Công nghệ in 3D – Công nghệ chế tạo máy của tương lai

Công nghệ in 3D là một quy trình sử dụng những nguyên vật liệu để chế tạo nên quy mô 3D bằng giải pháp chồng từng lớp nguyên vật liệu lên nhau. Điều này về cơ bản khác với bất kể kỹ thuật sản xuất truyền thống lịch sử nào hiện có. Công nghệ cnày được ứng dụng trong rất nhiều nghành từ công nghiệp vĩ mô như hàng không, ngoài hành tinh đến những ngành cơ bản như y tế, giáo dục, kiến thiết xây dựng, kiến trúc và thậm chí còn là cả siêu thị nhà hàng, nghệ thuật và thẩm mỹ và thời trang, …
Cùng khám phá về những công nghệ tiên tiến in 3D được nhìn nhận là tiềm năng lớn cho ngành sản xuất chế tạo đang bùng nổ trong thời gian hiện tại trên khắp quốc tế và ưu điểm yếu kém của từng loại .

1. Fused Deposition Modeling (FDM)

Máy in 3D Fused Deposition Modeling (FDM)

FDM là quy trình bồi đắp vật tư bằng cách nung nhựa sợi nóng chảy dẻo rồi tạo từng lớp theo mặt phẳng cắt 2D sau mỗi lớp trục dọc sẽ nâng lên độ cao bằng độ cao của 1 lớp in để dần tạo nên cấu trúc cụ thể. Vật liệu in là sợi nhựa dẻo được dẫn từ một cuộn tới đầu hoạt động điều khiển và tinh chỉnh bằng động cơ và mạng lưới hệ thống cuốn. Khi sợi nhựa tới đầu ống nó sẽ được nung chảy bởi nhiệt độ sau đó được rải theo đầu ống trên mặt phẳng cắt của cụ thể. Vật liệu in : Sợi nhựa PLA, ABS …
Ưu điểm : Là công nghệ tiên tiến in 3D giá rẻ, ngân sách cho thiết bị và vật tư thấp. Thường sử dụng trong những loại sản phẩm cần chịu lực, mẫu sản phẩm có độ cứng cao. Tốc độ tạo hình 3D nhanh .
Nhược điểm : Ít khi dùng trong lắp ghép vì độ đúng mực không cao, nguyên do sai số từ đường kính sợi nhựa. Khả năng chịu lực không giống hệt .

2. Stereolithography (SLA)

Máy in 3D Stereolithography ( SLA )
SLA là kỹ thuật dùng tia laser làm đông cứng nguyên vật liệu lỏng để tạo những lớp mặt phẳng cắt cho đến khi loại sản phẩm hoàn tất. Có thể tưởng tượng kỹ thuật này như sau : đặt một bệ đỡ trong thùng chứa nguyên vật liệu lỏng, chùm tia laser vận động và di chuyển lên mặt trên cùng của nguyên vật liệu lỏng theo hình mặt cắt ngang của mẫu sản phẩm làm lớp nguyên vật liệu này cứng lại. Bệ đỡ chứa lớp nguyên vật liệu đã cứng được hạ xuống để tạo một lớp mới, những lớp tiếp theo được thực thi liên tục đến khi mẫu sản phẩm hoàn tất. Vật liệu : Nhựa lỏng Resin .
Ưu điểm : Công nghệ SLA có năng lực tạo ra những quy mô có độ phân giải cao, sắc nét và đúng mực. Sử dụng nguồn lazer nên vận tốc in nhanh hơn những công nghệ tiên tiến FDM. Tiết kiệm được nguyên vật liệu so với những giải pháp gia công truyền thống, nhựa lỏng thừa khi in xong cụ thể vẫn dùng để tái sử dụng trong những lần in tiếp theo .
Nhược điểm : Ngân sách chi tiêu cho thiết bị và vật tư in 3D khá đắt, mẫu sản phẩm in 3D bị giảm độ bền khi để lâu dưới ánh sáng mặt trời .

3. Digital Light Processing (DLP)

Về cơ bản công nghệ tiên tiến này gần như giống với SLA, sử dụng ánh sáng để gia công sản phẩm, vật tư in là nhựa lỏng quang hóa ( Resin ). Sau khi tiếp xúc với ánh sáng, nhựa lỏng đông kết hình thành những lớp rắn rất mỏng mảnh xếp lớp lên nhau để hoàn toàn có thể tạo ra một vật thể rắn hoàn hảo. DLP thay vì sử dụng một đầu phát laser và chỉ hoàn toàn có thể đông kết tại 1 điểm trên bàn in thì nó dùng 1 màn hình hiển thị máy chiếu kỹ thuật số, những px trên màn hình hiển thị ấy đóng vai trò là 1 đầu phát ánh sáng chỉ có 2 trạng thái là tắt và mở ( 0 và 1 ), do đó với màn hình hiển thị này trọn vẹn hoàn toàn có thể in ra cả 1 lớp Resin thay vì chỉ in ra được 1 điểm như công nghệ tiên tiến SLA .

