Một chút “3D Printing”

Vào năm 2012, tại Hoa Kỳ có tổ chức tên Defense Distributed tiết lộ kế hoạch vẽ kiểu và thiết kế một khẩu súng bằng plastic bắn được như súng thật, và họ sẽ cho phép bản vẽ đó được tự do downloaded xuống. Với bản vẽ được downloaded xuống, bất cứ ai có 3D printer đều chế tạo khẩu súng đó được.  Tổ chức này do Cody Wilson, sinh ngày 31 tháng 01, 1988, sáng lập.

Sang tháng 5 năm 2013, được đặt tên là "The Liberator", khẩu súng nhựa đầu tiên trên thế giới, được chế tạo bởi Defense Distributed bằng kỹ thuật mới 3D printing, đã thử nghiệm thành công và bắn như súng thật tại một xạ trường bên Austin, Texas, Hoa Kỳ.

Chẳng bao lâu sau khi có tin "chấn động" trên, Bộ Ngoại Giao Hoa Kỳ đã đòi nhóm Defense Distributed phải lấy đi những chỉ dẫn việc chế súng ra khỏi website của họ vì vi phạm luật liên bang.  Và Cody Wilson đã nộp đơn kiện Bộ Ngoại Giao Hoa Kỳ về việc này (1).

Những sự việc "bắt mắt" như vậy có trực tiếp liên quan đến ngành 3D printing đã làm ngành này trở nên "hot" hơn trong các tin trên mặt báo chí lúc sau này.

Khi nghe nói đến 3D printing lần đầu tiên, phần lớn ai cũng nghĩ đây là một phương pháp mới có khả năng in "nổi 3 chiều" và làm hình ảnh in ra nhìn "real" hơn. Thực ra hiểu như vậy không đúng. Thành thử nhằm để tránh sự sai lạc và lẫn lộn với việc in ấn thông thường, trong phạm vi bài viết này, người viết xin giữ nguyên, không chuyển ngữ chữ ‘3D printing’.

3-D Printing

Theo wikipedia, 3D printing, còn được biết đến qua một tên gọi khác là additive manufacturing (tạm dịch là “chế tạo cộng thêm”), là để nói đến những diễn trình được điều khiển bởi máy điện toán theo đó nhiều lớp vật liệu mỏng được xếp chồng lên nhau và tổng hợp lại để tạo thành một vật thể ba chiều (a three-dimensional object). Những vật thể này ở đủ mọi hình dạng và được chế tạo chiếu theo những mô hình kỹ thuật số ba chiều (3D) hoặc là lấy từ một nguồn dữ liệu điện tử chứa trong một file, có format riêng được gọi là Additive Manufacturing File.

Từ ngữ additive manufacturing (chế tạo cộng thêm) được dùng để chỉ ngành 3D printing vì tính cách "cộng thêm" qua việc xếp chồng các lớp vật liệu lên nhau khi chế tạo, và điều này đã hoàn toàn trái ngược lại với tính cách "trừ ra" qua việc cắt bỏ, khoan thủng, hoặc đập giập kim loại, như vẫn được làm trong phương cách chế tạo theo truyền thống.

Tiến trình chế tạo "cộng thêm" này đòi hỏi ít nguyên liệu thô hơn. Đồng thời vì các khuôn chế tạo được xây dựng và thiết kế bằng nhu liệu (software) cho nên sẽ không phải mất nhiều thì giờ và tiền bạc để làm lại khuôn mẫu và dụng cụ đồ nghề khi muốn chế tạo vật phẩm mới.

Nói một cách đơn giản, 3D printing là một quy trình chế tạo một vật thể theo sự chỉ dẫn của computer. Quy trình chế tạo này được thực hiện bằng một 3D printer "phun" ra các lớp vật liệu "đắp" thành nhiều lớp lên khuôn hình đã được thiết định sẵn trong computer để chế tạo thành một vật thể.

3D Printers

Điểm đầu tiên cần phải lưu ý ở đây là 3D printers không phải là các máy in thông thường chuyên dùng để in tài liệu, hình ảnh ra giấy thành sách, báo.

