Trong sản xuất giày dép, khuôn thermoforming upper ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ phát triển mẫu, độ chính xác của form giày và chi phí tooling. Tuy nhiên, khuôn nhôm CNC truyền thống thường mất nhiều tuần để gia công, trong khi mỗi lần thay đổi thiết kế, kích thước hoặc form giày đều có thể phải làm lại khuôn.
Trong bài viết này, Vinnotek giới thiệu giải pháp in 3D khuôn thermoforming upper giày bằng công nghệ FDM. BigRep ONE và STUDIO phù hợp với khuôn khổ lớn cần in nguyên khối, còn Raise3D Pro3 HS đáp ứng tốt các khuôn nhỏ và trung cần thời gian hoàn thiện nhanh. Khi được lựa chọn đúng, giải pháp này có thể rút ngắn đáng kể lead time và chi phí tooling so với gia công truyền thống.
1. Thermoforming Upper Giày – Quy Trình Và Bài Toán Tooling
Thermoforming upper là quá trình sử dụng nhiệt kết hợp với áp suất hoặc lực hút chân không để tạo hình vật liệu upper theo đúng đường cong của khuôn. Sau khi được gia nhiệt đến trạng thái mềm, vật liệu được ép sát vào bề mặt khuôn và làm nguội để giữ nguyên hình dạng.
Quy trình này giúp upper đạt được form dáng ổn định trước khi chuyển sang các công đoạn lắp ráp tiếp theo. Với những dòng sản phẩm có nhiều size, kiểu dáng hoặc cấu trúc upper khác nhau, nhà máy cần một hệ thống khuôn có độ chính xác cao và dễ thay đổi.
Khuôn thermoforming bằng nhôm CNC có độ bền tốt nhưng tồn tại ba hạn chế lớn: thời gian gia công thường kéo dài từ 4–8 tuần, chi phí đầu tư cao và khó điều chỉnh nhanh khi thiết kế thay đổi. Mỗi size hoặc kiểu last khác nhau có thể cần một bộ khuôn riêng, khiến tổng chi phí tooling tăng nhanh theo số lượng biến thể.
Công nghệ FDM giúp chuyển quá trình chế tạo khuôn từ gia công cơ khí sang sản xuất trực tiếp từ file CAD. Khuôn có thể được hoàn thiện trong vài ngày, dễ chỉnh sửa và sản xuất lại khi form giày thay đổi. Theo các ứng dụng tooling được ghi nhận, FDM có thể giảm đáng kể lead time và chi phí so với phương pháp truyền thống.
Vinnotek cung cấp BigRep ONE và STUDIO cho khuôn thermoforming khổ lớn, đồng thời cung cấp Raise3D Pro3 HS và Pro3 Plus HS cho các khuôn nhỏ, trung hoặc cần sản xuất nhiều size trong thời gian ngắn.
2. Tại Sao FDM Là Công Nghệ Phù Hợp Nhất Cho Thermoforming Tooling?
Khi đánh giá công nghệ in 3D cho khuôn thermoforming, hai tiêu chí quan trọng nhất là khả năng chịu nhiệt và chất lượng bề mặt. Trong nghiên cứu so sánh giữa SLA, DLP, SLS và FDM, công nghệ FDM cho thấy nhiều lợi thế thực tế khi sử dụng vật liệu kỹ thuật phù hợp.
Các vật liệu như HI-TEMP CF, PRO HT, PA12 CF hoặc PC có độ cứng và khả năng chịu nhiệt tương đối cao, đáp ứng tốt nhiều điều kiện thermoforming upper. Nhờ đó, khuôn có thể duy trì hình dạng trong quá trình gia nhiệt và ép vật liệu.
Một lợi thế khác của FDM là độ xốp tự nhiên giữa các lớp in. Trong nhiều ứng dụng thermoforming, đặc điểm này giúp lực hút chân không phân bố trên bề mặt khuôn mà không cần khoan quá nhiều lỗ hút như khuôn nhôm CNC. Khi cần kiểm soát chính xác hơn, hệ thống vacuum channel vẫn có thể được tích hợp trực tiếp trong thiết kế.
