Máy in 3D MIT sử dụng AI để biến rác thải thực phẩm thành vật dụng hữu ích
Một máy in 3D để bàn do hai sinh viên tốt nghiệp MIT phát triển được thiết kế để biến rác thải thực phẩm gia đình thành vật dụng hữu ích. Được tạo ra bởi Yiqing Wang và Biru Cao, Máy in FOODres.AI kết hợp trí tuệ nhân tạo, phân tích vật liệu theo thời gian thực và in 3D đùn để tái sử dụng các phế liệu hữu cơ như vỏ chuối và rau củ cắt tỉa. Dự án này bắt nguồn từ Thử thách Đổi mới Xã hội MIT IDEAS, một vườn ươm đại học hỗ trợ các sáng kiến về môi trường và xã hội do sinh viên khởi xướng.
Hệ thống của Wang và Cao xử lý dữ liệu đầu vào thông qua một ứng dụng di động sử dụng camera của điện thoại và một mô hình phát hiện vật thể tự đào tạo để xác định loại vật liệu thải. Dựa trên phân tích, AI đánh giá khả năng in và đề xuất công thức, trộn rác thải với các chất phụ gia tự nhiên để tạo ra hỗn hợp nhựa sinh học. Một mô-đun xử lý vật liệu bên trong thiết bị sẽ chuẩn bị hỗn hợp, sau đó được đưa vào hệ thống đùn ba trục. Người dùng có thể chọn từ các mẫu được tải sẵn, bao gồm đế lót ly và giá để cốc, hoặc tải lên các thiết kế tùy chỉnh. Máy in có thể in các vật thể dài và rộng tới 240 mm, cao 220 mm.
Máy in 3D FOODres.AI. Hình ảnh qua FOODres.AI.
Được thiết kế để dễ dàng sử dụng, máy không yêu cầu kinh nghiệm in 3D trước đó. Máy có hai lỗ, một để đưa chất thải thực phẩm vào và một để lấy các vật phẩm đã in, và có lớp vỏ trong suốt để lộ quy trình in bên trong. Giao diện di động của máy cung cấp quy trình làm việc trực quan bao gồm lựa chọn hình dạng, phản hồi thời gian thực và tùy chỉnh màu sắc hoặc họa tiết dựa trên các vật liệu có sẵn. Phần mềm tự động điều chỉnh các thông số in để tính đến thông tin đầu vào của người dùng, hỗ trợ cả đầu ra được chuẩn hóa và cá nhân hóa.
Nguyên mẫu được tạo ra vào tháng 12 năm 2024 tại Cambridge, Massachusetts. Theo tài liệu dự án, thất thoát và lãng phí thực phẩm ở Hoa Kỳ tạo ra khoảng 170 triệu tấn carbon dioxide mỗi năm. Bằng cách can thiệp trước khi rác thải đến thùng ủ phân hoặc bãi chôn lấp, thiết bị này cho phép những người sáng tạo ra nó mô tả là "nền kinh tế tuần hoàn siêu cục bộ". Thử nghiệm người dùng cho thấy khả năng phát hiện được hỗ trợ bởi AI đã cải thiện chất lượng in và tính minh bạch, trực quan của quy trình đã tăng cường sự tương tác. Khả năng hiện thực hóa hành vi bền vững của máy in là trọng tâm trong quá trình phát triển.
Thiết kế Giao diện. Ảnh qua FOODres.AI.
FOODres.AI đã được chọn để tài trợ thông qua Thử thách MIT IDEAS, có trụ sở tại Trung tâm Dịch vụ Công cộng PKG. Nhóm của họ đã nhận được khoản tài trợ hạt giống trị giá 4.000 đô la trong khuôn khổ chương trình năm 2024. IDEAS yêu cầu các dự án phải do sinh viên MIT dẫn dắt và đánh giá các đề xuất dựa trên tính khả thi, đổi mới theo bối cảnh và đo lường tác động. Máy in để bàn này phù hợp với các tiêu chí này bằng cách cung cấp giải pháp sản xuất quy mô gia đình cho một vấn đề môi trường được công nhận rộng rãi, đồng thời loại bỏ nhu cầu về kiến thức chuyên môn hoặc cơ sở hạ tầng.
Năm 2025, thiết kế đã được quốc tế công nhận thông qua hai giải thưởng lớn. Hệ thống đã giành được Giải thưởng Thiết kế Bạch kim A’ ở hạng mục Thiết kế Xã hội, một giải thưởng dành cho 1% bài dự thi xuất sắc nhất, được đánh giá bởi ban giám khảo gồm các chuyên gia, học giả và báo chí. Ban giám khảo đã trích dẫn khả năng của máy in trong việc giúp mọi người dễ dàng tham gia vào các hoạt động bảo vệ môi trường và tích hợp AI với khoa học vật liệu. Máy in cũng đã nhận được Giải thưởng Thiết kế iF, vinh danh những thành tựu toàn cầu trong lĩnh vực thiết kế công nghiệp. Cả hai giải thưởng đều đặt dự án ngang hàng với các sáng kiến có tác động xã hội khác trong lĩnh vực chế tạo kỹ thuật số.
Cận cảnh vật liệu thử nghiệm từ rác thải thực phẩm và các mẫu in 3D. Ảnh qua FOODres.AI.
Cỗ máy do Cambridge phát triển định hình lại phế liệu thực phẩm thành nguyên liệu thô để tạo ra sản phẩm có chức năng thay vì là rác thải không thể tránh khỏi. Không giống như các chương trình ủ phân hoặc phân phối lại phụ thuộc vào hậu cần tập trung, phương pháp này tập trung tái sử dụng trong gia đình. Mặc dù vẫn đang ở giai đoạn nguyên mẫu, máy in 3D minh họa cách thức sản xuất bồi đắp và AI có thể hội tụ để hỗ trợ các hoạt động có ý thức về môi trường, ít rào cản ở cấp độ hộ gia đình.
