In 3D là gì? Công nghệ in 3D là một công nghệ in đầy tiềm năng phát triển cho nền sản xuất, chế tạo trên đa lĩnh vực. Công nghệ in 3D được áp dụng rộng rãi hiện nay giúp người dùng tạo ra sản phẩm với chất lượng cao. Vậy công nghệ in 3D là gì? Phân loại công nghệ 3D và ứng dụng của công nghệ này trong thực tiễn là gì? Cùng VnSkills Academy tìm hiểu nhé.
In 3D là gì?
In 3D là phương pháp in sử dụng các thiết bị được hỗ trợ của máy tính (CAD) để tạo ra các vật thể trong không gian ba chiều. Các đối tượng in 3D sẽ được tạo ra bằng cách sử dụng quy trình sản xuất bồi đắp (additive manufacturing). Dựa trên bản thiết kế đã được vẽ sẵn trên phần mềm CAD, vật liệu sẽ được “đắp” từng lớp một cho đến khi đối tượng được tạo ra hoàn chỉnh.
Mỗi lớp có thể được xem như một mặt phẳng cắt ngang của đối tượng. Kỹ thuật in 3D cho phép ta tạo ra các hình dạng phức tạp với màu sắc, kích thước, độ cứng,..khác nhau. Vật liệu được sử dụng sẽ ít hơn các phương pháp sản xuất truyền thống. Đồng thời nguyên liệu được sử dụng trong in 3D đa phần là nhựa, kim loại hoặc các vật liệu sinh học.
Ưu nhược điểm của công nghệ in 3D là gì?
Ưu điểm của công nghệ in 3D là gì?
Công nghệ in 3D được xem như công nghệ in tương lai của thế giới bởi chúng có những ưu điểm vượt trội so với các kỹ thuật in khác như:
- Đáp ứng yêu cầu tạo hình phức tạp: Công nghệ in 3D có thể đáp ứng độ khó cao trong thiết kế. Khách hàng sẽ không phải trả chi phí cho độ phức tạp bổ sung. Trong một vài trường hợp, in 3D sẽ rẻ hơn gia công cắt gọt do tiết kiệm nguyên vật liệu hơn.
- Chi phí bỏ ra khá phải chăng: Do không sử dụng khuôn mẫu nên chi phí in 3D khá thấp. Chi phí bạn phải trả chủ yếu liên quan đến lượng nguyên vật liệu sử dụng, thời gian chế tạo và quy trình xử lý hậu kỳ bổ sung.
- Dễ dàng tùy chỉnh: Quá trình sản xuất sẽ có sự hỗ trợ của máy tính CAD nên ta có thể dễ dàng thay đổi thiết kế nếu xảy ra vấn đề mà không ảnh hưởng đến chi phí.
- Phù hợp cho việc tạo mẫu nhanh: Công nghệ in 3D được ứng dụng chủ yếu cho việc sản xuất nhỏ hàng loạt. Chúng sẽ rất phù hợp cho việc tạo mẫu nội bộ với thời gian sản xuất nhanh chóng và không phụ thuộc vào cung ứng bên ngoài.
- Tạo các bộ phận có đặc tính cụ thể: Bên cạnh chất liệu nhựa, kim loại được sử dụng phổ biến trong in 3D, ta có thể tạo các bộ phận đặc biệt với vật liệu mong muốn. Chẳng hạn các chi tiết chống thấm nước, chịu nhiệt cao, đàn hồi tốt cho các sản phẩm cụ thể.
Nhược điểm của công nghệ in 3D là gì?
Bên cạnh những ưu điểm tuyệt vời mang lại, công nghệ in 3D có một số nhược điểm mà bạn cần cân nhắc như:
- Độ bền thấp hơn so với sản xuất truyền thống với một số vật liệu: Công nghệ in 3D đảm bảo thành phẩm có độ bền cao với các sản phẩm kim loại. Tuy nhiên, với một số chất liệu khác công nghệ 3D lại chiến chúng trở nên giòn hơn so với sản xuất truyền thống. Nguyên nhân là do công nghệ in 3D được tạo thành bởi nhiều lớp, chúng sẽ khiến độ bền giảm từ 10-50% tùy từng chất liệu.
- Chi phí cao khi sản xuất khối lượng lớn: Khi bạn tiến hành sản xuất in ấn số lượng lớn với công nghệ in 3D, các sản phẩm thường sẽ có giá thành cao hơn. Có thể nói công nghệ in 3D sẽ ít hiệu quả khi sản xuất số lượng lớn với gia công CNC hoặc ép phun.
- Giới hạn về độ chính xác: Tùy thuộc vào từng máy in và quy trình in được áp dụng sẽ quyết định đến độ chính xác. Các bộ phận in 3D đều sẽ có độ sai sót nhất định và không phải lúc nào cũng chính xác. Tuy nhiên, bạn đừng lo lắng bởi các vấn đề đó đều có thể khắc phục bằng xử lý hậu kỳ.
- Yêu cầu về xử lý hậu kỳ: Đa số các sản phẩm in 3D đều phải trải qua xử lý hậu kỳ. Đây là công đoạn không thể thiếu để thành phẩm đúng mong muốn nhất.
Phân loại công nghệ in 3D được sử dụng phổ biến nhất hiện nay
Công nghệ in 3D FDM
Công nghệ in 3D FDM hoạt động trên nguyên lý đun nóng vật liệu ở nhiệt độ cao. Sau khi vật liệu nóng chảy sẽ được đưa vào đầu phun để tạo thành các sợi nhựa. Sau đó, chúng sẽ được xếp chồng lên nhau tạo lớp và khi khô lại sẽ tạo thành một mô hình hoàn chỉnh.
