Đây là câu hỏi khó trả lời. 3D printing vẫn là một ngành công nghệp non trẻ, ít người biết đến, với nền tảng công nghệ chưa định hình. Tuy vậy, vẫn có vài cơ hội cho freelancer, tuy còn nhiều hạn chế.
3D Printing với doanh nghiệp và giới đam mê
Đầu tiên, ta phải phân biệt giữa hai mảng lớn của 3D printing (còn gọi là ngành sản xuất phụ). Ở một phía, ta có vô số người đam mê phần cứng, software developer và designer làm việc với các dự án nguồn mở. RepRap project là một trong nhiều dự án điển hình cho xu hướng này. RepRap là viết tắt của Replicating Rapid Prototyper, đây là dự án tập trung vào phát triển máy in chi phí thấp theo công nghệ fused filament fabrication (FFF). Công nghệ này không khác gì công nghệ Fused Deposition Modelling (FDM), nhưng vì lý do bản quyền từ phía Stratasys, RepRap đã không thể dùng tên FDM. Khi bản quyền sáng chế của FDM hết hạn, cộng đồng đã đón nhận rộng rãi công nghệ này, chỉ với tên gọi khác đi mà thôi.
Một tính năng đáng chú ý từ dự án là tự sao chép; vơi mục tiêu cao nhất là tạo một chiếc máy in 3D có khả năng tự sao chép (tự in hình thái 3D của chính nó). Tuy vẫn chưa đạt được mục đích, nhưng một vài mẫu RepRap đã có khả năng in ¾ máy in rồi.
Tuy nhiên, RepRap chưa từng hướng đến mục đích thương mại. RepRap được tạo ra dưới dạng sáng kiến dẫn đầu xu hướng, tiên phong công nghệ, và mang công nghệ này đến với người đam mê với mức giá thấp nhất có thể.
Tuy nhiên, Nếu chỉ đưa ra tên các công ty 3D printing cùng thị trường tương ứng, ta vẫn chưa thấy được bức tranh toàn cảnh của ngành. Ví dụ như, RepRap chỉ giới hạn trong công nghệ FFF, công nghệ in 3D phổ biến nhất hiện nay. Vấn đề là FFF vẫn còn nhiều hạn chế, nên chưa thể đưa vào sử dụng trong nhiều lĩnh vực.
Công nghệ khác nhau có ứng dụng khác nhau
Để có bức ranh bao quát hơn, hãy điểm qua các công nghệ in 3D hiện nay. Nếu bạn không phải là “mọt phần cứng”, phần này sẽ không thú vị cho lắm, nên tôi sẽ cố gắng vắn tắt hết mức có thể.
FFF/FDM ám chỉ sợi dẻo được nung nóng trong khay ép của máy in trước khi đưa vào khay in. Đa số máy in FFF sử dụng sợi nhựa ABS và PLA, các mẫu mới nhất thì dần chuyển qua sợi polycarbonate (PC), high-density polyethylene (HDPE), high-impact polystyrene (HIPS). Một số mẫu thậm chí còn dùng sợi kim loại thay cho sợi nhựa, một số mẫu khác thì dùng mùn cưa để in ra vật thể giống gỗ. Số khác in được cả đồ ăn, sô-cô-la, pasta,…
Granular printer (máy in hạt) là những “ông khổng lồ” mới nổi khi vật liệu in không chỉ dừng lại ở dạng sợi mà thường là… bột kim loại. Những máy in này thường sử dụng công nghệ laser (đừng lầm tưởng, chúng chả giống với máy in laser trong văn phòng bạn đâu). Chúng sử dụng tia laser mạnh mẽ để nung chảy chất liệu hạt: Selective laser sintering (SLS) printer gắn kết các hạt kim loại li ti qua quy trình “sintering” (dung kết), trong khi selective laser melting (SLM) printer làm chảy bột vật chất. Electron beam melting (EBM) printer chiếu tia electron lên hạt kim loại trong môi trường chân không.
Stereolithography (SLA) printer dùng ánh sáng chuyển đổi chất liệu lỏng thành rắn. Loại máy in này có thể in vật thể với độ chính xác và phức tạp cao trong một lần in duy nhất. Tuy vậy, số loại nguyên liệu vẫn còn rất hạn chế, và không thể dùng để in kim loại sô-cô-la.Và nhiều công nghệ nữa ta không có thời gian kể ra.