FDM cũng cho phép tạo thành khuôn có độ dày thay đổi, đường dẫn chân không, điểm định vị hoặc texture bề mặt ngay trong file CAD. Những chi tiết này được in đồng thời với khuôn, giúp giảm các bước gia công phụ và rút ngắn thời gian hoàn thiện.
Quan trọng hơn, khi form upper hoặc last thay đổi, kỹ sư chỉ cần chỉnh sửa file và in lại khuôn mới. Đây là lợi thế rõ rệt trong giai đoạn phát triển mẫu, sản xuất theo mùa hoặc những dự án có nhiều phiên bản thiết kế.
Tham khảo thêm: giải pháp in 3D sản xuất giày với các ứng dụng từ phát triển prototype đến chế tạo khuôn và sản phẩm.
3. BigRep ONE Và STUDIO – Khuôn Thermoforming Upper Khổ Lớn
BigRep ONE và STUDIO được phát triển cho các chi tiết có kích thước lớn, phù hợp với khuôn upper cần in nguyên khối hoặc những ứng dụng tooling vượt quá vùng tạo mẫu của máy in FDM thông thường.
3.1 BigRep ONE – 1m³ Cho Khuôn Upper Full-Size Không Ghép Mảnh
BigRep ONE sở hữu vùng tạo mẫu lên đến 1.000 × 1.000 × 1.000 mm, cho phép in nguyên khối các khuôn upper kích thước lớn như boot, high-top sneaker hoặc những thiết kế đặc biệt.
Việc in nguyên khối giúp hạn chế đường ghép xuất hiện trên bề mặt khuôn. Đây là yếu tố quan trọng đối với các dòng giày yêu cầu bề mặt upper đồng đều, bởi đường ghép hoặc sai lệch giữa các mảnh khuôn có thể để lại dấu trên vật liệu sau khi tạo hình.
Không gian in lớn cũng cho phép doanh nghiệp bố trí nhiều khuôn hoặc các bộ phận tooling trong cùng một lần sản xuất. Nhờ đó, thời gian lắp ráp sau in và số lượng công đoạn phụ được giảm đáng kể.
Khi kết hợp với vật liệu HI-TEMP CF, BigRep ONE có thể tạo ra khuôn nhẹ, cứng và ổn định hơn trong quá trình thermoforming. Hệ thống hai đầu đùn PEX2 còn hỗ trợ sử dụng vật liệu support riêng cho những thiết kế có hình học phức tạp.
3.2 BigRep STUDIO – Khuôn Medium-Size Với Precision Cao Hơn
BigRep STUDIO có vùng tạo mẫu 1.000 × 500 × 500 mm, phù hợp với các khuôn upper cỡ vừa cần độ ổn định kích thước và chất lượng bề mặt cao.
Buồng in kiểm soát nhiệt tốt giúp hạn chế cong vênh khi sử dụng vật liệu kỹ thuật. Đây là lợi thế đối với những khuôn cần duy trì form chính xác trong suốt quá trình gia nhiệt và tạo hình upper.
BigRep STUDIO phù hợp với khuôn cho giày Oxford, derby, court shoe, low-top sneaker và các dòng giày thể thao có texture bề mặt phức tạp. So với BigRep ONE, STUDIO hướng đến những ứng dụng có kích thước vừa nhưng yêu cầu kiểm soát chi tiết tốt hơn.
3.3 Vật Liệu BigRep Cho Thermoforming Mold
| Vật liệu | Khả năng chịu nhiệt tham khảo | Ứng dụng phù hợp |
| HI-TEMP CF | Trên 200°C | Khuôn upper nhiệt độ cao, tooling sử dụng dài hơn |
| PRO HT | 130–150°C | Thermoforming upper tiêu chuẩn, yêu cầu bề mặt tốt |
| PETG/rPETG | 70–80°C | Khuôn thử nghiệm, nhiệt độ thấp, kiểm tra thiết kế |
HI-TEMP CF phù hợp với khuôn cần độ cứng và khả năng ổn định nhiệt cao. PRO HT cân bằng giữa khả năng chịu nhiệt và chất lượng bề mặt, trong khi PETG hoặc rPETG thích hợp cho giai đoạn thử form và điều chỉnh thiết kế trước khi sản xuất khuôn chính thức.
