TỔNG QUAN VỀ IN 3D TRONG CÔNG NGHIỆP
In 3D là gì?
3D là viết tắt của từ 3-Dimension (3 chiều) Kỹ thuật 3D là kỹ thuật tạo ra những hình ảnh, mô hình có chiều sâu, giống như thật với sự trợ giúp của các phần mềm đồ họa vi tính.
Công nghệ in 3D là một quá trình sản xuất vật thể 3D từ các vật liệu như nhựa, kim loại, hoặc bất kỳ vật liệu nào khác Các vật thể này được tạo ra bằng cách xếp từng lớp vật liệu lên nhau theo một trình tự nhất định (Admin, 2021)
Tùy vào cách thức xếp chồng và xây dựng mô hình 3D và vật liệu cấu thành, công nghệ in 3D được phân thành 3 nhóm chính sau:
+ Sử dụng vật liệu in 3D dạng nhựa dẻo và phi kim loại.
+ In 3D từ vật liệu kim loại.
+ Sử dụng vật liệu hữu cơ.
Tổng quan về công nghệ in 3D
1.2.1 Sự hình thành và phát triển của công nghệ in 3D:
Công nghệ in 3D là một phương pháp sản xuất vật thể ba chiều dựa trên mô hình kỹ thuật số Công nghệ này được phát triển lần đầu tiên vào năm 1980 bởi Tiến sĩKodama, người Nhật Bản Ông đã mô tả một phương pháp sản xuất bằng cách đắp các lớp vật liệu chồng lên nhau Tuy nhiên, ông không kịp đệ trình thủ tục cấp giấy chứng nhận bản quyền đúng thời hạn 4 năm sau, Charles Hull, một kỹ sư người Mỹ, đã phát minh ra một quá trình sản xuất vật thể ba chiều mới, gọi là Stereolithography (SLA) Quá trình này sử dụng laser để chiếu lên một lớp vật liệu nhựa lỏng, làm cho lớp nhựa này cứng lại và tạo thành một lớp vật thể Hull đã thành lập công ty 3D Systems, một trong những công ty đi đầu trong lĩnh vực công nghệ in 3D Trong 20 năm đầu tiên, công nghệ in 3D chỉ phát triển chậm chạp, chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp, chẳng hạn như tạo mẫu nhanh
Tuy nhiên, vào năm 2009, nhiều bằng sáng chế về công nghệ in 3D đã hết hạn bảo vệ bản quyền, trong đó có bằng sáng chế của công nghệ Fuse Deposition Modeling (FDM) Quá trình FDM sử dụng một đầu nóng để nấu chảy vật liệu nhựa, sau đó ép vật liệu này thành từng lớp để tạo thành vật thể Việc hết hạn bảo vệ bản quyền đã tạo điều kiện cho nhiều nhà sản xuất tham gia vào thị trường công nghệ in 3D Giá thành sản xuất giảm và công nghệ in 3D trở nên phổ biến hơn, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ y tế, công nghiệp, giáo dục đến giải trí
Theo dự đoán, thị trường công nghệ in 3D sẽ tiếp tục tăng trưởng mạnh mẽ trong những năm tới Năm 2013, ngành công nghệ này trị giá khoảng 3,1 tỷ USD/năm, tăng 35% so với năm 2012 (Trị, 2015)
Nguồn: Tạp Chí Tia Sáng
1.2.2 Cách hoạt động của công nghệ in 3D:
Máy in 3D FFF (Fused Filament Fabrication) là một trong những công nghệ in 3D phổ biến nhất hiện nay Công nghệ này sử dụng một đầu phun để ép đùn nhựa nóng chảy, sau đó tạo thành từng lớp vật thể. Để máy in 3D FFF hoạt động, cần có các thành phần chính sau:
Máy in: bao gồm các bộ phận cơ khí và điện tử để di chuyển đầu phun và tạo hình vật thể.
Phần mềm: xử lý thiết kế CAD, chia thành các lớp và tạo đường chạy cho đầu phun.
Vật liệu: nhựa nóng chảy ở dạng sợi.
Quy trình in 3D FFF diễn ra như sau:
1 Tạo thiết kế CAD của vật thể cần in.
2 Chuyển đổi thiết kế CAD sang định dạng STL.
3 Sử dụng phần mềm in 3D để chia thiết kế thành các lớp.
4 Đặt vật liệu nhựa vào máy in.
5 Khởi động máy in và bắt đầu quá trình in.
Trong quá trình in, đầu phun sẽ di chuyển theo đường chạy đã được định sẵn Nhựa nóng chảy sẽ được đẩy qua đầu phun và tạo thành từng lớp vật thể.
Trong một số trường hợp, cần sử dụng vật liệu hỗ trợ để in các lỗ rỗng, phần nhỏ ra ngoài Vật liệu hỗ trợ này đóng vai trò như một dàn đỡ, giúp vật thể được in ra đúng hình dạng.
Có hai loại vật liệu hỗ trợ phổ biến:
Vật liệu hỗ trợ hòa tan trong nước: sau khi in xong, vật thể được ngâm trong nước để loại bỏ vật liệu hỗ trợ.
Vật liệu hỗ trợ dễ dàng tách rời: vật liệu hỗ trợ có thể được tách rời khỏi vật thể bằng tay hoặc sử dụng các công cụ chuyên dụng.
Bản chất từng lớp của quy trình in 3D sẽ làm cho chi tiết in 3D có xu hướng đẳng hướng ngang Điều này đồng nghĩa với việc các chi tiết in 3D có độ cứng trục XY tốt hơn ở trục Z.
Vì vậy, việc xem xét hướng in trong quá trình thiết kế là vô cùng quan trọng Cần bố trí các phần chịu lực lớn theo trục XY để đảm bảo độ cứng của vật thể.
Một số lưu ý khi in 3D FFF:
Chọn vật liệu phù hợp với nhu cầu sử dụng. Điều chỉnh các thông số in phù hợp với vật liệu và sản phẩm cần in.
Theo dõi quá trình in để đảm bảo sản phẩm được in đúng như mong muốn. (SangNN, 2022)
In 3D là một công nghệ sản xuất vật thể ba chiều dựa trên mô hình kỹ thuật số Công nghệ này có nhiều ứng dụng trong đời sống, từ y tế, công nghiệp, giáo dục đến giải trí.
In 3D các mô hình sinh học: Mô hình sinh học in 3D được sử dụng để mô phỏng cấu trúc và chức năng của các cơ quan và bộ phận trong cơ thể Mô hình sinh học có thể được sử dụng để đào tạo bác sĩ, nghiên cứu y học và phát triển các phương pháp điều trị mới.
In 3D các bộ phận cơ thể: Bộ phận cơ thể in 3D được sử dụng để thay thế các bộ phận cơ thể bị tổn thương hoặc bị mất Bộ phận cơ thể in 3D có thể được sử dụng cho các ca phẫu thuật cấy ghép, phục hồi chức năng và thẩm mỹ.
