Có rất nhiều thuật ngữ khác nhau được dùng để chỉ công nghệ sản xuất đắp dần - quen thuộc nhất là Công nghệ in 3D, bên cạnh những tên khác như Công nghệ tạo mẫu nhanh, Công nghệ chế tạo nhanh và Công nghệ chế tạo trực tiếp. Như vậy, hầu hết các thuật ngữ này đều ra đời dựa trên cơ chế hay tính chất của công nghệ. Thuật ngữ “in 3D” sẽ cho người nghe hình dung về việc sử dụng máy in phun với đầu mực di chuyển trên giấy để tạo ra các sản phẩm hoàn thiện, giống như máy in bình thường hiện nay vẫn hay sử dụng tại văn phòng. Trên thực tế thì công nghệ sản xuất đắp dần cũng có thể hoạt động tương tự như vậy, nhưng nó còn có những quá trình, kĩ thuật tiến bộ hơn. Một cách cụ thể, Hiệp hội vật liệu và thử nghiệm Mỹ (American Society for Testing Materials - ASTM) đã đưa ra một khái niệm rõ ràng về công nghệ đắp dần: “Công nghệ sản xuất đắp dần là một quá trình sử dụng các nguyên liệu để chế tạo nên mô hình 3D, thường là chồng từng lớp nguyên liệu lên nhau, và quá trình này trái ngược với quá trình cắt gọt vẫn thường dùng để chế tạo xưa nay”. Có thể thấy đây là một phương pháp sản xuất hoàn toàn trái ngược so với các phương pháp cắt gọt - hay còn gọi là phương pháp gia công, mài giũa vật liệu nguyên khối - bằng cách loại bỏ hoặc cắt gọt đi một phần vật liệu, nhằm có được sản phẩm cuối cùng. Còn với sản xuất đắp dần, ta có thể coi nó là công nghệ tạo hình như đúc hay ép khuôn, nhưng từ những nguyên liệu riêng lẻ để đắp dần thành sản phẩm cuối cùng.

Công nghệ sản xuất đắp dần ra đời đã được 30 năm nay. Năm 1986, Charles Hull sáng tạo ra một quá trình gọi là Stereolithography – sản xuất vật thể từ nhựa lỏng và làm cứng lại nhờ laser. Sau đó, ông Hull thành lập công ty 3DSystems, một trong những nhà cung cấp công nghệ lớn nhất hiện nay trong lĩnh vực sản xuất đắp dần. Nếu lập biểu thời gian thì chúng ta sẽ thấy công nghệ này phát triển theo một biểu đồ logarit. Từ 1986 đến 2007, trong 20 năm đầu tiên, công nghệ này mới chỉ có các bước đi nhỏ, chậm, đây được gọi là giai đoạn xâm nhập, bước nền cho công nghệ tạo mẫu nhanh. Tuy nhiên đến năm 2009, đã có một sự biến động lớn trên thị trường, nhiều bằng sáng chế về công nghệ này đã hết hạn bảo vệ bản quyền, trong đó có bằng sở hữu FDM. Quá trình Fuse Deposition Modelling (FDM) tạo hình sản phẩm nhờ nấu chảy vật liệu rồi xếp đặt chồng lớp, vốn được sở hữu bởi hãng Stratasys, một trong những đối thủ cạnh tranh hàng đầu trong lĩnh vực. Khi bằng sáng chế về FDM hết giá trị, công nghệ này đã thu hút nhiều nhà sản xuất tham gia. Giá thành sản xuất giảm và FDM trở thành một trong những chìa khóa công nghệ cơ bản của các máy sản xuất đắp dần được tiêu thụ trên thị trường hiện nay. Ngoài ra, đến năm 2014, các bằng sáng chế cho công nghệ Nung kết sử dụng laser (Selective Laser Sintering-SLS) cũng bắt đầu hết hạn, tạo cơ hội cho những sáng chế mới phát triển hơn nữa ngành sản xuất đắp dần, mở đường cho một thời kỳ phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp này trong tương lai rất gần.

Năm 2013, ngành công nghệ sản xuất đắp dần trị giá khoảng 3,1 tỷ USD/năm, tăng 35% so với năm 2012. Trong vòng sáu năm tới, tốc độ tăng trưởng trung bình được dự đoán ở mức cao, khoảng 32%/năm và đạt mức 21 tỷ USD vào năm 2020.Trong vòng sáu năm tới, tốc độ tăng trưởng trung bình được dự đoán ở mức cao, khoảng 32%/năm và đạt mức 21 tỷ USD vào năm 2020.

Nguyên lý công nghệ sản xuất đắp dần

Để bắt đầu, ta cần một bản thiết kế vật thể 3D trên phần mềm CAD, một phần mềm quen thuộc hỗ trợ thiết kế trên máy tính. Mô hình của vật thể hoặc được thiết kế trực tiếp trên phần mềm này hoặc được đưa vào phần mềm thông qua việc sử dụng thiết bị quét laser. Sau khi bản thiết kế được hoàn thành, ta cần tạo ra tài liệu STL - Standard Tessellation Language, một dạng tài liệu quen thuộc với công nghệ sản xuất đắp dần. Làm tesselate theo ngôn ngữ Tesselation chuẩn là chia một vật thể thành những đa giác nhỏ hơn, để mô phỏng cho cấu trúc bên ngoài và cả bên trong của vật thể. Đây là phần rất quan trọng trong sản xuất đắp dần. Khi tài liệu đã được hoàn thiện, hệ thống sẽ chia nhỏ thiết kế mẫu thành nhiều lớp khác nhau và chuyển thông tin đến thiết bị sản xuất đắp dần. Sau đó, hệ thống sản xuất đắp dần sẽ tự chế tạo vật thể theo từng lớp một cho đến khi vật thể cần sản xuất được hoàn thiện. Để sản xuất các vật thể, các hệ thống máy in 3D sử dụng kết hợp nhiều công nghệ khác nhau. Các công nghệ này được phân loại dựa vào bản chất vật liệu. In 3D hay sản xuất đắp dần có thể làm việc với vật liệu rắn (nhựa, kim loại, polymer), vật liệu lỏng (nhựa lỏng đông cứng lại nhờ tác động của laser hay ánh sáng điện tử), hay vật liệu dạng bột (bột kim loại, bột gốm kết dính với nhau tạo thành sản phẩm…).

Sau quá trình này thường có thêm một vài khâu hoàn thiện sau sản xuất. Có thể là loại bỏ bụi bẩn hoặc các chất liệu khác bám trên sản phẩm. Ngoài ra, đôi khi chúng ta cần thêm quá trình thêu kết để có thể phủ kín các lỗ hổng trên sản phẩm. Hoặc sử dụng một vài quá trình thẩm thấu để phủ kín sản phẩm bằng các vật liệu khác.

Các công nghệ sử dụng trong sản xuất đắp dần có thể mở ra nhiều cách kết hợp các loại vật liệu, phương pháp nung chảy và kết dính khác nhau. Mỗi công nghệ đều có những ưu - nhược điểm và hiệu quả nhất định theo từng mục đích cụ thể. Trong khi một số công nghệ in 3D chỉ có thể sử dụng một loại vật liệu riêng biệt, một số công nghệ khác lại linh hoạt, có thể làm việc với nhiều loại và dạng vật liệu khác nhau. Gần đây, máy in 3D đã có khả năng sử dụng vật liệu mới như kính, sô-cô-la và ngay cả các tế bào của con người.

