In 3D thành công thủy tinh, cuộc cách mạng sản xuất hàng tiêu dùng

Trong tương lai, kỹ thuật này được kì vọng để tạo ra nhiều vật dụng hữu ích.

Các nhà khoa học Đức đã bắt tay vào nghiên cứu và ứng dụng thành công công nghệ in 3D để tạo ra các vật thể nhỏ bằng thủy tinh.

Trong tương lai, kỹ thuật này được kì vọng để tạo ra nhiều vật dụng hữu ích như ống kính máy ảnh, bộ lọc hình và thậm chí các đồ trang trí tinh xảo vốn cần những thợ thủ công có tay nghề cao.

Một sản phẩm thủy tinh được in 3D thành công.

Theo bài viết công bố trên Tạp chí Nature, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một loại "thủy tinh lỏng" để tạo ra những hình dạng phức tạp nhưng vẫn duy trì được độ mịn màng, sự trong suốt và có độ phân giải rất cao.

Quan trọng hơn, các vật thể thủy tinh được tạo ra bằng cách sử dụng các máy in 3D tiêu chuẩn. Tuy nhiên, kỹ thuật này cũng yêu cầu kết hợp với một lò nung nhiệt độ cao chuyên dụng.

Nghiên cứu mở ra khả năng sử dụng một trong những công nghệ cách mạng nhất thời đại để tạo ra vật liệu vốn vô cùng phổ biến trong cuộc sống thường nhật.

Không chỉ trong suốt, sản phẩm còn có độ phân giải, tinh xảo cao.

Ngày nay, máy in 3D được sử dụng để làm mọi thứ - từ giày dép đến các bộ phận rời của máy bay - với nhiều loại vật liệu khác nhau, phổ biến nhất là chất dẻo và bao gồm kim loại và gốm.

Thủy tinh có một số đặc tính khá độc đáo – cứng, bền, có thể chống lại nhiệt và điện và là chìa khóa để tạo ra các thấu kính chất lượng cao nhất cho bất cứ thứ gì từ kính mắt đến máy ảnh của bạn. Nhưng vật liệu này rất khó sử dụng công nghệ in 3D vì nó chỉ bị nung chảy khi ở nhiệt độ rất cao.

Đồng tác giả của nghiên cứu Bastian Rapp thuộc Viện Công nghệ Karlsruhe cho biết: "Thủy tinh là một trong những vật liệu lâu đời nhất trong lịch sử phát triển của loài người", và sẽ rất đáng tiếc nếu nó không được ứng dụng trong cuộc cách mạng in ấn của thế kỷ 21.

Trước đây, các nhà khoa học ở MIT đã chế tạo những vật thể bằng thủy tinh trong suốt bằng cách sử dụng một máy in 3D đặc biệt có khả năng tăng nhiệt độ lên khoảng 1037 độ C (tương đương 1900 độ F). Tuy vậy, các vật dụng được tạo ra đều có kết cấu thủy tinh khá yếu và các gợn trắng trên bề mặt chứ không được trong suốt như mong muốn.

Trong nghiên cứu lần này, các nhà khoa học đã ứng dụng công nghệ in 3D tiêu chuẩn và điều này thực sự tạo ra khác biệt.

Thế nhưng chìa khóa tạo nên thành công phải kể đến chất liệu "thủy tinh lỏng" được tạo ra từ bột thủy tinh trộn cùng một loại polyme lỏng. Chất liệu này sau đó sẽ được đổ vào một máy in 3D theo công nghệ tiêu chuẩn hiện nay.

Bước tiếp theo là xử lý chất liệu trong một lò nung nhiệt độ cao, nơi các hạt thủy tinh kết hợp với nhau và trở nên trong suốt. Kỹ thuật này đã tạo ra các đồ vật thú vị như cổng lâu đài, bánh Pretzel và cấu trúc tổ ong có kích thước vài milimet và thậm chí chỉ vài chục micromet. Vật thể cũng có thể chịu được nhiệt độ cao tới 800 độ C (tương đương 1,472 độ F).

Khả năng chịu nhiệt cao, đến 800 độ C.

Rapp phấn khởi kỳ vọng: "Điều này cho phép chúng tôi hy vọng xử lý một trong những vật liệu cổ nhất với một số đặc tính quang học, cơ học và vật lý phức tạp bằng hệ thống máy in 3D hiện đại".

Trong tương lai, kỹ thuật này có thể được sử dụng để in 3D các thấu kính phức tạp cho máy ảnh của điện thoại thông minh, các bộ phận cho các bộ vi xử lý thế hệ mới - Rapp nói.

Nhưng xét về thực tế, khả năng ứng dụng từ vật liệu thủy tinh vô cùng rộng - từ đồ trang trí bằng thủy tinh đến các tấm kính siêu cứng cho các tòa nhà cao tầng.

Tuy nhiên, Rapp cũng chia sẻ thêm: "Tôi chỉ hy vọng việc in 3D sẽ không thực sự thay thế kỹ thuật thổi thủy tinh truyền thống tại những làng nghề như Murano, Italy. Tôi luôn luôn thấy thích thú khi chiêm ngưỡng các nghệ nhân đỏ lửa, vừa xoay ống vừa thổi hơi tạo hình cho các sản phẩm từ thủy tinh. Tôi khá chắc chắn một máy in 3D không phải là nghệ thuật!".