In 3D các dụng cụ y tế: Dụng cụ y tế in 3D được sử dụng để hỗ trợ các thủ thuật y tế Dụng cụ y tế in 3D có thể được thiết kế tùy chỉnh để phù hợp với nhu cầu của từng bệnh nhân.
In 3D các sản phẩm tiêu dùng: In 3D có thể được sử dụng để tạo ra các sản phẩm tiêu dùng, chẳng hạn như đồ chơi, phụ kiện và các vật dụng trang trí Các sản phẩm in 3D có thể có hình dạng và cấu trúc phức tạp mà không thể tạo ra được bằng các phương pháp sản xuất truyền thống.
In 3D các sản phẩm công nghiệp: In 3D có thể được sử dụng để tạo ra các sản phẩm công nghiệp, chẳng hạn như các bộ phận máy móc và thiết bị Các sản phẩm in 3D có thể được sản xuất nhanh chóng và tiết kiệm chi phí hơn so với các phương pháp sản xuất truyền thống.
Tổng quan về ngành công nghiệp
1.3.1 Ngành công nghiệp là gì?
- Ngành công nghiệp là ngành mà ở đó vật chất được sản xuất Công nghiệp bao gồm những hoạt động như sau:
+ Khai thác những gì có sẵn trong thiên nhiên mà chưa được lao động của con người tác động vào
+ Chế biến các sản phẩm đã khai thác và chế biến sản phẩm của nông nghiệp + Sửa chữa máy móc thiết bị và sản phẩm tiêu dùng (Thanh)
- Một số vai trò của các ngành công nghiệp có thể kể đến như:
+ Sản xuất ra một khối lượng của cải vật chất rất lớn
+ Là nguồn cung cấp hầu hết các tư liệu sản xuất và xây dựng cơ sở vật chất phù hợp cho tất cả các ngành kinh tế
+ Là ngành nghề tạo ra các sản phẩm giúp nâng cao đời sống xã hội và phục vụ cho nhu cầu của con người
+ Thúc đẩy sự phát triển của nhiều ngành kinh tế khác ( nông nghiệp, dịch vu ,…), tạo điều kiện khai thác hiệu quả tài nguyên thiên nhiên
+ Tạo nhiều việc làm từ đó tăng thu nhập cho người dân
BIỂU ĐỒ THỂ HIỆN CƠ CẤU GRDP 6 THÁNG ĐẦU NĂM 2023 TẠI NAM ĐỊNH
Trong cơ cấu nền kinh tế Việt Nam năm 2022, công nghiệp và xây dựng chiếm đến 38.26% tổng số GDP của cả nước.
1.3.2 Phân loại các loại hình công nghiệp:
Hoạt động công nghiệp rất phong phú và đa dạng, vậy nên có rất nhiều cách phân loại khác nhau: (wikipedia, công nghiệp ) a, Phân loại theo mức độ thâm vụng vốn và tập trung lao động:
Là loại hình kinh doanh đề cập đến bất cứ lĩnh vực nào sử dụng vốn chi phí cao, cơ sở hạ tầng tiên tiến, thiết bị hạng nặng để tạo ra hàng hóa với quy mô lớn
VD: công nghiệp thép, hóa chất
Là ngành công nghiệp thiên về cung cấp hàng hóa tiêu dùng
VD : công nghiệp sữa, giày b, Phân loại theo sản phẩm và ngành nghề:
+ Công nghiệp năng lượng c, Phân loại theo phân cấp quản lí: Công nghiệp địa phương (CNĐP), Công nghiệp trung ương (CNTW) (Đức)
+ Công nghiệp địa phương: là bộ phận công nghiệp nằm trong cơ cấu của nền công nghiệp quốc gia, trực thuộc sự quản lí của chính quyền địa phương CNĐP dựa trên nguồn nguyên liệu tại chỗ để sản xuất
+ Công nghiệp trung ương: là bộ phận có ý nghĩa cơ bản nhất của nền công nghiệp quốc gia trực thuộc sự quản lí của nhà nước, của các bộ và tổng cục, bao gồm những cơ sở sản xuất tư liệu hàng hóa tiêu dùng trong nền kinh tế, thuộc sở hữu toàn dân CNTW phát triển chủ yếu về cơ khí, luyện kim, hóa chất, phân bón, vật liệu xây dựng, hàng tiêu dùng d, Phân loại dựa theo công nghiệp văn hóa và công nghiệp sáng tạo: (Bình, 2019 )
Công nghiệp văn hóa (CNVH):
- Xuất hiện lần đầu trong tác phẩm” Biện chứng và khai sáng” xuất bản năm 1994 Năm
1998, trong “ báo cáo văn hóa, sáng tạo và thị trường”, UNESCO lần đầu tán thành khái niệm CNVH theo nghĩa là “ một lĩnh vực có nhiều tiềm năng kinh tế” Khái niệm CNVH mới đây được UNESCO đưa ra vào năm 2007, theo đó CNVH được hiểu là “ các ngành sản xuất tạo ra những sản phẩm vật thể và phi vật thể về nghệ thuật và sáng tạo, có tiềm năng thúc đẩy việc tạo ra của cải và thu nhập thông qua việc khai thác những giá trị văn hóa và sản xuất các sản phẩm dịch vụ dựa vào tri thức”
- Cơ cấu CNVH được UNESCO giới hạn ở 11 lĩnh vực, bao gồm” quảng cáo , kiến trúc, giải trí kĩ thuật số, đồ cổ và thủ công mỹ nghệ, thiết kế mỹ thuật, phim ảnh và video, in ấn, âm nhạc, nghệ thuật biểu diễn, truyền hình, phần mềm”
Công nghiệp sáng tạo (CNST):
- Bắt nguồn từ một ý tưởng về 1 nền kinh tế sáng tạo hoặc các ngành công nghiệp sáng tạo , xuất hiện tại ÚC vào năm 1994, về cơ bản vẫn dựa trên khung thống kê dành cho CNVH
- Theo quan điểm của UNCTAD ( Hội nghị Liên hợp Quốc về thương mại và phát triển ) , CNST là “các chu kì sáng tạo, sản xuất và phân phối hàng hóa dịch vụ mà sự sáng tạo và vốn tri thức đóng vai trò đầu vào là chính, có khả năng mang lại các nguồn thu từ các hoạt động thương mại và sở hữu trí tuệ, tạo thành 1 nền kinh tế năng động mới”
- UNCTAD phân loại các ngành CNST thành 4 nhóm chính:
1, Nhóm ngành di sản: được xác định làm 2 phân nhóm là các biểu hiện văn hóa truyền thống (ngành nghệ thuật thủ công, lễ hội, ) và các địa điểm văn hóa (khảo cổ, bảo tàng, triển lãm,…).