Ứng dụng trong sản xuất và đời sống

Công nghiệp sản xuất chế tạo

Tất nhiên, các ngành công nghiệp sản xuất đã trở thành đối tượng sử dụng in 3D nhiều nhất. Lý do chính khiến công nghệ sản xuất đắp dần được sử dụng rộng rãi trong môi trường công nghiệp là do nó cho phép sản xuất các bộ phận với số lượng ít, bộ phận có hình dạng phức tạp, cắt giảm phế liệu, tạo nhanh sản phẩm thử nghiệm, sản xuất theo yêu cầu. Lý do nữa để sử dụng in 3D là giúp giảm độ phức tạp trong quản lý chuỗi cung ứng, cho phép sản xuất các bộ phận tại chỗ thay vì phải sản xuất ở nơi khác mang đến. Vì vậy, in 3D mở ra tiềm năng về lợi thế chi phí sản xuất, cải tiến quy trình và cả sản phẩm cho các nhà cung cấp trong một số trường hợp cụ thể.

Ngoài mục đích thử nghiệm, thiết kế, tạo mẫu và sản xuất một số bộ phận, công cụ lắp ráp đặc biệt, ngành công nghiệp ô tô đã sử dụng công nghệ in 3D để sản xuất ra những chiếc xe hoàn chỉnh. Trên thực tế, một chiếc xe tên là Urbee đã được sản xuất toàn bộ bằng công nghệ in 3D. Nhà sản xuất chiếc xe này đã tập trung vào việc tăng tối đa số lượng các bộ phận xe được in 3D với mục tiêu chính là tiết kiệm nhiên liệu.

Công nghiệp điện tử cũng là một trong những ngành ứng dụng đầu tiên của in 3D. Máy in 3D đã được sử dụng để chế tạo các bộ phận phức tạp đặc biệt từ các chất liệu khác nhau và đã mở ra một trào lưu mới của ngành công nghiệp này. Bên cạnh đó, in 3D còn hoàn toàn phù hợp với ngành công nghiệp thời trang, nơi mà cá tính đóng vai trò vô cùng quan trọng. Trang sức và trang phục thiết kế theo yêu cầu cá nhân được sản xuất bằng công nghệ in 3D hiện nay đã trở nên phổ biến trên thế giới.

Ứng dụng in 3D trong công nghiệp - Wohlers Associates, tháng 5, 2014

Một đối tượng nổi bật khác của công nghệ sản xuất đắp dần là ngành hàng không vũ trụ. Con người đã ứng dụng công nghệ sản xuất đắp dần trong việc sản xuất các bộ phận máy bay, đặc biệt là các bộ phận có hình dạng phức tạp. Công nghệ tiên tiến này hữu ích trong sản xuất công cụ, kiểm tra, bảo trì, lắp ráp và hạn chế số lượng hàng tồn kho. Hơn nữa, in 3D cho phép cải tiến hiệu suất, như tiết kiệm nhiên liệu nhờ giảm trọng lượng các bộ phận từ các nguyên liệu tiên tiến hơn.

Tương tự, ngành công nghiệp quốc phòng sử dụng in 3D cho các mục đích sản xuất đặc biệt và tiết kiệm chi phí. Ngoài sản xuất theo yêu cầu phức tạp, sản xuất với số lượng nhỏ, in 3D có lợi thế khác biệt trong sản xuất quốc phòng - đó là sản xuất và thay thế nhanh chóng khi có nhu cầu, và trực tiếp trên chiến trường. Sau việc sử dụng nhựa để sản xuất, máy in kim loại 3D chế tạo súng đã ra đời bởi một công ty con của tập đoàn Stratasys kể trên. Bên cạnh đó, Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) sử dụng công nghệ in 3D để sản xuất một số bộ phận đặc biệt cho tàu vũ trụ. Hơn thế, NASA đã thực hiện việc in ấn này ngay trong không gian vũ trụ. 

Trong ngành thực phẩm, máy in 3D đã tạo ra rất nhiều loại thực phẩm khác nhau. Hầu hết các thực phẩm có nguyên liệu là chất lỏng hoặc bột đều có thể in ra bằng máy in 3D, trong đó sô-cô-la và bánh kẹo là những sản phẩm phổ biến hiện nay sử dụng công nghệ này. NASA cũng đã tiến hành in thực phẩm để sử dụng trên vũ trụ. Người ta dự kiến máy in 3D sẽ được áp dụng để sản xuất thịt từ các nguồn nguyên liệu khác nhau với mong muốn trở thành giải pháp cho nhu cầu dinh dưỡng của nhân loại.

Y tế - Chăm sóc sức khỏe

Công nghệ sản xuất đắp dần hay in 3D rất hữu ích trong sản xuất các mô hình sinh học (các mô hình bộ phận con người như xương, răng, tai giả...). Trong ứng dụng này, mô hình điện tử của bộ phận cơ thể con người được dựng bởi các hình ảnh ba chiều hoặc một máy quét 3D. Sau đó, mô hình sinh học được tạo ra từng lớp từng lớp nhờ vào công nghệ sản xuất đắp dần. Trong ngành giải phẫu, mỗi bệnh nhân là một cá thể riêng biệt và duy nhất, mô hình sinh học 3D cho phép bác sỹ thực hiện phẫu thuật thuận lợi hơn do có được sự hiểu biết sâu hơn về cơ thể bệnh nhân và các chẩn đoán được chính xác hơn. Nhờ đó, kế hoạch phẫu thuật được chi tiết hơn, các thử nghiệm, diễn tập phẫu thuật hay hướng dẫn trong ca mổ được đảm bảo về độ chính xác và chất lượng. Công nghệ in 3D còn hỗ trợ các thử nghiệm phương pháp và công nghệ y tế mới, tăng cường nghiên cứu y khoa, giảng dạy và đào tạo đội ngũ y bác sỹ.

Ngoài ra, cũng tương tự như việc tạo mô hình sinh học, công nghệ in 3D còn được dùng để thiết kế và sản xuất các bộ phận cơ thể giúp cho phẫu thuật tái tạo và cấy ghép. Đã có nhiều trường hợp các em bé bị bệnh tim hay mất cánh tay được cấy ghép các bộ phận được in ra nhờ công nghệ 3D, giúp cho cuộc sống của các em được dễ dàng và thuận lợi hơn. Các dụng cụ y tế như máy trợ thính, khung đỡ, mặt nạ, răng giả... đều có thể sản xuất bằng in 3D theo đúng như kích thước, hình dạng, đặc điểm của từng bệnh nhân. Một trong những ứng dụng thú vị nhất của in 3D là chế tạo mô và các cơ quan của con người, mà người ta hay gọi là In sinh học - Bioprinting. Nhờ vào công nghệ này, hệ thống tế bào mô của con người có thể được in theo lớp bằng mực sinh học - mực thu được qua xử lý đặc biệt các tế bào con người và các chất khác. Mặc dù vẫn có một số vấn đề liên quan đến sự ổn định và chức năng cấu trúc trong in sinh học, nhưng những tiến bộ đáng kể đã được ghi nhận với mô người và các cơ quan. In sinh học hứa hẹn những cơ hội quý báu cho phát triển thuốc y tế, phương pháp điều trị thử nghiệm, nghiên cứu y học, chữa lành vết thương, và cả cấy ghép. 

