What if 3D printing was 100x faster? | Joseph DeSimone

Translator: Hieu Nguyen Chi Reviewer: Tran Le

I'm thrilled to be here tonight

Tôi rất vui mừng được ở đây tối nay

to share with you something we've been working on

để chia sẻ với quí vị vài điều chúng tôi đã đang nghiên cứu

for over two years,

hơn 2 năm qua,

and it's in the area of additive manufacturing,

và nó nằm trong lĩnh vực sản xuất đầy mê hoặc,

also known as 3D printing.

cũng được gọi là In 3D.

You see this object here.

Quí vị có thể nhìn thấy vật thể đây.

It looks fairly simple, but it's quite complex at the same time.

Nó nhìn có vẻ khá đơn giản, nhưng nó cũng đồng thời khá phức tạp.

It's a set of concentric geodesic structures

Nó là một khối các cấu trúc trắc địa đồng tâm

with linkages between each one.

với các liên kết giữa chính chúng.

In its context, it is not manufacturable by traditional manufacturing techniques.

Trong bối cảnh đó, nó không thể sản xuất được bằng các công nghệ sản xuất truyền thống.

It has a symmetry such that you can't injection mold it.

Nó có một sự đối xứng mà quí vị không thể nào tạo khuôn được.

You can't even manufacture it through milling.

Quí vị thậm chí không thể tạo ra nó bằng cách khắc cạnh được.

This is a job for a 3D printer,

Đây là một công việc của máy in 3D,

but most 3D printers would take between three and 10 hours to fabricate it,

nhưng hầu hết máy in 3D đều mất từ 3 đến 10 tiếng để chế tạo nó,

and we're going to take the risk tonight to try to fabricate it onstage

và chúng tôi sẽ liều thử trong tối nay cố để tạo ra nó trên sân khấu này

during this 10-minute talk.

trong suốt 10 phút nói chuyện này.

Wish us luck.

Cầu mong chúng tôi được may mắn.

Now, 3D printing is actually a misnomer.

Ngày nay, In 3D thật ra là một sự nhầm tên.

It's actually 2D printing over and over again,

Nó thật ra là In 2D lặp đi lặp lại,

and it in fact uses the technologies associated with 2D printing.

và trong thực tế nó sử dụng các công nghệ in của kỹ thuật in 2D.

Think about inkjet printing where you lay down ink on a page to make letters,

Hãy nghĩ về công nghệ in phun mà quí vị dùng mực in trên trang giấy để tạo ra các mẫu tự,

and then do that over and over again to build up a three-dimensional object.

và sau đó làm đi làm lại để tạo ra một đối tượng 3 chiều.

In microelectronics, they use something

Trong vi điện tử, họ dùng cái

called lithography to do the same sort of thing,

được gọi là thuật in thạch bản để làm các công việc tương tự,

to make the transistors and integrated circuits

để tạo ra các transitor và các bản mạch tích hợp

and build up a structure several times.

và xây dựng một cấu trúc trong nhiều lần.

These are all 2D printing technologies.

Đó tất cả đều là những công nghệ in 2D.

Now, I'm a chemist, a material scientist too,

Tôi là một nhà hóa học, cũng là một nhà khoa học vật liệu,

and my co-inventors are also material scientists,

và những người đồng phát minh cũng là những nhà khoa học vật liệu,

one a chemist, one a physicist,

một người bên hóa học, một người bên vật lý,

and we began to be interested in 3D printing.

và chúng tôi đã bắt đầu bị mê hoặc trong lĩnh vực in 3D.

And very often, as you know, new ideas are often simple connections

Và rất thường xuyên, như các bạn biết đấy, những ý tưởng mới thường là những mối liên kết giản đơn

between people with different experiences in different communities,

giữa những người với những kinh nghiệm khác nhau trong những cộng đồng khác nhau,

and that's our story.

và đó là câu chuyện của chúng tôi.

Now, we were inspired

Chúng tôi đã được truyền cảm hứng

by the "Terminator 2" scene for T-1000,

từ cảnh phim của bộ phim "Terminator 2" về robot T-1000,

and we thought, why couldn't a 3D printer operate in this fashion,

và chúng tôi nghĩ, tại sao máy in 3D lại không thể vận hành theo kiểu này,

where you have an object arise out of a puddle

bạn có một vật thể trồi lên từ vũng nước

in essentially real time

trong thời gian thực cần thiết

with essentially no waste

không chất thải cần thiết

to make a great object?

