In 3-D có tiềm năng cách mạng hóa việc thiết kế và chế tạo sản phẩm trong nhiều lĩnh vực từ những thành phần tùy chỉnh cho các sản phẩm tiêu dùng đến các sản phẩm nha khoa, xương và mô cấy y tế in 3-D. Tuy nhiên, quá trình này mất nhiều thời gian gây khó khăn cho việc triển khai in 3D trên phạm vi rộng và còn phát sinh khối lượng lớn chất thải không bền vững đòi hỏi chi phí xử lý đắt đỏ.

Mỗi khi máy in 3-D tạo nên những vật thể tùy chỉnh, đặc biệt là các sản phẩm có hình dạng khác lạ, thì máy lại phải in các giá đỡ để cân bằng vật thể trong quá trình in từng lớp, giúp duy trì hình dạng toàn vẹn. Tuy nhiên, các giá đỡ này cần được tháo dỡ thủ công sau khi in, có thể khiến hình dạng vật thể in không được chuẩn hoặc bề mặt có độ nhám. Các vật liệu làm giá đỡ thường không thể tái sử dụng và phải bỏ đi, góp phần làm gia tăng khối lượng vật liệu phế thải từ in 3D.

Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu tại Khoa Kỹ thuật công nghiệp và hệ thống thuộc trường Đại học Southern California đã đưa ra phương pháp mới để giảm nhu cầu dùng sử dụng máy in 3D tạo nên các giá đỡ gây lãng phí, cải thiện đáng kể hiệu quả chi phí và tính bền vững của quy trình in 3-D.

In 3-D truyền thống sử dụng kỹ thuật Tạo mô hình lắng đọng hợp nhất (FDM), in từng lớp trực tiếp trên bề mặt kim loại tĩnh. Tuy nhiên, kỹ thuật mới lại sử dụng bề mặt điều khiển động, có thể lập trình được cấu thành từ các chân kim loại di chuyển để thay thế các giá đỡ cần được in. Các chốt nâng lên khi máy in dần dần tạo ra sản phẩm. Việc thử nghiệm nguyên mẫu mới tiết kiệm khoảng 35% vật liệu được sử dụng để in các đồ vật. Thời gian in cũng giảm đến 40%.

Theo nhóm nghiên cứu, các mẫu máy in tương tự được phát triển trước đây dựa vào các động cơ riêng lẻ để nâng từng giá đỡ cơ học, khiến cho quá trình sản xuất sản phẩm tiêu tốn nhiều năng lượng và đẩy giá thành sản phẩm lên cao nên không hiệu quả về chi phí.

Mẫu máy in mới hoạt động bằng cách vận hành từng giá đỡ riêng lẻ từ một động cơ duy nhất làm cho nền tảng di chuyển. Nền tảng nâng các nhóm chân kim loại cùng một lúc, nên trở thành giải pháp hiệu quả về chi phí. Dựa vào thiết kế sản phẩm, phần mềm của chương trình sẽ cho người dùng biết vị trí cần bổ sung các ống kim loại vào chân của nền tảng. Vị trí của các ống sẽ xác định chân nào sẽ nâng lên đến độ cao xác định để hỗ trợ tốt nhất cho sản phẩm in 3D, nhưng ít hao phí nhất. Khi kết thúc quá trình, có thể dễ dàng tháo các chốt ra mà không làm hỏng sản phẩm. Hệ thống này cũng dễ được điều chỉnh để triển khai sản xuất trên quy mô lớn như trong các ngành công nghiệp ô tô, hàng không vũ trụ và du thuyền. Nhóm nghiên cứu đang nộp đơn xin cấp sáng chế cho công nghệ mới.

N.P.D (NASATI), theo https://scitechdaily.com/new-low-cost-dynamically-controlled-surface-for-3d-printers-reduces-waste-and-saves-time/, 7/4/2021