Chuỗi cung ứng dược phẩm cũng được thực hiện tốt hơn với in 3D. Trong tương lai, các hiệu thuốc hoặc thậm chí cá nhân có thể tự in các loại thuốc riêng cho mình từ các hợp chất thuốc bằng cách sử dụng máy in 3D. Hệ thống yêu cầu tuỳ biến cho phép kiểm soát và phân phối thuốc chính xác. Điều này giúp giảm các chi phí liên quan và cải thiện đáng kể việc điều trị tùy theo từng cá nhân.

Giáo dục

In 3D cũng có những ứng dụng thiết thực trong giáo dục, đặc biệt liên quan đến các môn học khoa học, công nghệ, kỹ thuật và kỹ năng toán học. Sinh viên có thể thiết kế và sản xuất các sản phẩm trong lớp học và có cơ hội thử nghiệm các ý tưởng, vừa học vừa làm với máy in 3D. Cách làm này làm tăng hứng khởi học tập, làm việc theo nhóm, tương tác trong lớp học cũng như hỗ trợ khả năng sáng tạo, kỹ năng máy tính, và khả năng tư duy ba chiều của sinh viên. Nhờ vào in 3D, sinh viên được tiếp xúc sớm với khái niệm kỹ thuật trước khi được dạy cao hơn, hiểu sâu hơn nội dung của các khóa học kỹ thuật. Đối với giáo viên, các mô hình vật thể 3D tự sản xuất sẽ phù hợp hơn cho mục đích môn học, giúp hình dung được khái niệm hoặc tiến hành thí nghiệm ngay tại lớp. Ở Mỹ hay Trung Quốc, các kế hoạch đưa công nghệ và máy in 3D đến các trường học, ngay cả cho trẻ em và học sinh tiểu học, đã được bắt đầu triển khai.

Kiến trúc và xây dựng

Dù mới chỉ ở giai đoạn đầu tiên nhưng đã có rất nhiều nỗ lực được thực hiện thành công trong việc xây dựng các toà nhà bằng các máy in 3D khổng lồ. Vật liệu phổ biến nhất cho in xây dựng là nhựa, bê tông và cát. Phương pháp in 3D trong xây dựng có thể mang lại những cải tiến đáng kể về chất lượng, tốc độ, chi phí, đặc biệt là trong chi phí lao động, cải thiện tính linh hoạt, đảm bảo an toàn xây dựng và giảm các tác động môi trường. Ý tưởng xây nhà trên mặt trăng bằng in 3D đã xuất hiện tại một số trung tâm nghiên cứu trên thế giới. Công nghệ sản xuất đắp dần hay in 3D cho phép sáng tạo, chỉnh sửa một cách dễ dàng theo ý của khách hàng trong thiết kế kiến trúc và xây dựng thực tế.

Trong gia đình

Với chi phí thấp và sự tiện dụng, máy in 3D sẽ dần trở thành một thiết bị trong gia đình bạn. Máy in 3D để bàn cho phép bạn sản xuất bất cứ thứ gì bạn muốn ngay trong căn nhà riêng của mình, tất nhiên là với kích thước phù hợp với máy in và các nguyên liệu có thể có. Các vật dụng yêu thích như đồ chơi, đồ dùng và đồ vật trang trí là những ứng dụng phổ biến nhất. Nhờ máy in 3D để bàn, mỗi người có thể tự thiết kế và sản xuất vật dụng theo yêu cầu riêng biệt, làm nên cá tính của bản thân. Công nghệ này cũng góp phần làm tăng khả năng và cơ hội sáng tạo của mỗi người. Và hơn thế, in 3D tại gia đình làm giảm bớt các khó khăn trong chuỗi cung ứng truyền thống. Sự xuất hiện của in 3D trực tuyến đóng vai trò quan trọng trong việc sử dụng rộng rãi máy in 3D để bàn. Ở môi trường trực tuyến, mọi người có thể mua và chia sẻ các kiến thức, ý tưởng, thiết kế và các vật thể in 3D. Ví dụ như trang web Thingiverse cho phép mọi người tải về thiết kế in 3D miễn phí trong kho dữ liệu của họ, cũng như cho phép bổ sung những thiết kế riêng của mình vào kho dữ liệu đó. Khác một chút, Shapeways là một chợ in ấn trực tuyến, nơi mọi người có thể mua và bán sản phẩm in 3D, tạo cơ hội kinh doanh từ khả năng in 3D của mỗi người, cũng như tạo điều kiện cho những người không sở hữu máy in 3D có thể tận dụng nguồn tài nguyên của cộng đồng.

Mặc dù có những ứng dụng to lớn trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau, công nghệ in 3D cũng đặt ra không ít thách thức cho các nhà kinh doanh, sản xuất và xã hội. Con người có thể dùng công nghệ in 3D để tạo ra các bộ phận, tế bào cơ thể giúp điều trị bệnh tật, nhưng cũng có thể tạo ra súng đạn trái phép hay sản phẩm độc hại. Bên cạnh đó, ưu điểm chế tạo nhanh, tại chỗ của công nghệ sẽ khiến những nền kinh tế phụ thuộc vào nguồn lao động giá rẻ để sản xuất đồ dùng hằng ngày như quần áo và đồ chơi trẻ em gặp thay đổi lớn. Vì vậy làm sao để quản lý một cách có hiệu quả việc sử dụng công nghệ mới, phát huy các ưu điểm của nó và hạn chế các mặt tiêu cực đến nền kinh tế và xã hội là điều không hề đơn giản.

Bài 2: Công nghệ in 3D - Tác động và thách thức


Cô bé Faith Lennox thích thú khi nhận cánh tay giả được sản xuất bằng công nghệ in 3D. Nhờ công nghệ in 3D, chiếc tay giả siêu nhẹ (0,5kg) này chỉ tốn 50 USD, trong khi bình thường, chi phí vào khoảng 10 nghìn USD

Tác động về mặt kinh tế-công nghiệp

Giảm thời gian và chi phí

Một nguyên tắc căn bản trong kinh doanh từ bao lâu nay mà ngay những người buôn bán nhỏ lẻ chưa từng qua trường lớp kinh tế đều hiểu, đó là càng sản xuất nhiều thì chi phí trung bình của mỗi đơn vị sản phẩm càng giảm – hay còn gọi là hiệu ứng kinh tế nhờ quy mô (economy of scale). Đó cũng là một trong những rào cản của những người mới khởi nghiệp, do không thể cạnh tranh về chi phí sản xuất cũng như giá cả với những công ty lớn sản xuất hàng loạt. Những rào cản này từ đâu mà có? Đó là chi phí đầu tư ban đầu cho máy móc sản xuất, nhà xưởng (chi phí cố định)... Khi số lượng sản phẩm làm ra càng nhiều, thì phần chi phí cố định chia ra trung bình trên mỗi đơn vị càng giảm, nhờ đó mà tổng chi phí cho mỗi đơn vị cũng giảm dần theo quy mô. Những công ty lớn, với dây chuyền sản xuất hàng loạt, đưa chi phí sản xuất trung bình giảm đến mức tối thiểu, nhờ đó có thể thống lĩnh thị trường bằng việc mạnh tay giảm giá bán, đánh bật những nhà sản xuất nhỏ lẻ. Tuy nhiên với sự xuất hiện của công nghệ in 3D, đối với nhiều ngành công nghiệp, chi phí đầu tư cho máy móc ban đầu cho mỗi sản phẩm mới có thể trở nên rất nhỏ, thậm chí bằng 0, khiến cho rào cản về quy mô này bị phá vỡ.