Thách thức
Tại sao ta lại không sử dụng 3D printer rộng rãi trong văn phòng? Tại sao ta không thể in vật thể như cách ta in hóa đơn, giấy hay email? 3D printing vẫn còn lâu mới phổ biến được và dưới đây là một số thách thức và vấn đề nan giải cần tìm lời đáp:
Phần cứng đắt đỏ
Số người dùng hạn chế (so với máy in truyền thống)
Công nghệ chưa định hình
Tốc độ in
Tỷ lệ giá thành/công dụng, ROI
Chi phí sử dụng
Tiêu hao điện năng lượng
Qua mỗi thế hệ, máy in 3D ngày càng rẻ hơn, nhưng vẫn còn quá mắc với đa số người dùng. Với một chiêc máy in truyền thống giá 200$ trong nhà hay văn phòng, tần suất sử dụng thường sẽ khá cao, nhưng với máy in 3D thì có lẽ không phải như vậy. Bao nhiêu người cần in tài liệu, và bao nhiêu người cần in vật thể 3D?
Hơn nữa, vẫn còn biết bao hạn chế. Máy in 3D in quá chậm chạp, “Khuôn in” thì nhỏ (đặc biệt với các mẫu máy in giá rẻ), vật liệu in ít ỏi và sợi in quá đắt đỏ.
Lý do các doanh vẫn chưa đổ xô đi mua máy in 3D rất đơn giản: ROI. Xét về tốc độ, chi phí và hiệu suất; máy in 3D còn lâu mới đuổi kịp nền công nghiệp sản xuất truyền thống. Như vậy không có nghĩa là chúng ta sẽ không chuyển hẳn qua in 3D, nhưng đây là một quá trình lâu dài, phụ thuộc vào tốc độ phát triển của công nghệ in trong tương lai.
Tuy vậy, vẫn có nhiều ngoại lệ đáng chú ý. Vài năm trước, General Electric có kế hoạch thiết kế và sản xuất hàng loạt vòi phun nguyên liệu mới cho thế hệ động cơ quạt phản lực CFM LEAP tiếp theo của mình (để sau này lắp đặt trên hàng trăm phi cơ cỡ lớn). GE cuối cùng quyết định sử dụngvòi titan được in 3D. Lý do nào đằng sau lựa chọn của họ? Những vòi phun này có khổi lượng nhẹ hơn đến 25% so với thiết kế trước đó và nguyên khổi, thay vì được ghép từ 18 phần nhỏ như mẫu cũ. Độ bền thử nghiệm cũng có kết quả tốt hơn đến 5 lần. Những vòi phun này sẽ đưa vào sử dụng cho các động cơ từ 2016 trở đi. Trong 10 năm tới, GE hy vọng có thể sản xuất 100 000 mẫu in 3D này.
Đội ngũ kỹ sư GE quyết định tìm cách dùng kỹ thuật in hạt “metal laser melting” mới, để tạo bản sao có hoạt động của một động cơ của công ty.
Nói tóm lại, bạn sẽ không thể sớm mua một món đồ chơi được in 3D với giá 2$ đâu, nhưng bạn sẽ được bay trên các phi cơ với động cơ mạnh mẽ và bền bỉ hơn, tất cả nhờ vào công nghệ in 3D. Sẽ chưa có sô-cô-la được in 3D bán trong cửa hàng gần nhà đâu, nhưng nha sĩ sẽ nhắc bặn không nên ăn sô-cô-la ngay sau bạn lắp răng giả từ một chiếc máy in 3D cũng không chừng.
Xu Hướng mới: Dịch vụ in 3D theo yêu cầu
Vậy thì, bạn có một ý tưởng sản phẩm tuyệt vời, nhưng đầu tiên bạn cần một mẫu thử nghiệm. Bạn gọi ai đây? Bạn sẽ mua một đống máy in 3D? Hay bạn chỉ việc gửi thiết kế cho một dịch vụ in và nhận mẫu hoàn chỉnh trong vài ngày?
Google và Motorola cũng không đầu từ hàng tỷ đô vào thiết bị in 3D khi họ ra mắt khái niệm smartphone module Ara. Họ outsource việc sản xuất module cho các hệ thống 3D bên ngoài. Ví dụ này cũng cho ta thấy sự linh hoạt đầy tiềm năng của 3D printing: Ara dựa theo khung bao kim loại, và nhiều module chuẩn in-3D-được ở bên trong. Vì các module phải kết nối với khung ngoài, nên các hệ thống 3D cũng phải phát triển kỹ thuật chèn vật liệu dẫn điện trong sản phẩm in.
Dịch vụ in 3D cung cấp nhiều công nghệ in, hỗ trợ và phần cứng mặt cắt khác nhau. Tại sao bạn phải chi 2 000$ cho một chiếc máy in, khi bạn chỉ việc gửi thiết kế cho dân chuyên nghiệp và đã có thể tận dụng một loạt máy in (còn đắt đỏ hơn cả ngôi nhà bạn ở)? Hơn nữa, hãy nhìn vào quy mô kinh tế, dịch vụ lớn tất nhiên sẽ có tỷ lệ chi phí thấp hơn nhiều so với in ấn tại gia rồi.