Có thể nói, đây là công nghệ in có chi phí thấp nhất trong tất cả các giải pháp in 3D. Công nghệ in này có thể được sử dụng để in các mô hình có kích thước lớn. Tuy nhiên, sản phẩm tạo ra thường khá thô ráp, độ mịn kém. Công nghệ in 3D FDM khó in được các sản phẩm có độ phức tạp cao.
Công nghệ in 3D Resin
Công nghệ in 3D Resin còn được gọi là in Li-tô tập thể. Tên gọi này xuất phát từ nguyên lý hoạt động dựa trên nguyên tắc quan trùng hợp polime. Dưới sự tác động của ánh sáng, các phân tử liên kết sẽ được hình thành tạo ra polime.
Công nghệ in 3D Resin sẽ rất phù hợp với in các mô hình phức tạp. Độ mịn của sản phẩm được tạo thành được nhiều người đánh giá cao. Tuy nhiên, cách thức vận hành công nghệ in này khá phức tạp. Chúng chỉ phù hợp với việc sản xuất các sản phẩm có kích thước nhỏ tinh xảo. Công nghệ được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực nha hoa, kiến trúc, thiết kế thời trang,…
Công nghệ in 3D SLS
Công nghệ in 3D SLS sử dụng nguyên lý hóa rắn của vật liệu dưới sự ảnh hưởng của nhiệt độ. Nguyên liệu chính của công nghệ in này chính là các loại bột như gốm, thủy tinh, kim loại, sứ,…Khi in, hệ thống laser sẽ chiếu lên bột nhằm khiến chúng tan chảy. Hỗn hợp bột sẽ kết dính với nhau để tạo thành vật thể hoàn chỉnh.
Sản phẩm của công nghệ in này có tính chính xác, thẩm mỹ và có độ bền cao. SLR phù hợp cho việc sản xuất các sản phẩm có cấu trúc phức tạp như chế tạo mô hình mô phỏng, tượng, chi tiết của máy móc,…Tuy nhiên, chi phí đầu tư cho công nghệ này khá cao cùng quy trình vận hành phức tạp.
Xem thêm: Công nghệ in phun là gì?
Nguyên lý hoạt động của công nghệ in 3D là gì?
Đầu tiên, ta sẽ cần có một bản thiết kế ảo được thực hiện bằng phần mềm thiết kế có sự trợ giúp của máy tính CAD. Hoặc bạn có thể sử dụng máy quét 3D để tạo ra bản sao của đối tượng có sẵn với nhiều góc độ khác nhau. Cách làm này còn được gọi là quá trình thiết kế ngược.
Sau khi đã có mô hình 3D ảo, ta sẽ tiến hành quá trình in. Chúng được thực hiện bằng cách chia mô hình thành nhiều lớp bằng cách cắt lát (slicing). Sau đó, các lát cắt sẽ được tải lên máy in 3D. Ta có thể sử dụng USB hoặc kết nối wifi để tải chúng từ máy tính sang máy in 3D. Khi máy tính nhận được tệp tin, chúng sẽ đọc từng lát của mô hình và tiến hành in theo từng lớp.
Ứng dụng của công nghệ in 3D là gì?
Sản phẩm tiêu dùng
Công nghệ in 3D được ứng dụng phổ biến trong sản xuất các sản phẩm tiêu dùng như phụ kiện thời trang, quần áo, giày dép,…Chẳng hạn như trong lĩnh vực thời trang, ta thường sử dụng máy quét 3D để lấy số đo cơ thể nhằm chế tạo trang phục phù hợp. Hay việc sản xuất phụ kiện trang sức cũng được mô hình hóa qua bản in 3D.
Y học
Trong lĩnh vực y học, công nghệ in 3D được sử dụng để tạo ra các bộ phận cơ thể giả. Điều này sẽ giúp quá trình điều trị, phục hồi của bệnh nhân được hỗ trợ tốt hơn. Hiện nay, các mô hình như chân, tay, xương được chế tạo với độ chính xác gần như tuyệt đối, giúp nền y học có sự phát triển đột phá.
Xem thêm: In chuyển nhiệt là gì?
Xây dựng
Ngày càng nhiều doanh nghiệp xây dựng tại Việt Nam ứng dụng công nghệ in 3D vào quy trình tạo mẫu kiến trúc, công trình thiết kế. Từ mô hình 3D, ta có thể xây dựng được các công trình có hình dạng tương đương. Các kỹ sư sẽ tiết kiệm được thời gian xây dựng nhanh hơn với độ chính xác cao.
Sản xuất linh kiện công nghiệp
Thay vì công nghệ cắt gọt, công nghệ in 3D được ứng dụng để tạo ra các chi tiết máy với khả năng tiết kiệm nguyên vật liệu tốt hơn. Việc thu thập dữ liệu linh kiện cũng trở nên dễ dàng hơn với máy quét 3D. Từ đó, chúng hỗ trợ quy trình sản xuất, lắp ráp thay thế hiệu quả.
Sản xuất thực phẩm
Công nghệ in 3D giúp quá trình sản xuất bao bì bánh kẹo trở nên dễ dàng và thuận tiện hơn. Nhiều công ty còn sử dụng công nghệ in này để giúp tạo ra nhiều hình dạng, họa tiết cho bánh kẹo đồ ăn đẹp mắt hơn.
Trên đây là tất cả những thông tin mà VnSkills Academy muốn chia sẻ với bạn về công nghệ in 3D. Hy vọng rằng thông qua bài viết sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về công nghệ in 3D là gì và có thêm nhiều kiến thức bổ ích về lĩnh vực in ấn nhé.