2, Nhóm ngành nghệ thuật: gồm các ngành nghệ thuật thị giác (hội họa, điêu khắc, nhiếp ảnh) và các ngành nghệ thuật biểu diễn (ca múa nhạc, múa rối, nhạc kịch,… ).
3, Nhóm phương tiện truyền thông: bao gồm mảng xuất bản, truyền thông, in ấn (sách, báo, tạp chí ,… ) và mảng nghe nhìn (phi , tv, đài phát thanh,… ).
4, Nhóm sáng tạo thực dụng: gồm thiết kế (thiết kế nội thất, trang sức, đồ chơi, ), các phương tiện MS ( kiến trúc, quảng cáo, sáng tạo kỹ thuật số và các nội dung liên quan).
In 3D trong công nghiệp có ứng dụng như thế nào?
- Một trong những bước tiến công nghệ đáng kể nhất của công nghệ trong hai thập kỉ vừa qua là phát minh và thương mại hóa công nghệ in 3D Giờ đây in 3D đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong đa dạng các lĩnh vực như sản xuất, y tế, công nghiệp và văn hóa xã hội; tạo điều kiện cho in 3D trở thành công nghệ thương mại thành công Theo một lãnh đạo của The Economist (10/2/2011): “In 3 chiều làm cho nó rẻ tiền để tạo ra các vật phẩm đơn lẻ vì nó tạo ra hàng ngàn và do đó làm suy yếu các nền kinh tế dựa trên quy mô Nó có thể tác động sâu sắc đến thế giới cũng như sự phát triển của các nhà máy… Công nghệ này đang đến và nó có khả năng phá vỡ mọi thứ nó chạm vào” (wikipedia, ứng dụng của in 3D)
- Xu hướng sử dụng in 3D để tạo mẫu nhanh trong sản xuất Mẫu mô phỏng giúp giảm bớt rủi ro và nâng cao chất lượng sản phẩm về mọi mặt trong quá trình sản xuất Thông qua bản in 3D, người thiết kế có thể thấy những điểm được và chưa được trên sản phẩm của mình nên sau quá trình in có thể đưa ra những thay đổi thiết kế và sửa khuôn sao cho phù hợp
- In 3D cho phép sản xuất các bộ phận với cấu hình phức tạp đến ấn tượng, hợp nhất từng phần , tối ưu hóa thiết kế và tăng khả năng chịu nhiệt của sản phẩm lên đến 180*C
ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ IN 3D TRONG MỘT SỐ NGÀNH CÔNG NGHIỆP HIỆN NAY
Trong lĩnh vực thời trang
Khi tình trạng biến đổi khí hậu, ô nhiễm môi trường đang diễn ra ngày một trầm trọng như hiện nay, việc tìm đến một giải pháp hữu hiệu cho ngành thời trang là vô cùng cấp thiết Để giải quyết mối lo ngại đó, xu hướng thời trang bền vững đã xuất hiện và được giới trẻ đón nhận như một hình thức thời trang đi kèm với lối sống có trách nhiệm bảo vệ môi trường Công nghệ in 3D trong may mặc chính là giải pháp cũng như tương lai cho ngành công nghiệp này.
Ngành công nghệ thời trang đang tiến đến một kỷ nguyên kỹ thuật số trong thời đại mới Đối với phương thức thời trang truyền thống, các bản thiết kế được thực hiện phải trải qua các công đoạn như phác thảo chì, thử nghiệm trên các mẫu rập giấy và sau đó là sang các mẫu may thử thì hiện nay, các thương hiệu và nhà bán lẻ thời trang thống lĩnh thị trường đã và đang chuyển hướng sang những sản phẩm bằng công nghệ 3D sống động như thật (Anh, 2021)
Công nghệ in 3D trên thực tế đã được phát triển từ thập niên 80 bởi Charles Hull và chỉ bắt đầu nhen nhóm vào ngành thời trang từ những năm 2000 Ban đầu là hình mẫu bề mặt của một vật thể bất kì được số hóa theo không gian 3 chiều (3D Model) Sau đó, nhà thiết kế sẽ bắt đầu phát triển những mẫu đó thành chuyển động 3D và trình lên các sàn diễn thời trang online, Metaverse Fashion Week là một điển hình Khâu cuối cùng của quá trình này chính là sản xuất hàng loạt và ứng dụng vào thực tế.
Hiện nay, những nhà thiết kế đã quan tâm nhiều hơn đến việc ứng dụng công nghệ in 3D vào việc phát triển các bộ sưu tập thời trang của mình Họ không chỉ sử dụng in 3D với mục đích làm nổi bật sự độc đáo, sáng tạo đến mức siêu thực của các thiết kế mà còn
Tại Triển lãm công nghệ CES 2015 ở Las Vegas (Mỹ), nhà thiết kế người Hà Lan Anouk Wipprecht đã giới thiệu tới mọi người Spider Dress (Váy Nhện) – một sản phẩm được thực hiện in 3D hoàn toàn bằng công nghệ Selective Laser Sintering Thiết kế vẻ ngoài như những chiếc chân nhện bao phủ lên người mặc và chúng có thể kéo dài và thu lại thông qua các phản ứng bên ngoài khi con người đến gần Sản phẩm này như một thiết kế đến từ tương lai khi tích hợp được công nghệ cảm biến hô hấp để đo nhịp tim và nhịp thở của người mặc Mỗi khi hệ thống nhận thấy sự thay đổi về hô hấp của người mặc ví dụ như thở gấp đồng thời cảm biến khoảng cách nhận thấy có người đến gần, những chiếc chân nhện robot sẽ ngay lập tức hoạt động như một cách đe dọa người khác Ngoài ra, dọc 2 bên vạt áo là 2 dải màu đen tích hợp đèn LED Khi người mặc cảm thấy lo lắng, dải đèn led sẽ nhấp nháy dấu hiệu cảnh báo, đồng thời khi một người tiếp cận người mặc mà họ không có dấu hiệu của sự lo lắng, dải đèn LED sẽ sáng liền mạch cho thấy sự hoan nghênh Sản phẩm nhằm bảo vệ người mặc và xua đuổi kẻ xấu trong trường hợp bị tấn công hoặc đe dọa (T.Thủy, 2014) Đối với trang phục thông thường, ý tưởng sử dụng công nghệ in 3D để tạo ra sản phẩm quần áo có thể phân hủy sinh học của Julia Daviy đã tạo nên làn sóng mới trong xu hướng thời trang bền vững Bộ sưu tập của cô gồm váy và áo thực hiện bằng in 3D Cô cho rằng công nghệ in 3D là một phương pháp mới để tạo ra sản phẩm may mặc mà không lãng phí và tránh khía cạnh sản xuất hàng loạt (3D printed clothes in 2023: What are the best projects?, n.d.)
