Gigalab 3D Di Động, Tự Chủ Năng Lượng Có Thể Biến Rác Thành Vàng

Khi đại dịch bùng phát, chuỗi cung ứng bị đứt. Không chỉ khó chuyển hàng hóa thông thường, mà mạng lưới vận chuyển toàn cầu còn không đủ cung cấp đủ trang thiết bị bảo hộ cá nhân để giảm bớt tình trạng tắc nghẽn. Khoảng thời gian đó, công ty in 3D Re:3D bắt đầu lập kế hoạch, không chỉ làm thế nào để cung cấp mũ bảo vệ và PPE khác, mà còn làm thế nào để bỏ qua một số vấn đề vận chuyển đó.

Gigalab là kết quả cuối cùng của dự án đó. Với Gigalab, Re:3D mục tiêu cung cấp mọi thứ cần để biến nguyên liệu có thể tái chế, như chai nước hoặc cốc nhựa, thành hàng hóa hữu ích. Bộ thiết lập bao gồm ba thành phần chính. Máy xay nghiền nhựa đã sử dụng. Tiếp theo, máy sấy loại bỏ độ ẩm dư thừa. Cuối cùng, máy in 3D Gigabot X ... à, nó in ra những đối tượng. Bạn cũng cần một số không gian bàn để thực hiện công việc, như cắt nhỏ các chai nhựa.

Tất cả đều vừa vặn bên trong một container vận chuyển duy nhất có thể được gửi đến bất kỳ nơi nào trên thế giới. Nói đơn giản hơn: Đó là một phòng thí nghiệm di động nơi rác đi vào và vàng đi ra.

Trò Chơi Hạt Nhựa

Chìa khóa để làm cho phòng thí nghiệm hoạt động là một đổi mới lớn trong một phần nhỏ của quy trình in 3D: máy trục đẩy. Hầu hết các máy in 3D tạo ra đối tượng bằng cách sử dụng hệ thống trục đẩy—nghĩa là, bằng cách làm nóng nhựa và sau đó nhấn nó qua một ống phun xuống một giường in. Nếu bạn từng thấy một máy in 3D dành cho người tiêu dùng, bạn có thể đã thấy nhựa này dưới dạng sợi, nhưng một số máy in sử dụng hạt nhựa thay vì vậy. Những viên cầu hoặc hình trụ nhỏ này sau khi được xử lý có thể dễ dàng chảy vào hệ thống trục đẩy, nhưng chúng dễ đóng gói hơn và có thể được đưa vào một số máy in 3D liên tục. 

Biến nguyên liệu tái chế, như chai nhựa đã sử dụng, thành hạt nhựa thường có nghĩa là vận chuyển nguyên liệu đến một trung tâm xử lý. Ở đó, chúng được nấu chảy, định hình thành hạt và được vận chuyển đến nơi cần chúng (điều này đôi khi dẫn đến việc hạt bị mất trên đường và gây ô nhiễm môi trường). 

Tuy nhiên, Gigabot X có thể bỏ qua quá trình làm hạt nhựa hoàn toàn. Khác với hầu hết các máy in 3D, nó có thể nhận những miếng nhựa đã nát—có hình dạng không đều và không chảy như hạt—mà không bị kẹt và gây thất bại in ấn. Điều này có nghĩa là nhựa đã sử dụng có thể được nghiền trực tiếp trong máy xay nhỏ của Gigalab. Sau một chạy ngắn trong máy sấy để loại bỏ độ ẩm dư thừa, chúng có thể được đổ trực tiếp vào bát ăn của Gigabot X.

Chai nhựa và cốc nhựa là nguyên liệu thô rõ ràng nhất, nhưng Gigalab có thể xử lý nhiều nguyên liệu khác. Tại một cuộc gặp gỡ ở Austin trong lễ hội SXSW, Re:3D cho tôi xem những phần còn lại của các tờ nhựa đã được sử dụng để in giấy phép lái xe. Đại sứ Re:3D Charlotte Craff cho biết những tờ nhựa này có thể được ném vào máy xay nhỏ. Thậm chí, các cấu trúc hỗ trợ mà một bản in 3D cần để hoạt động đúng cũng có thể bị tách ra và nghiền lại để sử dụng trong bản in tiếp theo.

