Thuật ngữ in 3D nhập môn nhất định bạn phải biết (Phần 1)

Những năm gần đây, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học – công nghệ, in 3D dần trở nên quen thuộc và hiện hữu trong nhiều lĩnh vực của đời sống như: Cơ khí chế tạo, Ô tô – xe máy, Y khoa, Giáo dục, Hàng không – vũ trụ…  Tuy nhiên, để hiểu rõ hơn về công nghệ này, bạn cần nắm được những thuật ngữ, khái niệm thông dụng về in 3D. Hãy cùng AIE tìm hiểu những thuật ngữ in 3D nhập môn mà bạn không thể bỏ qua trong bài viết dưới đây!

In 3D là gì?

In 3D hay còn được gọi là sản xuất bồi đắp – Additive manufacturing, nguyên lý chung của in 3D là tạo ra sản phẩm bằng cách đắp chồng nhiều lớp vật liệu lên nhau, theo biên dạng có sẵn của bản vẽ 3D (file 3D).

Ngày nay, có rất nhiều công nghệ và phương pháp in 3D khác nhau, tuy nhiên các công nghệ đều hoạt động theo nguyên lý trên.

Các thuật ngữ in 3D nhập môn (Phần 1)

Bed leveling – Cân bằng bàn in

Đây là một trong những yếu tố quan trọng nhất của công nghệ in 3D FDM, vì nhiều vấn đề của máy in đều xuất phát từ mặt phẳng in không đồng đều.

Cân bằng bàn in chính là điều chỉnh bàn in của máy in 3D, làm cho bề mặt hoàn toàn bằng phẳng – nghĩa là khoảng cách giữa mặt bàn in và đầu kim in là gần như bằng nhau tại mọi vị trí.

Build Plate – Bàn in

Bàn in là một trong những bộ phận quan trọng của máy in 3D. Bạn không thể in nếu không có bàn in này. Bàn in là bề mặt phẳng mà mẫu in 3D bám vào trong quá trình in. Lớp in đầu tiên được liên kết với bàn in.

Bình thường, bàn in thường di chuyển theo trục Z, nhưng đôi khi sẽ di chuyển theo cả trục X hoặc Y, tùy thuộc vào cấu trúc của máy in 3D cụ thể. Một số bàn in có thể tháo rời khỏi máy hoặc có chức năng tự động gia nhiệt và cân phẳng bàn in.

Build Volume – Khổ in

Kích thước mẫu lớn nhất mà máy in có thể in được

Layer Height – Chiều cao lớp in

Công nghệ in 3D là công nghệ tạo ra sản phẩm bằng cách đắp chồng nhiều lớp vật liệu lên nhau. Vậy nên lớp in chính là độ cao của mỗi lần đắp chồng vật liệu.

Lớp in là thông số có ảnh hưởng lớn đến độ mịn bề mặt, độ chi tiết, độ chính xác và độ bền của sản phẩm.

• Xét về chất lượng: lớp in càng thấp thì độ mịn, độ chi tiết và độ chính xác của sản phẩm càng cao.
• Xét về thời gian in: lớp in càng thấp thì thời gian in càng lâu.
• Xét về giá thành: lớp in càng thấp thì giá in càng đắt.

Infill – Độ rỗng đặc của mẫu in

Một trong những ưu điểm nổi trội của in 3D so với các phương pháp truyền thống khác là phương pháp này cho phép dễ dàng điều chỉnh độ đặc, rỗng bên trong của sản phẩm.

Tỷ lệ infill có thể được điều chỉnh từ 0 – 100%. Nghĩa là từ rỗng hoàn toàn đến đặc 100%.

Bạn cũng có thể lựa chọn rất nhiều cấu trúc infill khác nhau, như: dạng lưới, dạng tổ ong, dạng ô vuông tùy theo mục đích in.

Tỷ lệ infill ảnh hưởng chủ yếu đến độ cứng và khối lượng mẫu. Nếu bạn cần mẫu chịu lực tốt, độ bền cao thì đặt infill cao. Nếu bạn cần mẫu dùng một lần, tiết kiệm chi phí, chịu lực thấp thì có thể in rỗng, hoặc đặt infill ở mức thấp từ 3 – 5%.

Support – Cấu trúc chống đỡ

Được ví như “giàn giáo” trong xây dựng, nhiệm vụ của support là chống đỡ những cấu trúc nhô ra của mẫu – nơi mà không được tiếp xúc với bàn in.
Cấu trúc chống đỡ có thể in trên cùng một loại vật liệu (và sẽ được bóc bỏ trong quá trình hoàn thiện sản phẩm sau khi in xong) hoặc in bằng một loại vật liệu khác bằng đầu đùn thứ hai, support càng nhiều thì càng tốn vật liệu in.