Tìm hiểu dòng máy: máy in 3D FDM BigRep phù hợp với nhu cầu tạo mẫu và chế tạo các chi tiết có kích thước lớn.
4. Raise3D Pro3 HS – Khuôn Thermoforming Nhỏ Và Trung, High-Speed Production
Với các khuôn có kích thước nhỏ và trung, Raise3D Pro3 HS mang lại lợi thế về tốc độ, chi phí đầu tư và khả năng triển khai linh hoạt tại phòng thiết kế hoặc khu vực tooling của nhà máy.
4.1 Pro3 HS – Hyper FFF Cho Rapid Tooling Turnaround
Raise3D Pro3 HS có vùng tạo mẫu 300 × 300 × 300 mm, trong khi Pro3 Plus HS mở rộng chiều cao lên 605 mm. Kích thước này phù hợp với khuôn cho giày trẻ em, giày nữ, sneaker cổ thấp hoặc các thành phần khuôn có chiều dài dưới 300 mm.
Công nghệ Hyper FFF hỗ trợ tốc độ in lên đến 500 mm/s trong điều kiện phù hợp, giúp rút ngắn thời gian chế tạo khuôn so với thế hệ Pro3 trước. Đây là lợi thế khi nhà máy cần xử lý nhanh nhiều phiên bản thiết kế hoặc sản xuất khuôn cho cả một dải size.
Với Pro3 Plus HS, nhiều khuôn nhỏ có thể được sắp xếp trong cùng một lần in. Cách bố trí này giúp nâng cao năng suất khi cần sản xuất đồng thời các size từ nhỏ đến lớn cho cùng một mẫu giày.
4.2 Vật Liệu Raise3D Cho Thermoforming Mold
PA12 CF có độ cứng và độ ổn định kích thước tốt, phù hợp với khuôn cần giữ tolerance trong quá trình gia nhiệt. Vật liệu gia cường sợi carbon cũng giúp hạn chế cong vênh và tăng khả năng chịu lực của khuôn.
ABS dễ in, dễ chà nhám và xử lý bề mặt nên phù hợp với khuôn thử nghiệm hoặc những giai đoạn cần điều chỉnh thiết kế liên tục. Tuy nhiên, vật liệu này nên được sử dụng trong giới hạn nhiệt độ phù hợp.
PC có khả năng chịu nhiệt và chịu va đập cao hơn ABS, phù hợp với những ứng dụng thermoforming cần độ bền nhiệt tốt hơn. Việc lựa chọn vật liệu cần căn cứ vào nhiệt độ tạo hình, thời gian giữ nhiệt và số chu kỳ sử dụng dự kiến.
4.3 Khi Nào Dùng Pro3 HS Thay Vì BigRep?
| Tiêu chí | BigRep ONE/STUDIO | Raise3D Pro3 HS |
| Kích thước upper | Trên 300 mm, boot, high-top | Dưới hoặc bằng 300 mm, flat, low-top |
| In khuôn nguyên khối | Rất phù hợp | Có thể phải ghép khi khuôn quá lớn |
| Thời gian hoàn thiện | Phù hợp với khuôn lớn | Nhanh với khuôn nhỏ và trung |
| Chi phí đầu tư | Cao hơn | Dễ tiếp cận hơn |
| Sản xuất nhiều size | Phù hợp khuôn lớn | Có thể bố trí nhiều khuôn trong một batch |
| Độ chi tiết bề mặt | Tốt | Tốt với chi tiết nhỏ |
| Vật liệu | HI-TEMP CF, PRO HT | PA12 CF, PC, ABS |
BigRep phù hợp khi kích thước khuôn vượt quá vùng tạo mẫu của Pro3 HS hoặc khi doanh nghiệp cần in nguyên khối để tránh đường ghép. Raise3D phù hợp hơn với khuôn nhỏ, trung, yêu cầu hoàn thiện nhanh và sản xuất nhiều size trong cùng một chiến dịch.