Ở đây, 3D printers là một máy chế tạo vật phẩm, nhận những chỉ thị từ một máy computer để chế tạo ra một vật bằng những vật liệu như plastic, gốm sứ (ceramics) và kim loại. Quy trình chế tạo một vật thể sẽ tuần tự diễn ra bằng cách căn cứ theo mô hình 3 chiều đã được thiết kế để "in" các vật liệu nói trên, thành từng lớp từng lớp một, xếp chồng lên nhau, cho đến khi hoàn tất.

Những chỉ thị gửi xuống 3D printers được chứa trong các CAD (computer-aided design) files. Có nghĩa là một người có thể dùng computer để vẽ kiểu, thiết kế một vật thể theo ý riêng của họ và giữ trong các CAD files đó, xong rồi thì gắn vào máy 3D printer, và bấm nút cho lệnh chạy. Nếu được trang bị đầy đủ các thứ “mực” thích hợp (nghĩa là các loại bột vật liệu), thì người đó có thể thấy được máy 3D printer đang chạy khi chế tạo ra vật thể đó cũng tựa như một ink-jet printer đang in trước mặt.

Lấy một thí dụ điển hình nơi quy trình thường thấy ở 3D printing là đem các loại bột phấn của các chất thạch cao (plaster), plastic sinh học (bioplastic), polyurethane, polyester, keo (epoxy), kim loại, ... bỏ vào trong một máy 3D printer. Rồi tùy theo cách thiết kế được quy định trong 1 CAD (computer-aided design) file, máy 3D printer sẽ "in" (chế tạo) ra một vật thể nào đó.   Và còn có nhiều quy trình khác, trong đó có cách dùng chất lỏng, không phải bột phấn, như photopolymer để "in". Để tạo ra những sản phẩm cho nhiều loại mặt hàng, theo các quy trình có mức độ phức tạp khác nhau với các hợp chất khác biệt, một máy 3D printer có khả năng "in" như ghi trên chính là một loại robot cao cấp trong kỹ nghệ.

Kể từ đầu thập niên 2000s, đã có sự gia tăng lớn lao trong việc bán các máy 3D printers, và đồng thời giá thành của các máy này đã hạ xuống một cách ghê gớm. Vào năm 2010 có máy giá 20,000 Mỹ kim nhưng đến 2013 giá bán còn ít hơn 1,000 Mỹ kim. Yếu tố giá cả thuận lợi này cũng góp phần phát triển kỹ nghệ 3D printing.

Tính theo bảng giá của 3ders.org, tại thời điểm April 14, 2012, tùy theo chức năng và mức độ phức tạp, giá bán đủ loại các máy 3D printers này được đề ra từ 140 Mỹ kim, lên tới vài ngàn, rồi 4, 5 chục ngàn, và cao nữa là 300,000 Mỹ kim cho tới 846,000 Mỹ kim.

Lịch sử của 3D printing

Thực ra kỹ thuật 3D printing đã được âm thầm sử dụng trong hơn 20 năm qua để chế tạo những mô hình và mẫu sản xuất (prototype). Charles Hull là người đã sáng chế ra chiếc máy 3D printer thương mại đầu tiên vào năm 1986. Chiếc máy này dùng kỹ thuật stereolithography để chế tạo vật thể. Kỹ thuật stereolithography dùng máy điện toán điều khiển tia laser di chuyển để làm cứng lại các loại vật liệu nhậy cảm với tia cực tím, như hợp chất dẻo polymer, mỗi khi đụng đến tia laser cực tím.

Mãi cho tới thập niên 2010s, ngành chế tạo 3D printing vẫn không được quần chúng biết đến nhiều. Nhưng đến năm 2012, chính phủ của Tổng Thống Obama đã cấp 30 triệu Mỹ kim để tạo ra học viện quốc gia National Additive Manufacturing Innovation Institute (NAMII) nhằm để giúp khôi phục lại ngành chế tạo (manufacturing) của Hoa Kỳ. Vai trò chính của NAMII là lo tổ chức một mạng lưới liên kết các trường đại học và các công ty nhằm tinh luyện lại kỹ thuật 3D printing để nhanh chóng được đem ra dùng trong ngành chế tạo sản xuất.

Kế đó là một đợt các công ty mới thành lập đã làm ý tưởng về 3D printing trở nên nổi tiếng trong phong trào có tên gọi là "Maker". Trong số này, nhiều công ty đã chuyên chú vào việc cung cấp dịch vụ 3D printing cho khách hàng hoặc bán máy 3D printers với giá tương đối rẻ chỉ vài trăm thay vì vài ngàn Mỹ kim.