Về độ phân giải nhỏ nhất của 2 phương pháp này cũng có sự khác nhau rõ rệt vì đối với SLA chùm tia sáng có hình tròn và Công nghệ DLP thì chùm ánh sáng lại được số hoá theo Pixel tức là một đơn vị ánh sáng nhỏ nhất là hình vuông. Vậy thì cơ bản ở cấp độ vi mô, chúng ta sẽ thấy biên dạng mà 2 phương pháp này in ra sẽ rất khác nhau và sẽ chiếm lấy ưu thế cho riêng nó. Về thời gian in: công nghệ DLP có thời gian in ngắn hơn nhiều so với SLA, vì chúng có khả năng kết tinh đồng loạt 1 lớp resin.

Về chất lượng mẫu sản phẩm : công nghệ SLA có sự không thay đổi cao hơn DLP, hãy tưởng tượng màn hình chiếu ánh sáng của DLP có hàng ngàn, hàng vạn px và không phải px nào cũng hoạt động giải trí tựa như lẫn nhau về cường độ ánh sáng, về góc chiếu sáng, về khoảng cách chiếu sáng của px đó đến lớp resin mà nó cần đồng đặc .

4. Selective Laser Sintering (SLS)

Máy in 3D Selective Laser Sintering ( SLS )
Selective Laser Sintering ( SLS ) sử dụng nguồn năng lượng tia laser để thiêu kết vật tư in theo lớp mặt phẳng cắt, làm cho chúng dính chặt ở những chỗ có mặt phẳng tiếp xúc. Vật liệu : sắt kẽm kim loại bột, kim loại tổng hợp dạng bột .
Ưu điểm : Có thể in được những quy mô có thành mỏng dính, những chi tiết cụ thể độ dẻo, vật tư sắt kẽm kim loại, kim loại tổng hợp, hay quy mô lớn và có phần rỗng phía dưới đáy, không cần mạng lưới hệ thống tư vấn .
Nhược điểm : giá thành góp vốn đầu tư cho thiết bị và vật tư khá cao, lượng vật tư tiêu tốn lớn .

5.  Selective laser melting (SLM)

SLM cơ bản cũng có nguyên lí hoạt động giải trí tương tự như như SLS, nhưng hiệu suất laser ở mức cao hơn, có năng lực làm tan chảy những bột sắt kẽm kim loại và tích hợp những hạt bột sắt kẽm kim loại lại với nhau thành một khối đồng chất. Ở nhiều nguồn khác nhau, SLM chỉ là một bộ phận của công nghệ tiên tiến in SLS .
Phương pháp in này được ứng dụng thoáng đãng với những bộ phận hình học phức tạp và những cấu trúc mỏng dính hoặc khoảng trống nằm ẩn bên trong. Nhiều dự án Bất Động Sản tiên phong sử dụng công nghệ SLM được dành riêng cho những nghành nghề dịch vụ trong ứng dụng hàng không ngoài hành tinh để tạo ra những bộ phận có khối lượng ( nhẹ ) khác nhau .

Công nghệ này không được dùng cho nhu cầu gia đình, hầu hết là cho chế tạo thiết bị chỉnh hình y tế và hàng không vũ trụ. Ngoài ra còn một số công nghệ khác như: Polyjet (Ink Jetting), Công nghệ in EBM (Electronic Beam Melting), Công nghệ in LOM. Mỗi công nghệ in 3D đều có những ưu, nhược điểm riêng. Trong đó, công nghệ được sử dụng nhiều nhất là SLS, FDM và SLA. Lựa chọn công nghệ cần cân nhắc tùy theo mục đích và điều kiện tài chính.

Đến nay, những công nghệ tiên tiến in 3D vẫn đang được những nhà khoa học liên tục điều tra và nghiên cứu tăng trưởng và được cho là sẽ tạo nên một cuộc cách mạng cho sản xuất trên toàn quốc tế trong tương lai .

Nguồn: Sở Khoa học và Công nghệ thành phố Hồ Chí Minh

Source: https://vh2.com.vn
Category custom BY HOANGLM with new data process: Chế Tạo