Theo tôi nghĩ, ngành công nghiệp này chỉ có một hướng đi. Rất khó cho các cá nhân và doanh nghiệp nhỏ cạnh tranh trong lĩnh vực này. Xét về giá, quy mô, và mức tiêu thụ điện năng, máy in 3D chuyên nghiệp giống với máy printing press hơn là LaserJet, và bao nhiêu người cần một máy printing press trong nhà hay văn phòng chứ?
3D Printing với designer và developer
Với visual designer và software engineer, 3D printing mang lại điều gì? 3D printing sẽ thay đổi cách kinh doanh của chúng ta? Liệu ta có thể chế tạo mẫu nhanh, hay thậm chí sản xuất quy mô nhỏ – chi phí thấp với nó? Liệu ta có thể nấu mỳ Barilla pasta từ máy in 3D để ăn trưa?
Designer và developer có thể tham gia vào ngành công nghiệp in 3D theo các cách sau đây:
Tham gia vào các sáng kiến mã nguồn mở (RepRap)
Sử dụng các công cụ thiết kế chuyên nghiệp (Adobe CC)
Tích hợp tính năng in vào ứng dụng (Autodesk’s Spark 3D printing platform)
Sử dụng dịch in 3D
Tích hợp dịch vụ in 3D
Đa số các sáng kiến mã nguồn mở hướng về các người dùng cá nhân, vì đam mê. Các sáng kiến này cũng có giá trị trong giáo dục. Khuyết điểm của các sáng kiến này là lợi nhuận hạn chế. Tin vui là giá cả cũng từ đó giảm theo, chỉ với 500$ bạn có thể sở hữu một chiếc máy in bình dân và một lượng sợi in nhựa kha khá.
Về lâu dài, sự kết hợp giữa thiết kế 3D và khả năng in 3D có thể sinh lời được. Designer có thể thông qua các gói phầm mền hàng đầu, nên không phải phí công sức và tiền của thử nghiệm với 3D printing. Sớm hay muộn, củng sẽ có lúc khách hàng sẽ hỏi đến các mẫu thử được in 3D hoặc sản xuất in 3D quy mô nhỏ.
Cuối cùng, ta sẽ bàn đến “miếng bánh lớn” trong cuộc chơi: dịch vụ in 3D.
Outsourcing 3D Printing qua đám mây
Nhìn chung, dịch vụ in 3D là câu trả lời cho mọi vấn đề. Họ đưa dịch vụ này đến gần tầm với của các cá nhân, startup, và doanh nghiệp nhỏ hơn (những thành phần không đủ chi phí cho một số kỹ thuật in như laser sintering hay stereolithography). Đây là cách khả thi nhất, tích hợp in 3D và hàng loạt các dịch vụ khác nhau, chủ yếu qua ứng dụng web và ứng dụng mobile cloud-based.
Vậy nhược điểm ở đây là gì? Không nhiều.
Dịch vụ in 3D quy mô công nghiệp là một khái nhiệm khá mới. Và khả năng sử dụng vẫn có hạn chế.
Tất nhiên, nếu bạn cần in vài chục mẫu thử ở Califonia, không thành vấn đề! Nhưng nếu ở Botswana hay Bahrain? Vì thiết kế được in phải vận chuyển khắp nơi nên chi phí chắn chắn sẽ cao hơn.
Tất nhiên, sản xuất tại chỗ vẫn có nhiều lợi ích; nếu doanh nghiệp cần kiểm duyệt thiết kế nhiều lần, thì dịch vụ in vẫn nhanh và tiện hơn nhiều. Tuy vậy, design studio, kiến trúc sư, kỹ sư, cơ sở bảo trì, logistics, giáo dục; tất cả đều cần in tại chỗ. Hơn nữa, nếu bạn cần một bộ phận thay thế trên Trạm Không Gian Quốc Tế, chắc chắn không thể gọi đặt bên Amazon được rồi. Như vậy, 3D printing trông không gian sẽ mở ra kỹ nguyên mới trong du hành vũ trụ. NASA hiện đã bắt đầu thử nghiệm với công nghệ in mới mẻ này.
Công dụng của máy in 3D không chỉ dừng lại ở bộ phận thay thế và linh kiện thụ động. Bạn còn có thể in nhiều bộ phận điện máy, từ loa đến printed circuit board (PCB – bo mạch in).