Thị trường mới

Mặc dù 3D printing đã có mặt khoảng 30 năm nay, nhưng ngành này cũng vẫn còn được kể là một công nghệ mới, và có một tiềm năng lớn lao nhưng chỉ mới được khai thác trên lớp bề mặt.

Nhưng gần đây, khi nhìn vào hướng phát triển của 3D printing, công ty tham vấn nổi tiếng McKinsey, thành lập từ 1926, đã phúc trình rằng hiện nay 3D printing đã "có đủ điều kiện để bước ra khỏi trạng thái khiêm nhường (niche status) và ngày càng gia tăng trong nhiều ứng dụng để trở thành một phương cách sản xuất mới có thể thay thế những phương cách sản xuất theo quy ước truyền thống."

Trong một phúc trình của công ty tư vấn Wohlers Associates, trong năm 2015, thị trường của 3D printers và dịch vụ liên hệ đã lên tới 5.165 tỉ Mỹ kim, tăng thêm 1 tỉ Mỹ kim so với 2014.  Riêng tại Hoa Kỳ, trong 2014, thương vụ của các máy 3D printers đã chiếm 1 phần 3 tổng số thương vụ của  robot và máy móc tự động hóa. Theo MarketsAndMarkets, thì con số dự phóng của thị trường 3D printing cho năm 2022 sẽ lên tới 30.19 tỉ Mỹ kim.

Theo Harvard Business Review số tháng 5, 2015, trong số các công ty áp dụng kỹ thuật 3D printing để sản xuất điển hình có công ty GE, General Electric (chế tạo đầu máy phản lực, dụng cụ y khoa, và bộ phận của thiết bị dùng trong nhà), Lockheed Martin và Boeing (hàng không không gian và quốc phòng), Google (đồ dùng điện tử cho người).

Bên cạnh việc chế tạo vũ khí của Defense Distributed, như đã đề cập nơi phần đầu của bài viết, còn có rất nhiều ngành công nghệ ứng dụng có thể áp dụng kỹ thuật “chế tạo cộng thêm” của 3D printing để chế tạo sản phẩm. Điển hình gồm có ngành kiến trúc, xây dựng, thiết kế kỹ nghệ (industrial design), xe hơi, hàng không không gian, quân sự, kỹ thuật (engineering), kỹ nghệ nha khoa và y tế, công nghệ sinh học (thay thế các mô của con người, human tissue replacement), thời trang, giầy, nữ trang, kính đeo mắt và nhiều lãnh vực khác.

Một số Ứng dụng trong Doanh thương và Công, Kỹ nghệ

Thời trang (Fashion)

Hiện nay vì ngành 3D printing có nhiều cải tiến và có thể cung ứng nhiều loại vật liệu cho nên ngành này đã có thể đóng góp thêm nhiều cho giới yêu chuộng thời trang.

Các máy 3D printers đã có thể "in" ra giầy, nón, túi xách tay. Vài vị cao thủ trong ngành thiết kế thời trang đã đi xa hơn trong việc áp dụng kỹ thuật 3D printing cho các thời trang cao cấp: quần áo, áo choàng, capes, áo dài dạ hội (gowns). Và những thứ này đã xuất hiện tại các chốn thời trang đài các thanh lịch khắp nơi trên thế giới.

Phía nữ, thì có nhà thiết kế thời trang lừng danh Iris van Herpen (sinh June 5, 1984 - ) người Hòa Lan, đã đạt nhiều giải thưởng, được xem như là người tiền phong trong chiều hướng áp dụng kỹ thuật 3D printing vào thời trang may mặc.

Phía nam, dẫn đầu thì có đại thụ Karl Lagerfeld (sinh Sept 10, 1933 - ) người Đức, nhà thiết kế thời trang chính (head designer) và giám đốc sáng tạo của danh hiệu Channel của Pháp và nhà Fendi của Ý, cũng sử dụng những đặc điểm của 3D printing.

