Công nghệ tỷ USD trên chiếc mặt nạ của Son Heung-min

Son Heung-min đeo mặt nạ được in 3D từ sợi carbon. Ảnh: The Athletic.

Son Heung-min phải đeo mặt nạ trong khi thi đấu tại World Cup 2022 như một biện pháp bảo vệ sau khi bị chấn thương. Chiếc mặt nạ cầu thủ này sử dụng được thiết kế để bảo vệ xương mặt khỏi va đập, giảm nguy cơ vấn đề bị nặng thêm.

Tiền đạo của tuyển Hàn Quốc không phải là cầu thủ đầu tiên sử dụng thiết bị này để tăng cường bảo vệ, tiếp tục thi đấu trong giai đoạn hồi phục. Những chiếc mặt nạ thể thao được các vận động viên ưa chuộng là một ứng dụng nổi bật của công nghệ in 3D trong y học.

Giải pháp trên chiếc mặt nạ

Với các vận động viên thể thao, chấn thương là điều khó để tránh khỏi, nhất là trong những bộ môn có tính đối kháng cao như quyền anh, bóng rổ, bóng bầu dục, bóng đá… Một vài chấn thương có thể xảy ra trên vùng mặt. Các loại mặt nạ bảo hộ là giải pháp hỗ trợ với các thương tổn như gãy vách ngăn mũi, xương gò má.

Có những loại mặt nạ thể thao được sản xuất đại trà với các kích thước theo tiêu chuẩn như quần áo, giày dép. Tuy nhiên, các vận động viên chuyên nghiệp thường tìm đến giải pháp chế tạo cá nhân hóa.

Thiết bị chuyên dụng được dùng để quét 3D khuôn mặt người. Ảnh: Creamed.

Ví dụ như vào năm 2017, công ty YoungNext đã chế tạo mặt nạ dành riêng cho Sergio Ramos khi trung vệ này bị chấn thương vùng mặt. Ở bước đầu tiên, họ dùng một loại máy quét để ghi lại hình ảnh 3D của khuôn mặt. Giải pháp này tối ưu và tốn ít thời gian hơn cách tạo tượng thạch cao và khò nhiệt truyền thống.

Ngày nay, có nhiều loại máy quét hiện đại hơn, hỗ trợ nhận diện mặt người, tách tóc để đưa ra bản vẽ 3D khuôn mặt chính xác với nhân vật.

Ở bước tiếp theo, nhân viên thiết kế sẽ sử dụng phần mềm vẽ CAD (Computer-aided design) để tạo hình phần mặt nạ. Người thực hiện cần nắm rõ vùng bị chấn thương và cách thêm khung bảo vệ.

“Một số thay đổi trong thiết kế phải có như các lỗ để đeo dây, khu vực chèn vật liệu tiếp xúc mặt, phần bị thương và khu hấp thụ ứng suất, tác động. Ngoài ra, khoét lỗ ở mắt rộng rãi là rất quan trọng với người chơi thể thao, để góc nhìn không bị ảnh hưởng”, Creamed cho biết.

Mặt nạ được thiết kế để vừa khít khuôn mặt người đeo. Ảnh: Creamed.

Sau khi hoàn tất thiết kế, chúng được chuyển sang bộ phận in 3D. Những phương pháp sản xuất truyền thống sử dụng nhựa cứng, vật liệu như polycarbonat để in ra chiếc mặt nạ bảo vệ. Trong khi đó, những cầu thủ đẳng cấp cao như Son Heung-min đeo mặt nạ được làm từ sợi carbon, cứng và nhẹ hơn. Ngoài ra, bên trong sản phẩm có các lớp lót EVA để tăng độ thoải mái khi đeo.

Không có khung giá bán chính xác cho toàn bộ quá trình chế tạo này. Như trường hợp của Ramos, YoungNext tính giá trung vệ của PSG 300 euro cho chiếc mặt nạ làm từ carbon.

Ngành công nghiệp tỷ USD

Trong báo cáo của Precedence Research, thị trường in 3D phục vụ y tế ước tính đạt giá trị 1,45 tỷ USD trong năm 2021. Quy mô thị trường dự kiến đạt 6,21 tỷ USD vào 2030 với tốc độ tăng trưởng 17% mỗi năm.

Phần van tim được in từ công nghệ in 3D sinh học. Ảnh: 3dprintingindustry.

Trong đó, việc in 3D ra những chiếc mặt nạ thể thao, hỗ trợ hồi phục của các vận động viên là một ứng dụng nhỏ của công nghệ này. Ở lĩnh vực y tế, in 3D được áp dụng trong việc thay khớp, ghép xương nhân tạo với các loại vật liệu thay thế đặc biệt.

Việc chế tạo các loại chân tay giả, có kích thước trùng khớp, cá nhân hóa cho thương tổn của từng bệnh nhân cũng là một ứng dụng của công nghệ này. Các loại chi giả từ nhựa composite hay sợi carbon có nhiều lợi thế so với vật liệu truyền thống.

Bước tiến tiếp theo của giải pháp này là in ra các bộ phận, nội tạng người, kết hợp cùng công nghệ tế bào gốc.