Bước vào nền công nghiệp 4.0, thế hệ sinh viên trẻ ngành thời trang Việt Nam là lứa phát triển và tiến bộ liên tục trong việc ứng dụng công nghệ vào trong đồ án của mình, điển hình là những bộ trang phục hiện đại, độc đáo và không kém phần tuyệt đẹp của những bạn sinh viên trường Đại học Văn Lang Ngoài ra, một thương hiệu thời trangViệt Nam vô cùng nổi loạn và táo bạo – La Lune, cũng đã sử dụng công nghệ in 3D như một chất liệu mới cho sản phẩm của mình và đạt được hiệu ứng truyền thông rất hiệu quả.Nổi bật là chiếc áo corset Guillotine Top có tạo hình nửa futuristic, nửa avant-garde đã được nữ ca sĩ Lisa – thành viên nhóm nhạc Black Pink của Hàn Quốc lựa chọn trong đêm diễn encore BORN PINK ở Los Angeles ngày 26/08 vừa rồi
In 3D là một công cụ hữu hiệu cho các tín đồ thời trang Với sự trợ giúp của các tấm nhựa, nylon, polyester và sợi carbon, những bộ trang phục độc đáo và mang đậm tính cá nhân hóa sẽ được thực hiện chỉ trong vòng vài ngày thậm chí là vài giờ Đây là một phương pháp tiết kiệm chi phí, nhanh chóng, tiện lợi và đặc biệt là ưu điểm thân thiện với môi trường, công nghệ sẽ giảm thải một lượng lớn số lượng vật liệu ban đầu bởi quy trình sản xuất chỉ yêu cầu vật liệu cần thiết cho chính bộ phận đó Tuy nhiên, việc tất yếu ta cần thực hiện trước tiên đó là lựa chọn chất liệu ban đầu thật kỹ lưỡng, bởi một số loại vật liệu sẽ không thể tái chế Ngoài ra, chi phí để sản xuất hàng loạt khá cao, các nhà thiết kế, nhà sản xuất thời trang có thể cân nhắc các xưởng in chuyên nghiệp để đưa ra lựa chọn tối ưu chi phí và hiệu quả đạt được cao nhất (Uyên, 2023)
Nghệ thuật và đồ trang sức công nghiệp
Xưa nay, các nghệ sĩ đã quen với việc sử dụng các chất liệu truyền thống như gỗ, giấy, vải,… trong việc sáng tạo nghệ thuật bởi sự tinh tế và những cảm giác thẩm mỹ gần gũi mà chúng mang lại Các chất liệu nhựa, kim loại hay rác thải hỗn tạp cũng được sử dụng nhưng hầu như rất hiếm Chỉ những tác phẩm công cộng như tượng đài hay một số công trình kiến trúc lớn mới được các nghệ sĩ sử dụng chất liệu kim loại hay polymer. Tuy nhiên trong thời đại 4.0, công nghệ in 3D nói chung và in 3D sinh học nói riêng đã cho phép những nghệ sĩ sáng tạo ra những tác phẩm nghệ thuật vô cùng độc đáo, kỳ vĩ với kết cấu, tạo hình phức tạp (Tuấn, 2019) b, Trang sức:
Trước đây, việc chế tác trang sức theo phương pháp thủ công truyền thống đòi hỏi sự tỉ mỉ, khéo léo của bàn tay người thợ kim hoàn Để có thể hoàn thành phôi sáp thủ công với các chi tiết sắc sảo, thiết kế đẹp mắt và độ chính xác cao có thể tiêu tốn hàng giờ đồng hồ Điều nãy dẫn đến việc hoàn thiện một sản phẩm mất khá nhiều thời gian, công sức đồng thời mẫu mã thiếu đa dạng và không đồng nhất Thế nhưng, cùng với sự phát loại đa dạng; chi tiết sắc sảo, tinh vi mà hơn hết đó là sự chuyển giao từ thiết kế thủ công sang thiết kế tham số trên máy vi tính rồi in 3D sáp đúc (In 3D: lựa chọn hàng đầu trong chế tác trang sức theo yêu cầu, 2022)
2.2.2 Ứng dụng công nghệ: a, Nghệ thuật:
Công nghệ in 3D đã truyền cảm hứng cho rất nhiều nhà sáng tạo nghệ thuật trên thế giới Với khả năng hiện thực hóa gần như mọi thiết kế, ý tưởng chế tạo mới, in 3D mô hình nghệ thuật đã giúp những nghệ sĩ tạo ra nhiều tác phẩm nghệ thuật độc đáo, mới lạ và đột phá.
- In 3D mô hình nghệ thuật trong điêu khắc: Đây là một xu hướng đang được ứng dụng phổ biến ở nhiều khía cạnh khác nhau trong lĩnh vực điêu khắc Với những nhà điêu khắc, in 3D mang đến cho họ những cái nhìn mới đầy thú vị trong việc phát triển ý tưởng, khám phá ra những chức năng, khuôn hình theo nhiều phương thức khác nhau, “hô biến” các ý tưởng thành hiện thực một cách nhanh chóng
- In 3D trong thiết kế khuôn, tạo mẫu cho lĩnh vực đúc tượng
Trong lĩnh vực đúc tượng với in 3D, các nhà thiết kế, đơn vị sản xuất chỉ cần cung cấp ý tưởng, phần việc còn lại là hiện thực hóa chúng sẽ do công nghệ in 3D đảm nhận. Bằng phương pháp này, đơn vị không chỉ sẽ nhận các mẫu tượng chất lượng với sự chính xác và tỉ mỉ trong từng chi tiết mà còn tối ưu các vấn đề thường gặp phải đối với cách thức sản xuất truyền thống như thời gian, chi phí, giải quyết các vấn đề phát sinh.
- In 3D mô hình đồ vật thời cổ đại:
Hiện nay, trong nhiều bảo tàng trên thế giới, du khách có thể sử dụng các máy quét 3D hiện đại để in 3D những mô hình nghệ thuật cổ đại Điển hình là tượng nữ thần chiến thắng Victory Winged của Samothrace và tượng thần vệ nữ Venus de Milo hiện đã có tập tin quét 3D được lưu hành trực tuyến, du khách có thể truy cập, tải về và in ra một bức tượng cho riêng mình vô cùng nhanh chóng và dễ dàng (“Giải phóng sự sáng tạo” với in 3D mô hình nghệ thuật, 2022) b, Trang sức:
Các chuyên gia trong lĩnh vực trang sức có thể tối ưu hóa chi phí và thời gian bằng phương pháp in 3D Họ sẽ tạo ra các nguyên mẫu nhựa của từng mảnh trang sức sau đó gửi file mẫu sản phẩm cuối cùng và cuối cùng là đưa vào quy trình sản xuất.
Phương pháp in 3D cũng được ứng dụng trong quy trình sản xuất ra đồ trang sức để tạo mẫu cho đúc khuôn.