Và vào ngày 5, tháng 5, 2016, trường phái thời trang có design và chế tạo được thực hiện bằng kỹ thuật 3D printing đã có cuộc triển lãm tại một chi nhánh của Metropolitan Museum of Art là trung tâm Anna Wintour Costume Center, New York, dưới chủ đề: "Manus X Machina: Fashion in an Age of Technology".  (Manus X Machina: Thời trang trong Thời đại Kỹ thuật).

Đây là một cuộc triển lãm, mà theo CNN, nhằm "thách thức" nhận thức của khách thăm viếng(2) và CNN đã xuất sắc cô đọng được qua tựa đề của bài tường thuật của họ:  Who made it better? Humans vs. machines.  Với hơn 120 món được trưng bày có cả các vẽ kiểu thiết kế (designs) từ Christian Dior and Coco Chanel, và các tài năng như Nicholas Ghesquiere, Miuccia Prada, Karl Lagerfeld và Iris van Herpen.

Dĩ nhiên trong lãnh vực hái ra tiền này, không thể thiếu những sản phẩm thương mại như của Nike, đã dùng 3D printing để sản xuất giầy loại 2012 Vapor Laser Talon cho các cầu thủ bóng đá (football) của Hoa Kỳ, and kiểu giầy New Balance được chế tạo theo ý muốn riêng (custom-fit) cho các lực sĩ.

Xe hơi

Nhiều công ty xe hơi, nhất là các hãng chế xe thể thao loại có hiệu suất cao, đã áp dụng kỹ thuật 3D printing, chính yếu vẫn là dùng để chế mẫu sản xuất (prototype), nhưng họ cũng đã điều chỉnh quy trình sản xuất để có thể thích nghi và tận dụng được những ưu thế trong kỹ thuật mới.

Có nhiều công ty sản xuất xe đang nghĩ đến việc khai thác tiềm năng của 3D printing vào việc chế những phụ tùng thay thế khi có yêu cầu (on demand) thay vì phải tồn kho một số lượng lớn những phụ tùng đó.  Làm được như vậy, các công ty này sẽ tránh được việc phải chi tiền mướn kho mướn chỗ và nhất là tiền vốn không bị "nằm" một chỗ cho đồ tồn kho và không kinh doanh sinh lợi nơi chỗ khác được.

Đầu năm 2014, Koenigsegg, công ty sản xuất xe của Thụy Điển, đã công bố một loại "siêu xe" (supercar, xe loại thể thao có hiệu suất cao) có nhiều thành phần được chế tạo bằng 3D printing mang tên One:1.

Cũng trong 2014, hãng Local Motors cho ra mắt Strati, một chiếc xe mà ngoại trừ hệ thống tay chuyền (powertrain), còn các thứ khác thì hoàn toàn được chế tạo bằng 3D printing với vật liệu làm bằng ABS plastic và sợi carbon. Trong 2016, hãng này dùng 3D printing để chế tạo các đồ phụ tùng xe, là những thứ được dùng trong Olli - một chiếc xe tự lái lấy được công ty này chế tạo.

Hàng không không gian

Hàng không không gian là một trong những ngành rất sớm áp dụng kỹ thuật 3D printing vào việc phát triển sản phẩm và chế ra những mẫu sản xuất (prototype). Những công ty trong ngành này thường cộng tác với các đại học hay học viện nghiên cứu để đẩy mạnh kỹ thuật này tiến xa hơn trong các ứng dụng sản xuất.

Vì bản chất quan yếu của ngành này gắn liền với an toàn của sinh mạng hành khách, cho nên những tiêu chuẩn được đưa ra cho việc sản xuất theo kỹ nghệ 3D printing rất khắt khe. Nhất là về các loại vật liệu mới để 3D printing chế tạo máy bay chắc chắn phải đi qua nhiều tiến trình thử nghiệm rất chặt chẽ và nghiêm ngặt.

Hiện thời, đã có những bộ phận bình thường được dùng trong các máy bay đang hoạt động. Những công ty có tiếng trong ngành này đang dùng kỹ thuật 3D printing là GE / Morris Technologies, Airbus / EADS, Rolls-Royce, BAE Systems and Boeing.

Vào tháng 5, 2015, công ty sản xuất máy bay Airbus công bố là chiếc máy bay loại mới Airbus A350 XWB được hình thành với hơn 1,000 thành phần (components) được chế tạo bởi kỹ thuật 3D printing. Chiếc Airbus A350 XWB này là máy bay phản lực chở khách, có thể chứa từ 280 đến 366 hành khách; được chế tạo để thay thế chiếc A340 và cạnh tranh với chiếc Boeing's 787 and 777.