Có một số dạng support đặc trưng, ví dụ như support trong công nghệ SLS (in bột) chính là lớp bột đệm, được làm đầy và san bằng sau mỗi lớp in. Loại support này không dính vào mẫu, có thể tái sử dụng và không làm ảnh hưởng đến chất lượng của mẫu in 3D.

Bên cạnh đó, ngày nay còn có một số loại vật liệu chống đỡ như PVA có thể hòa tan trong nước – Về mặt lý thuyết là rất tốt nhưng khó thực hiện.

Các loại công nghệ in 3D

In 3D có cùng một nguyên lý hoạt động nhưng lại chia ra nhiều công nghệ & phương pháp in 3D khác nhau.

Dưới đây là một số công nghệ in 3D phổ biến nhất trên thị trường hiện nay:

• Stereolithography (SLA)
• Selective Laser Sintering (SLS)
• Fused Deposition Modeling (FDM)
• Digital Light Process (DLP)
• Multi Jet Fusion (MJF)
• PolyJet
• Direct Metal Laser Sintering (DMLS)
• Electron Beam Melting (EBM)

Vật liệu in 3D

Đây chính là nguyên liệu để tạo ra sản phẩm in. Mỗi một công nghệ in 3D khác nhau thì vật liệu in 3D cũng khác nhau.

Hiện nay trên thế giới có rất nhiều các loại vật liệu in 3D, từ nhựa đến kim loại, sáp đúc, đất sét…

Một số loại vật liệu in 3D thông dụng:

Nhựa ABS

• Nhựa ABS là loại nhựa được tổng hợp từ nguồn nguyên liệu đã được hóa thạch.
• Đây là loại nhựa có khả năng chịu nhiệt tốt (~80 độ C), chịu lực tốt. Tuy nhiên, trong quá trình in nếu như không được gia nhiệt tốt, các lớp in không dính được vào với nhau, gây ra tình trạng phồng/ cong của mẫu in

Nhựa PLA

• PLA là loại nhựa được tổng hợp từ tinh bột như bột khoai tây, bột ngô… đây là loại nhựa sinh học cho nên rất an toàn đối với sức khỏe và thân thiện với môi trường.
• Nhựa PLA không có khả năng chịu được trên 55 độ C. Loại nhựa này rất dễ in và tạo ra được bề mặt mẫu in chất lượng. Các mẫu in FDM thường sử dụng vật liệu in PLA.

>>> Tham khảo bài so sánh nhựa ABS, PLA và Nylon tại đây.

Nhựa đặc biệt

Ngoài hai loại nhựa được sử dụng phổ biến là PLA và ABS, nhựa đặc biệt gồm có:

• Nhựa in 3D dạng trong suốt.
• Nhựa pha bột gỗ.
• Nhựa gốm.
• Nhựa SAS.
• Nhựa dẻo.
• Nhựa PetG.
• Nhựa Onyx – độ cứng tương đương nhôm.

Mực Resin

Mựa Resin có dạng lỏng, rất nhạy bởi tia cực tím, do đó loại mực in 3D này được đóng trong những bình kín và tránh tiếp xúc với những loại đèn phát ra tia cực tím hoặc ánh sáng mặt trời. Hiện nay, Resin ngày càng phổ biến trên thị trường, bởi những dòng máy in 3D Resin ngày một rẻ.

Bột Powder SLS

Trong dòng máy in 3D SLS, vật liệu bột thường được sử dụng có thể kể đến như: nylon PA12, nylon PA11, nylon PA11/PA12, Alumide, CarbonMide, Glass-filled Nylon, PEBA 2301. Đối với một vài dòng công nghệ in 3D kim loại thì sử dụng:

• Thép: Khi in 3D bằng chất liệu thép, độ cứng có thể đạt được 50HRC.
• Titan: Những tính chất cơ học của titan có thể giúp nó trở thành vật liệu chất lượng cao trong lĩnh vực hàng không. Tính trơ trong titan phù hợp để tạo ra các thiết bị y học có kích thước nhỏ, với độ cứng cao.
• Nhôm.
• Chrome/Cobalt.

Ngoài ra, nếu sử dụng công nghệ in 3D kim loại, bạn có thể trộn bột của các loại vật liệu có sẵn để đạt được một tính năng chuẩn cần thiết. Vì thế có thể nói, vật liệu in bột kim loại là gần như không có giới hạn.

Trên đây là một số thuật ngữ in 3D với mong muốn giúp bạn hiểu hơn về công nghệ này. In 3D được ví như công nghệ của tương lai bởi những điều kỳ diệu mà nó đã làm được. Một số thuật ngữ khác sẽ được AIE cập nhật tại phần 2 sắp tới!