Việc chế tác trang sức theo yêu cầu của khách hàng cũng có thể được thực hiện bằng máy in 3D kim loại Các nguyên vật liệu cung cấp cho máy in 3D này bao gồm các kim loại quý như: vàng, bạc, bạch kim,…
Hiện nay, rất nhiều doanh nghiệp với mục đích phục vụ nhu cầu đa dạng về mẫu mã, chủng loại sản phẩm của khách hàng, họ đã tìm đến công nghệ in 3D – một lựa chọn lý tưởng cho việc chế tác trang sức theo yêu cầu bởi những lợi ích mà nó mang lại như có thể dễ dàng tùy chỉnh thiết kế sản phẩm một cách dễ dàng hay tiết kiệm chi phí cũng như nhân công một cách tối ưu nhất (In 3D: lựa chọn hàng đầu trong chế tác trang sức theo yêu cầu, 2022)
Ngành công nghiệp ô tô
Ngành công nghiệp ô tô được coi là một trong những ngành công nghiệp lớn trên thế giới, là ngành công nghiệp tiên phong, thúc đẩy sự phát triển của các ngành công nghiệp khác Đây còn là ngành sản xuất ra các sản phẩm nhằm phục vụ nhu cầu di chuyển của người dân Khi thu thập của mọi người tăng cao, họ ngày càng có xu hướng ưa chuộng di chuyển bằng ô tô hơn các loại phương tiện khác như xe máy, xe đạp Bên cạnh đó, ô tô còn là một trong những nguồn lực trực tiếp của quá trình vận chuyển hàng hóa đặc biệt trong thời kì phát triển giao thương giữa các nước trên thế giới (Vai trò của
Có thể thấy sản phẩm ô tô sẽ ngày càng thông dụng, phổ biến và trở thành nhu cầu không thể thiếu của người dân đặc biệt khi thu nhập bình quân đầu người đang gia tăng, hạ tầng giao thông ngày một phát triển và tốc độ đô thị hóa diễn ra nhanh chóng Tuy nhiên để sản xuất một chiếc ô tô truyền thống phải cần đến hàng chục nghìn các chi tiết, linh kiện khác nhau được sản xuất từ nhiều ngành nghề như cơ khí, điện tử, cao su, nhựa Đây có lẽ là điểm nghẽn lớn nhất trong quá trình sản xuất ô tô đặc biệt đối với các quốc gia thiếu sự chủ động về các vật liệu cơ bản như tại Việt Nam, theo Bộ Công Thương, khoảng 80-90% nguyên liệu chính như thép hợp kim, hợp kim nhôm, hạt nhựa, cao su kỹ thuật đều phải nhập khẩu Ngoài ra vấn đề ô nhiễm môi trường do khói bụi, rác thải từ quá trình sản xuất, chế tạo đang trở nên đáng lo ngại hơn bao giờ hết, do đó ngành công nghiệp ô tô cũng đang hướng tới những phương pháp sản xuất thân thiện với môi trường Chính vì những đặc điểm này nên đây là ngành ứng dụng nhiều thành tựu khoa học và những công nghệ tiên tiến hàng đầu thế giới về cơ khí, điện tử, tự động hóa, và trong kỷ nguyên cách mạng công nghiệp 4.0, công nghệ in 3D đã trở thành một lĩnh vực quan trọng (Vai trò của ngành công nghiệp ô tô đối với nền kinh tế, 2021).
Những năm gần đây, ứng dụng in 3D trong sản xuất ô tô đã phát triển một cách nhanh chóng Theo báo cáo của Wohlers Report, vào năm 2015 ngành công nghiệp sản xuất ô tô chiếm 16,1% thị trường in 3D (In 3D trong sản xuất ô tô sẽ là xu hướng tương lai, 2021) Hàng loạt các công ty lớn như Ford, Volkswagen, Bugatti, BMW, Volvo… đã bắt đầu sử dụng nó để sản xuất các nguyên mẫu và một số bộ phận xe hơi của họ Theo Frost và Sullivan, thị trường in 3D trong ngành dự kiến tăng lên tới 576,5 triệu euro vào năm 2024 (Công nghệ in 3D cao cấp đã thay đổi ngành công nghiệp ô tô như thế nào?, 2019).
Quy trình sản xuất in 3D trong lĩnh vực ô tô được quản lý nghiêm ngặt và chuẩn hóa Bước đầu tiên là tạo mô hình thiết kế bằng phần mềm CAD chuyên dụng như AutoCAD, CATIA, Pro-E Phần mềm này sẽ tạo ra một mô hình ba chiều của bộ phận ô tô sau đó chuyển đổi sang định dạng STL để thiết lập thông số in (tốc độ in, cường độ in, độ phân giải, ) để tương ứng với từng công nghệ in khác nhau (FDM, SLA ) Quan trọng nhất trong quá trình chế tạo là in 3D sản phẩm thực tế, dữ liệu sau khi thiết lập được truyền thẳng vào máy in và sau đó được sản xuất hoàn toàn tự động Cuối cùng là hoàn thiện sản phẩm in 3D bằng các xử lý các bề mặt không cần thiết, phủ sơn, đánh bóng để tạo độ thẩm mỹ và độ bền (Giải pháp in 3D lĩnh vực ô tô).
Năm 2010, chiếc ô tô có tên là Urbee đã được giới thiệu với sự thích thú của rất nhiều người Tuy nhiên, có những thông tin cho rằng chiếc xe này chỉ được in 3D phần khung, nội thất bên trong vẫn lắp ráp như thông thường nên đã có nhiều tranh cãi rằng liệu đây có phải là chiếc ô tô in 3D đầu tiên trên thế giới hay không (Lang, 2015). Đến năm 2014, khi Local Motors cho ra mắt sản phẩm Strati và đã được công nhận là chiếc xe in 3D đầu tiên bởi gần như toàn bộ các bộ phận của xe được in ra Chiếc xe gồm 2 chỗ, có tốc độ tối đa là 67km/h, thời gian in vỏn vẹn 44 giờ đồng hồ và đặc biệt là chỉ gồm 49 phần riêng biệt nhưng giá bán chỉ khoảng 18.000-30.000 đô la (Lang, 2015). Nhằm đáp ứng những than phiền về tốc độ của một chiếc xe in 3D, Divergent Blade đã được ra mắt vào năm 2016 Đây là chiếc siêu xe được tạo ra bằng công nghệ in 3D đầu tiên trên thế giới với công suất 700 sức ngựa, khả năng tăng tốc từ 0-97 km/h trong 2s (Lang, 2015). Ứng dụng in 3D trong ngành công nghiệp ô tô đang có xu hướng phát triển nhanh chóng và được áp dụng cho nhiều lĩnh vực của sản xuất ô tô (nội thất, ngoại thất, khung gầm, ) có lẽ vì chính những lợi ích mà nó đem lại:
1, Tiết kiệm thời gian và chi phí
In 3D cho phép tạo mẫu nhanh chỉ trong vài giờ hoặc vài ngày giúp đẩy nhanh quá trình sản xuất và chế tạo Ngoài ra các vật liệu như kim loại, thủy tinh có thể được thay thế bằng những vật liệu nhẹ hơn, làm giảm chi phí sản xuất và nâng cao hiệu suất (Công nghệ in 3D cao cấp đã thay đổi ngành công nghiệp ô tô như thế nào?, 2019)
2, Không giới hạn thiết kế
Các nhà thiết kế sẽ được tự do sáng tạo mà không cần lo rằng sản phẩm khi hoàn thiện có được như bản thiết kế hay không bởi máy in 3D sẽ biến không thể thành có thể, cho phép thực hiện những bản thiết kế phức tạp trở nên sống động trước mắt họ (Công nghệ in 3D cao cấp đã thay đổi ngành công nghiệp ô tô như thế nào?, 2019).
