Từ những chiếc xe lăn cá nhân hóa đến những cánh tay titan, in 3D đang giúp các vận động viên Paralympic bù đắp khiếm khuyết trên cơ thể mình.
Nếu bạn nghĩ Paralympic là một sự kiện chẳng có mấy người xem thì bạn đã nhầm. Thế vận hội dành cho người khuyết tật, trên thực tế, là một sự kiện ươm mầm cho những đổi mới công nghệ vượt bậc. Vì vậy, nó luôn nhận được sự quan tâm chú ý của các nhà khoa học, nhà thiết kế và kỹ sư sinh học trên khắp thế giới.
Chẳng hạn như trong một thập kỷ qua, công nghệ in 3D đã được thúc đẩy mạnh mẽ nhờ các cuộc tranh tài ở Paralympic, khi các kỹ sư và nhà khoa học thể thao không ngừng cải tiến các công nghệ có thể đem về lợi thế cho vận động viên của mình.
Thế vận hội là nơi quy tụ nhiều bộ môn thi đấu đa dạng, ở nhiều hạng mục khác nhau do đó không chỉ có chân tay giả, xe lăn mà nhiều bộ phận chuyên dụng khác cũng ngày càng xuất hiện nhiều trong các kỳ Paralympic gần đây.
Một câu hỏi thú vị là liệu công nghệ in 3D sẽ đóng vai trò thu hẹp hay nới rộng khoảng cách giữa những vận động viên có khả năng tiếp cận công nghệ này với những người không có nó?
Nói một cách khác, sự phổ biến rộng rãi của máy in 3D – hiện có thể được trang bi ngay trong các gia đình, trường học, trường đại học và xưởng sản xuất – có giúp tạo ra sân chơi bình đẳng cho người khuyết tật hay không?
Mục lục
Thời đại của cá nhân hoá
Đầu những năm 2000, khi một người khuyết tật đến cửa hàng và nói anh ấy cần một bộ phận giả để phục vụ thi đấu, chủ cửa hàng sẽ ngay lập tức đưa ra một loạt các lựa chọn, từ găng tay, giày, xe lăn, chân hoặc tay giả. Tất cả đều có sẵn vì được sản xuất hàng loạt cho tất cả các vận động viên cùng sử dụng.
Nhưng bởi mỗi người lại có một khuyết tật khác nhau, ngay cả hai người mất tay cũng sẽ còn lại phần mỏm cụt khác nhau nên sẽ chẳng có chiếc tay giả nào khớp 100% với họ. Việc đặt hàng chỉ 1 chiếc tay giả phù hợp cho một người không chỉ vô cùng tốn kém, vì vận động viên phải trả toàn bộ chi phí làm khuôn cho hàng ngàn chiếc tay giả khác cộng lại, mà nó còn vô cùng mất thời gian.
Công nghệ in 3D cho phép những cánh tay giả ngày nay được cá nhân hóa.
Nhưng với sự ra đời của công nghệ in 3D, một chiếc tay giả bây giờ đã có thể đặt làm riêng với giá cả phải chăng hơn. Một số cựu vận động viên Paralympic, chẳng hạn như vận động viên ba môn phối hợp người Anh Joe Townsend và vận động viên điền kinh Hoa Kỳ Arielle Rausin, hiện vẫn đang sử dụng công nghệ in 3D để tạo găng tay cá nhân hóa cho chính họ.
Những chiếc găng tay này vừa vặn như thể chúng được đúc trên tay của vận động viên và có thể được in bằng các chất liệu khác nhau cho các điều kiện khác nhau. Ví dụ, Townsend sử dụng vật liệu cứng để đạt hiệu suất tối đa trong thi đấu và găng tay mềm hơn để tập luyện thoải mái và giảm chấn thương.
Găng tay in 3D không đắt, được sản xuất nhanh chóng và có thể được in lại bất cứ khi nào chúng bị hỏng. Vì bản thiết kế đã được số hoá, giống như ảnh hoặc video, nó có thể được sửa đổi dựa trên phản hồi của vận động viên hoặc thậm chí được gửi đến máy in 3D gần nhất khi cần thiết.
Những đôi găng in 3D của vận động viên điền kinh Hoa Kỳ Arielle Rausin.
Cứng hơn, nhanh hơn và bền hơn
Một vận động viên ưu tú có thể lo lắng về việc liệu các bộ phận in 3D có đủ mạnh để chịu được tải trọng tập luyện cao của họ hay không. Câu trả lời dĩ nhiên là có, vật liệu cho in 3D đã có một chặng đường dài phát triển, nhiều công ty in 3D đã tạo ra được các công thức riêng của họ để đáp ứng nhu cầu sử dụng trong các ngành khác nhau – từ y tế đến hàng không vũ trụ.