Thật vậy, theo nghiên cứu của Đại học Deloitte, đối với việc sản xuất những mặt hàng tiêu dùng từ giày dép đến xe máy, công nghệ in 3D làm giảm thời gian đưa ra thị trường tới 90%. Còn về mặt chi phí cho mẫu thử nghiệm, trong một số trường hợp, có thể giảm từ 2.500 USD xuống chỉ còn 50 USD. Thông tin từ Stratasys, một trong những nhà cung cấp thiết bị sản xuất in 3D lớn nhất, cũng khẳng định thêm những kết quả nghiên cứu của Deloitte. Theo Stratasys, sản xuất đắp bồi có thể giúp giảm chi phí công cụ từ 50 tới 95% và đẩy nhanh thời gian hoàn thành quá trình sản xuất (lead time) từ 30 đến 80%.

Một nghiên cứu khác của Deloitte đối với một mẫu động cơ thử nghiệm trong ngành công nghiệp ô tô, chi phí sản xuất nhờ in 3D là 3.000 USD, thay cho xấp xỉ 500.000 USD bằng công nghệ truyền thống.

Còn trong lĩnh vực y tế? Sử dụng công nghệ in 3D trong sản xuất bộ phận thay thế hàm bằng titan, giúp giảm thời gian phẫu thuật 60 đến 80%. Hay như trường hợp của một bé gái bên Mỹ, gia đình bé chỉ phải trả 50 USD cho chiếc tay giả siêu nhẹ (0,5kg), dễ dàng sử dụng nhờ công nghệ 3D. Bình thường hiện nay, chi phí cho chiếc tay giả tương tự là khoảng 10 nghìn USD, thậm chí có thể lên tới 40 nghìn.

Giảm ưu thế nhờ chuyên môn hóa của công ty lớn

Thêm vào đó, trước đây, các mô hình kinh tế luôn hướng đến một sự chuyên môn hóa nhất định do hạn chế về chi phí ban đầu của mỗi chủng loại sản phẩm. Ví dụ, để làm nên môt chiếc ô tô hoàn chỉnh, nhà sản xuất không thể đầu tư máy móc, nhân công cho việc sản xuất bộ phận khung xe, săm lốp hay bộ phận điều khiển cùng một lúc, mà chỉ có thể tập trung vào một vài phần nhất định và cho thầu lại những bộ phận khác. Những người kinh doanh nhỏ hiếm khi có đủ điều kiện về tài chính cũng như quan hệ thị trường để có thể đảm bảo chuỗi sản xuất tương tự. Công nghệ in 3D, với khả năng cho phép sản xuất nhiều bộ phận khác nhau từ chung một hệ thống máy móc, sẽ thay đổi hoàn toàn sự chênh lệch về tiềm lực giữa hai bộ phận kinh doanh quy mô lớn và sản xuất nhỏ lẻ này. Vì vậy, doanh nghiệp mới và nhỏ có cơ hội cạnh tranh với các công ty truyền thống. Trong tình huống này, có thể lường trước được nhiều phản ứng dữ dội từ các công ty lớn hiện nay đối với sự phát triển công nghệ in 3D.

Giảm hao phí

Ngoài ra, các công ty hiện nay vẫn còn phải đau đầu về việc giảm thiểu hao phí hoặc tận dụng, xử lý nguồn nguyên liệu thừa sau sản xuất. Mối lo này sẽ không còn nữa khi mà công nghệ đắp bồi từng lớp thay cho đẽo gọt từ một khối nguyên liệu lớn có thể khiến giảm thiểu đến 90% nguyên liệu thừa.

Ví dụ trong ngành hàng không và quốc phòng, một trong những ngành có yêu cầu rất ngặt nghèo về chất lượng và độ an toàn của sản phẩm, đôi khi tỉ lệ hàng phế liệu có thể lên tới 97%. Công nghệ in 3D có thể triệt tiêu hoàn toàn phần hao phí này xuống tới còn 0%. Airbus khi sử dụng công nghệ này sản xuất dòng máy bay A320, đã có thể giảm 64% khối lượng vật liệu máy bay mà không hề ảnh hưởng đến sức mạnh và tính năng.

Với công nghệ in 3D, những rào cản căn bản về mô hình sản xuất nêu trên có thể được khắc phục một cách dễ dàng. Các nhà kinh doanh, nếu muốn tạo ra sự khác biệt hoặc chiếm lĩnh được thị trường, không thể sử dụng lá bài về chi phí và quy mô được nữa, mà bắt buộc phải tập trung vào phát triển những yếu tố khác của sản phẩm, ví dụ như thiết kế, chuỗi cung ứng cũng như dịch vụ hoặc chức năng đi kèm.

Đây có thể coi là là một cuộc cách mạng về mô hình sản xuất. Nhà thiết kế không còn phải bận tâm đến những hạn chế của nguồn nguyên liệu từ xa hoặc của máy móc mà có thể biến mọi ý tưởng độc đáo của mình thành hiện thực trong vài ngày. Các nhà quản lý không còn cần một đội ngũ đông đảo những người ngồi lắp ráp các bộ phận rời với nhau nữa, mà là những người có thể tùy chỉnh từng chi tiết nhỏ nhất của sản phẩm một cách nhanh chóng theo yêu cầu của khách hàng. Những sản phẩm sản xuất hàng loạt sẽ được thay thế bằng những sản phẩm tùy biến theo yêu cầu của từng khách hàng riêng biệt, với mức giá không hề khác biệt với những sản phẩm “hàng trăm như một” trước đây.

Ngay tại thời điểm hiện tại chúng ta cũng đã chứng kiến sự xuất hiện của những sản phẩm của công nghiệp 3D, như công ty Normal sử dụng công nghệ này để làm ra tai nghe nhạc chuẩn xác theo kích cỡ tai của từng khách hàng. Thị trường sẽ chứng kiến sự xuất hiện ồ ạt của những nhà sản xuất nhỏ, không còn e ngại bởi rào cản chi phí, lại thêm giàu sức sáng tạo và sẵn sàng lắng nghe mọi nhu cầu của khách hàng trong mục đích tìm kiếm chỗ đứng trên thị trường. Thậm chí không phải quá xa vời khi nói rằng khách hàng sẽ tham gia trực tiếp vào quá trình sản xuất. Với những tiến bộ vượt bậc trong việc hiện thực hóa mọi ý tưởng thiết kế sản phẩm, khách hàng tại khắp mọi nơi có thể đưa lên mạng những ý tưởng mới mẻ của họ, đề nghị nhà sản xuất đưa ra sản phẩm theo yêu cầu. Những nhà quản lý vĩ mô cần phải dự báo những tác động toàn cầu này nhằm có những thay đổi phù hợp trong quản lý kinh tế, xã hội và luật pháp, đặc biệt liên quan đến tiêu chuẩn và chứng nhận bản quyền sản phẩm.

Sự đột phá về công nghệ này cũng sẽ kéo theo hàng loạt sự thay đổi khác trong chuỗi cung ứng, dịch vụ khách hàng và mối quan hệ giữa các nhân tố thị trường, được trình bày tiếp theo đây.