3, Hạn chế tác động tiêu cực đến môi trường
Với máy in 3D, nguồn nguyên liệu sản xuất có thể làm vật liệu tái chế như nhựa,không chỉ vậy các bộ phận của xe in 3D ít hơn rất nhiều so với xe truyền thống và nếu bị
4, Tính tùy biến, đa dụng cao Ứng dụng công nghệ 3D trong sản xuất ô tô có thể tạo ra các bộ phận theo yêu cầu riêng của khách hàng hay theo những cấu trúc hình học độc đáo làm giảm trọng lượng của xe từ đó thúc đẩy sự phát triển của xe ô tô điện (In 3D trong sản xuất ô tô sẽ là xu hướng tương lai, 2021).
Ngành công nghiệp xây dựng
Xây dựng là ngành chiếm vị trí quan trọng của nền kinh tế quốc dân, trực tiếp góp phần hình thành nên các tài sản cố định của nền kinh tế và được ví như là xương sống của nền kinh tế.Tại mỗi đất nước, ngành xây dựng phát triển mạnh sẽ tạo điều kiện tốt cho việc trang bị cơ sở vật chất kỹ thuật của đất nước đó, tạo nền tảng cho sự phát triển của các ngành kinh tế khác trong nền kinh tế Ngoài việc đóng góp lớn vào tăng trưởng kinh tế quốc dân thì ngành xây dựng còn là tiền đề để giải quyết những vấn đề an sinh xã hội như việc xây dựng phát triển nhà ở cho người dân trong một quốc gia (Mr.Luân, 2019). Theo The World Economic Forum dự đoán rằng 2/3 dân số sẽ sống ở các thành phố lớn vào năm 2050, vậy nên nhu cầu xây dựng và cơ sở hạ tầng tốt ngày càng tăng cao (Iribar, 2023) Tuy nhiên ngành xây dựng đang phải đối mặt với rất nhiều khó khăn Một số những khó khăn có thể dễ dàng thấy đó là việc các sản phẩm xây dựng thường có chi phí rất lớn, thời gian thi công kéo dài đến hàng tháng hoặc hàng năm đặc biệt đối với các dự án có quy mô lớn Không chỉ vậy, đây còn là ngành nghề có tính chất công việc nguy hiểm và gây ra rất nhiều thiệt hại đối với môi trường như vấn đề ô nhiễm không khí, ô nhiễm nguồn nước, ô nhiễm đất hay ô nhiễm tiếng ồn Không nằm ngoài xu thế số hóa, các công ty doanh nghiệp ngày càng quan tâm hơn tới ứng dụng công nghệ vào quá trình xây dựng nhằm giải quyết những vấn đề trên và hạn chế những tổn thất không mong muốn Công nghệ in 3D đã sẵn sàng trở thành một giải pháp khả thi trong việc giải bài toán này.
Bằng việc cải tiến kỹ thuật cho phép tạo ra vật thể ba chiều bằng cách xếp chồng các vật liệu liên tiếp, in 3D có thể giúp tạo ra các thành phần cụ thể của dự án và thậm chí nhiều loại cấu trúc phức tạp khác nhau như nhà ở, cầu, tường, cột, văn phòng, Máy in sẽ dùng loại mực đặc biệt làm từ xi măng, cát, sợi, bê tông, polymer, các chất phụ gia để in thành từng lớp xếp chồng lên nhau tạo thành một bức tường (Iribar, 2023).
Vào năm 2013, công ty trách nhiệm hữu hạn Kỹ thuật xây dựng Yingchuang Thượng Hải -Trung Quốc hay còn gọi là công ty Winsun đã gây ấn tượng với loạt sản phẩm đầu tay gồm 10 ngôi nhà in 3D Mỗi ngôi nhà rộng tới 1.100 m nhưng chỉ cần một 2 , ngày in, hai ngày lắp và ba nhân công (Cường, 2018).
Winsun cũng đứng sau tòa văn phòng in 3D đầu tiên của thế giới tại Dubai - một cột mốc quan trọng của công nghệ in 3D trong xây dựng Toà nhà này có diện tích sàn hơn
250 m được in trong vòng 17 ngày và lắp đặt trong 2 ngày (Công nghệ in 3D trong xây 2 dựng: ứng dụng, giải pháp và cơ hội tương lai, 2022).
Ngoài ra trong đại dịch Covid-19, Winsun đã sử dụng in 3D để tạo ra hàng loạt những ngôi nhà dùng cho việc cách ly bệnh nhân bị viêm phổi do virus corona Mỗi căn nhà rộng 10 m , đủ cho hai người ở và điều đặc biệt là được xây dựng chỉ trong 2 giờ 2 đồng hồ (Công nghệ in 3D trong xây dựng: ứng dụng, giải pháp và cơ hội tương lai, 2022).
Một công ty khác có tên là ICON kết hợp với New Story tại Texas, Mỹ đã dựng được một ngôi nhà rộng khoảng 72 m chỉ với thời gian 24 giờ vào năm 2018 nhưng lại 2 có giá rẻ chỉ bằng một nửa so với nhà truyền thống (Cường, 2018)
Bên cạnh đó, ICON cũng kết hợp với Lake Flato Architects có ra mắt House Zero vào tháng 3 năm 2022 Ngôi nhà rộng hơn 2.000 m với nhà ở phụ rộng 350 m và được 2 2 xem như là tiến bộ lớn trong kiến trúc hiện đại (Tú, 2022).
Vượt khỏi lĩnh vực nhà ở, vào năm 2016, một cây cầu đi bộ in 3D đầu tiên được Viện kiến trúc tiên tiến Catalonia thiết kế và công ty Acciona xây dựng tại công viên Castilla La Mancha, Alcobendas, Marid, Tây Ban Nha Công trình này được thi công trong 18 tháng bởi sự tỉ mỉ trong khâu thiết kế, cây cầu dài 12m, rộng 1.75m và có thể chịu tải cùng lúc hàng chục người (Cường, 2018).