Quay trở lại năm 2016, chúng ta đã thấy chiếc chân giả in 3D đầu tiên được sử dụng tại Paralympic của vận động viên đua xe đạp người Đức Denise Schindler. Nó được làm từ vật liệu polycarbonate, nhẹ hơn so với những chiếc chân giả bằng sợi carbon trước đây, nhưng chắc chắn và vừa vặn hơn.
Nghiên cứu cho thấy những vận động viên đạp xe nước rút có thể tạo ra lực hơn 1.000 Newton trong quá trình tăng tốc (lực tương tự mà bạn sẽ cảm thấy nếu một người nặng 100 kg đứng lên người bạn!). Những bộ phận giả như vậy cần phải cực kỳ chắc chắn và bền bỉ. Đối với Schindler, chiếc chân giả in 3D từ polycarbonate đã giúp cô ấy giành được huy chương đồng tại Paralympic Tokyo năm nay.
Vận động viên đua xe đạp người Đức Denise Schindler.
Các vật liệu cao cấp hơn được in 3D cho thiết bị Paralympic bao gồm sợi carbon, thứ mà Townsend đã sử dụng nó để sản xuất tay quay hoàn hảo cho chiếc xe lăn của mình. In 3D cho phép sợi carbon gia cố được đặt chính xác ở vị trí cần thiết, cải thiện độ cứng của một bộ phận mà vẫn giữ được cho nó trọng lượng nhẹ. Điều này dẫn đến một bộ phận hoạt động tốt hơn một bộ phận làm từ nhôm.
Titan in 3D cũng đang được sử dụng cho các cánh tay giả tùy chỉnh, chẳng hạn như những cánh tay giả cho phép vận động viên Paralympic người New Zealand Anna Grimaldi có thể cầm chắc vật nặng 50kg, theo cách mà một bộ phận giả tiêu chuẩn không thể đạt được.
Kết hợp các công nghệ khác nhau
Để in 3D mang lại hiệu quả tối đa, nó cần được sử dụng cùng với các công nghệ khác. Ví dụ: quét 3D thường là một phần quan trọng của quá trình thiết kế các bộ phận giả cá nhân hoá. Trong đó, các kỹ sư sinh học cần sử dụng bộ sưu tập ảnh hoặc máy quét 3D chuyên dụng để số hóa phần cơ thể của vận động viên.
Công nghệ như vậy đã được sử dụng để quét 3D khuôn ghế cho nhà vô địch quần vợt người Úc ngồi xe lăn Dylan Alcott, cho phép các kỹ sư sản xuất một chiếc ghế mang lại cho anh sự thoải mái, ổn định và hiệu suất tối đa.
Công nghệ quét 3D giúp tạo ra chiếc chi giả hoàn hảo cho vận động viên đạp xe Paralympic người Đức Denise Schindler.
Tính năng quét 3D cũng được sử dụng để tạo ra một chiếc tay cầm hoàn hảo cho cung thủ người Australia Taymon Kenton-Smith. Tay cầm này sau đó đã được in 3D bằng cả vật liệu cứng và mềm tại Viện Thể thao Australia, mang đến một tay nắm cánh cung đáng tin cậy hơn với khả năng hấp thụ va chạm.
Nếu báng cầm chẳng may bị hỏng, Kenton-Smith có thể in ra ngay lập tức một chiếc mới để thay thế. Trước đây, tình huống này đòi hỏi một người thợ thủ công làm việc trong nhiều ngày và sản phẩm do con người làm ra lúc nào cũng có sai số so với bản gốc. Trong bôi môn bắn cung, sai số đó đáng giá cả một chiếc huy chương bị vuột mất.
Những báng tay cầm từ vật liệu khác nhau của cung thủ người Australia Taymon Kenton-Smith.
Cần phải nói rằng in 3D, quét 3D và công nghệ vật liệu hỗ trợ đang ngày càng phát triển và trở nên phổ biến. Nhiều vận động viên Paralympic và cả những người khuyết tật khác ngày nay đã có thể tiếp cận chúng dễ dàng.
Ví dụ như những chiếc khung xe đạp và đế giày in 3D trước đây chỉ dành cho vận động viên chuyên nghiệp thì bây giờ ngay cả những người nghiệp dư cũng đã có thể tải chúng về máy tính và in ra tại nhà. Cùng với đó là nhiều bộ phận như vây lướt sóng, phụ kiện đạp xe và thiết bị hỗ trợ đã có thể in với giá chỉ vài đô la.
Duy chỉ có những cánh tay titan hiện vẫn còn là niềm mơ ước của những tay chơi nghiệp dư. Bởi để có thể in được chúng, bạn vẫn cần tới các cơ sở sản xuất hiện đại, nơi chỉ các vận động viên ưu tú nhất hoặc được tài trợ hào phóng mới truy cập được. Họ vẫn là đối tượng nắm giữ nhiều lợi thế công nghệ hơn trong kỷ nguyên in 3D được phổ cập như ngày nay.
Tham khảo Theconversation
Theo Pháp luật & Bạn đọc