Vật liệu nào cho công nghệ in 3D?

Nhựa hiện vẫn chiếm ngôi quán quân trong các loại vật liệu in 3D. Theo báo cáo của Công ty nghiên cứu thị trường công nghệ thông minh (smartech markets publishing), Mỹ, tới năm 2019, tổng giá trị các sản phẩm bằng nhựa do máy in 3D tạo ra sẽ lên tới 1,4 tỷ USD. Phổ biến nhất là nhựa ABS - thường dùng cho máy in cá nhân, nhựa PLA - chế từ bột ngô hay bã mía, thường dùng cho các máy in rẻ tiền do dễ in hơn nhựa ABS.

Nhựa PLA dễ nóng chảy, không được khuyến khích sử dụng với những máy in có tiếp xúc với thức ăn.

Nylon ngày càng được sử dụng nhiều trong in 3D. Nó đòi hỏi nhiệt độ nóng chảy cao hơn những loại nhựa trên. Cao cấp hơn là nhựa HDPE, cho ra những sản phẩm nhẹ, chắc, dễ nhuộm màu và đúc khuôn. Ngoài ra còn một số loại nhựa khác như nhựa PETT cho ra sản phẩm trong suốt, nhựa hỗn hợp chứa phân tử gỗ, nhựa dẻo...

Là vật liệu in 3D phổ biến thứ hai sau nhựa. Công nghệ nung chảy kim loại trực tiếp bằng laser (DMLS) hiện đã hoàn hảo tới mức có thể in ngay một sản phẩm công nghiệp hay sản phẩm mẫu. Các kim loại hay được sử dụng là vàng, bạc, đồng, lithium, nickel, thép không gỉ, titanium...

Ngành hàng không đã sử dụng máy in 3D sử dụng kim loại để sản xuất các bộ phận thay thế dự phòng cho máy bay. Sự phát triển in 3D bằng kim loại mở ra khả năng sản xuất những bộ phận máy hiện chưa thể sản xuất hiệu quả ở quy mô công nghiệp. Xu hướng này cũng có thể dẫn tới sự ra đời các loại vật liệu bán dẫn tốt, có độ đàn hồi cao.

Gần đây, trên thị trường xuất hiện một số vật liệu mới có tên graphite và graphene. Đây là một dạng carbon mới được tạo ra trong phòng thí nghiệm vào năm 2004. Graphene có khả năng dẫn điện tốt, mạnh mẽ, dễ cách nhiệt, nhẹ hơn so với những loại vật liệu bán dẫn khác hiện có trên thị trường. Công ty IBM (Mỹ) đã tìm ra cách sử dụng graphene trong đèn LED, giúp giảm đáng kể giá thành sản phẩm đèn chiếu sáng.

Kết hợp với mực in hạt, các máy in graphite có thể tạo ra xương và tế bào thần kinh.

Các ngành nghề đặc biệt như y học, xây dựng, thực phẩm sử dụng một số vật liệu in 3D đặc thù. Chẳng hạn, gốm sứ được sử dụng trong xây dựng, mỹ thuật, y tế, hoặc dùng để dẫn điện trong đồ điện, trong đó loại được sử dụng phổ biến nhất là thạch cao. Người ta dùng đầu in áp lực để đưa một chất kết dính lỏng và mực màu lên lớp bột thạch cao để sẵn, tạo ra những sản phẩm in giống đá sa thạch.

Trong y học, người ta dùng máy in sinh học với vật liệu chính là các tế bào gốc. Hầu hết các máy in sinh học sử dụng một quá trình đùn khí nén để biến hydrogel chứa tế bào gốc, tạo thành những cấu trúc có thể dùng làm “tổ” cho tế bào sinh sôi, phát triển thành cơ quan mong muốn. Một số công ty còn sử dụng mực in hạt từ vật liệu hydroxyapatite để tạo ra xương.

Trong lĩnh vực thực phẩm, các máy in 3D sử dụng đường để tạo các sản phẩm ăn được. Trong xây dựng, cát cũng được sử dụng làm vật liệu in 3D.