Kỹ thuật 3D printing cũng được dùng bởi các lực lượng không quân để chế tạo phụ tùng cho máy bay. Trong 2015, phản lực cơ chiến đấu của Anh, Royal Air Force Eurofighter Typhoon fighter jet, đã bay với những phụ tùng được "in" ra. Không lực Hoa Kỳ đã bắt đầu làm việc với "3D printers", và Không lực Do Thái cũng đã mua "3D printer" để "in ra" (chế tạo) đồ phụ tùng.

Y tế và Nha khoa

Với sự trợ giúp của computer và tia laser, 3D printing có thể chế tạo sản phẩm có độ chính xác rất cao.  Cũng nhờ vào các sở trường đó, ngành này còn có thể cung ứng khả năng "đặc chế" và "cá nhân hóa" (customization and personalization capabilities) các sản phẩm.  Nghĩa là có thể chế tạo ra sản phẩm đúng theo nhu cầu đòi hỏi đặc biệt của riêng từng cá nhân. Chẳng hạn "đặc chế" và "cá nhân hóa" các sản phẩm như quần áo, hay giầy dép có kích thước không thông dụng, hoặc "đặc chế" các dụng cụ trợ giúp người khuyết/ tàn tật.

Những yếu tố này chính là những gì tối cần thiết cho những ứng dụng cho ngành y tế và nha khoa.  Ngoài việc được dùng trong kỹ nghệ y tế và nha khoa để chế ra các mẫu sản xuất trong giai đoạn nghiên cứu, kỹ thuật 3D printing còn được dùng để đúc những lớp bọc răng, hoặc sản xuất những bộ phận cấy, ghép (implant) vào đầu gối, hoặc bên hông. Rồi còn những dụng cụ trợ thính, tay chân giả... Tất cả những thứ này đòi hỏi các dụng cụ, các bộ phận nhân tạo phải vừa vặn, ăn khớp một cách gần như tuyệt hảo cho từng cá nhân khác biệt.

Theo tin về kỹ thuật từ BBC, phát hành ngày 8 tháng 3, 2012, trong tháng 6 năm 2011, tại Hoà Lan đã có một cuộc giải phẫu được giới bác sĩ xem là đầu tiên trong việc gắn hàm dưới vào mặt của một bà lão 83 tuổi, và hàm dưới này được chế tạo bằng kỹ thuật 3D printing.

Cuộc giải phẫu này diễn ra theo sau các nghiên cứu tại học viện nghiên cứu Biomedical Research Institute của Đại học Hasselt ở Bỉ, và phần hàm dưới nói trên được chế tạo bởi hãng LayerWise - một nhà sản xuất chuyên ngành về các bộ phận bằng kim loại cũng ở tại Bỉ.

Trong trường hợp trên, xương hàm dưới đã bị nhiễm trùng kinh niên (chronic bone infection) phải cần đến một cuộc giải phẫu tái tạo toàn bộ để chữa trị. Nhưng việc này rất nguy hiểm vì tuổi tác đã cao của người bệnh, cho nên phải chọn kỹ thuật cấy ghép mới.  Việc cấy ghép này rất phức tạp vì có liên hệ đến các khớp nối, đến những khoảng không để có đủ chỗ trống nhằm tạo sự gắn bó với các cơ bắp cùng là các đường rãnh để điều hướng việc tái phát triển của dây thần kinh và mạch máu.

Tuy nhiên, sau khi đã hoàn tất việc thiết kế kỹ thuật số (3D digital design), thì chỉ cần vài giờ để "in".  Kỹ sư Ruben Wauthle, của LayerWise, đã nói với BBC: "Tia laser đã được dùng để làm chảy các lớp mỏng bằng bột titanium để chúng dính vào nhau tạo ra bộ phận này. Với bề dầy là 1mm, cần đến 33 lớp mỏng này, vì vậy phải có đến hàng nhiều ngàn lớp mỏng như vậy để tạo ra xương hàm."