để tạo ra một vật thể tuyệt vời?

Okay, just like the movies.

Okay, giống như trong các bộ phim.

And could we be inspired by Hollywood

Và liệu chúng ta có thể lấy cảm hứng từ Hollywood

and come up with ways to actually try to get this to work?

và đưa ra những cách để làm cho nó hiện thực thật sự?

And that was our challenge.

Và đó là thử thách của chúng tôi.

And our approach would be, if we could do this,

Và giải pháp có thể được, nếu chúng tôi làm được điều này,

then we could fundamentally address the three issues holding back 3D printing

thì chúng tôi có thể giải quyết căn bản 3 vấn đề kiềm hãm công nghệ in 3D

from being a manufacturing process.

trở thành một qui trình sản xuất.

One, 3D printing takes forever.

Một, In 3D mất mãi mãi.

There are mushrooms that grow faster than 3D printed parts. (Laughter)

Nấm còn mọc nhanh hơn là các thành phần phần được in 3D. (Cười)

The layer by layer process

Việc xử lý hết lớp này đến lớp khác

leads to defects in mechanical properties,

dẫn đến những khuyết điểm trong các đặc tính kỹ thuật,

and if we could grow continuously, we could eliminate those defects.

và nếu chúng tôi phát triển liên tục, chúng tôi có thể loại bỏ những khiếm khuyết này.

And in fact, if we could grow really fast, we could also start using materials

Và thật sự, nếu chúng tôi có thể phát triển nhanh, chúng tôi cũng có thể bắt đầu sử dụng vật liệu

that are self-curing, and we could have amazing properties.

tự khắc phục, và chúng tôi có thể sẽ có những thứ rất tuyệt vời.

So if we could pull this off, imitate Hollywood,

Vì thế nếu chúng tôi làm được điều này, bắt chước Hollywood,

we could in fact address 3D manufacturing.

chúng tôi thật sự có thể xử lý việc sx 3D.

Our approach is to use some standard knowledge

Giải pháp của chúng tôi là sử dụng các kiến thức cơ bản

in polymer chemistry

trong hóa học polymer

to harness light and oxygen to grow parts continuously.

để sử dụng ánh sáng và khí oxy để gia tăng các thành phần một cách liên tục.

Light and oxygen work in different ways.

Ánh sáng và khí oxy hoạt động theo nhiều cách khác nhau.

Light can take a resin and convert it to a solid,

Tia sáng có thể dùng nhựa thông và chuyển đổi chúng sang thể rắn,

can convert a liquid to a solid.

có thể chuyển đổi một chất lòng sang rắn.

Oxygen inhibits that process.

Khí oxy thì kiềm chế quá trình đó.

So light and oxygen are polar opposites from one another

Vì thế tia sáng và khí oxy là các địa cực đối đầu nhau

from a chemical point of view,

từ cái nhìn của hóa học,

and if we can control spatially the light and oxygen,

và nếu chúng tôi có thể kiểm soát tia sáng và khí oxy có trong không gian,

we could control this process.

thì chúng ta có thể kiểm soát quá trình này.

And we refer to this as CLIP. [Continuous Liquid Interface Production.]

Và chúng tôi gọi nó là CLIP. (Continuous Liquid Interface Production.)

It has three functional components.

Nó có 3 thành phần chức năng.

One, it has a reservoir that holds the puddle,

Một là, nó có một hồ chứa chứa vũng nước nhỏ,

just like the T-1000.

giống như robot T-1000.

At the bottom of the reservoir is a special window.

Dưới đấy hồ là một cửa sổ đặc biệt.

I'll come back to that.

Tôi sẽ trở lại vấn đề này sau.

In addition, it has a stage that will lower into the puddle

Ngoài ra, nó có 1 cái bệ dùng để hạ thấp xuống vùng nước

and pull the object out of the liquid.

và kéo vật thể ra khỏi chất lỏng.

The third component is a digital light projection system

Thành phần thứ 3 là một hệ thống máy chiếu tia sáng kĩ thuật số

underneath the reservoir,

năm phía dưới cái hồ,

illuminating with light in the ultraviolet region.

chiếu sáng bằng tia sáng nằm trong vùng cực tím.