Có thể thấy in 3D đã và đang được tập trung nghiên cứu và phát triển trong ngành công nghiệp xây dựng Nhìn chung các công trình được xây dựng bởi phương pháp này đã mang lại lợi ích không thể phủ nhận:
So với các phương pháp xây dựng truyền thống có thể mất hàng tháng hoặc hàng năm để hoàn thành thì in 3D cho phép giảm tới 70% thời gian và một dự án có thể được thực hiện trong vòng vài giờ hoặc vài ngày (Iribar, 2023).
In 3D cho phép chỉnh sửa thiết kế cho đến ngay trước khi bắt đầu in cấu trúc nên những thay đổi vào phút cuối sẽ không còn là vấn đề nan giải cũng như không làm gián đoạn quá trình thi công Ngoài ra với in 3D, các kiến trúc sư có thể xây dựng các thiết kế phức tạp mà phương pháp truyền thống không thể làm được (Iribar, 2023).
Trong quá trình chế tạo, in 3D chỉ sử dụng chính xác lượng vật liệu cần dùng, hơn thế một số dự án có thể lựa chọn nguyên vật liệu từ rác thải lúa gạo, bùn, giúp giảm lượng chất thải phát sinh tại nơi làm việc tới 60% (Iribar, 2023).
Theo báo cáo của Cơ quan Quản lý An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp Hoa Kỳ (OSHA), cứ 10 công nhân trên công trường thì có 1 người bị thương Nếu áp dụng in 3D, các quy trình sẽ được tự động hóa và người lao động có thể thực hiện công việc dễ dàng hơn Từ đó giảm thiểu được những thiệt hại về người (Iribar, 2023).
Bằng cách tự động hóa các quy trình thông qua máy in 3D, các công ty có thể giảm chi phí lao động lên tới 80% đồng thời rút ngắn được thời gian thi công Điều này rất hữu ích đối với những công ty, doanh nghiệp thiếu nguồn lao động và đang đối mặt với áp lực đáp ứng lịch trình hay ngân sách chặt chẽ (Iribar, 2023).
MỘT SỐ HẠN CHẾ VÀ TƯƠNG LAI PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ
Thực trạng và một số hạn chế còn tồn tại của công nghệ in 3D tại Việt Nam hiện nay
Trên thế giới, công nghệ in 3D đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ sản xuất, y tế, giáo dục đến giải trí Tại Việt Nam, công nghệ in 3D đã được nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, như y tế, giáo dục, sản xuất, xây dựng, Các công nghệ in 3D thường được sử dụng bao gồm:
Fused Deposition Modeling (FDM): Đây là công nghệ in 3D phổ biến nhất, sử dụng nguyên liệu nhựa filament để in FDM có ưu điểm là dễ sử dụng, chi phí thấp, nhưng sản phẩm có độ bền cơ lý thấp, độ đặc của vật liệu chưa cao.
Stereolithography (SLA): Công nghệ này sử dụng tia laser để chiếu lên bề mặt dung dịch nhựa lỏng, làm cho nhựa đông cứng lại và tạo thành lớp vật thể SLA có ưu điểm là độ phân giải cao, sản phẩm có độ chi tiết cao, sắc nét, nhưng chi phí cao, máy móc, thiết bị phức tạp.
Digital Light Processing (DLP): Đây là công nghệ in 3D tương tự như SLA, nhưng sử dụng ánh sáng LED thay cho tia laser DLP có ưu điểm là tốc độ in nhanh hơn SLA, nhưng độ phân giải thấp hơn.
Selective Laser Sintering (SLS): Công nghệ này sử dụng tia laser để nung nóng các hạt nhựa bột, làm cho chúng kết dính lại với nhau và tạo thành vật thể SLS có ưu điểm là độ bền cơ lý cao, độ đặc của vật liệu cao, nhưng chi phí cao, máy móc, thiết bị phức tạp (Tạp chí khoa học và công nghệ Việt Nam, 2022)
Mặc dù đã được nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, nhưng công nghệ in 3D tạiViệt Nam vẫn còn tồn tại một số hạn chế, như:
Công nghệ: Các công nghệ in 3D tại Việt Nam chủ yếu là công nghệ FDM và SLA, chưa có nhiều công nghệ tiên tiến như SLS.
Chi phí: Chi phí đầu tư cho công nghệ in 3D còn cao, khiến cho việc ứng dụng công nghệ này trong sản xuất còn hạn chế.
Giải pháp
Để triển khai và sử dụng công nghệ in 3D một cách hiệu quả hơn, Việt Nam cần thực hiện các giải pháp sau:
Quản lý ngành in: Nhà nước cần xây dựng cơ chế quản lý, phát triển ngành in 3D, tạo điều kiện thuận lợi cho các doanh nghiệp hoạt động và phát triển trong lĩnh vực này.
Phát triển sản xuất nguyên liệu cho ngành: Việt Nam cần phát triển và tăng cường sản xuất nguyên liệu nhựa trong nước, giảm phụ thuộc vào nguồn cung nhập khẩu.
Phát triển nguồn nhân lực: Việt Nam cần đẩy mạnh đào tạo nguồn nhân lực có chuyên môn cao về thiết kế 3D, vận hành máy in 3D,
Hạ tầng cơ sở: Việt Nam cần đầu tư xây dựng thêm các hạ tầng cơ sở như các trung tâm nghiên cứu, đào tạo, để phục vụ cho phát triển công nghệ in 3D.
Chuyển giao, nâng cao công nghệ in 3D: Việt Nam cần đẩy mạnh hợp tác quốc tế, chuyển giao và tiếp nhận công nghệ in 3D tiên tiến từ các nước phát triển Đồng thời, chúng ta cũng cần học hỏi, phát triển thêm các công nghệ tân tiến hơn Cụ thể, theo bản đồ công nghệ in 3D tại Việt Nam, ta cần đặt ra các mục tiêu phát triển như sau: a, Trong ngắn hạn:
Việt Nam cần tiếp tục hoàn thiện và làm chủ công nghệ in 3D dựa trên công nghệ FDM và SLA Cụ thể, Việt Nam cần tập trung thiết kế và sản xuất các sản phẩm cấp 3, 4, là các sản phẩm có độ phức tạp cao, đòi hỏi độ chính xác cao Đồng thời, Việt Nam cần tiếp tục phát triển công nghệ FDM sang Continuous Filament Fabrication (CFF), là công nghệ in 3D sử dụng vật liệu nhựa filament được sản xuất theo dây chuyền tự động. b, Trong dài hạn:
Việt Nam cần nghiên cứu phát triển công nghệ SLA thành phương pháp xử lý ánh sáng trực tiếp liên tục (CDLP) CDLP là công nghệ in 3D sử dụng tia laser để chiếu lên bề mặt dung dịch nhựa lỏng, làm cho nhựa đông cứng lại và tạo thành lớp vật thể Công nghệ này có ưu điểm là tốc độ in nhanh, độ phân giải cao, sản phẩm có độ chi tiết cao, sắc nét Ngoài ra, Việt Nam cần tiến tới chủ động nguồn vật liệu nhựa và vật liệu nhựa in tiên tiến phục vụ trong in 3D (Dcube.Vn, 2022)
Bản đồ công nghệ in 3d tại Việt Nam
Tương lai phát triển của công nghệ in 3D
Công nghệ in 3D trong nước hiện đang rất được quan tâm, chú ý bởi các cơ quan chức năng, cơ sở đào tạo Điều đó được thể hiện qua quyết định số 569/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ “Ban hành chiến lược phát triển khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo đến năm 2030” ngày 11/5/2022 quy định rõ công nghệ in 3D cũng được xác định trong định hướng phát triển khoa học công nghệ ở Việt Nam (Vũ, 2023).