“Nếu bạn có thể sản xuất những thứ bạn cần ngay tại chỗ, đặc biệt là trong những thời điểm khẩn cấp hoặc trong một thảm họa tự nhiên,” Craff nói, “bạn sẽ có khả năng hỗ trợ cộng đồng của mình nhanh chóng hơn so với việc phải phụ thuộc vào sự giúp đỡ từ bên ngoài.”

Nếu có thể làm bằng nhựa, Gigalab có thể tạo ra. Đầu đại dịch, Re:3D—giống như nhiều công ty in 3D khác—bắt đầu sản xuất các bộ phận cho mặt nạ bảo vệ và giữ tai. Nhưng công ty cũng hy vọng rằng cộng đồng địa phương có thể quyết định chính mình những gì họ cần, và có chúng được thiết kế và in ở nơi họ đang ở.

Trong chuyến thăm trụ sở chính của Re:3D ở Houston, công ty cho tôi xem một cái rổ nhặt cà phê đặc biệt, được thiết kế với sự đóng góp của công nhân tại Sandra Farms ở Puerto Rico. Trước đó, họ đã sử dụng các thùng 5 gallon hoặc túi phân bón thông thường để mang cà phê. Nhưng với đóng góp từ người lao động, Sandra Farms đã có thể có được những thùng sâu hơn, được thiết kế để vừa với eo người mang và thậm chí có thể đính dây đeo vai để việc mang thùng dễ dàng hơn. Với Gigalab, những dự án như thế này (đã xuất bản lần đầu vào năm 2020) có thể loại bỏ toàn bộ quy trình xử lý ở nước ngoài. 

Bàn Tay Con Người

Điều đó không có nghĩa là không cần xử lý gì cả cho những hạt nhựa nghiền. Một con người vẫn cần phải sắp xếp các loại nhựa khác nhau vào các thùng riêng biệt, và các container cũ vẫn cần được rửa sạch—một quy trình mà Craff nói không phức tạp hơn việc rửa chén đĩa. Trong khi ở cơ sở ở Houston, tôi theo dõi khi một nhân viên loại bỏ nhãn chai nước và cẩn thận cắt ra những phần vẫn còn keo dính.

Đây là công việc mà con người có thể thực hiện ở bất kỳ đâu, thay vì đòi hỏi thiết bị chuyên dụng tại các trung tâm xử lý lớn, có thể ở xa hàng nghìn dặm. Gần như bất kỳ nơi nào là nguồn cung cấp nhiều nhựa đã qua sử dụng đều có thể trở thành một cơ sở sản xuất trong tưởng tượng. Đây là một mô hình mà Joshua Pearce, của Trung tâm John M. Thompson về Lãnh đạo và Đổi mới Kỹ thuật, đề cập đến là “tái chế phân tán và chế tạo bổ sung.” Và ông tin rằng nó có thể làm thay đổi trò chơi.

“Hiện nay, lý do mà có đống nhựa ở khắp mọi nơi, và chúng ta chưa tái chế hầu hết nó, là vì nó đơn giản không có ý nghĩa kinh tế,” Pearce nói với Mytour trong một cuộc gọi điện thoại. “Càng xa bạn ở xa một trung tâm tái chế—những hạt nhựa có thể được chuyển đến đó. Nhưng nếu bạn có thể tái chế nó ở địa phương thành một thứ bạn muốn, hoặc một thứ có thể bán được, thì thực sự hoạt động.”

Đó là trường hợp của hai Gigalab sẽ được lắp đặt tại Học viện Quân đội Hoa Kỳ vào cuối năm 2022. Khi được thiết lập, Gigalab sẽ sử dụng nhựa từ quán ăn của học viện để tạo ra những đối tượng mà học viện cần, như các thiết kế máy bay giáo dục. “Sinh viên sẽ thiết kế máy bay nhỏ, in 3D chúng, đặt một động cơ nhỏ ở phía sau, bắn chúng lên và theo dõi cách chúng bay và đo tất cả những điều đó và học về khí động học từ việc thực hiện,” Craff nói với Mytour.

Công ty đã bắt đầu sử dụng nhựa tái chế từ học viện. Samantha Snabes, một trong những người sáng lập Re:3D, “ngồi trong quán ăn, và sinh viên đến ăn trưa và để lại toàn bộ nhựa. Sau đó, cô ấy thu thập một loạt các loại khác nhau, như các chai sữa và hộp ngũ cốc, và chuyển tất cả về đây,” Craff tiếp tục. Một khi Gigalab được lắp đặt, nhựa sẽ không cần phải được chuyển đi bất cứ đâu. 