Now, the key is that this window in the bottom of this reservoir,

Mấu chốt là cái tấm kính nằm dưới đáy cái hồ này,

it's a composite, it's a very special window.

nó là một hỗn hợp, nó là một tấm kính rất đặc biệt.

It's not only transparent to light but it's permeable to oxygen.

Nó không những trong suốt với ánh sáng mà còn khí oxy còn có thể thấm qua được.

It's got characteristics like a contact lens.

Nó có những thuộc tính giống như một kính áp tròng.

So we can see how the process works.

Vì vậy chúng ta có thể nhìn thấy quá trình xử lý như thế nào.

You can start to see that as you lower a stage in there,

Quí vị có thể bắt đầu thấy rằng khi bạn hạ cái bệ xuống,

in a traditional process, with an oxygen-impermeable window,

theo qui trình truyền thống, với một tấm kính thẩm thấu oxy,

you make a two-dimensional pattern

bạn tạo ra một mô hình 2 chiều

and you end up gluing that onto the window with a traditional window,

và cuối cùng bạn gắn lại vào tấm kính với một tấm kính truyền thống,

and so in order to introduce the next layer, you have to separate it,

và để tạo ra lớp kế tiếp, bạn phải tách rời nó,

introduce new resin, reposition it,

đưa vào lớp nhựa mới, sắp xếp nó lại,

and do this process over and over again.

và thực hiện quá trình này hết lần này lần khác.

But with our very special window,

Nhưng với tấm kính đặc biệt của chúng tôi,

what we're able to do is, with oxygen coming through the bottom

cái mà chúng ta có thể làm là, với khí oxy đi xuyên qua đáy

as light hits it,

khi tia sáng chiếu trúng vào nó,

that oxygen inhibits the reaction,

oxy sẽ kiềm hãm phản ứng,

and we form a dead zone.

và chúng ta tạo ra một vùng nước đọng.

This dead zone is on the order of tens of microns thick,

Vùng nước đọng này là một sự sắp xếp của hàng chục micron mỏng,

so that's two or three diameters of a red blood cell,

có đường kính gấp 2 hoặc 3 đường kính của một tế bào máu đỏ,

right at the window interface that remains a liquid,

ở ngay trên bề mặt tấm kính chứa chất lỏng,

and we pull this object up,

và chúng tôi kéo vật thể lên,

and as we talked about in a Science paper,

và như chúng tôi đã nói trên báo Khoa Học,

as we change the oxygen content, we can change the dead zone thickness.

khi chúng tôi thay đổi lượng oxy, chúng tôi có thể thay đổi độ dày của vùng nước.

And so we have a number of key variables that we control: oxygen content,

Và như vậy chúng tôi có một số các biến cần điều khiển: lượng oxy,

the light, the light intensity, the dose to cure,

ánh sáng, cường độ ánh sáng, liều lượng xử lý,

the viscosity, the geometry,

tính sệt, hình học,

and we use very sophisticated software to control this process.

và chúng tôi sử dụng một phần mềm khá phức tạp để điều khiển quá trình này.

The result is pretty staggering.

Kết quả khá là kinh ngạc.

It's 25 to 100 times faster than traditional 3D printers,

Nó nhanh gấp 25 đến 100 lần so với in 3D thông thường,

which is game-changing.

và sẽ thay đổi luật chơi.

In addition, as our ability to deliver liquid to that interface,

Thêm vào đó, với khả năng cung cấp chất lỏng cho bề mặt,

we can go 1,000 times faster I believe,

chúng tôi tin rằng có thể làm nhanh hơn 1000 lần,

and that in fact opens up the opportunity for generating a lot of heat,

và sẽ thật sự mở ra cơ hội để sinh ra rất nhiều nhiệt,

and as a chemical engineer, I get very excited at heat transfer

và là một kỹ sư hóa học, tôi rất thích thú với việc truyền tải nhiệt

and the idea that we might one day have water-cooled 3D printers,

và ý tưởng rằng chúng ta một ngày nào đó có thể có máy in nước đá 3D,

because they're going so fast.

bởi vì chúng hoạt động rất nhanh.

