Bạn có biết in 3D không chỉ giới hạn ở nhựa mà còn có thể ứng dụng trên nhiều loại vật liệu khác như kim loại và gốm sứ? Trong bài viết mới nhất của Vinnotek, bạn sẽ khám phá toàn diện về các vật liệu 3D này và tìm hiểu vì sao chúng đang ngày càng trở thành lựa chọn ưu việt trong sản xuất công nghiệp và xây dựng! 

Nhóm vật liệu kim loại 

In 3D kim loại là một trong những công nghệ sản xuất tiên tiến phát triển nhanh nhất ở cấp độ công nghiệp. Theo báo cáo của Grand View Research, thị trường toàn cầu cho công nghệ này đã đạt giá trị 6,36 tỷ USD vào năm 2022 và dự kiến sẽ đạt tốc độ tăng trưởng hàng năm (CAGR) là 24,2% từ nay đến năm 2030. 

Sự gia tăng này phần nào nhờ vào sự đa dạng của các loại vật liệu tương thích với công nghệ này. Dù là các máy in 3D sử dụng kỹ thuật bột nền (powder-bed fusion), DED, EBM hay thậm chí là các hệ thống đùn kim loại, các lựa chọn vật liệu gần như vô tận. Dưới đây là tổng hợp các loại kim loại phổ biến nhất được sử dụng trong in 3D và đặc tính của từng loại. 

Nhôm 

Nhôm là một lựa chọn tuyệt vời với sự kết hợp hoàn hảo giữa độ nhẹ và độ bền. Ngoài khả năng chống ăn mòn, nhôm còn có thể hàn được. So với thép, nhôm ít bền hơn và nhạy cảm hơn với nhiệt độ cao. Nhôm chủ yếu được sử dụng trong các lĩnh vực yêu cầu trọng lượng nhẹ như các bộ phận cơ khí của xe đua, hàng không vũ trụ, xe đạp, v.v. 

Tấm tản nhiệt in 3D kim loại nhôm cho xe đua điện 

Nhôm hiếm khi xuất hiện ở trạng thái tinh khiết, thường được tìm thấy dưới dạng hợp kim với các kim loại khác nhằm cải thiện các tính chất vật lý và cơ học, chẳng hạn như silicon và magiê. Một ví dụ điển hình là hợp kim nhôm AISi10Mg. 

Tìm hiểu thêm: IN 3D KIM LOẠI TẤM LÀM MÁT CHO XE ĐUA ĐIỆN 

Hợp Kim Nhôm 

Hợp kim nhôm được sử dụng phổ biến hơn dạng nhôm tinh khiết và được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp, hàng không vũ trụ và ô tô. Hợp kim nhôm có tỷ lệ độ bền trên trọng lượng cao, cũng như khả năng chống chịu tải trọng và ăn mòn tốt. 

Thép 

Thép là một trong những kim loại in 3D phổ biến nhất trong ngành công nghiệp, và không có gì ngạc nhiên khi nó là kim loại đầu tiên được sử dụng trong sản xuất bồi đắp (additive manufacturing). Có hai loại thép chính được sử dụng: thép không gỉ và thép công cụ. Thép không gỉ được sử dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày, kỹ thuật cơ khí và y tế, với các tính chất kim loại tốt và bề mặt bóng sáng.  

Khuôn ép được in bằng máy Nikon SLM®125 với thép công cụ 1.2709   

Một số nhà sản xuất trong ngành in 3D cung cấp vật liệu này, bao gồm Nikon SLM Solutions, ProMetal và Desktop Metal. Các đặc tính của thép không gỉ bao gồm độ cứng, độ bền kéo, khả năng định hình và khả năng chịu va đập. Một số hợp kim khác cũng có thể được in bằng thép không gỉ như đồng và vàng bằng cách phủ các lớp bột thép không gỉ với keo đồng hoặc vàng trong quá trình in. 