Chuỗi cung ứng giá trị sản phẩm

Trong nền sản xuất hàng loạt, chuỗi cung ứng được quản lý dựa trên tính toán số lượng hàng hóa theo nhu cầu của khách hàng và qua đó thương lượng giá cả với nhà cung cấp nguyên liệu. Với sự thay đổi của mô hình kinh tế nhờ công nghệ in 3D, nhà sản xuất không còn lưu trữ một lượng lớn nguyên liệu nữa mà phải có khả năng đảm bảo nhiều loại nguyên liệu khác nhau với số lượng nhỏ. Điều này cũng kéo theo rất nhiều thay đổi về quản lý chuỗi cung ứng, nhằm đáp ứng các điều kiện vận chuyển, nhà xưởng, nhân công... cho từng loại nguyên liệu khác nhau. Mối quan hệ giữa người sản xuất với nhà cung cấp vì thế cũng sẽ biến đổi mạnh mẽ. Từ mối quan hệ dựa trên giá cả của nguyên liệu chính, yếu tố quan trọng nhất sẽ trở thành khả năng đáp ứng linh hoạt nhiều loại nguyên liệu, trong thời gian ngắn nhất, thậm chí là tức thời. Chúng ta thấy thấp thoáng ở đây sự trở lại của khái niệm sản xuất tức thời “just-in-time” của Ford và sau này là kanban của Toyota, nhưng ở một tầm cao mới: không chỉ là giảm thiểu hao phí, tồn kho trên mỗi đơn vị sản xuất tương tự mà còn là cho mỗi đơn vị sản xuất khác biệt, trong thời gian ngắn nhất, theo yêu cầu của khách hàng. Điều này cần sự phối hợp, thay đổi không chỉ của chính trong công ty sản xuất mà còn của các nhà cung ứng và hệ thống thông tin, đặc biệt là hệ thống hoạch định nguồn lực doanh nghiệp (ERP). Chúng ta không thể áp dụng kanban của nền kinh tế hàng loạt trước đây cho mô hình sử dụng công nghệ 3D, mà cần một hệ thống mới có thể tích hợp cả sự đa dạng của nhu cầu khách hàng và nguồn nguyên liệu trong hoạch định chiến lược. Đây cũng là một thách thức lớn cho những công ty công nghệ thông tin trong tương lai.

Dịch vụ khách hàng

* Dịch vụ trước bán hàng: Như đã nêu ở phần trên, với công nghệ in 3D, thị trường bão hoà về giá bán, các dịch vụ quảng cáo, kinh doanh trước bán hàng sẽ phải tập trung vào kết cấu, chức năng, thiết kế của sản phẩm thay cho yếu tố này. Những người bán hàng cũng phải đầu tư hơn vào nhu cầu riêng biệt của khách hàng, ngoài việc đề nghị những mức giảm giá lớn như trước đây. Việc tìm ra cách nào để quản lý cũng như đáp ứng nhu cầu riêng biệt này trên những mặt hàng tại các siêu thị, trung tâm phân phối lớn cũng sẽ là một thách thức cho những nhà kinh doanh trong tương lai. Khách hàng sẽ không còn nhu cầu đi đến những trung tâm phân phối nữa khi họ hoàn toàn có khả năng yêu cầu những sản phẩm với giá tương đương, mẫu mã và chức năng theo ý mình chỉ bằng vài cái nhấp chuột. Nhà sản xuất 3D dựa vào đó mà làm ra sản phẩm một cách nhanh chóng, theo đúng nhu cầu, thiết kế của khách hàng đã chọn lựa.

* Dịch vụ sau bán hàng: Cho đến nay, mỗi khi một bộ phận của sản phẩm gặp trục trặc, khách hàng cần đưa đến trung tâm bảo dưỡng để sữa chữa hoặc mua một linh kiện mới thay thế. Công nghệ in 3D sẽ cho phép khách hàng sở hữu những máy in đơn giản tại nhà, và do đó có thể tự làm ra những bộ phận thay thế trong một phạm vi nhất định khi cần thiết. Hoặc các cửa hàng, dịch vụ in 3D trung gian có thể giúp đáp ứng nhu cầu thiết bị thay thế một cách nhanh chóng. Điều này sẽ tác động không nhỏ đến tương tác giữa khách hàng và bộ phận dịch vụ hậu mãi, cũng như việc quản lý kho hàng hậu mãi (kho hàng dự trữ cho các nhu cầu thay thế linh kiện). Tầm quan trọng của dịch vụ sau bán hàng không còn nằm ở sự sẵn có của bộ phận thay thế mà ở sự linh hoạt, thường trực của đội ngũ tư vấn nhằm giúp khách hàng tự làm ra được bộ phận thay thế một cách chuẩn xác và nhanh chóng nhất. Việc tùy chỉnh các điều kiện trong hợp đồng sau bán hàng cũng sẽ là một vấn đề cần tính toán kĩ càng hơn, sao cho vẫn đem lại dịch vụ tốt nhất cho khách hàng mà không làm xáo trộn tổ chức nhân lực và cung ứng của doanh nghiệp.

Ảnh hưởng đến lao động-xã hội

Công nghệ in 3D cho phép giảm chi phí cũng như thời gian sản xuất. Điều đó có nghĩa là, ví dụ, thay vì cần năm phút để làm ra một bộ phận như hiện nay, trong tương lai với công nghệ mới, ta có thể chỉ còn cần hai phút. Sự thay đổi này, cùng với việc sử dụng robot, sẽ dẫn đến một bộ phận nhân công dư thừa không nhỏ trong các công ty sản xuất lớn. Thậm chí những nhà xưởng với máy móc 3D, không có bóng dáng một người công nhân cũng sẽ không còn là một điều viễn tưởng nữa.

Thêm vào đó, công nghệ in 3D còn tác động mạnh mẽ đến quan hệ về vai trò kinh tế giữa các nước phát triển và các nước đang hoặc chưa phát triển. Hiện nay, các công ty tại các nước phát triển nỗ lực tìm kiếm nguồn nhân công rẻ tại các nước nghèo (châu Phi, châu Á), với mục đích giảm giá thành sản phẩm. Việc dịch chuyển vị trí địa lí này cần tuân theo những hoạch định dài hạn về số lượng trong sản xuất hàng loạt, về quy trình vận chuyển và cung ứng sao cho bắt kịp nhu cầu thị trường địa phương. Công nghệ in 3D sẽ khiến cho nhu cầu tìm kiếm nhân công giá rẻ bị thay thế bởi nhu cầu về nhân công có năng lực sáng tạo, trình độ cao và chuỗi cung ứng gần hơn với thị trường tiêu thụ về mặt địa lý nhằm có thể đáp ứng mọi nhu cầu riêng biệt của khách hàng trong thời gian ngắn nhất. Đây có thể trở thành thiệt hại đáng kể cho các quốc gia từ lâu đã nổi lên như trung tâm sản xuất bởi có chi phí lao động thấp. Mặt khác, các quốc gia này còn phải đối mặt với những vấn đề nghiêm trọng trong việc nắm bắt giá trị của chuỗi cung ứng sản xuất do thiếu khả năng thiết kế. Với những nước đang phát triển, hiện nay còn dựa chủ yếu vào nguồn nhân lực “gia công”, nhà quản lý cần có những chính sách dài hạn nhằm thích ứng với việc suy giảm nhu cầu tuyển dụng nhân công giá rẻ. Ví dụ như đầu tư vào giáo dục, nâng cao toàn diện trình độ của đội ngũ nhân công trong tương lai nhằm đáp ứng nhu cầu của mô hình kinh tế mới, hoặc đầu tư vào công nghiệp sản xuất tại địa phương để tận dụng nguồn nhân công dư thừa, không còn được sử dụng bởi các công ty tại các nước phát triển.