In addition, because we're growing things, we eliminate the layers,

Thêm nữa, bởi vì chúng ta đang tạo ra vật thể, chúng ta sẽ loại bỏ đi các layer,

and the parts are monolithic.

và các thành phần sẽ chắc như đá.

You don't see the surface structure.

Bạn không thể nhìn thấy cấu trúc bề mặt.

You have molecularly smooth surfaces.

Bạn sẽ có bề mặt phân tử mượt mà.

And the mechanical properties of most parts made in a 3D printer

Và các đặc tính kỹ thuật của hầu hết các thành phần được làm từ máy in 3D

are notorious for having properties that depend on the orientation

đều khét tiếng là có những thuộc tính phụ thuộc và sự định hướng

with which how you printed it, because of the layer-like structure.

khi bạn in nó, bởi vì có cấu trúc giống các lớp.

But when you grow objects like this,

Nhưng khi bạn tạo những vật như thế này,

the properties are invariant with the print direction.

các thuộc tính sẽ cố định so với hướng in.

These look like injection-molded parts,

Chúng giống như những bộ phận được đúc khuôn bằng nhiệt,

which is very different than traditional 3D manufacturing.

rất khác biệt so với việc sx 3D truyền thống.

In addition, we're able to throw

Thêm vào đó, chúng ta có thể quăng vào đó

the entire polymer chemistry textbook at this,

toàn bộ cuốn sách hóa học bằng polymer,

and we're able to design chemistries that can give rise to the properties

và chúng ta có thể thiết kế những chất hóa học mà có thể giúp tạo ra những thuộc tính

you really want in a 3D-printed object.

mà bạn thực sự muốn cho vật thể in 3D.

(Applause)

(Vỗ tay)

There it is. That's great.

Đây nó đây. Tuyệt vời.

You always take the risk that something like this won't work onstage, right?

Quí vị luôn chịu rủi ro rằng những thứ như vậy thường ko hoạt động, đúng ko?

But we can have materials with great mechanical properties.

Nhưng chúng tôi có thể có những vật liệu với những thuộc tính kỹ thuật tuyệt vời.

For the first time, we can have elastomers

Lần đầu tiên, chúng ta có thể có những chất đàn hồi

that are high elasticity or high dampening.

có tính co giãn cao hoặc giữ ẩm cao.

Think about vibration control or great sneakers, for example.

Ví dụ, hãy nghĩ đến việc kiểm soát độ rung hoặc các giày đế mềm hữu ích.

We can make materials that have incredible strength,

Chúng ta có thể tão ra những vật liệu có sức bền lạ thường,

high strength-to-weight ratio, really strong materials,

có tỉ lệ sức mạnh trên trọng lượng cao, những vật liệu thật sự chắc chắn,

really great elastomers,

đàn hồi tuyệt vời,

so throw that in the audience there.

có thể ném xuống cho khán giả dưới kia.

So great material properties.

Những thuộc tính vật liệu tuyệt vời.

And so the opportunity now, if you actually make a part

Và cơ hội là đây, nếu bạn thật sự làm ra một bộ phận

that has the properties to be a final part,

mà có những thuộc tính để là một bộ phận hoàn hảo,

and you do it in game-changing speeds,

và bạn làm nó với tốc độ tốc độ thay đổi,

you can actually transform manufacturing.

bạn thật sự có thể làm chuyển biến việc sx.

Right now, in manufacturing, what happens is,

Tại thời điểm này, trong sản xuất, những gì đang diễn ra,

the so-called digital thread in digital manufacturing.

chỉ là cái gọi là 1 tên gọi kts trong sx kts.

We go from a CAD drawing, a design, to a prototype to manufacturing.

Chúng tôi đi từ một bản vẽ CAD, một mẫu tk, đến một nguyên mẫu để sx.

Often, the digital thread is broken right at prototype,

Thông thường, tên gọi KTS bị bẻ gãy ngay tại bước tạo nguyên mẫu,

because you can't go all the way to manufacturing

bởi vì bạn ko thể làm cách nào để sản xuất

because most parts don't have the properties to be a final part.

bởi vì hầu hết các bộ phận đều không có những đặc tính để là một bộ phận hoàn chỉnh.