5. Quy Trình Thiết Kế Khuôn Thermoforming Upper Tối Ưu Cho FDM
Thiết kế khuôn cho FDM cần được điều chỉnh theo đặc điểm của công nghệ in 3D, thay vì sử dụng nguyên bản tư duy thiết kế dành cho khuôn CNC.
Nguyên tắc 1 – Tích hợp vacuum channel: Độ xốp của FDM có thể hỗ trợ quá trình hút chân không, nhưng với những khuôn cần lực hút mạnh và đồng đều, kỹ sư nên thiết kế thêm hệ thống vacuum channel và các lỗ bề mặt từ 0,8–1,2 mm ngay trong file CAD.
Nguyên tắc 2 – Phân bổ độ dày thành khuôn: Những khu vực cần truyền nhiệt nhanh có thể sử dụng thành mỏng hơn, trong khi vùng chịu lực cần tăng độ dày để đảm bảo độ cứng. FDM cho phép thay đổi cấu trúc này linh hoạt trên cùng một khuôn.
Nguyên tắc 3 – Tích hợp điểm định vị: Lỗ chốt, rãnh căn chỉnh và vị trí gá có thể được thiết kế trực tiếp vào khuôn. Điều này giúp giảm thời gian lắp đặt và hạn chế sai lệch trong quá trình sử dụng.
Nguyên tắc 4 – Đưa texture vào mô hình CAD: Logo nổi, vân bề mặt hoặc họa tiết trang trí có thể được tích hợp trực tiếp vào bề mặt khuôn. Sau khi in, khuôn đã có sẵn texture mà không cần EDM hoặc tạo vân thủ công.
Nguyên tắc 5 – Bổ sung draft angle: Khuôn FDM nên có góc thoát tối thiểu khoảng 3–5° để việc tháo upper diễn ra thuận lợi hơn, đặc biệt khi bề mặt khuôn chưa được đánh bóng như nhôm CNC.
Thông tin hữu ích:
- in 3D khuôn đế giày rapid tooling giúp rút ngắn thời gian phát triển và thử nghiệm khuôn.
- đế giày in 3D (midsole lattice structure) với cấu trúc mạng lưới có thể được tùy biến theo thiết kế sản phẩm.
- in 3D prototype giày mới hỗ trợ kiểm tra hình dáng và điều chỉnh thiết kế trước khi sản xuất.
6. Bằng Chứng Công Nghiệp – 3D Printed Mold Cho Footwear Production
In 3D tooling đã được ứng dụng trong ngành giày dép ở quy mô sản xuất, không chỉ giới hạn ở giai đoạn tạo mẫu.
Một ví dụ nổi bật là khuôn “popcorn” do Farsoon sản xuất cho đế giày. Khuôn có khoảng 16.000 lỗ thông khí với đường kính rất nhỏ và đã được sử dụng để sản xuất hàng triệu đôi giày. Quá trình chế tạo khuôn được rút từ khoảng hai tuần xuống còn khoảng 10 giờ.
Mặc dù đây là ứng dụng công nghệ khác dành cho đế giày, kết quả cho thấy ngành footwear đã sẵn sàng sử dụng khuôn in 3D trong sản xuất thực tế. Giá trị cốt lõi vẫn là rút ngắn thời gian chế tạo, tích hợp cấu trúc phức tạp và giảm phụ thuộc vào nhiều công đoạn gia công.
BigRep cũng đã được sử dụng để in các khuôn và dụng cụ lay-up khổ lớn cho sản xuất composite. Nguyên lý này có thể áp dụng tương tự cho thermoforming upper: in khuôn trực tiếp từ CAD, tạo hình vật liệu upper rồi tiếp tục điều chỉnh hoặc tái sản xuất khuôn khi cần.
