Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Northwestern, Hoa Kỳ đã chứng minh khả năng sản xuất 1.000 tấm chắn bảo vệ mặt mỗi ngày chỉ bằng máy in 3D.

Tấm chắn bảo vệ mặt là phần quan trọng của thiết bị bảo hộ cá nhân (PPE) giúp bảo vệ các nhân viên y tế khỏi virus corona mới (COVID-19) khi họ điều trị cho người bệnh.

Trong bối cảnh thiếu PPE ở các bệnh viện tại Hoa Kỳ, các nhà nghiên cứu Chad A. Mirkin và David Walker thuộc trường Đại học Northwestern đã bắt tay vào sản xuất tấm chắn bảo vệ mặt bằng công nghệ in 3D được gọi là in nhanh phạm vi rộng (HARP) (high-area rapid printing). Đó là máy in cao 4m với bàn in rộng 0,2m2 có thể in gần 0,5m mỗi giờ, mức kỷ lục trong lĩnh vực in 3D.

Tấm chắn bảo vệ mặt bao gồm ba bộ phận: vòng nhựa cứng đeo quanh đầu, tấm nhựa trong chắn trước mặt và dây đeo đàn hồi. Tấm nhựa trong được kẹp giữa vòng nhựa, sau đó, được cố định vào đầu người đeo bằng dây đeo co giãn. Nhóm nghiên cứu đã thành lập công ty in 3D Azul sản xuất 1.000 tấm chắn bảo vệ mặt mỗi ngày bằng cách vận hành máy in 24/7.

Công ty in 3D Azul sẽ phụ trách việc in vòng nhựa cứng đeo quanh đầu và hợp tác với một công ty sản xuất địa phương để cung cấp các tấm nhựa trong cắt bằng tia laser. Đối tác thứ ba làm nhiệm vụ vệ sinh và đóng gói các bộ phận của tấm chắn bảo vệ mặt thành bộ kit dễ lắp ráp, sẽ được cung cấp cho các bệnh viện trong khu vực. Nhóm nghiên cứu lưu ý rằng các tấm chắn bảo vệ mặt có thể được rửa sạch để tái sử dụng và hiện đang xử lý các yêu cầu được quy định để đưa các tấm bảo vệ mặt vào sử dụng.

Công nghệ HARP đã được công bố trên tạp chí Science vào tháng 10/2019. HARP, dựa vào phiên bản mới đang chờ cấp bằng sáng chế của công nghệ in litô lập thể, loại hình in 3D biến đổi nhựa lỏng thành đồ vật cứng. HARP in theo chiều thẳng đứng và sử dụng ánh sáng cực tím để xử lý nhựa lỏng thành dạng cứng. Quá trình này có thể in các bộ phận cứng, đàn hồi và thậm chí cả gốm sứ, dùng làm linh kiện cho ô tô, máy bay, dụng cụ chỉnh hình, thời trang...

Điểm hạn chế chính của máy in 3D hiện nay là nhiệt. Mỗi máy in 3D dựa vào  nhựa sản sinh rất nhiều nhiệt khi chạy ở tốc độ nhanh, đôi khi vượt quá 180 độ C. Điều đó không chỉ dẫn đến nhiệt độ bề mặt nóng một cách nguy hiểm, mà còn khiến các bộ phận in bị nứt và biến dạng. Máy in hoạt động với tốc độ càng nhanh, thì càng sản sinh nhiều nhiệt. Nếu máy in có kích thước lớn và vận hành nhanh, thì nhiệt thải sẽ vô cùng lớn.

Công nghệ của nhóm nghiên cứu tại trường Đại học Northwestern xử lý được vấn đề này nhờ có một chất lỏng không dính hoạt động giống như chất lỏng Teflon. HARP chiếu ánh sáng qua một cửa sổ để hóa cứng nhựa phía trên của một tấm chuyển động thẳng đứng. Chất lỏng Teflon chảy qua cửa sổ để loại bỏ nhiệt và sau đó là qua bộ phận làm mát.

Mirkin cho biết: “Công nghệ của chúng tôi sản sinh nhiệt giống như các công nghệ khác. Tuy nhiên, chúng tôi có một giao diện loại bỏ nhiệt”. HARP sẽ được thương mại vào năm tới. Nhóm đang nghiên cứu máy in thứ hai sẽ tăng gấp đôi công suất so với máy in hiện có.

N.P.D (NASATI), theo https://scitechdaily.com/researchers-use-futuristic-technology-to-print-1000-face-shield-parts-per-day-for-coronavirus-pandemic/, 29/3/2020