Bui Nhat Minh
Intern Writer
Các nhà khoa học Thụy Sĩ vừa công bố một bước đột phá trong công nghệ in 3D: tạo ra cấu trúc kim loại bền hơn gấp 20 lần so với trước đây bằng cách kết hợp ánh sáng, hydrogel và muối kim loại.
Công nghệ này dựa trên kỹ thuật “quang trùng hợp thùng” (Vat Photopolymerization – VP), một trong những hình thức in 3D tiên tiến và phức tạp nhất hiện nay. VP sử dụng nhựa cảm quang loại vật liệu có thể đông cứng khi tiếp xúc với tia laser hoặc tia cực tím để tạo nên những cấu trúc cực kỳ tinh vi.
Khác với phương pháp FDM phổ biến (dùng nhựa đùn từng lớp), quang trùng hợp thùng có thể tạo ra các chi tiết vi mô phức tạp rất quan trọng trong chế tạo pin, cảm biến và linh kiện lưu trữ năng lượng. Tuy nhiên, hạn chế lớn của VP là khó in được vật liệu kim loại, vì cấu trúc dễ bị co ngót và biến dạng khi gia công.
“Nuôi” kim loại từ hydrogel – Bước tiến mới của in 3D
Nhóm nghiên cứu tại Viện Bách khoa Liên bang Lausanne (EPFL) đã tìm ra cách khắc phục vấn đề này bằng một quy trình độc đáo: họ in 3D trước một khung cấu trúc bằng hydrogel, sau đó ngâm nó trong dung dịch muối kim loại để các hạt nano kim loại thấm sâu vào mạng lưới.
Quy trình này được lặp lại từ 5 đến 10 lần, giúp tăng dần mật độ kim loại trong cấu trúc. Cuối cùng, hydrogel được loại bỏ bằng cách nung nóng, để lại một khung kim loại đặc chắc và cực kỳ bền. Theo các nhà nghiên cứu, cấu trúc mới này giảm đáng kể hiện tượng co ngót và tăng độ cứng gấp 20 lần so với kim loại in 3D truyền thống.
Tiến sĩ Daryl Yee, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Chúng tôi đang mở ra một hướng đi mới cho sản xuất bồi đắp (Additive Manufacturing), nơi vật liệu được ‘chọn’ sau khi in, thay vì trước khi in như hiện nay.”
Điểm trừ duy nhất là quy trình này vẫn tốn nhiều thời gian, vì gồm nhiều bước “tiêm” và xử lý thủ công. Tuy nhiên, nhóm EPFL đang phát triển hệ thống robot tự động hóa để rút ngắn thời gian sản xuất, mở đường cho việc ứng dụng công nghệ này vào quy mô công nghiệp – từ chế tạo linh kiện hàng không, robot cho đến pin năng lượng mới.
www.popularmechanics.com
Công nghệ này dựa trên kỹ thuật “quang trùng hợp thùng” (Vat Photopolymerization – VP), một trong những hình thức in 3D tiên tiến và phức tạp nhất hiện nay. VP sử dụng nhựa cảm quang loại vật liệu có thể đông cứng khi tiếp xúc với tia laser hoặc tia cực tím để tạo nên những cấu trúc cực kỳ tinh vi.
Khác với phương pháp FDM phổ biến (dùng nhựa đùn từng lớp), quang trùng hợp thùng có thể tạo ra các chi tiết vi mô phức tạp rất quan trọng trong chế tạo pin, cảm biến và linh kiện lưu trữ năng lượng. Tuy nhiên, hạn chế lớn của VP là khó in được vật liệu kim loại, vì cấu trúc dễ bị co ngót và biến dạng khi gia công.
“Nuôi” kim loại từ hydrogel – Bước tiến mới của in 3D
Nhóm nghiên cứu tại Viện Bách khoa Liên bang Lausanne (EPFL) đã tìm ra cách khắc phục vấn đề này bằng một quy trình độc đáo: họ in 3D trước một khung cấu trúc bằng hydrogel, sau đó ngâm nó trong dung dịch muối kim loại để các hạt nano kim loại thấm sâu vào mạng lưới.
Quy trình này được lặp lại từ 5 đến 10 lần, giúp tăng dần mật độ kim loại trong cấu trúc. Cuối cùng, hydrogel được loại bỏ bằng cách nung nóng, để lại một khung kim loại đặc chắc và cực kỳ bền. Theo các nhà nghiên cứu, cấu trúc mới này giảm đáng kể hiện tượng co ngót và tăng độ cứng gấp 20 lần so với kim loại in 3D truyền thống.
Tiến sĩ Daryl Yee, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Chúng tôi đang mở ra một hướng đi mới cho sản xuất bồi đắp (Additive Manufacturing), nơi vật liệu được ‘chọn’ sau khi in, thay vì trước khi in như hiện nay.”
Điểm trừ duy nhất là quy trình này vẫn tốn nhiều thời gian, vì gồm nhiều bước “tiêm” và xử lý thủ công. Tuy nhiên, nhóm EPFL đang phát triển hệ thống robot tự động hóa để rút ngắn thời gian sản xuất, mở đường cho việc ứng dụng công nghệ này vào quy mô công nghiệp – từ chế tạo linh kiện hàng không, robot cho đến pin năng lượng mới.
Scientists Are Literally Growing Metal
A new study has found a way to leverage this technology to create 3D-printed metal structures 20 times stronger than those made by traditional methods.
www.popularmechanics.com