Cuộc giải phẫu này mất bốn tiếng, chỉ bằng một phần năm thời gian thực thiện cuộc giải phẫu tái tạo theo truyền thống cũ.  Là người đứng đầu nhóm giải phẫu, Dr. Jules Poukens của Đại học Hasselt, cho biết: "Chỉ ít lâu sau khi tỉnh dậy sau khi bị gây mê, bệnh nhân nói được vài chữ, và ngày sau đó thì bà đã có thể nuốt được".

Thời lượng giải phẫu đã giảm thiểu được nhiều như vậy vì phần "xương" (bằng titanium) mới ghép đã ăn khớp với bệnh nhân một cách tuyệt hảo.  Ruben Wauthle, của LayerWise, nói: "Cách trị liệu mới này ra mắt thế giới lần đầu vì nó liên quan đến việc cấy ghép lần đầu tiên để thay thế toàn bộ hàm dưới của một bệnh nhân."  Bà bệnh nhân đã có thể về nhà sau 4 ngày.

Theo tin của nydailynews.com, tại Hoa Kỳ, công ty Oxford Performance Materials, chuyên về 3D printing tại Connecticut, đã thông báo là vào ngày 18 tháng 2, 2013, cơ quan Food and Drug Administration (FDA) của Hoa Kỳ đã chấp thuận cho phép công ty này thực hiện việc cấy ghép sọ. Quyết định trên của FDA đã đưa đến việc giải phẫu đầu tiên tại US với 3D printing vào ngày 04 tháng 3, 2013.

Cuộc giải phẫu này đã giúp thay thế 75% toàn bộ xương sọ của bệnh nhân. Phần cấy ghép này, được gọi là OsteoFab Patient Specific Cranial Device, được tạo thành từ chất nhựa y sinh học (biomedical polymer) rất giống như chất tạo ra xương.

Theo CNET, Scott DeFelice, là CEO của Oxford Performance Materials, cho biết hàng tháng ông thấy có khoảng từ 300 đến 500 bệnh nhân phải dùng các phần cấy ghép.  Các bệnh nhân này gồm đủ mọi loại người từ bệnh nhân ung thư, đến nạn nhân của tai nạn xe cộ và cả binh sĩ nữa.

DeFelice tin rằng kỹ thuật 3D printing này mang tính cách "chuyển hóa" (transformative) và đột biến (disruption), ông ta nói với Tech News Daily: "Sẽ không có phần nào trong kỹ nghệ chỉnh hình mà không bị 3D printing đụng tới."

Ảnh hưởng đến xã hội

Theo tuần san The Economist, ngày 10 tháng 2, 2011, tại Luân Đôn: "Kỹ thuật 3D printing có thể sẽ đem đến một ảnh hưởng sâu xa đến thế giới cũng giống như là việc đã có nhà máy vào khoảng 1785, khi cuộc cách mạng kỹ nghệ I đang thành hình...  Tương tự, cũng không ai có thể tiên liệu được ảnh hưởng của đầu máy hơi nước trong năm 1750 hoặc máy in vào năm 1450, hoặc transistor vào năm 1950.  Thì ngày nay đoán trước được ảnh hưởng lâu dài của 3D printing cũng là một việc không làm được. Nhưng kỹ thuật này đang tiến đến, và nó có khả năng làm đảo lộn mọi lãnh vực mà nó đụng đến.”

Cũng theo tuần san này, việc "in" (chế) ra các đồ phụ tùng và các loại sản phẩm đã có tiềm năng làm thay đổi ngành kỹ nghệ chế tạo vì 3D printing đã làm giảm giá phí cũng như cắt bớt đi nhiều yếu tố may rủi trong sản xuất. Nhà sản xuất không còn phải lo lắng đến chuyện phải bán được hàng ngàn hoặc hàng trăm ngàn món đồ mới đủ để trang trải sở phí sản xuất. Trong một thế giới mà ý niệm về kinh tế theo tỉ lệ (economy of scale), nghĩa là bán càng được nhiều thì giá thành của mỗi đơn vị sản phẩm càng hạ, đã không còn là điều quan trọng nữa, thì việc sản xuất hàng loạt các món hàng giống hệt nhau sẽ không còn là điều cần thiết hay thích hợp nữa, đặc biệt nhất là 3D printing còn cho phép việc "đặc chế" (customisation) các món hàng cho riêng từng khách hàng.