Tuy nhiên điều này không có nghĩa là công nghệ in 3D sẽ gây ra thất nghiệp hàng loạt trên toàn thế giới. Khi máy tính ra đời và phát triển vào những năm 1970, dư thừa lao động cũng được cảnh báo. Vậy mà thay vào đó, chúng ta đã chứng kiến không phải biến chuyển về lượng mà là về chất trong nguồn lao động. Những công ty công nghệ như Google, Apple đã tạo ra hàng triệu việc làm, mặc dù với những yêu cầu kĩ năng hoàn toàn khác biệt so với nguồn lao động vài thập kỉ trước đây. Tương tự như thế, công nghệ in 3D có thể khiến giảm nhu cầu lao động trong các lĩnh vực sản xuất và bán lẻ, nhưng sẽ cần rất nhiều người có kĩ năng với máy móc 3D. Theo nghiên cứu của công ty Wanted Analysis tại Mỹ, từ tháng 8/2013 đến tháng 8/2014 nhu cầu tuyển dụng người có kĩ năng về in 3D đã tăng 103%. Nhu cầu nhân lực có thể bao gồm người bán hàng có hiểu biết về sản phẩm, người bảo trì máy in 3D, người có kiến thức về hệ thống thiết kế 3D, người lập trình hệ thống hoạch định nguồn lực doanh nghiệp với công nghệ 3D hay người quản lý tương tác và cung ứng khách hàng trên toàn thế giới. Đặc biệt trong ngành kỹ sư, cũng theo nghiên cứu của Wanted Analysis, nhu cầu lao động có kĩ năng 3D chiếm tới 35% tổng số thông báo tuyển dụng tại Mỹ.

Từ đó, công nghệ 3D có thể giúp các nước đang phát triển leo lên một tầm cao mới trong chuỗi cung ứng sản xuất bằng cách thúc đẩy khả năng thiết kế và tạo mẫu nhanh tại các quốc gia này.

Hơn hết, nỗi lo về sự suy giảm nền kinh tế quốc gia do thất nghiệp tràn lan cũng không hoàn toàn đáng ngại. Đúng là điều này có thể xảy ra trong thời kì quá độ chuyển giao công nghệ. Nhưng về dài hạn, công nghệ in 3D cho phép giảm chi phí sản xuất, do đó giảm giá thành sản phẩm, đồng nghĩa với giảm chi phí sinh hoạt của người dân cũng như tăng lợi nhuận của doanh nghiệp. Tương tác chủ yếu trên máy tính cũng sẽ thúc đẩy giao lưu kinh tế trên toàn thế giới. Nhờ vào những yếu tố trên mà tổng sản phẩm quốc nội (GDP) sẽ tăng theo.

Nền tảng pháp lý

Việc phổ biến in 3D sẽ gây những tác động sâu sắc đến các quy định về quyền sở hữu trí tuệ vì công nghệ này cho phép tái tạo các đối tượng hoặc vật chất hóa các thiết kế. Doanh nghiệp có thể gặp khó khăn nghiêm trọng khi các hãng khác hoặc thậm chí các cá nhân có thể dễ dàng sao chép sản phẩm của mình bằng cách sử dụng tập tin thiết kế hoặc bằng máy quét 3D. File CAD của các vật thể, giả định là đã có bảo hộ sở hữu trí tuệ, cũng có thể bị chia sẻ ngay tức thì với cả thế giới nhờ vào các thiết bị in 3D trực tuyến. Rất khó khăn cho cả người dùng lẫn cơ quan chức năng để phân biệt việc in 3D có mâu thuẫn với quyền sở hữu trí tuệ hay không. Ngoài ra, việc việc theo dõi và xác định bất kỳ một hành vi vi phạm sở hữu trí tuệ nào do sử dụng máy in 3D cũng vô cùng phức tạp. Mâu thuẫn quyền sở hữu trí tuệ cao ở mức độ doanh nghiệp, thậm chí lên đến tầm quốc gia, là hoàn toàn có nguy cơ xảy ra.

In 3D, ngoài ra, còn có thể gây ra ảnh hưởng nghiêm trọng đến an ninh quốc gia. Công nghệ 3D tạo điều kiện cho sản xuất phân tán phát triển. Điều này cũng có nghĩa là không chỉ những sản phẩm có ý nghĩa tốt đẹp và hữu dụng được làm ra mà các mặt hàng khác như vũ khí - thông thường vẫn chịu sự kiểm soát ở tầm quốc gia - cũng sẽ được chế tạo dễ dàng với giá rẻ hơn, dễ tiếp cận hơn và đồng thời tăng nguy cơ tiềm ẩn.

Do đó, nhà quản lý kinh tế và lập pháp cần nghiên cứu đưa ra những khung pháp lý, kịp thời định hướng thị trường và tránh việc thế lực xấu lợi dụng công nghệ mới để xâm phạm đến an toàn nhân sinh của quốc gia. 


Bài 3: Công nghệ in 3D - Vai trò quản lý và chiến lược phát triển

Công nghệ in 3D hay được gọi một cách khoa học là công nghệ sản xuất đắp dần, đang thu hút sự chú ý của hàng loạt chính phủ các nước. Tăng cường các ngành công nghiệp sản xuất và sử dụng trong giáo dục là các chủ đề trọng tâm phổ biến nhất thu hút sự quan tâm của các chính phủ đối với công nghệ này.


Nhà hàng với các món ẩm thực được in 3D tại Triển lãm 3D Printshow – London, 21 đến 23/5/2015. Ảnh: Lâm Lê

Mỹ

Tổng thống Obama đã đề cập đến công nghệ in 3D với vai trò “tiềm năng cách mạng hóa trong phương pháp sản xuất ra hầu hết tất cả mọi thứ”, trong Thông điệp Liên bang năm 2013 và 2014 của mình. Thực tế Chính phủ Hoa Kỳ đã hỗ trợ cho công nghệ này từ nhiều thập kỷ trước. Ví dụ, công nghệ SLS (Selective Laser Sintering - Nung kết sử dụng laser) đã được phát triển tại Đại học Texas dưới sự bảo trợ của Cơ quan Đặc trách kế hoạch nghiên cứu quốc phòng cao cấp của Mỹ (DARPA). Trong bài phát biểu trên, Tổng thống Obama cũng đề cập đến Viện Công nghệ sản xuất phụ trợ (NAMII) hay với tên mới là “America Makes”.

