Ngày nay, in 3D được ứng dụng vô cùng rộng rãi và phổ biến, nó phát triển sâu ở các lĩnh vực hàng không, xây dựng, y tế, sản xuất thực phẩm, cơ khí và giáo dục. Từ những mẫu thiết kế, mô phỏng trên máy tính, công nghệ in 3D đã tạo ra các vật thể phức tạp với độ chính xác cực kì cao. Với mỗi loại vật liệu và máy in sẽ sử dụng loại công nghệ in 3D khác nhau. Vậy bạn có biết những loại công nghệ in 3D nào đang được sử dụng chủ yếu hiện nay không?

In 3D là gì? 

In 3D còn được gọi là Sản xuất Bồi đắp (Additive Manufacturing), các vật thể được tạo ra bằng cách xếp thêm từng lớp vật liệu liên tiếp cho đến khi vật thể 3 chiều được tạo ra (layer by layer). Công nghệ này ngược lại với quá trình sản xuất cắt gọt truyền thống - là cắt bớt, loại bỏ những phần vật liệu dư thừa từ phôi ban đầu cho đến khi thu được kiểu dáng mong muốn. 

Quá trình bắt đầu với một mô hình kỹ thuật số, thường được tạo ra bởi thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính, người dùng có thể tạo ra bất kỳ hình dạng, chi tiết nào thông qua các phần mềm thiết kế và mô phỏng đặc biệt.  

Dành cho bạn: 5 PHẦN MỀM MÔ PHỎNG IN 3D KIM LOẠI "BÁ ĐẠO" NHẤT HIỆN NAY 

Các loại công nghệ in 3D chính

Có nhiều loại công nghệ in 3D tiên tiến, được sử dụng rộng rãi hiện nay, mỗi loại sẽ có những đặc điểm, tính năng, điểm mạnh/yếu khác nhau, các công nghệ chính như:  

1. Tạo hình nhờ tia laser (Stereolithography - SLA)  

2. Thiêu kết lazer chọn lọc (Selective laser sintering - SLS) 

3. Nóng chảy bằng Laser có chọn lọc (Selective laser melting - SLM) 

4. Mô hình hóa bằng phương pháp nóng chảy lắng đọng (Fused deposition modeling - FDM) 

5. Thiêu kết laser chọn lọc trực tiếp (Direct metal laser sintering - DMLS) 

6. In phun sinh học (Inkjet bioprinting) 

1. Công nghệ in 3D SLA (Stereolithography) 

SLA (Stereolithography) là một kỹ thuật in 3D sử dụng tia laser để làm rắn hóa từng lớp nhựa lỏng (resin) theo thiết kế 3D, tạo thành vật thể rắn hoàn chỉnh. 

1.1. Nguyên lý hoạt động của công nghệ in 3D SLA 

Công nghệ in 3D SLA (Stereolithography) hoạt động dựa trên nguyên lý quang hóa. Máy in SLA sử dụng một bể chứa chất lỏng photopolymer và một nguồn sáng UV, thường là tia laser, để đóng rắn từng lớp của vật liệu. Quá trình này diễn ra như sau:

- Khay in được đặt cách một khoảng so với bề mặt chất lỏng photopolymer. 

- Tia UV (tia laser hoặc máy chiếu) được chiếu lên bề mặt chất lỏng, khiến cho photopolymer đông đặc tại những nơi được chiếu sáng. 

- Sau khi một lớp được đóng rắn, khay in sẽ hạ xuống một khoảng cách nhất định để tạo lớp tiếp theo. 

- Quá trình này lặp lại cho đến khi hoàn thành toàn bộ mô hình 3D. 

Công nghệ in 3D SLA

1.2. Vật liệu in của công nghệ in SLA 

- In 3D SLA sử dụng đa dạng các loại nhựa quang polymer, từ cứng đến dẻo, trong suốt đến màu sắc. 

- Chất phụ gia như bột kim loại hoặc gốm sứ có thể được thêm vào để tạo vật liệu in đặc biệt. 

1.3. Ưu điểm và nhược điểm của in SLA 

1.3.1. Ưu điểm: 

- Độ chính xác cao, in chi tiết phức tạp với kích thước tối thiểu từ 0,2 mm. 

- Bề mặt sản phẩm nhẵn mịn, ít cần gia công sau in. 

- Tốc độ in tương đối nhanh so với các công nghệ in 3D khác như FDM. 