Một khả năng khác mà Re:3D muốn khám phá là tái tạo rặn san hô. Khu vực sản xuất Engine 4 ở Puerto Rico—sử dụng máy in 3D Gigabot 3+ của Re:3D—đang hợp tác với Dự án Reef3D để in 3D bản sao của rặn san hô để giúp động vật biển tái sinh. Craff nói với Mytour rằng dự án hiện đang sử dụng nhựa không tái chế phải được chuyển về đây.

“Điều chúng tôi muốn làm là đưa Gigalab của chúng tôi xuống đó với máy in 3D Gigabot X với bộ trục đẩy hạt nhựa. Vì vậy, bạn có thể sử dụng PLA tái chế [nhựa polylactic acid] trong hệ thống đó,” Craff nói.

Vạch Đích

Trong một thế giới đầy những thứ chỉ là ý tưởng, Gigalab đã sẵn sàng hoạt động. Hệ thống đẩy hạt hoạt động—tại buổi gặp gỡ trước đó trong năm nay tại Austin, tôi nhìn thấy một máy in 3D đang ngồi ngoài một quán rượu chảy mạnh trên một mô hình, được cung cấp bởi những hạt nhựa tái chế đã nghiền nát—và toàn bộ thiết bị cần thiết để xử lý vật liệu vừa vặn bên trong một container vận chuyển, với không gian còn lại để bàn làm việc.

Gigalab được thiết kế để hoạt động ngoại lưới, sử dụng năng lượng tái tạo, ở bất kỳ nơi nào trên thế giới—bao gồm cả các đảo, nơi hầu hết sản phẩm phải được nhập khẩu và việc thiết lập sản xuất địa phương có thể khó khăn. Tính đến thời điểm này, Craff cho biết với Mytour rằng nhiệm vụ chính còn lại là thiết kế hệ thống điện. Các mô hình đầu tiên sẽ sử dụng một máy phát điện, được cung cấp bằng nhiên liệu như dầu diesel, xăng hoặc khí tự nhiên. Nhưng Gigalabs mà công ty đang gửi đến Học viện Quân đội có hy vọng sẽ được cung cấp bởi các tuabin gió xách tay.

Pearce cũng lưu ý rằng khái niệm này có thể hữu ích trong các khu vực thảm họa nhân đạo, nơi một số công ty đã mang máy in 3D vào tạo ra những vật phẩm cần thiết trên mặt đất. “Tôi nghĩ đối với loại ứng dụng đó, tôi có thể thấy nhiều phòng lab Re:3D này được triển khai và chúng chỉ bắt đầu ngay lập tức.”

Trong thực tế, những chai nước mà cứu thảm thường phụ thuộc vào để phân phối nước uống an toàn là sự lựa chọn hoàn hảo cho các phòng lab in 3D cục bộ. Như Pearce chú ý, việc sử dụng chai từ các khu vực khác nhau và có lịch sử khác nhau đôi khi có thể dẫn đến các bản in chất lượng kém, hoặc thậm chí là các bản in thất bại và lãng phí nguyên liệu. Nhưng các pallet chai sạch từ một nguồn cung cấp duy nhất cung cấp nguyên liệu lý tưởng cho việc in tại chỗ. “Đặc biệt là nếu bạn đang sử dụng mọi thứ giống nhau, điều đó làm cho có thể có được một bản in chất lượng cao hơn nhiều.”

Đó vẫn là những ngày đầu cho Gigalab, nhưng Re:3D hy vọng rằng trong tương lai, công nghệ sẽ giúp cộng đồng thiết kế những sản phẩm mà họ cần và in chúng từ rác của họ, tất cả tại một nơi. Công ty thậm chí còn làm cho các thiết kế của mình mở nguồn—bạn có thể tải xuống các tệp STEP và sơ đồ điện tử ngay tại đây—để người khác có thể sử dụng hoặc phát triển trên các thiết kế. Cộng đồng thường xuyên xác định nhu cầu của mình tốt hơn so với các cơ quan bên ngoài. Hy vọng, Gigalab có thể giúp được.