NAMII được thành lập năm 2012 như một đối tác tư nhân với mục tiêu thúc đẩy công nghệ in 3D trong các ngành sản xuất ở Mỹ và từ đó giúp tăng khả năng cạnh tranh của ngành. NAMII đóng vai trò hỗ trợ nghiên cứu, phát triển và thúc đẩy thực hiện, tạo điều kiện cho sự hợp tác giữa công ty, các trường đại học và các tổ chức phi lợi nhuận; đồng thời hỗ trợ các hoạt động giáo dục đào tạo liên quan đến sản xuất. Năm 2014, NAMII đầu tư 9 triệu USD cho các dự án nghiên cứu ứng dụng in 3D, các chủ dự án góp ngân sách 19,3 triệu USD. Như vậy, tổng vốn đầu tư của nhà nước và tư nhân trong sản xuất đắp dần trong phạm vi hỗ trợ của dự án NAMII đã lên đến 30 triệu USD vào năm 2014.

Bên cạnh đó, Quỹ Khoa học Quốc gia (NSF) là một trong những đơn vị ủng hộ chính cho in 3D ở Mỹ, đặc biệt đầu tư cho các dự án nghiên cứu sản xuất đắp dần. Ngoài ra, quỹ này cũng hỗ trợ các hoạt động trao đổi kiến thức và các chương trình giáo dục dành cho học sinh. Từ năm 1986 đến 2012, NFS cung cấp 200 triệu USD cho công nghệ in 3D.

Bộ Quốc phòng (DOD) cũng là đơn vị tài trợ in 3D qua chính các cơ quan khác nhau của bộ, như là DARPA và Văn phòng Nghiên cứu Hải quân (ONR). Trong khi NFS chủ yếu đầu tư cho nghiên cứu giai đoạn đầu và cơ bản, thì Bộ Quốc phòng lại quan tâm nhiều hơn đến việc triển khai in 3D trong sản xuất thực tế. Ngoài ra, các cơ quan chính phủ khác của Mỹ cũng tham gian vào công nghệ in 3D như NASA, Bộ Năng lượng, Bộ Thương mại Mỹ (DOC), Viện Tiêu chuẩn và công nghệ (NIST), và cả Viện Y tế (NIH).

Trung Quốc

Trong lúc nhiều người thấy rằng cuộc cách mạng của công nghệ in 3D là mối đe dọa đến lợi thế sản xuất của Trung Quốc, thì chính quốc gia này lại có tham vọng tận dụng lợi thế của công nghệ in 3D để đưa vào lĩnh vực sản xuất. Năm 2012, Trung Quốc đã đưa công nghệ in 3D vào Chương trình Nghiên cứu phát triển Công nghệ cao quốc gia của Bộ Khoa học và Công nghệ. Chính phủ Trung Quốc cấp 6,5 triệu USD tài trợ cho các nghiên cứu tập trung về công nghệ in 3D. Hiệp hội Sản xuất châu Á - đơn vị được chính phủ hỗ trợ phòng nghiên cứu - đã khởi xướng Liên minh công nghệ in 3D Trung Quốc để hỗ trợ ngành công nghệ sản xuất mới này. Liên minh này đã có kế hoạch xây dựng 10 trung tâm công nghệ cao in 3D ở các thành phố khác nhau của Trung Quốc, với vốn đầu tư 3,3 triệu USD cho mỗi trung tâm.

Bên cạnh đó, tháng 6/2013, Chính phủ Trung Quốc cam kết đầu tư 245 triệu USD cho công nghệ này trong suốt bảy năm tiếp theo. Và Viện nghiên cứu in 3D đã ra mắt cũng trong năm 2013 với 33 triệu USD do Chính phủ tài trợ ban đầu. Thông qua việc cộng tác với các trường đại học, viện nghiên cứu này sẽ thực hiện các nghiên cứu về công nghệ in 3D cũng như tiến hành thương mại hóa và triển khai các hoạt động liên quan đến in 3D.

Trung Quốc cũng là nước đầu tiên trên thế giới mở Bảo tàng nghệ thuật in 3D tại Bắc Kinh vào năm 2013.

Anh

Đầu năm 2014, Thủ tướng Anh công bố rằng họ sẽ thành lập một trung tâm quốc gia in 3D với khoản đầu tư 25 triệu USD. Thực tế, đây là một bước đi mới trong các nỗ lực không ngừng của Anh quốc. Tháng 6/2013, Ủy ban Chiến lược Công nghệ (TSB) - cơ quan sáng tạo của Vương quốc Anh - cùng với ba hội đồng nghiên cứu đã giới thiệu một chương trình hỗ trợ trị giá 13,9 triệu USD từ chính phủ cho các công ty tư nhân để phát triển sản xuất công nghệ in 3D. Trước đó, năm 2012, TSB đã phát động cuộc thi mang tên Cảm hứng thiết kế tự do trong sản xuất đắp dần. Cuộc thi này được tổ chức nhằm tài trợ 11,5 triệu USD cho các hoạt động nghiên cứu, phát triển, hợp tác trong lĩnh vực in 3D. Ngoài ra, Bộ Giáo dục Anh cũng dành sự quan tâm cho công nghệ in 3D. Trong năm 2012-2013, một dự án thí điểm được thực hiện tại 21 trường học nhằm kiểm tra khả năng sử dụng máy in 3D trong mô hình giáo dục STEM (Science-Technology-Engineering-Mathematics, mô hình với nền tảng là hai môn học Công nghệ thông tin và Robotics). Sáng kiến này sau đó đã được áp dụng rộng rãi đến 60 trường, cho phép mua máy in 3D và đào tạo cho đội ngũ giáo viên.

Nhật Bản

Chính phủ Nhật Bản là một trong những chính phủ sớm nhận ra tầm quan trọng của công nghệ in 3D. Chiến lược Tái tạo Nhật Bản, được thông qua tháng 6/2013, bao gồm cả công nghệ in 3D và khuyến khích đầu tư vào công nghệ này song song cùng các công nghệ tiên tiến hàng đầu khác tại Nhật Bản. Gần đây, Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp Nhật Bản (METI) đã công bố một kế hoạch hỗ trợ việc sử dụng máy in 3D trong các trường học. METI sẽ trợ giá mua sắm máy in 3D cho nhiều trường đại học và cao đẳng kỹ thuật. Khoản trợ cấp này dự kiến sẽ được mở rộng xuống các trường trung học cơ sở sau này. Ngoài ra, METI dành khoảng 44 triệu USD trong ngân sách 2014 để hỗ trợ các hoạt động nghiên cứu và phát triển liên quan đến việc sử dụng in ấn 3D trong sản xuất kim loại.

Từ những thông tin chiến lược phát triển của các quốc gia khác nhau trên đây, cùng các nội dung đã được chúng tôi đề cập đến trong các bài viết trước liên quan đến tiềm năng, ứng dụng to lớn cũng như các tác động, ảnh hưởng cụ thể của công nghệ in 3D, chúng ta có thể thấy rằng đây là một ngành công nghệ tiên tiến sẽ chiếm lĩnh một vị trí to lớn trong kinh tế, xã hội và chính trị. Trong phần cuối cùng này, chúng tôi xin trình bày một số đề xuất về chiến lược phát triển ở tầm vĩ mô.

Thúc đẩy các hoạt động sản xuất và thiết kế

Để củng cố ngành công nghiệp sản xuất, việc áp dụng công nghệ in 3D cần được khuyến khích. Sự hỗ trợ tài chính và kỹ thuật sẽ rất quan trọng cho mục đích này, đặc biệt là ở các nước đang phát triển như Việt Nam. Các cơ quan nhà nước và chính phủ có thể trực tiếp giúp xây dựng chuyên môn kỹ thuật ban đầu và nguồn vốn nhân lực trong nước. Sau đó, công nghệ này sẽ được phổ biến hơn thông qua các hoạt động giáo dục, quảng cáo, ứng dụng thí điểm và các dịch vụ hướng dẫn kỹ thuật.