- Vật liệu in đa dạng, đáp ứng nhiều nhu cầu. 

1.3.2. Nhược điểm: 

- Chi phí máy in cao hơn so với các công nghệ in 3D khác. 

- Kích thước in hạn chế bởi kích thước thùng chứa nhựa. 

- Vật liệu in có thể co ngót sau khi in. 

- Hỗ trợ in cần thiết cho các chi tiết nhô cao. 

1.4. Ứng dụng của công nghệ in 3D SLA 

Công nghệ in 3D SLA được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, nhờ khả năng in các chi tiết phức tạp với độ chính xác cao và bề mặt mịn. Dưới đây là một số ứng dụng tiêu biểu: 

- Sản xuất mẫu nhanh: Chế tạo mẫu thử nhanh chóng, chính xác để kiểm tra thiết kế và chức năng. 

- Sản xuất chi tiết: In các chi tiết phức tạp, khó gia công bằng phương pháp truyền thống. 

- Y tế: In mô hình y tế, implant nha khoa, dụng cụ phẫu thuật. 

- Trang sức: In mẫu trang sức tinh xảo, độc đáo. 

- Giáo dục: In mô hình giáo cụ trực quan cho học tập. 

Một số sản phẩm được in bằng công nghệ 3D SLA

2. Công nghệ in 3D SLS (Selective Laser Sintering) 

2.1. Nguyên lý hoạt động của SLS  

SLS (Thiêu kết laser chọn lọc), là một loại quy trình tổng hợp bột (Powder Bed Fusion) sử dụng tia laser công suất cao để làm nóng và liên kết các hạt bột nhựa mà không làm chúng tan chảy hoàn toàn.  

Quá trình in 3D SLS bắt đầu bằng một lớp bột nguyên liệu được trải mỏng trên bề mặt, tiếp theo tia laser sẽ thiêu kết có chọn lọc từng lớp. Sau một lần thiêu kết, bàn in sẽ di chuyển xuống dưới và bột lại được trải đều trên bề mặt. Quá trình in cứ lặp đi lặp lại đến khi tạo thành vật thể hoàn chỉnh. 

2.2. Vật liệu in của SLS 

- SLS in chủ yếu từ bột nhựa dẻo chẳng hạn như nylon, polyamit, polystyrene 

- Ngoài ra còn có thể in từ bột gốm sứ, thép, titan, nhôm, bạc, thủy tinh, hợp kim kim loại... 

Sản phẩm của công nghệ in SLS

2.3. Ưu điểm và nhược điểm của SLS 

2.3.1. Ưu điểm 

- Tạo mẫu đa dạng về màu sắc, hình dáng, chi tiết phức tạp bằng các loại bột khác nhau như nhựa, kim loại, thủy tinh, gốm 

- Không cần sử dụng cấu trúc hỗ trợ, vì bột không nung sẽ hoạt động như một vật liệu hỗ trợ, giúp giảm lãng phí nguyên liệu 

2.3.2. Nhược điểm 

- SLS tạo ra bề mặt xốp, hơi nhám, sần sùi và có thể có những lỗ hỗng nhỏ trên bề mặt nên cần phải xử lý hậu kỳ (đánh bóng hoặc phủ để cải thiện hình thức và độ bền) 

- Giá thành của máy in 3D SLS tương đối cao nên chủ yếu được sử dụng trong sản xuất 

2.4. Ứng dụng của SLS 

SLS thường được sử dụng để tạo mẫu nhanh và sản xuất các bộ phận nhựa, phục vụ cho giai đoạn đầu của quá trình R&D trong chế tạo cơ khí, xây dựng. 

- Hàng không – Vũ trụ: sản xuất các bộ phận, chi tiết máy chuyên dụng 

- Y tế: tạo các mô hình mô phỏng trực quan cơ thể 

- Đồ gia dụng và vật dụng hàng ngày 

- Điện tử: chế tạo các linh kiện điện tử nhỏ 

3. Công nghệ in 3D SLM (Selective Laser Melting) 

3.1. Nguyên lý hoạt động của SLM 

SLM được coi là công nghệ in tiên tiến nhất so với các công nghệ in 3D khác hiện nay, đây cũng là một loại quy trình tổng hợp bột (Powder Bed Fusion), sử dụng tia laser công suất cao để làm tan chảy và nung chảy hoàn toàn các hạt bột kim loại, tạo thành vật thể kim loại được in 3D hoàn chỉnh. Mật độ năng lượng cao hơn nhiều so với công nghệ in 3D SLS 

Sơ đồ quy trình in 3D với công nghệ SLM

Quy trình in 3D SLM thực hiện với các bước như sau: 

- Máy in SLM có 3 buồng chứa bột: buồng chứa bột phân phối, buồng chứa bột chế tạo, buồng chứa bột dư 

- Chùm tia laser sẽ quét qua các vị trí có chọn lọc, làm nóng chảy hoàn toàn các hạt bột kim loại để tạo thành lớp kim loại rắn 

- Quá trình này sẽ được lặp lại liên tục cho đến khi thu được vật thể 3D mong muốn. 