7. So Sánh Kinh Tế: FDM Thermoforming Mold vs Aluminum CNC
FDM đặc biệt có lợi trong giai đoạn phát triển mẫu, cập nhật theo mùa hoặc sản xuất số lượng thấp và trung bình.
| Tiêu chí | Aluminum CNC Mold | BigRep/Raise3D FDM |
| Lead time | 4–8 tuần | Khoảng 1–5 ngày |
| Chi phí một bộ khuôn | 15–50 triệu đồng | Khoảng 500.000–3 triệu đồng tiền vật liệu |
| Bộ khuôn 10 size | 150–500 triệu đồng | Khoảng 5–30 triệu đồng |
| Thay đổi thiết kế | Thường phải gia công lại | Chỉnh file và in lại |
| Tạo texture | Cần thêm công đoạn | Tích hợp trong file CAD |
| Lỗ hút chân không | Gia công riêng | Tận dụng độ xốp hoặc in tích hợp |
| Cập nhật theo mùa | Cần re-tooling | Cập nhật file và tái sản xuất |
| Độ bền | Phù hợp sản lượng rất lớn | Phù hợp khoảng 100–500 chu kỳ tùy vật liệu và điều kiện |
Khuôn FDM phù hợp với prototype, thử nghiệm thiết kế, seasonal update và sản lượng thấp đến trung bình. Với sản lượng hàng chục nghìn chu kỳ, khuôn nhôm CNC vẫn có lợi thế về độ bền và tuổi thọ sử dụng.
Vì vậy, hai phương pháp không nhất thiết thay thế hoàn toàn cho nhau. FDM có thể được sử dụng để rút ngắn giai đoạn phát triển và sản xuất lô đầu, trước khi doanh nghiệp quyết định đầu tư khuôn kim loại cho sản lượng lớn.
8. Vinnotek – Đối Tác Phân Phối Chính Thức BigRep Và Raise3D Tại Việt Nam
Vinnotek là đơn vị phân phối chính thức BigRep và Raise3D tại Việt Nam, cung cấp giải pháp in 3D khuôn thermoforming upper cho nhà máy giày, phòng phát triển sản phẩm và bộ phận tooling.
BigRep ONE và STUDIO đáp ứng các khuôn khổ lớn, cần in nguyên khối hoặc sử dụng vật liệu chịu nhiệt như HI-TEMP CF và PRO HT. Raise3D Pro3 HS và Pro3 Plus HS phù hợp với khuôn nhỏ, trung hoặc những dự án cần tốc độ triển khai nhanh.
Bên cạnh thiết bị, Vinnotek hỗ trợ doanh nghiệp đánh giá kích thước khuôn, nhiệt độ thermoforming, sản lượng dự kiến và yêu cầu bề mặt để lựa chọn đúng nền tảng. Đội ngũ kỹ thuật cũng hỗ trợ tối ưu thiết kế DfAM, hệ thống vacuum channel, kết cấu thành khuôn và vật liệu in.
📞 Liên hệ Vinnotek để được tư vấn giải pháp in 3D khuôn thermoforming upper theo kích thước và sản lượng thực tế.
Kết Luận
In 3D khuôn thermoforming upper giày giúp nhà máy rút ngắn thời gian chế tạo khuôn, giảm chi phí thử nghiệm và linh hoạt hơn khi cần thay đổi size hoặc thiết kế. Các đường hút chân không, texture và điểm định vị cũng có thể được tích hợp trực tiếp trong file CAD để hạn chế công đoạn gia công sau in.
BigRep ONE và STUDIO phù hợp với khuôn upper khổ lớn cần in nguyên khối, trong khi Raise3D Pro3 HS đáp ứng tốt khuôn nhỏ và trung cần thời gian hoàn thiện nhanh. Việc lựa chọn nền tảng cần dựa trên kích thước khuôn, nhiệt độ tạo hình và sản lượng dự kiến.
Với thiết bị chính hãng cùng dịch vụ tư vấn, in thử và hỗ trợ kỹ thuật, Vinnotek giúp doanh nghiệp đánh giá giải pháp phù hợp trước khi đưa công nghệ FDM vào quy trình sản xuất khuôn thermoforming upper.