Chúng ta có thể lựa chọn theo đuổi chiến lược để trở thành một trung tâm dịch vụ thiết kế và tạo mẫu hoạt động qua việc tận dụng lợi thế từ công nghệ in 3D. Các cơ hội mới sẽ được mở ra cho Việt Nam nếu chúng ta biết xây dựng năng lực kỹ thuật và vốn con người ngay cả khi trước đây chúng ta chưa có bất cứ lợi thế đặc biệt nào trong sản xuất.

Trên cơ sở tiềm năng thay đổi lợi thế so sánh sản xuất, Việt Nam hoàn toàn có cơ hội để trở thành một trung tâm sản xuất trong khu vực. Công nghệ in 3D thay đổi cơ chế quyết định nơi sản xuất bằng cách giảm tỷ trọng lao động trong đầu vào và tăng tầm quan trọng của khả năng tùy biến theo ý khách hàng.

Đảm bảo hỗ trợ hoạt động nghiên cứu và phát triển có hiệu quả

Cũng như các ngành công nghiệp mới nổi khác, công nghiệp in 3D có khả năng tạo ra những rủi ro quá cao không thể bù đắp cho các công ty tư nhân, đặc biệt là ở Việt Nam hay các nước đang phát triển khác. Do đó, chính phủ nên có hỗ trợ trong các hoạt động nghiên cứu liên quan đến công nghệ này, ví dụ như thông qua hỗ trợ các sáng kiến thực hiện và thương mại hóa.

Hỗ trợ nghiên cứu và phát triển nên tập trung vào tìm ra kỹ thuật in 3D khác biệt ở một số khía cạnh hoặc chuyên cho một mục đích cụ thể như trong y tế, thực phẩm... Ngoài ra, cũng có thể tập trung vào nghiên cứu vật liệu in 3D để đạt được những vật liệu cao cấp có chi phí hợp lý và hiệu suất tốt, hay tìm kiếm các vật liệu in 3D mới lạ hơn những gì hiện có.

Tạo ra các máy in 3D của riêng mình

Các bằng sáng chế trong công nghệ sản xuất đắp dần đang hết hạn, đây là cơ hội tuyệt vời để tiếp nhận công nghệ này. Sự tồn tại của nguồn kiến thức mở xung quanh in 3D có thể khuyến khích các ý tưởng phát triển công nghệ. Việt Nam có thể kết hợp thúc đẩy sáng tạo của thương hiệu máy in 3D trong nước. Ngoài lợi ích kinh tế trực tiếp, tự sản xuất máy in 3D giúp giảm chi phí nội tại thay vì phải phụ thuộc vào nhập khẩu và sự khan hiếm các nhà cung cấp.

Tăng cường phát triển xã hội

Có thể thấy, hầu hết các nỗ lực nêu trên đều hướng tới thúc đẩy các hoạt động kinh tế trong việc ứng dụng in 3D tạo ra lợi ích trong tương lai gần, nhưng tác động, ảnh hưởng của việc áp dụng công nghệ này trên quy mô rộng sẽ xảy ra gián tiếp và trong tương lai xa hơn. Khi máy in 3D bắt đầu được sử dụng nhiều hơn, các năng lực quốc gia về công nghệ in 3D và hoạt động liên quan như thiết kế, kỹ năng máy tính, khả năng sáng tạo, đổi mới, sẽ ngày càng được củng cố. Việc phổ biến công nghệ in 3D có thể được hỗ trợ thông qua các hoạt động giáo dục và tiếp thị quảng cáo.

In 3D như một công cụ cải thiện thực hành giáo dục hiệu quả, đặc biệt là với các môn học STEM. Giống như việc cung cấp truy cập internet, máy tính, máy tính bảng, bảng dạy học thông minh cho các học sinh, chính phủ hoàn toàn có thể cung cấp máy in 3D cho các trường học. Các máy in này không chỉ khuyến khích các hoạt động giáo dục mà còn đặt nền móng cho những kiến thức cơ bản về công nghệ in 3D qua các chương trình tập huấn giáo viên và chương trình giảng dạy sáng tạo về công nghệ này.

Giữ được cán cân công bằng

Như đã đề cập, sự can thiệp của chính phủ rất cần thiết, nhất là khi các tác động, ảnh hưởng phát sinh từ công nghệ in 3D sẽ ngày càng tăng cao. Với các tiềm năng mà công nghệ này có thể tạo ra, tất nhiên sẽ có một số thành phần kinh tế bị mất đi lợi ích và một số thành phần khác được hưởng những lợi ích mới. Đối với vấn đề này, chính phủ cần đưa ra các biện pháp rõ ràng nhằm đảm bảo được đầy đủ lợi ích từ công nghệ in 3D nhưng vẫn duy trì được những quyền lợi hợp pháp trên một số mặt. Chính phủ nên chú ý đảm bảo rằng sự can thiệp này không làm gián đoạn những đổi mới mà công nghệ in 3D mang lại. Đồng thời, nên có những biện pháp hiệu quả để phòng ngừa ngăn chặn việc sử dụng bất hợp pháp công nghệ in 3D, một trong những yếu tố trở ngại trong mở rộng quy mô ứng dụng công nghệ tiên tiến này.

Mặc dù in 3D đã dẫn đến những thay đổi đáng kể trong công nghệ và quy trình sản xuất và các ảnh hưởng đến thị trường trên thế giới, nhưng cũng không dễ dàng để hiểu được tác động thực sự của nó trong trung hạn và dài hạn. Các nhà phân tích quốc tế mới chỉ đề cập đến một số bề nổi của công nghệ này, cả về sự tăng trưởng lần kĩ thuật. Các nghiên cứu mới nhất dự đoán rằng công nghệ 3D sẽ đạt được trạng thái áp dụng rộng rãi trong mười năm tới, cả trong thị trường công nghiệp và người tiêu dùng. Khi ngày đó đến, và các nhà máy mini cá nhân sẽ trở thành tiêu chuẩn, có lẽ sẽ rất khó để tưởng tượng làm sao xã hội sẽ có thể tồn tại mà không có công nghệ in 3D.

Lâm Lê 
(Lê Lâm (tên đầy đủ Lê Đoàn Thanh Lâm) là Tiến sĩ ngành công nghiệp sinh học-thực phẩm, Trường Kỹ sư khoa học kĩ thuật Toulouse (Pháp); Chứng chỉ khóa đào tạo “3D Opportunity: Additive Manufacturing for Business Leaders”, Đại học Deloitte (Mỹ). Ngoài ra, anh còn là thành viên Ban điều hành Hội khoa học và chuyên gia Việt Nam tại Pháp.
Anh đã từng tham gia hội thảo “3D food printing conference”, Venlo (Hà Lan), tháng 4/2015; và triển lãm “3D Print Show”, London (Anh), tháng 5/2015.)

Nguôn:
http://tiasang.com.vn/Default.aspx?tabid=114&News=8728&CategoryID=7
http://tiasang.com.vn/Default.aspx?tabid=114&News=8735&CategoryID=7
http://tiasang.com.vn/Default.aspx?tabid=114&CategoryID=7&News=8758