Kỹ thuật in 3D mới có thể tạo ra các vật thể mềm, nhỏ, tinh xảo trong vài giây

Công nghệ in 3D đã chứng minh được tiềm năng đáng kinh ngạc trong cả nghiên cứu cũng như ứng dụng thực tiễn cuộc sống hằng ngày, nhưng vẫn còn một số hạn chế, điển hình là về thời gian.

Công nghệ in 3D hiện tại cần khá nhiều thời gian để tạo ra một vật thể và nó cũng chỉ có thể tạo ra các cấu trúc cứng. Tuy nhiên, hạn chế này sẽ sớm được khắc phục bởi các nhà nghiên cứu đến từ Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ Lausanne (EPFL) mới đây đã phát triển thành công một phương pháp in 3D các vật thể nhỏ với độ chính xác cực cao ở mọi kết cấu khác nhau.

Không chỉ có thể tạo ra các vật thể mềm với độ tinh xảo cao, công nghệ in 3D mới này còn có sự cải thiện đáng kể về thời gian - trung bình chỉ cần chưa tới 30 giây để in hoàn chỉnh một vật thể.

Nó hoạt động bằng cách sử dụng một lượng chất lỏng đặc biệt, có màu hơi đục, đúc thành các hình dạng khác nhau dựa trên nguyên lý cấu trúc giống như giàn giáo xây dựng (các cấu trúc này sẽ được phát triển dần để tạo thành một vật thể hoàn chỉnh). Cách làm này đem lại tiềm năng ứng dụng cực lớn trong lĩnh vực in sinh học 3D, chẳng hạn để tạo ra động mạch nhân tạo nhằm mục đích thay thế hoặc sửa chữa các bộ phận bị tổn thương của tim ở người.

Kỹ thuật in 3D thông thường đang được sử dụng phổ biến hiện nay là công nghệ sản xuất đắp dần (additive manufacturing), các lớp vật liệu được đắp chồng lên nhau và được định dạng dưới sự kiểm soát của máy tính nhằm tạo ra vật thể. Công nghệ này chỉ phù hợp để tạo các vật thể cứng. Các vật thể mềm làm theo cách này sẽ nhanh chóng sụp đổ. Để giải quyết vấn đề, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các nguyên tắc chụp cắt lớp để làm cứng các vật thể bằng ánh sáng. Khi in xong một đối tượng, tia laser lập tức được bắn qua lớp gel mờ để khiến nó trở nên vững chắc hơn.

“Tia laser sẽ làm cứng chất lỏng thông qua một quá trình gọi là phản ứng trùng hợp (polymerization). Tùy thuộc vào từng vật thể nhất định, có thể sử dụng các thuật toán khác nhau để tính toán chính xác nơi chùm tia laser cần nhắm tới, từ góc độ nào, và với liều lượng bao nhiêu”.

Hiện tại, công nghệ in mới này có thể tạo ra các cấu trúc có kích thước chỉ 2cm, với độ chính xác là 80 micromet - gần bằng chiều rộng của một sợi tóc người. Ở giai đoạn tiếp theo của nghiên cứu, các nhà khoa học sẽ hướng tới phát triển các quy trình tạo ra vật thể bằng silicon hoặc acrylic - không yêu cầu công đoạn chà nhám như các vật thể in 3D truyền thống.