We now can connect the digital thread

Chúng tôi giờ có thể kết nối tên gọi kts

all the way from design to prototyping to manufacturing,

hoàn toàn từ thiết kế đến sx nguyên mẫu đến sx hàng loạt,

and that opportunity really opens up all sorts of things,

và cơ hội đó thật sự mở ra nhiều thứ,

from better fuel-efficient cars dealing with great lattice properties

từ những chiếc xe tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn những hàng rào lưới sắt to lớn

with high strength-to-weight ratio,

với độ chịu trọng lượng cao,

new turbine blades, all sorts of wonderful things.

những cánh tuabin mới, hầu như tất cả những vật tuyệt vời.

Think about if you need a stent in an emergency situation,

Hãy thử nghĩ bạn đang cần một thiết bị đặt bên trong cơ thể trong trường hợp khẩn cấp,

instead of the doctor pulling off a stent out of the shelf

thay vì vị bác sĩ lấy 1 thiết bị có kích cỡ chuẩn

that was just standard sizes,

ra khỏi kệ,

having a stent that's designed for you, for your own anatomy

việc có được 1 thiết bị được thiết kế riêng cho bạn, cho riêng cơ thể bạn

with your own tributaries,

với những đặc thù riêng của bạn,

printed in an emergency situation in real time out of the properties

được in ra trong trường hợp khẩn cấp trong thời gian thực với những thuộc tính

such that the stent could go away after 18 months: really-game changing.

mà một thiết bị có thể chịu được độ bền sau 18 tháng: thật sự là một thay đổi.

Or digital dentistry, and making these kinds of structures

Hoặc là nha khoa KTS, làm ra những dạng cấu trúc này

even while you're in the dentist chair.

thậm chí khi bạn còn đang ngồi trên ghế nha sĩ nữa.

And look at the structures that my students are making

Và hãy nhìn vào những kiến trúc mà các sinh viên của tôi đang làm

at the University of North Carolina.

tại Đại học Bắc Carolina.

These are amazing microscale structures.

Chúng thật là những cấu trúc thu nhỏ tuyệt vời.

You know, the world is really good at nano-fabrication.

Như bạn biết đó, thế giới này thật tốt đẹp với những vi vật thể.

Moore's Law has driven things from 10 microns and below.

Định luật Moore nói có những vật nhỏ từ 10 micron và hơn nữa.

We're really good at that,

Chúng tôi có thể tạo ra được vậy,

but it's actually very hard to make things from 10 microns to 1,000 microns,

nhưng thật sự rất khó để tạo ra những vật từ 10 đến 1000 micron,

the mesoscale.

1 tỉ lệ trung gian.

And subtractive techniques from the silicon industry

Và kỹ thuật chiết suất từ ngành công nghiệp silicon

can't do that very well.

không thể làm tốt điều đó.

They can't etch wafers that well.

Chúng ko thể khắc những miếng mỏng tốt được.

But this process is so gentle,

Nhưng qui trình này lại rất nhẹ nhàng êm ái,

we can grow these objects up from the bottom

chúng ta có thể lôi những vật thể lên từ dưới

using additive manufacturing

sử dụng chất phụ gia sản xuất

and make amazing things in tens of seconds,

và tạo ra những vật tuyệt hảo trong vòng mươi giay,

opening up new sensor technologies,

mở ra công nghệ cảm biến mới,

new drug delivery techniques,

kỹ thuật cung ấp thuốc mới,

new lab-on-a-chip applications, really game-changing stuff.

những ứng dụng thư viện trên 1 chip, thứ thật sự làm thay đổi thế giới.

So the opportunity of making a part in real time

Cơ hội để tạo ra 1 bộ phận trong thời gian thực

that has the properties to be a final part

có những thuộc tính để làm 1 bộ phận hoàn hảo

really opens up 3D manufacturing,

thật sự mở ra công nghệ sx 3D,

and for us, this is very exciting, because this really is owning

và đối với chúng tôi, diều này thật sự rất thú vị, bởi vì nó thật sự là sở hữu

the intersection between hardware, software and molecular science,

sự giao thoa giữa phần cứng, phần mềm và khoa học phân tử,

and I can't wait to see what designers and engineers around the world

và tôi háo hức để xem các designer và các kỹ sư trên toàn thế giới

are going to be able to do with this great tool.

dự định sẽ làm gì với công cụ tuyệt vời này.

Thanks for listening.

Cám ơn các bạn đã lắng nghe.

(Applause)

(Vỗ tay)