Thủy tinh: nguyên vật liệu cho ngành in ấn 3D trong tương lai

Hiện nay công nghệ in 3D đang trở nên hết sức phổ biến trên thế giới. Dựa vào máy móc hiện đại, các nhà thiết kế có thể cho ra những sản phẩm vô cùng bắt mắt. Kỹ thuật in hiện nay đa số sử dụng nhựa làm chất liệu chính.

Nhưng mới đây các nhà nghiên cứu khoa học tại viện công nghệ Massachusetts (MIT) vừa mới phát triển thành công kỹ thuật dùng thủy tinh làm nguyên liệu in 3D. Chúng ta hãy cùng tìm hiểu nhé!

Nhắc đến thủy tinh có ai không nghĩ ngay đến những chiếc ly xinh xắn mà mình hay sử dụng ở nhà đâu cơ chứ. Tuy mọi người đều sở hữu ít nhất vài sản phẩm bằng kính đó tại gia, nhưng không phải ai cũng biết được rằng quy trình làm ra nó hoàn toàn không dễ dàng chút nào. Mình sẽ bật mí chút xíu những công đoạn cầu kỳ đó tại Việt Nam cho các bạn biết.

Nguồn gốc của những tấm chất liệu trong suốt kia chính là cát. Cát càng mịn, càng nhuyễn thì những sản phẩm thành quả sẽ càng trở nên trong suốt hơn. Chính vì thế khâu chọn cát, lọc cát hết sức quan trọng, nó quyết định đến chất lượng của kết quả lao động.

Sau khi được sàn lọc kỹ lưỡng cát sẽ được đưa vào lò nấu với nhiệt độ trên 2000 độ C trong khoảng liên tục 10 tiếng đồng hồ.

Kế tiếp phải liên tục nhúng hỗn hợp mới nóng chảy đó liên tục vào nước và người thợ thổi thủy tinh phải xoay ống thổi thường xuyên giúp giữ cho nó luôn tròn và đều.

Do nhiêt độ nóng, những người thợ phải sử dụng những ống dài khoảng hai mét khi tạo hình cho sản phẩm. Cuối cùng họ dùng hơi mình thổi vào để định hình cho chất liệu.

Khâu làm nguội cũng rất quan trọng vì nếu làm không cẩn thận có thể khiến chúng bị nứt vỡ hoặc có hình dạng không đồng đều. Do vậy phải được thực hiện bởi những người thợ lành nghề.

Có nhiều cách để tạo hình nhưng hầu hết phải sử dụng tới nhiệt độ cao.

Đây là một nghề đòi hỏi rất nhiều sự kỹ lưỡng và có khả năng chịu đựng do phải làm việc hoàn toàn trong môi trường nóng nực giữa các lò nung thủy tinh.

Mặc dù những sản phẩm từ kính có thể rất đẹp nhưng mẫu mã của chúng không được đa dạng lắm vì có những công đoạn tạo hình không thể thực hiện được theo các kỹ thuật hiện tại.
 

Một số nhà sáng chế đã từng thử thay các hạt nhựa bằng hạt thủy tinh nhỏ sau đó áp dụng kỹ thuật in 3D phổ biến hiện nay để phun hay vẽ hoa văn lên chúng, nhưng thành quả làm ra bị vẩn đục, không trong suốt.

Chính vì vậy các nhà nghiên cứu khoa học tại viện công nghệ Massachusetts (MIT) đã chế tạo ra chiếc máy in 3D sử dụng nguyên liệu là cát nóng chảy. Thiết bị này có thể giúp tạo ra những tác phẩm nghệ thuật tuyệt vời.

Việc sử dụng thủy tinh như một nguyên liệu in có ý nghĩa rất lớn trong lãnh vực tạo hình nghệ thuật, nó cho cho phép những người nghệ sĩ tạo ra những sản phẩm trong suốt với độ chi tiết cao và những hoa văn cao cấp hơn so với nhựa hiện tại (gồm hai loại là nhựa Acrylonitrile Butadiene Styrene - nhựa ABS và Polylactic Acid - nhựa PLA).

Theo đó, bằng cách điều chỉnh độ dày, mỏng của hình vẽ mẫu, người ta có thể kiểm soát được sự phản chiếu, khúc xạ và cường độ của ánh sáng đi qua các lớp thủy tinh. Các sản phẩm cuối cùng được hoàn tất nếu được kết hợp với nguồn chiếu sáng thích hợp từ các góc độ cụ thể sẽ giúp tạo ra những hiệu ứng ánh sáng hết sức ấn tượng làm đẹp cho ngôi nhà của bạn.

Theo các chuyên gia tại phòng thí nghiệm Glass Lab của MIT, điều khó nhất khi in 3D thủy tinh là phải xử lý chúng ở nhiệt độ rất cao và đều đặn. Để ép chảy và thổi dòng thủy tinh lỏng qua vòi phun, vật liệu phải được giữ ở nhiệt độ hơn 100 độ C.

Để có thể xử lý vấn đề khó nhằn này, Chiếc máy 3D cần có một hệ thống nhiệt riêng cho mỗi giai đoạn của quy trình sản xuất. Bắt đầu từ khâu giữ cho thủy tinh ở dạng lỏng ở đầu phun, vòi phun và giữ cho nó không dính vào bên trong vòi phun.

Tiếp theo đó là buồng sưởi thứ ba giành nhiệm vụ giữ nhiệt độ ổn định giúp thủy tinh hóa rắn, làm lạnh dần. Một cách kiểm soát để cho chất liệu không vỡ, gắn kết theo hình dạng thiết kế sẵn và trong suốt.
 

Tuy có nhiều khó khăn nhưng những ứng dụng có thể  từ nghiên cứu này là vô kể, tương tự như khả năng ứng dụng rộng lớn của in 3D bằng nhựa trong thời gian qua. Nếu nghiên cứu của MIT được hoàn thiện và áp dụng cho các loại máy in 3D thương mại, người dùng có thể vô tư tạo ra các sản phẩm bằng thủy tinh như ly, tô.. hay bất cứ thứ gì họ có thể tưởng tượng ra. Đặc biệt hơn là sản phẩm quang học, sợi cáp quang học.
 

Hãy cùng theo dõi cận cảnh cách thức hoạt động của chiếc máy này nhé! Các bạn hẳn sẽ mắt tròn mắt dẹt ngạc nhiên cho xem.

Chiếc máy in này thật tuyệt vời phải không nào? Hy vọng một ngày nào đó nó sẽ chính thức có mặt trên thị trường Việt Nam. Lúc đó chắc chắn sẽ có rất nhiều các bạn trẻ, các nghệ nhân làm gốm, thủy tinh ra sức sáng tạo những sản phẩm tuyệt vời làm đẹp thêm cho cuộc sống cho ngôi nhà của mình.

Hãy cùng chia sẻ bài viết này để có thể phổ biến thông tin tới mọi người nhé!