Hướng dẫn toàn diện về công nghệ in 3D

In 3D đang cách mạng hóa cuộc sống của chúng ta, giống như ô tô đã từng thay đổi giao thông và Internet đã định hình lại truyền thông tin. Bạn đã sẵn sàng cho sự thay đổi này và tìm hiểu về công nghệ in 3D?

In 3D là gì?

Đầu tiên, chúng ta hãy tìm hiểu về in 3D là gì.

Bạn có thể so sánh in 3D với nướng bánh. Bạn trộn tất cả các thành phần lại với nhau và đặt chúng trên đĩa nướng. Một khi nguyên liệu được đông cứng, bạn có bánh. Tương tự, in 3D tạo thành các đối tượng rắn bằng cách thêm vật liệu từng lớp.

In 3D, còn được gọi là sản xuất phụ gia, xây dựng các hình dạng phức tạp trực tiếp bằng cách sử dụng các tệp mô hình kỹ thuật số và máy in để xếp các lớp vật liệu đặc biệt như nhựa hoặc bột kim loại. Có rất nhiều loại vật liệu được sử dụng trong in 3D, đáp ứng mọi nhu cầu từ nhựa, gốm sứ, kim loại và thậm chí cả mô sinh học.

Những loại công nghệ in 3D nào tồn tại?

Vậy có những loại công nghệ in 3D nào?

Công nghệ in 3D có nhiều loại và có thể được phân loại dựa trên loại vật liệu được sử dụng và quy trình liên quan. Chúng bao gồm in 3D dựa trên đùn, dựa trên nhựa, dựa trên bột và phun như sau:

1. In 3D dựa trên đùn

Các phương pháp này sử dụng vật liệu (thường là sợi nhiệt dẻo) được làm nóng và ép đùn qua vòi phun. Vật liệu này cứng lại khi làm mát để tạo thành các đối tượng 3D. Điển hình nhất trong số này là in mô hình lắng đọng nóng chảy (FDM).

● Mô hình lắng đọng nóng chảy (FDM): Đây là một trong những kỹ thuật in 3D phổ biến nhất. Nó ép ra các sợi nhựa nhiệt dẻo, làm nóng chúng đến điểm nóng chảy, sau đó ép ra từng lớp để tạo thành một vật thể ba chiều. Các video trực tuyến phổ biến về nhà in 3D sử dụng công nghệ FDM. Công nghệ này được sử dụng rộng rãi trong sản xuất nguyên mẫu, sản xuất linh kiện và sản xuất hàng tiêu dùng. Ví dụ, Lego sử dụng FDM để tạo ra các nguyên mẫu của gạch mới.

Hiện nay, công nghệ in 3D FDM đã khá trưởng thành, độ chính xác và tốc độ in của máy in FDM tương ứng đang được cải thiện liên tục. Máy in 3D FDM chính xác cao HPRT F210 là một ví dụ điển hình.

Máy in 3D này có thân máy tất cả trong một bằng kim loại với ròng rọc hình chữ V, chuyển động trơn tru, tiếng ồn thấp, chống mài mòn và tuổi thọ dài. Tấm sưởi ấm của nó sử dụng nền tảng kính kiểm tra chất lượng cao với độ bám dính mạnh, ngăn chặn sự cong vênh của mô hình in và cho phép loại bỏ nhanh chóng và thủ công mô hình.

Máy in 3D F210 có hệ thống bảo vệ thông minh hỗ trợ tắt nguồn liên tục, loại bỏ lo lắng về việc mất điện bất ngờ trong quá trình in, tiết kiệm thời gian, vật liệu và sự an tâm. Nó cũng đi kèm với màn hình UI được thiết kế tương tác thân thiện với người dùng, với cài đặt hoạt động đơn giản và tiến độ in ấn trong nháy mắt, cho phép người mới bắt đầu nhanh chóng.

