng ký bản quyền chiếc máy tạo vật thể 3D bằng công nghệ SLS và từ file định dạng STL. Charles Hull đặt tên cho công nghệ của mình là Stereolithography, thành lập công ty 3D System và phát triển máy in 3D thương mại đầu tiên được gọi là Stereolithography Apparatus (SLA). Năm 1987: 3DSystem phát triển dòng sản phẩm SLA-250, đây là phiên bản máy in 3D đầu tiên được giới thiệu ra công chúng. Năm 1988: Hãng Stratasys và Công ty 3Dsystems lần đầu công bố những chiếc máy sản xuất đắp dần. Năm 1989: Ra đời công nghệ SLS (Selective Laser Sintering), là công nghệ in 3D sử dụng con lăn để dát mỏng nguyên liệu ra thành các lớp, sau đó xếp chồng và dính chặt các lớp lại với nhau bằng cách chiếu tia laser vào. Năm 1990: Công ty Stratasys thương mại hóa Công nghệ “Mô hình hóa bằng phương pháp nóng chảy lắng đọng” (Fused deposition modeling - FDM) được phát triển bởi S. Scott Crump vào cuối những năm 1980. Stratasys bán chiếc máy FDM đầu tiên: “3D Modeler” năm 1992. Năm 1991: Ra đời công nghệ LOM (Laminated Object Manufacturing), đây là công nghệ in 3D sử dụng những vật liệu dễ dàng dát mỏng như giấy, gỗ, nhựa… Năm 1993: Công ty Solidscape được thành lập để chế tạo ra dòng máy in 3D dựa trên công nghệ in phun , máy có thể tạo ra những sản phẩm nhỏ với chất lượng bề mặt rất cao. Cũng trong năm này, Viện Công nghệ Massachusetts Institute of Technology (MIT) đăng ký bảo hộ công nghệ “3 Dimensional Printing techniques (3DP)”. Năm 1995: Công ty Z Corporation đã mua lại giấy phép độc quyền từ MIT để sử dụng công nghệ 3DP và bắt đầu sản xuất các máy in 3D. Năm 1996: Stratasys giới thiệu dòng máy in 3D ”Genisys”. Cùng năm này, Z Corporation cũng giới thiệu dòng “Z402″. 3D Systems cũng giới thiệu dòng máy “Actua 2100″. Tới lúc này thì cụm từ “Máy in 3D ” được sử dụng lần đầu tiên để chỉ những chiếc máy tạo mẫu nhanh. 5 Năm 2005: Z Corporation giới thiệu dòng máy Spectrum Z510. Đây là dòng máy in 3D đầu tiên tạo ra những sản phẩm có nhiều màu sắc chất lượng cao. Năm 2006: Dự án máy in 3D mã nguồn mở được khởi động – Reprap – mục đích là tạo ra những máy in 3D có thể sao chép chính bản thân nó. Người ta có thể điều chỉnh hay sửa đổi nó tùy ý, nhưng phải tuân theo điều luật GNU (General Public Licence). Năm 2008: Phiên bản đầu tiên của Reprap được phát hành. Nó có thể sản xuất được 50 % các bộ phận của chính mình. Năm 2008: Objet Geometries Ltd. đã tạo ra cuộc cách mạng trong ngành tạo mẫu nhanh khi giới thiệu Connex500™. Đây là chiếc máy đầu tiên trên thế giới có thể tạo ra sản phẩm 3d với nhiều loại vật liệu khác nhau trong cùng 1 thời điểm. Năm 2009: Bản quyền về công nghệ “Mô hình hóa bằng phương pháp nóng chảy lắng đọng” (FDM) hết hạn bảo hộ và chiếc máy in 3D mã nguồn mở đầu tiên ra đời. Năm 2010: Urbee - chiếc xe hơi nguyên mẫu đầu tiên được giới thiệu. Đây là chiếc xe đầu tiên trên thế giới mà toàn bộ phần vỏ được in ra từ máy in 3D. Tất cả các bộ phận bên ngoài, kể cả kính chắn gió đều được tạo ra từ máy in 3D Fortus khổ lớn của Stratasys. Năm 2010: Organovo Inc. một công ty y học tái tạo nghiên cứu trong lĩnh vực in 3D sinh học đã công bố việc chế tạo ra hoàn chỉnh mạch máu đầu tiên hoàn toàn bằng công nghệ in 3D. Năm 2012: Thương mại hóa máy in 3D cá nhân đầu tiên. Năm 2014: Các bằng sáng chế cho công nghệ “Thiêu kết lazer chọn lọc” (selective laser sintering - SLS), cũng bắt đầu hết hạn bảo hộ, tạo cơ hội cho những sáng chế mới phát triển hơn nữa ngành sản xuất đắp dần, mở đường cho một thời kỳ phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp này trong tương lai gần.

Nhóm 2: Công nghệ “Thiêu kết lazer chọn lọc” (SLS)

Nhóm 3: Công nghệ “Mô hình hóa bằng phương pháp nóng chảy lắng đọng” (FDM)

Nhóm 4: Công nghệ in 3D dán nhiều lớp ( LOM)

Nhóm 5: Công nghệ in phun sinh học (Inkjet-bioprinting)