Xây cầu bằng công nghệ in 3D kim loại

• Mỹ: Lần đầu sử dụng thuốc sản xuất bằng công nghệ in 3D
• Chiếc siêu xe đầu tiên xuất xưởng từ công nghệ in 3D

Cây cầu bắc qua con kênh dự kiến sẽ hoàn thành vào năm 2017 là thành quả sáng tạo của MX3D – công ty công nghệ khởi nghiệp trụ sở tại thủ đô Amsterdam của Hà Lan. Cây cầu được xây dựng hoàn toàn bằng 2 cánh tay robot có thể “in” những cấu trúc thép ngay giữa không trung – theo tiết lộ từ Tim Geurtjens, đồng sáng lập và Trưởng ban Công nghệ của MX3D.

Hai cánh tay robot đang xây cầu trong xưởng của MX3D.

Đây là lần đầu tiên Geurtjens và các đồng nghiệp thiết kế và xây dựng một cây cầu thép sử dụng công nghệ in 3D kim loại do chính Công ty MX3D nghiên cứu phát triển. Trước đó, MX3D chủ yếu sử dụng robot để xây dựng những bức tượng không đối xứng và những đồ vật to lớn. Nhưng dự án xây cầu này được coi là cơ hội cho MX3D chứng minh công nghệ in 3D của công ty cực kỳ hữu ích để tạo ra mọi công trình trong thế giới thực. Dự án này là sự hợp tác giữa MX3D, vài công ty lớn hơn (như Công ty xây dựng Heijmans và Công ty robot ABB) và Hội đồng Thành phố Amsterdam cũng như một số đối tác khác.

Cánh tay robot của MX3D.

Trong những năm gần đây, các công ty như MakerBot và Formlabs – những đơn vị chế tạo máy in desktop 3D – đã phổ biến loại kỹ thuật tương tự. Nhưng các robot của MX3D không hề giống loại máy in desktop 3D. Robot hoạt động giống như những cánh tay cơ học khổng lồ. Thay vì in các đồ vật ngay bên trong chiếc hộp, robot của MX3D xây dựng mọi thứ giữa không gian. Cánh tay robot sẽ nung nóng chảy kim loại và hàn lại để tạo nên kết cấu. Không giống như những máy in 3D thông thường khác chỉ có thể “in” các vật liệu với 3 chiều khác nhau (trước và sau, trái qua phải và trên xuống dưới), robot của MX3D in được với mọi chiều.

Theo đánh giá từ Maurice Conti, Giám đốc sáng tạo chiến lược của Công ty phần mềm thiết kế Mỹ Autodesk, khả năng in mọi hướng trên phạm vi rộng lớn là công nghệ mang tính cách mạng của MX3D. Autodesk, trụ sở tại California, là công ty sản xuất phần mềm máy tính AutoCAD giúp các kỹ sư và kiến trúc sư tạo mẫu.

Phối cảnh cây cầu khi hoàn thành.

Autodesk hợp tác chặt chẽ với MX3D để phát  triển phần mềm cho phép con người giao tiếp với robot in 3D một cách hiệu quả hơn. Autodesk cũng giúp MX3D thử nghiệm phần mềm tối ưu hóa các thiết kế trên máy tính. Conti cho biết: “Một trong những lý do khiến tôi thấy hứng thú về dự án của MX3D là nó chứng minh khả năng di chuyển công nghệ in 3D vào thế giới thật”. Theo Conti, dự án của MX3D vượt qua được 3 rào cản lớn nhất làm hạn chế sự phổ biến rộng rãi của công nghệ in 3D – kích thước, tốc độ và giá thành.

Cánh tay robot của MX3D không thể xây dựng những cấu trúc khổng lồ mà chỉ in được những gì trong tầm tay, nhưng chúng tạo ra được những vật thể lớn hơn đáng kể so với những gì mà những công nghệ in 3D khác làm được – ví dụ như công nghệ SLM phát triển trong thập niên 1990, sử dụng tia laser công suất cao để làm tan chảy những hạt nhỏ kim loại (như là nhôm hay titanium).

Conti giải thích; phương pháp SLM thường được dùng để tạo ra những bộ phận nhỏ (đủ để vừa khít trong hộp đựng giày) của máy bay hay vật cấy ghép trong y khoa. Ngược lại, cánh tay robot của MX3D tạo ra được những vật thể to lớn hơn con người. Để xây dựng cây cầu đi bộ bắc qua con kênh Oudezids Achterburgwal ở thành phố Amsterdam của Hà Lan, hai cánh tay robot nằm hai bên bờ kênh sẽ di chuyển dọc theo đường ray thiết kế đặc biệt, in dần từng bộ phận cho đến khi chúng gặp nhau và kết thúc công việc tại phần giữa con kênh.

Do đường phố ở Amsterdam quá chật hẹp và người đi bộ lại đông đúc cho nên công việc “in” cây cầu hiện nay không được tiến hành ngoài trời mà được thực hiện bên trong một nhà kho khổng lồ nằm ở phía bắc thành phố trước khi di chuyển nó ra bên ngoài. Geurtjens không tiết lộ cây cầu có giá bao nhiêu mà chỉ nhấn mạnh rằng phương pháp in của MX3D có giá thành rẻ hơn SLM. Geurtjens giải thích: “Nếu anh cần những vật thể đòi hỏi độ chính xác và chất lượng cao, SLM sẽ đáp ứng. Nhưng, nếu muốn thứ gì đó thật sự to lớn và giá thành rẻ thì SLM không là lựa chọn”. Conti cũng tuyên bố robot của MX3D làm việc ở bất cứ nơi đâu với tốc độ nhanh hơn thợ hàn kim loại truyền thống từ 10 đến 1.000 lần!

Trong tương lai, các cánh tay robot có thể xây dựng những cây cầu phục vụ ôtô hay tàu hỏa. Chúng cũng hữu dụng giữa đại dương, giúp xử lý những giàn khoan dầu ngoài khơi hay sửa chữa những vệ tinh bị gãy vỡ. Trước mắt, Amsterdam là nơi duy nhất cho phép mọi người chứng kiến “những thợ hàn robot” hành động.