Tiềm năng của ứng dụng in 3D trong các lĩnh vực là khá cao đặc biệt trong công nghiệp, khi mà nền kinh tế nước ta đang phát triển, các tổ hợp công nghiệp và công nghệ cao đang được hình thành và phát triển nhanh chóng Chính vì thế mà hiện nay tại Việt Nam, công nghệ in 3D đang rất thu hút đối với các công ty, doanh nghiệp Có thể kể đến các tên tuổi lớn như tổ hợp công nghiệp điện tử Samsung Việt Nam, tổ hợp sản xuất ô tô Vinfast, các tổ hợp sản xuất ô tô của Trường Hải Thaco, các công ty giày dép thời trang đều bắt đầu triển khai ứng dụng công nghệ in 3D trong sản xuất, từng bước hiện đại hóa (Dũng, Hương, & Tùng, 2022).
Các cộng đồng in 3D tại Việt Nam cũng đã bắt đầu xuất hiện Bên cạnh một số dịch vụ in 3D, bán máy in 3D nhập từ nước ngoài thì một số công ty, nhà khoa học đã bắt đầu nghiên cứu và bắt tay vào việc sản xuất máy in 3D với giá thành rẻ, phù hợp với thị trường (Tiến, 2017).
Trên thực tế, công nghệ in 3D khá phổ biến tại Việt Nam với nhiều đề tài nghiên cứu về công nghệ in 3D và được đăng ký sở hữu trí tuệ, tập trung phần lớn vào các lĩnh vực như: thiết bị in, vật liệu in và một số bộ phận liên quan Tính đến 31/12/2022, ViệtNam có 61 tài liệu sáng chế đề cập đến công nghệ in 3D (theo WIPO Publish của Cục Sở hữu trí tuệ) Đây là tín hiệu đáng mừng cho thấy xu hướng công nghệ in 3D đang ngày càng được quan tâm nhiều hơn, đồng thời cũng là cơ hội để các doanh nghiệp phát triển nghiên cứu, ứng dụng vào trong công nghiệp sản xuất, chế tạo nhằm nâng cao tính cạnh tranh về thời gian, chi phí, năng suất sản phẩm (Tiến, 2017).
Nhu cầu tăng nhanh từ các ngành công nghiệp đã góp phần thúc đẩy công nghệ in 3D ngày càng phát triển những năm gần đây, từ đó mở ra trang mới cho công nghiệp sản xuất thế giới Thị trường in 3D dự kiến sẽ tăng từ 20,24 tỷ USD vào năm 2023 lên 56,21 tỷ USD vào năm 2028 (In 3D phân tích quy mô thị trường thị phần - xu hướng & dự báo tăng trưởng (2023 - 2028), 2023)
Công nghệ in 3D được xem là một trong những thành phần tiêu biểu trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, nó có thể đáp ứng kỳ vọng ngày càng tăng về chất lượng thiết kế và yêu cầu của mỗi cá nhân In 3D cũng có thể giải quyết các vấn đề về chất thải và tác động của các quá trình sản xuất truyền thống đối với môi trường Sản xuất bằng cách sử dụng in 3D còn giúp làm giảm số bước cần thiết cho việc vận chuyển, lắp ráp, phân phối, đông thời tránh lãng phí vật liệu (Tiến, 2017)
Ngành công nghiệp in 3D vẫn đang phát triển với tốc độ chóng mặt, các máy in 3D giá rẻ, tốc độ nhanh cũng đã được rao bán Giá của các máy in 3D cơ bản sử dụng công nghệ FDM từ 30.000 USD đã giảm cuống còn 1.000 USD cho một số mô hình Mặc dù doanh số bán trong năm 2011 vẫn còn nhỏ, khoảng 23.000 chiếc nhưng đang có xu hướng tăng nhanh với tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm lên tới 300% từ năm 2007-
2011 Bên cạnh đó, các phương thức sản xuất mới nhằm cải tiến hiệu suất, tốc độ cũng đang được nghiên cứu và cho ra đời (Tiến, 2017).
Nhiều quốc gia trên thế giới hiện nay đang từng bước xem xét về sự thay đổi của công nghệ này có ý nghĩa như thế nào đối với đất nước của họ, từ đó ứng dụng vào các lĩnh vực sản xuất Trung Quốc đang đầu tư mạnh mẽ với 132 triệu USD cho nghiên cứu phát triển công nghệ in 3D Ấn Độ cũng đang tìm kiếm cơ hội đầu tư cho công nghệ này nhằm tăng khả năng cạnh tranh trong lĩnh vực sản xuất Họ coi đây là một lối đi tắt để trở thành đất nước đi đầu trong sản xuất Hàng năm, Hoa Kỳ nhập khẩu 1,4 nghìn tỷ USD hàng hóa từ các ngành công nghiệp có tiềm năng sử dụng công nghệ in 3D trong tổng số
3 nghìn tỷ USD hàng hóa Nếu tận dụng tốt nền kinh tế của quốc gia này có thể tăng trưởng 600-900 tỷ USD mỗi năm (Hoàng & Huyên, 2020) Chính phủ Nhật Bản cũng đang khuyến khích đầu tư vào công nghệ này bằng việc hỗ trợ việc sử dụng máy in 3D trong các trường học Thủ tướng Anh công bố thành lập một trung tâm quốc gia in 3D hiện nay cũng đang nhắm đến mục tiêu in 3D như một mấu chốt để thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp sản xuất.
Nhờ các cải tiến về tốc độ, hiệu suất và chi phí giảm, in 3D được dự đoán sẽ bùng nổ hơn trong thập kỷ tới với nhiều ưu điểm nổi trội, ngày càng được ứng dụng rộng rãi và có vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp ở thế kỷ XXI (Tiến, 2017).