Về thị trường đại chúng, có vẻ như mảnh thị phần này sẽ do các ông lớn Amazon, Stratasys, 3D Systems, và Hewlett-Packard thống trị. Nếu ngành công nghiệp này phát triển, việc mở rộng toàn cầu không còn quá xa vời, giá thành sẽ giảm xuống, và các thế hệ phần cứng mới sẽ mở ra nhiều cơ hội và khả năng hơn nữa.
Theo tôi, vấn đề lớn nhất mà 3D printing phải đối mặt là “nhu cầu sử dụng”. Ta dùng công nghệ này để làm gì? Làm sao để đưa sản phẩm in 3D đến tay rộng rãi người dùng? Chỉ việc google “3D printing use-cases” thì bạn sẽ thấy ngay: in 3D trông có vẻ như là câu trả lời cho tất cả câu hỏi của chúng ta, nhưng trong thực tế, đa phần trong số này là do bị thổi phồng thái quá.
Hiện nay, chỉ có 2 trường hợp sử dụng thực tế nhất cho freelancer: hàng hóa tùy biến và thiết kế từ CGI.
Personalised Manufacturing
Một trong những lợi thế lớn nhất của in 3D so với phương pháp sản xuất truyền thống là khả năng sản xuất một-lần hoặc số lượng ít. Sản xuất một món đồ chơi nhựa duy nhất mất bao lâu? Bạn cần rất nhiều thiết bị, nhân công và đủ thứ linh tinh. Với 3D printing, ta chỉ việc lựa chọn wireframe và click chuột. Như vậy, ta hoàn toàn có thể sản xuất thiết kế độc đáo, đặc biệt, để đáp ứng nhu cầu của nhiều khách hàng.
3D printing còn cho phép người dùng thiết kế và tùy biến nhiều sản phẩm trước khi mua. Việc tùy biến này có thể được thực hiện với nhiều ứng dụng máy tính chuyên nghiệp, thậm chí là cả ứng dụng mobile và ứng dụng web nữa.
Sau đây là một số trường hợp sử dụng của in 3D trùy biến trong thị trường đại trà:
Đồ chơi
Trang sức tùy biến
Sản phẩm cho DIY và người đam mê
Phụ kiện thời trang
Nội thất và đồ gia dụng tùy biến
Các sản phẩm này không chỉ có mục đích đáp ứng thị hiếu của bạn, mà còn để phù hợp với vóc dáng, như quần áo làm riêng chẳng hạn. Những lĩnh vực này có vẻ không hấp dẫn như đồ chơi. Nhưng trong thực tế, tôi lại thấy chúng thú vị hơn nhiều.
Bạn có thể thấy các ví dụ:
Nha khoa số
Giải phẫu học (mô hình tập luyện, khớp xương thay thế từ in 3D)
Bộ phận giả cao cấp
Dụng cụ và trang phụ làm riêng cho nhiều ngành nghề
Thiết bị và phụ kiện thể thao
Tuy có độ phổ biến thấp hơn các lĩnh vực khác, nhưng các ví dụ này cho thấy quy mô và tầm quan trọng mà 3D printing có thể đạt đến trong tương lai, đặc biệt là trong lĩnh vực y tế.
Ứng dụng, tương lai của 3D Printing
Vậy, 3D printing sẽ thay đổi được ngành công nghiệp sản xuất? Đây có phải là cuộc cách mạng công nghệ tiếp theo?
3D printing là một công nghệ đầy hứa hẹn, nhưng vẫn còn non trẻ, chưa hoàn chỉnh. 3D printing rõ ràng có tiềm năng, nhưng mọi người vẫn chưa nhìn ra tiềm năng to lớn này.
Thị trường dịch vụ, phần cứng, và vật liệu in 3D đang tăng trưởng với tỷ lệ 2-con-số mỗi năm. Đa số nhà phân tích hy vọng thị trường sẽ tăng gấp đôi đến cuối thập kỷ này, vượt mốc giá trị 10 tỷ đô.
Ta thấy, 3D printing có sức lôi cuốn không cao, ít nhất tại thời điểm này. Tuy nhiên, thị trường sẽ tiếp tục mở rộng và phát triển trong tương lai gần, kèm theo sự xuất hiện của nhiều nhu cầu sử dụng mới. Những mô hình kinh doanh và nhu cầu sử dụng này sẽ xoay quanh dịch vụ in 3D. Đây là tin tốt với nhiều doanh nghiệp và cá nhân nhỏ lẻ, họ sẽ được dùng thiết bị in của bên thứ 3 dễ dàng hơn và không cần phải chi tiền mua máy in đắt đỏ.
No comments:
Post a Comment