Đọc thêm: TỐI ƯU HÓA THIẾT KẾ KHUÔN ÉP NHỰA VỚI CÔNG NGHỆ SLM 

Hợp Kim Đồng 

Đồng là một kim loại khác phù hợp với công nghệ in 3D, với các đặc tính như độ dẫn điện và nhiệt cao, độ dẻo và tính dễ uốn. Đồng có sẵn dưới dạng filament và bột cho in 3D, và thường được sử dụng trong các ứng dụng quản lý nhiệt và kỹ thuật điện (như cuộn cảm, điện cực, bộ trao đổi nhiệt), cũng như trong sản xuất công cụ. 

Titan 

Titan là vật liệu lý tưởng cho ngành y tế và hàng không vũ trụ nhờ vào độ bền và trọng lượng nhẹ, cùng khả năng chống ăn mòn và tương thích sinh học cao. Titan có sẵn dưới dạng bột hoặc filament, và tất cả các cấp độ của titan đều rất bền với ăn mòn, dễ uốn và có thể hàn được. Tuy nhiên, titan có chi phí rất cao, gấp khoảng 50 lần so với thép. 

In 3D bộ phận cấy ghép với kim loại Titan kháng khuẩn 

Hợp Kim Titan 

Hợp kim titan, chẳng hạn như Ti6Al4V, là hợp kim titan được sử dụng rộng rãi nhất, chiếm 56% thị trường titan toàn cầu. Hợp kim này có sự cân bằng tốt giữa độ bền cơ học, độ dẻo, độ bền mỏi và khả năng chống nứt. Hợp kim titan được sử dụng trong sản xuất các bộ phận công nghiệp như tấm kim loại, ốc vít, vòng, đĩa và container, cũng như các bộ phận động cơ ô tô hiệu suất cao như hộp số và thanh nối. 

Đọc thêm về hợp kim titan: PHÁT TRIỂN KIM LOẠI IN 3D KHÁNG KHUẨN CHO CẤY GHÉP 

Cobalt-Chrome 

Hợp kim cobalt-chrome tương thích với các kỹ thuật EBM và DMLS, có chất lượng cao hơn so với các phương pháp sản xuất truyền thống. Hợp kim cobalt-chrome, được biết đến với tên gọi CoCrMo, được sử dụng rộng rãi trong y tế để sản xuất các bộ phận cấy ghép trong chỉnh hình và nha khoa nhờ vào độ cứng, bề mặt mịn, khả năng chống mài mòn và không bị ăn mòn. Ngành công nghiệp ô tô và hàng không vũ trụ cũng sử dụng các hợp kim cobalt-chrome-molybdenum chịu nhiệt cao. 

Hợp Kim Niken 

Niken là một vật liệu cực kỳ đa năng, có thể kết hợp với các kim loại khác. Các hợp kim niken-crôm như Inconel 718 và Inconel 625 cho phép sản xuất các bộ phận kim loại bền, chống ăn mòn. Các hợp kim này chủ yếu được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ, ô tô và hóa dầu, nơi chúng phải chịu được áp lực và nhiệt độ cao. 

Kim Loại Quý 

In 3D kim loại quý như vàng, bạc và đồng thường được thực hiện bằng phương pháp đúc kim loại. Phương pháp này chủ yếu được sử dụng trong ngành trang sức và sản xuất các vật phẩm nhỏ. Một trong những hạn chế của phương pháp đúc này là phải đảm bảo độ dày tối thiểu của tường từ 0.8mm đến 1mm để đảm bảo chất lượng. 

Cuối cùng, cần lưu ý rằng hiện nay có thể thay đổi cấu trúc nguyên tử của kim loại trong quá trình in 3D, giúp việc đông đặc nhanh hơn và đồng đều hơn, dẫn đến kim loại cứng hơn và bền hơn. 

Nhóm vật liệu gốm sứ 

Gốm sứ là một trong những vật liệu có lịch sử lâu đời, thường được liên tưởng đến các loại truyền thống như đất sét hay sứ. Tuy nhiên, ngày nay gốm sứ cũng bao gồm những loại gốm kỹ thuật dành cho các ứng dụng tiên tiến. 

