Kon Tum: Sáng tạo “Máy in 3D” ứng dụng trong đào tạo nghề

Máy in 3D của nhóm tác giả hoạt động trên nguyên lý vật liệu được xây dựng bằng cách kéo dài nhựa nóng chảy rồi hoá rắn từng lớp tạo nên cấu trúc chi tiết đặc. Vật liệu xây dựng trong cấu trúc của một sợi đặc mảnh, được dẫn từ một cuộn tới đầu chuyển động điều khiển bằng động cơ bước. Khi sợi này tới đầu dò, nó được nung chảy bởi nhiệt độ sau đó được đẩy ra qua vòi phun lên mặt phẳng chi tiết.

Máy in 3D thực tế là một loại robot công nghiệp. Dựa trên yêu cầu của bản thiết kế, máy in sử dụng nguyên vật liệu để tạo ra các lớp có độ dày khoảng 0,05-0,1mm. Các lớp này xếp liên tiếp với nhau theo mặt cắt của sản phẩm cho đến khi hoàn thành. Tùy vào độ phức tạp của đồ vật cũng như phương pháp in mà việc chế tạo mất từ vài giờ đến vài ngày là hoàn thiện đầy đủ chi tiết cả bên trong lẫn bên ngoài chỉ trong một lần thực hiện mà các phương pháp truyền thống không thể chế tạo được.

Chia sẻ về công dụng của giải pháp này, thạc sĩ Nguyễn Minh Hoàng, đại diện nhóm tác giả cho biết: “Trong dạy học, máy in 3D có thể ứng dụng để giảng dạy nhiều ngành hoặc chuyên ngành khác nhau, đối với cơ khí có thể áp dụng vào dạy môn robot công nghiệp hoặc dùng để chế tạo phôi mẫu trong việc giảng dạy các môn thiết kế 3D, còn đối với điện có thể dạy về lập trình vi điều khiển, hệ thống cơ điện tử… Vật liệu có thể dùng để in sản phẩm như: Nhựa, kim loại hay các loại vật liệu nóng chảy khác ở dạng khối, dạng lỏng hay bột bụi được đưa vào máy dạng rải dây nóng chảy hoặc ống chứa các giọt vật liệu được làm nóng chảy”.

“Bằng việc áp dụng dạng robot song song cấu trúc tịnh tiến để phát triển  thành máy in 3D mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với dạng robot cơ cấu 3 trục nối tiếp trên thị trường với khả năng di chuyển linh hoạt, đáp ứng nhanh hơn trong quá trình hoạt động, giảm thiểu sai số tích lũy. Tuy nhiên trong quá trình thiết kế và gia công cơ khí, những sai số dù là nhỏ nhất khi cộng dồn lại sẽ dẫn đến việc đầu in di chuyển không chính xác và đặc biệt khi in tốc độ cao sai số sẽ ảnh hưởng nhiều đến độ chính xác, vì vậy lựa chọn tốc độ chạy của máy để phù hợp với phần cứng của máy sao cho tiết kiệm thời gian nhất và đáp ứng chất lượng sản phẩm sau khi in tốt nhất là rất quan trọng mà nhóm đã làm được trong quá trình chạy thực nghiệm”, thạc sĩ Nguyễn Minh Hoàng nói.

Máy in 3D sử dụng phương pháp FDM dễ sử dụng và chi phí để thiết kế là khá rẻ so với các phương pháp tạo mẫu khác.

“Đặc biệt là trong giáo dục và đào tạo, Máy in 3D khơi gợi hứng thú, đam mê, khám phá; tạo điều kiện phát triển chương trình giáo dục STEM (Science-Technology-Engineering-Mathematics); cho phép tiếp cận với các đối tượng học tập chưa từng có trước đây; mở ra nhiều khả năng mới cho việc học tập, nghiên cứu; thúc đẩy kỹ năng giải quyết vấn đề sáng tạo”, thạc sĩ Nguyễn Minh Hoàng chia sẻ.

Ngoài ra sử dụng máy in 3D mang lại hiệu quả thiết thực trong giáo dục vì nó cho phép giáo viên và học sinh, sinh viên “khám phá chân thực các đối tượng không có sẵn”. In 3D đưa các vật thể từ lý thuyết ra thực tế, trở thành những thứ mà học sinh, sinh viên có thể nhìn thấy và chạm vào, mở ra những khả năng mới cho các hoạt động học tập, nghiên cứu.

Nhận xét về giải pháp tham gia Hội thi Sáng tạo kỹ thuật lần thứ 8, thạc sĩ Đoàn Trọng Đức, Phó Giám đốc Sở Khoa học và Công nghệ, Phó Ban tổ chức Hội thi Sáng tạo kỹ thuật cho biết: “Giải pháp “Máy in 3D” của nhóm tác giả Đặng Xuân Thọ, Nguyễn Minh Hoàng, Lâm Nguyên Vũ  - Trường Cao đẳng Cộng đồng Kon Tum được Ban tổ chức đánh giá cao, máy in 3D có thể in các chi tiết có hình dạng, kết cấu phức tạp và đòi hỏi độ chính xác cao… Đây  là một trong 2 giải pháp được xét trao giải chính thức tại Hội thi lần này”.

Thạc sĩ Nguyễn Minh Hoàng cho biết thêm: “Trong thời gian đến, nhóm tác giả tiếp tục nghiên cứu lắp ráp Máy in 3D in bằng nhựa dẻo và kim loại phù hợp với nhu cầu thực tiễn. Để tạo mẫu nhanh cho vật thể in kịp thời với nhu cầu thực tế, khai thác tối đa chức năng của máy Scan 3D để thực hiện in các sản phẩm 3D nhanh nhất”.