Máy in 3D HPRT F210 tương thích với nhiều loại sợi như PLA, TEPG và TPU. Máy in này cung cấp độ chính xác in cao lên đến ± 0,2mm, mang lại chất lượng vượt trội và giá trị lớn. Là một máy in 3d sở thích, nó là hoàn hảo để làm cho hàng thủ công cá nhân. Có rất nhiều mô hình máy in 3D có sẵn để tải xuống trực tuyến miễn phí, chỉ cần làm theo hướng dẫn để nhập mô hình vào máy tính của bạn và máy in 3D F210 có thể in công việc tưởng tượng của bạn.

2. In 3D nhựa

Các kỹ thuật in này chủ yếu sử dụng nhựa nhạy sáng làm vật liệu. Một loại nhựa nhạy cảm với ánh sáng xảy ra phản ứng cứng khi nó tiếp xúc với một loại ánh sáng cụ thể (thường là tia cực tím). Bằng cách này, nhựa có thể được xếp chồng lên nhau và bảo dưỡng từng lớp để tạo ra các vật rắn. Các loại phổ biến bao gồm in li-tô lập thể (SLA) và công nghệ in 3D màn hình tinh thể lỏng (LCD).

● In li-tô lập thể (SLA): SLA là công nghệ in 3D đầu tiên. Nó chủ yếu sử dụng các đặc tính của nhựa nhạy sáng lỏng và nhanh chóng chữa khỏi dưới sự chiếu xạ của chùm tia laser cực tím. Dưới sự điều khiển của máy tính, chùm tia laser quét bề mặt chất lỏng, làm cho khu vực quét của nhựa rắn và tạo thành một lớp nhựa mỏng. Bằng cách lặp lại quá trình này, toàn bộ sản phẩm được hình thành.

Công nghệ SLA chủ yếu được sử dụng để sản xuất các loại khuôn và mô hình khác nhau. Nó cũng có thể được sử dụng trong đúc chính xác bằng cách thêm các thành phần khác vào nguyên liệu thô. Các phôi sau khi in cần được xử lý sau, chẳng hạn như chiếu sáng mạnh, mạ điện, sơn hoặc màu để có được sản phẩm cuối cùng. Với độ chính xác cao và hiệu ứng xử lý bề mặt tốt, bản in SLA rất phù hợp để tạo ra các mô hình tốt như mô hình nha khoa và đồ trang sức.

● Màn hình tinh thể lỏng (LCD) in 3D: Đây là một công nghệ in 3D mới nổi. Nó sử dụng các tấm tinh thể lỏng làm nguồn sáng. Bằng cách điều khiển công tắc pixel trên bảng điều khiển tinh thể lỏng, ánh sáng từ nguồn ánh sáng UV được chiếu lên nhựa nhạy cảm ánh sáng trong một hình dạng đặt trước, làm cho nó cứng và tạo thành một mô hình. Công nghệ in 3D LCD rất phổ biến vì hiệu quả cao và chi phí thấp và được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như nha khoa, đồ trang sức và sản xuất đồ chơi.

3. In 3D bột

Các phương pháp này sử dụng vật liệu dạng bột, được nung chảy có chọn lọc hoặc liên kết với nhau. Các công nghệ in chính hiện nay bao gồm thiêu kết laser chọn lọc (SLS), nóng chảy laser chọn lọc (SLM) và hợp nhất giường bột (3DP).

● Thiêu kết laser chọn lọc (SLS): SLS sử dụng laser để thiêu kết vật liệu dạng bột, kết hợp chúng thành một cấu trúc rắn. Nó thường được sử dụng với nylon và có thể sản xuất các bộ phận có độ bền cao và hình học phức tạp. SLS thường được sử dụng trong ngành công nghiệp hàng không vũ trụ và ô tô để sản xuất các bộ phận chức năng. Ví dụ, BMW sử dụng công nghệ in 3D SLS để sản xuất các bộ phận cho xe của mình.

● Selective Laser Melting (SLM): Kỹ thuật in 3D này chủ yếu được sử dụng trong vật liệu bột kim loại. Nguyên lý hoạt động của nó là sử dụng chùm tia laser năng lượng cao để quét giường bột, theo dữ liệu mặt cắt của mô hình CAD, bột kim loại được nung chảy từng lớp để tạo thành một vật thể rắn ba chiều. Phương pháp này cho phép sản xuất các bộ phận có hình dạng hình học và cấu trúc bên trong phức tạp, phù hợp với nhiều ngành công nghiệp khác nhau như hàng không vũ trụ, ô tô, y tế và sản xuất.