3.2. Vật liệu in 

- SLM có thể in kim loại như titan, nhôm, thép và đồng 

3.3. Ưu điểm và nhược điểm của SLM 

3.3.1. Ưu điểm 

- Sản xuất chính xác vật thể kim loại 3D với các chi tiết phức tạp mà không cần sử dụng đến dụng cụ cắt gọt hay máy CNC  

- Cho phép sản xuất nhiều bộ phận, giúp giảm thời gian sản xuất 

3.3.2. Nhược điểm 

- SLM đòi hỏi nhiều năng lượng, làm mát và xử lý hậu kỳ hơn SLS 

- Có thể gặp vấn đề về nhiệt và cơ học, ứng suất dư, biến dạng và có vết nứt hơn SLS 

- Giá thành của máy in cao 

3.4. Ứng dụng của SLM 

Công nghệ in 3D kim loại SLM phù hợp cho ngành hàng không vũ trụ, y tế và ô tô với độ chính xác và hiệu suất cao 

- Hàng không - Vũ trụ: các thiết bị, giá đỡ, động cơ,.. 

- Y tế: thiết bị cấy ghép và nha khoa 

- Cơ khí: các bộ phận cơ khí chịu áp suất cao, đồ đạc, giá đỡ, cánh quạt,.... 

- Ô tô: phụ tùng thay thế 

- R&D: tạo loại vật liệu mới cho sản xuất như siêu vật liệu Titan 

Sản phẩm kim loại được in bằng công nghệ in 3D SLM

Với sự ứng dụng rộng rãi và hiệu quả ở nhiều lĩnh vực, công nghệ in 3D kim loại SLM đang dần được nhiều doanh nghiệp quan tâm và đầu tư. Để tìm một chiếc máy chất lượng và phù hợp với doanh nghiệp, bạn có thể tham khảo một số loại máy in 3D kim loại tiêu biểu nhất hiện nay như SLM125, SLM280, SLM500,... 
Vừa rồi là những chia sẻ của Vinnotek cho Phần 1 của các loại công nghệ in 3D được sử dụng phổ biến ngày nay, hy vọng những thông tin trên sẽ giúp ích cho bạn và hẹn gặp bạn ở Phần 2.

Để khai thác tối đa tiềm năng của in 3D, cần có dịch vụ thiết kế và tính toán mô phỏng chuyên nghiệp. Tại đây, Vinnotek tự hào là đối tác đáng tin cậy, cung cấp dịch vụ thiết kế và tính toán mô phỏng in 3D cho các bộ phận quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp. 

Chúng tôi không chỉ đem lại lợi ích của công nghệ in 3D tiên tiến, mà còn là đại diện chính thức của Nikon SLM Solutions - một trong những hãng máy in 3D kim loại hàng đầu thế giới và Titomic - nhà tiên phong trong ứng dụng sản xuất bồi đắp quy mô lớn, như dụng cụ, phụ tùng và bộ phận máy móc, thay thế các hình thức sản xuất truyền thống.  

Với sự kết hợp giữa tinh thần sáng tạo và chuyên nghiệp, chúng tôi cam kết đồng hành cùng doanh nghiệp của bạn để tối ưu hóa thiết kế, giảm chi phí sản xuất và nâng cao hiệu suất công việc. 

Hãy liên hệ với Vinnotek ngay hôm nay để trải nghiệm sự đổi mới và tiên tiến trong ngành công nghiệp của bạn. 


THÔNG TIN LIÊN HỆ:  

☎Số điện thoại: (+84)905300382  

📩Email: sales@vinnotek.com  

💻Website: https://vinnotek.com/  

⚡LinkedIn: https://tinyurl.com/VINNOTEKlinkedin  

⚡Facebook: https://tinyurl.com/VINNOTEK

article