Một khi sự sản xuất theo mô hình 3D printing được đại chúng hóa, chắc chắn sẽ có sự thay đổi lớn trong các tương quan giữa nhà sản xuất và giới tiêu thụ.  Theo mô hình sản xuất dây chuyền và hàng loạt của Henry Ford, các sản phẩm được chế tạo theo khuôn mẫu hàng loạt và được phân phối theo nấc thang đi từ nhà sản xuất xuống tới khách hàng tiêu thụ và hàng hóa được chuyển tải và phân phối qua trung gian của giới vận chuyển và thương gia.  Nói một cách hơi ví von một chút, thì mô hình này tượng trưng cho hình thái trung ương tập quyền, theo đó trung ương là các nhà sản xuất hoàn toàn chủ động nắm quyền sản xuất và phân phối. Còn giới tiêu thụ tại các địa phương chỉ việc "nộp" tiền để đổi lấy hàng.

Nhưng khi qua đến mô hình 3D printing, các sản phẩm có thể được "đặc chế" (customized) riêng từng cái một, đúng theo sở thích và ý muốn của từng khách hàng và qua 3D printer họ có thể "in" ra sản phẩm đó. Cũng mượn theo cách nói ví von, thì mô hình 3D printing này tượng trưng cho hình thái "tản quyền" từ trung ương sản xuất xuống địa phương tiêu dùng.  Giới địa phương tiêu dùng còn có quyền "tự trị" thay đổi, điều chế lại các sản phẩm nguyên thủy của “trung ương” cho vừa với sở thích của họ.

Thêm nữa, với sức mạnh của Internet, bản vẽ thiết kế (blueprint) của một sản phẩm có thể được gửi đến bất cứ nơi nào trên thế giới để được "in ra" (sản xuất) qua máy 3D printer với các loại "mực nguyên tố" (elemental inks) có khả năng kết hợp lại được bất cứ các loại chất liệu cần thiết để tạo ra sản phẩm đó ở bất cứ dạng thể nào.  Và người bán chỉ cần thu xếp gửi các "chi tiết" sản xuất đến cơ sở thương mại 3D printing nào gần nơi cư ngụ của người mua và sau đó chỉ việc "in" ra sản phẩm.

Không còn cần đến giới trung gian phân phối và vận chuyển, cũng không phải đóng thuế các món hàng nhập cảng và bên nhà bán hàng cũng tiết kiệm được giá phí tồn kho, thì chắc chắn giá thành của sản phẩm sẽ giảm đi, đem lại nhiều lợi cho người tiêu thụ.

Nhìn vào sự thay đổi to lớn trong tương quan giữa giới sản xuất và người tiêu thụ cũng như trong quy trình sản xuất với phương cách "chế tạo cộng thêm" (additive manufacturing), có một số nhà tương lai học như Jeremy Rifkin cho rằng 3D printing, có thể được xem như là một bước tiến kế tục của cuộc cách mạng kỹ nghệ lần thứ hai khi quy trình sản xuất bị ngự trị bởi phương cách lắp ráp dây chuyền.

Giới hạn

Theo livescience.com, dù đem lại những hiệu dụng mới, 3D printing cũng sẽ không thay thế những phương pháp sản xuất hàng loạt để chế tạo những sản phẩm theo tiêu chuẩn thông thường, như nồi niêu xoong chảo.  Cũng như đa số các 3D printers không chế tạo sản phẩm có kích thước vượt quá kích thước của các thiết bị gia dụng như máy giặt hay tủ lạnh.

Nhưng giới hạn nghiêm trọng nhất vẫn là vấn đề nguyên vật liệu. Đa số các 3D printers chỉ có thể "in ra" các vật thể bằng một số vật liệu tương đối đơn giản.  Còn những vật thể quá phức tạp như các smart phone với những mạch điện chồng chất, thì chưa tìm được một nguyên vật liệu tương ứng cho 3D printing dùng trong việc chế tạo.

     Thy Trang

   Oct 04, 2016

Chú thích:
(1) Về vụ Defense Distributed kiện Bộ Ngoại Giao Hoa Kỳ, xem: http://reason.com/blog/2015/05/07/cody-wilson-sues-state-department-over-t
(2) Xem: http://www.cnn.com/2016/05/05/fashion/manus-x-machina-met-exhibition/