So với các công nghệ bột in 3D khác, SLM có thể tạo ra các bộ phận có mật độ cao hơn và tính chất cơ học vượt trội, rất hữu ích cho các ứng dụng đòi hỏi độ bền và độ bền cao. Tuy nhiên, do laser năng lượng cao liên quan đến quá trình in SLM, chi phí thiết bị, khó vận hành và các vấn đề an toàn là tương đối lớn.

● Bột giường Fusion (3DP): 3DP là một công nghệ in 3D sử dụng bột giường và chất kết dính. Nó phun chất kết dính lên lớp bột, liên kết các hạt bột lại với nhau để tạo thành một lớp rắn. Sau đó, thêm một lớp bột mới và lặp lại quá trình này cho đến khi in xong. Công nghệ 3DP được sử dụng rộng rãi trong kiến trúc, nghệ thuật và y sinh do khả năng in các bộ phận có cấu trúc bên trong phức tạp.

Hiện nay, in 3D phun chất kết dính hợp kim nhôm đã đạt được một số đột phá. Trong tương lai, công nghệ này hứa hẹn sẽ được sử dụng trong sản xuất in 3D các bộ phận như xe điện và máy bay điện.

4. Phun in 3D

Các phương pháp này chủ yếu cho phép in bằng cách phun các giọt vật liệu rắn ra khỏi đầu in. Các công nghệ chính bao gồm PolyJet 3D Printing, ColorJet Printing (CJP), MultiJet Printing (MJP) và MultiJet Fusion (MJF).

● PolyJet 3D Printing: Công nghệ PolyJet tương tự như một máy in tài liệu phun, phun một lớp photopolymer lỏng lên khay xây dựng và sau đó ngay lập tức được chữa khỏi bằng tia cực tím, tích lũy từ lớp này sang lớp khác cho đến khi một mô hình 3D hoàn chỉnh được xây dựng. Phương pháp này thường được sử dụng để tạo ra các nguyên mẫu chi tiết, khuôn mẫu hoặc thậm chí các mô hình nhiều màu. Hiện nay, một số công ty giày sử dụng in 3D PolyJet để tạo ra các nguyên mẫu giày dép chi tiết và thực tế.

● In phun màu (CJP) và in phun nhiều (MJP): CJP và MJP là hai phương pháp in 3D sử dụng công nghệ phun. CJP sử dụng giường bột và chất kết dính màu, có thể in các bộ phận đầy màu sắc. MJP có thể phun nhiều vật liệu cùng một lúc để tạo ra các bộ phận composite với các tính chất vật lý khác nhau. Cả hai công nghệ đều phổ biến vì độ chính xác cao và chất lượng bề mặt tốt và được sử dụng rộng rãi trong sản xuất nguyên mẫu, giáo dục và sáng tạo nghệ thuật.

● Multi-Jet Fusion (MJF): Được phát triển bởi Hewlett-Packard, MJF sử dụng bột mịn và kết hợp nó với chất kết dính. Sau đó, một chất làm mịn được áp dụng, khi kết hợp với nhiệt, sẽ làm cứng các bộ phận. MJF được biết đến với tốc độ và khả năng sản xuất các bộ phận hình học phức tạp, thường được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô và hàng tiêu dùng. Ví dụ, BMW sử dụng MJF để sản xuất phụ tùng ô tô.

Tiềm năng phát triển của công nghệ in 3D là vô tận. Cho dù đó là trong y học, kiến trúc, giáo dục hay nghệ thuật và thiết kế, in 3D đang mở ra những khả năng mới. Trong quá trình này, các nhà sản xuất máy in 3D như HPRT tiếp tục đổi mới, cam kết phát triển các sản phẩm in 3D hiệu quả và chính xác hơn để đáp ứng nhu cầu của các lĩnh vực khác nhau. Chúng tôi có mọi lý do để tin rằng tương lai của in 3D sẽ rộng lớn hơn.