Gốm sứ 

Trên thị trường hiện tại, có hai nhóm chính của gốm kỹ thuật: gốm oxit và gốm phi oxit. Nhóm đầu tiên bao gồm các oxit kim loại như alumina, zirconia, và silica, trong khi nhóm thứ hai bao gồm các vật liệu như silicon carbide, silicon boride, hoặc silicon nitride. Các vật liệu này lý tưởng cho các bộ phận cần chịu được nhiệt độ cao và chống mài mòn. Máy in 3D gốm sứ có thể sử dụng nhiều quy trình sản xuất khác nhau, từ liên kết bột đến in stereolithography hay đùn nhựa. 

In 3D gốm nhiều họa tiết độc đáo 

Cát 

Cát cũng có thể được xem là một loại vật liệu thuộc nhóm gốm sứ. Cát được sử dụng để tạo ra các bộ phận phức tạp tận dụng lợi thế của sản xuất bồi đắp, chủ yếu trong sản xuất khuôn đúc. Việc sử dụng vật liệu này giúp giảm lãng phí, tiết kiệm năng lượng và thời gian sản xuất ngắn hơn nhiều so với các kỹ thuật khác. 

Cát có thể được sử dụng để sản xuất hàng loạt các sản phẩm hoàn thiện hoặc tạo mẫu. Đây là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng công nghiệp cần độ chính xác cao và thời gian sản xuất nhanh chóng. 

Khuôn bánh xe được in 3D với vật liệu cát 

Bê Tông 

Bê tông là một vật liệu gốm khác mà chúng ta muốn nhấn mạnh. Để tạo ra bê tông, các hạt đá và nước được trộn đều, tạo ra một hỗn hợp đồng nhất tương thích với in 3D. Nhờ đó, sản xuất bồi đắp trong ngành xây dựng ngày càng trở nên quan trọng. Sử dụng bê tông làm vật liệu xây dựng rất kinh tế, trong khi các máy in có giá dao động từ 180.000 USD đến hơn 1 triệu USD. 

Một số máy in tiêu biểu trên thị trường bao gồm máy in nhà Apis Cor và Crane của WASP. Tốc độ là một trong những ưu điểm nổi bật của những máy in này: chỉ trong 48 giờ, bạn có thể dựng lên các bức tường của một ngôi nhà! 

Đá 

Đá là một lựa chọn gốm khác tương thích với công nghệ in 3D. Vật liệu này chủ yếu được sử dụng dưới dạng sợi filament cho các máy in FDM/FFF. Các sợi đá này được tạo thành từ hỗn hợp thạch cao và nhựa. Các nhà sản xuất cung cấp loại sợi này bao gồm ColorFabb và Formfutura. Điều đáng ngạc nhiên về các sợi filament này là chúng thực sự trông và cảm nhận giống như đá, lý tưởng cho các ứng dụng trang trí cần hoàn thiện tự nhiên hơn. 

Gốm sứ trong in 3D là một lựa chọn tuyệt vời cho nhiều ứng dụng, từ công nghiệp đến xây dựng và trang trí, nhờ vào khả năng chịu nhiệt tốt, độ bền cao, và sự linh hoạt trong thiết kế. 

Địa điểm cung cấp vật liệu đa dạng phù hợp nhiều dòng máy in 3D kim loại 

Nikon SLM Solutions cung cấp một loạt các loại bột kim loại được thiết kế đặc biệt để sử dụng trong các hệ thống thiêu kết laser chọn lọc (SLM), được sử dụng rộng rãi trong công nghệ in 3D kim loại. Các vật liệu này được kiểm tra kỹ lưỡng về thành phần hóa học, kích thước hạt và đặc tính dòng chảy, đảm bảo hiệu suất tối ưu trong nhiều ứng dụng khác nhau. 

Những vật liệu này được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như hàng không, ô tô, y tế và công cụ nhờ vào độ bền, độ bền cao và khả năng phù hợp với các hình dạng phức tạp. Ngoài ra, Nikon SLM Solutions còn hỗ trợ phát triển các hợp kim mới và cung cấp các hệ thống thông số mở cho phép người dùng tùy chỉnh và tối ưu hóa quy trình vật liệu của họ. 

Tìm hiểu thêm tại đây: Explore Metals Used in 3D Printing | SLM Solutions  

Vinnotek tự hào là đối tác của Nikon SLM Solutions tại Việt Nam, liên hệ ngay để được tư vấn về nhu cầu của doanh nghiệp 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