Việc lựa chọn vật liệu phù hợp đóng vai trò then chốt trong chất lượng và hiệu suất sản phẩm in. Nhựa in 3D HIPS (High Impact Polystyrene) đang dần trở thành lựa chọn đáng chú ý nhờ vào đặc tính cơ học ổn định, khả năng hòa tan bằng d-limonene và khả năng ứng dụng linh hoạt. Trong bài viết này, Vinnotek sẽ cùng bạn tìm hiểu sâu hơn về loại vật liệu này, từ ưu nhược điểm, cấu hình máy in phù hợp đến ứng dụng thực tế và những kinh nghiệm cần lưu ý khi in HIPS
1. Giới thiệu về nhựa in 3D HIPS
HIPS (High Impact Polystyrene) là nhựa nhiệt dẻo được tạo thành từ polystyrene tinh khiết kết hợp với cao su polybutadiene, mang lại các đặc tính nổi bật như khả năng chịu va đập cao, hút ẩm thấp, có thể hòa tan trong d-limonene và dễ in, chi phí thấp. Đặc biệt, HIPS thường được dùng làm vật liệu hỗ trợ khi in cùng ABS, nhờ khả năng dễ dàng loại bỏ sau khi in xong.
HIPS được phát hiện bởi Johann Eduard Simon, một dược sĩ người Đức, khi ông tổng hợp nhựa cây storax và bất ngờ tạo ra styrene oxide – tiền thân của polystyrene hiện đại. Ngày nay, HIPS được ứng dụng rộng rãi trong các sản phẩm tiêu dùng như đồ chơi, linh kiện điện tử, bao bì thực phẩm, và đặc biệt là trong in 3D nhờ tính ổn định và dễ gia công.
2. Ưu và nhược điểm của nhựa in 3D HIPS
2.1. Ưu điểm của nhựa in 3D HIPS
Nhựa HIPS (High Impact Polystyrene) là một trong những loại vật liệu phổ biến trong in 3D nhờ vào nhiều đặc tính nổi bật. Dưới đây là các ưu điểm chính khiến HIPS được ưa chuộng trong cả sản xuất công nghiệp lẫn ứng dụng tiêu dùng:
- Trọng lượng nhẹ: Giúp giảm tải khối lượng tổng thể, thuận tiện cho vận chuyển và xử lý.
- Chịu va đập tốt: Nhờ có polybutadiene trong thành phần, HIPS chống chịu tốt với các va đập cơ học.
- Ổn định kích thước: Ít bị biến dạng bởi nhiệt, giữ được độ chính xác hình học sau khi in.
- Chống ẩm: Không dễ hấp thụ nước, phù hợp với các sản phẩm nhạy cảm với độ ẩm hoặc môi trường ẩm ướt.
- Dễ gia công: Có thể ép phun, thổi khuôn, cắt gọt và dễ dàng trang trí, in ấn, nhuộm màu.
- Dễ kết dính: Có thể dán hoặc hàn với nhiều vật liệu khác nhau, thuận lợi trong quá trình lắp ráp.
- Tái chế được: Là vật liệu có thể tái sử dụng, góp phần bảo vệ môi trường.
- Chi phí thấp: Là giải pháp tiết kiệm so với nhiều loại nhựa kỹ thuật khác.
>>> Xem thêm: Các dòng máy in 3D GIÁ RẺ NHẤT tại Vinnotek
2.2. Nhược điểm của nhựa in 3D HIPS
Dù sở hữu nhiều ưu điểm nổi bật, nhựa in 3D HIPS cũng tồn tại những hạn chế nhất định mà người dùng cần lưu ý trước khi lựa chọn cho ứng dụng in 3D:
- Dễ bị ảnh hưởng bởi hóa chất: Như axit, bazơ và dung môi mạnh, có thể làm giòn hoặc phá hủy vật liệu.
- Khả năng chịu nhiệt kém: Dễ bị giòn khi gặp nhiệt độ thấp hoặc bị biến dạng khi nhiệt độ cao.
- Không bền dưới tia UV: Tiếp xúc lâu với ánh sáng mặt trời dễ làm vật liệu ngả màu và giảm tuổi thọ.
- Dễ bắt lửa: Không có khả năng chống cháy, không phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi an toàn cháy nổ.
- Độ bền kéo thấp: Không lý tưởng trong các ứng dụng cần độ chịu lực cao.
- Không tương thích sinh học: Không phù hợp cho các thiết bị y tế hoặc sản phẩm tiếp xúc trực tiếp với cơ thể.
- Không nên dùng cho thực phẩm: Có nguy cơ giải phóng chất độc khi tiếp xúc trực tiếp với đồ ăn.
- Không thích hợp ngoài trời: Yếu tố thời tiết, độ ẩm và ánh nắng có thể làm giảm chất lượng vật liệu nhanh chóng.
3. Yêu cầu về cấu hình máy in sử dụng nhựa in 3D HIPS
Để đảm bảo chất lượng in ổn định và đạt độ chính xác cao khi sử dụng nhựa HIPS, người dùng cần điều chỉnh cấu hình máy in đúng cách theo các yêu cầu dưới đây:
Nhiệt độ bàn in (Heated Bed): Nhựa HIPS có xu hướng cong vênh nếu không được kiểm soát nhiệt độ đúng cách. Vì vậy:
- Nhiệt độ bàn in nên duy trì ở mức 100–115 °C.
- Bắt buộc phải có bàn nhiệt.
- Nên sử dụng buồng in kín (enclosure) để giữ nhiệt ổn định, đặc biệt khi in các chi tiết lớn.
Bề mặt in (Build Surface): Bề mặt tiếp xúc đầu tiên rất quan trọng để đảm bảo chi tiết bám chắc trong suốt quá trình in. Nhựa HIPS hoạt động tốt trên các bề mặt như:
- Keo dán (Glue stick)
- Mặt kính (Glass plate)
- Băng Kapton
- Tấm PET
Việc lựa chọn đúng bề mặt sẽ giúp hạn chế lỗi bong tróc và tăng độ ổn định khi in.
Đầu đùn (Extruder): Cài đặt nhiệt độ đầu đùn phù hợp là yếu tố then chốt để HIPS chảy đều và kết dính tốt:
- Nhiệt độ lý tưởng: 230–245 °C.
- Không cần sử dụng đầu đùn đặc biệt (hot-end chuyên dụng).
Điều này giúp HIPS dễ dàng tương thích với nhiều dòng máy in FDM phổ thông hiện nay.
Quạt làm mát (Cooling Fan): Không giống như PLA, HIPS không cần làm mát ngay sau khi in
- Không yêu cầu sử dụng quạt làm mát chi tiết.
Điều này giúp lớp in không bị nứt và tăng độ kết dính giữa các lớp, đặc biệt hữu ích khi in các chi tiết lớn hoặc dày.
Bật mí cho bạn nơi mua máy in 3d giá rẻ uy tín
4. Ứng dụng của nhựa in 3D HIPS
Nhờ đặc tính vật liệu ưu việt và khả năng tương thích cao, đặc biệt với ABS, nhựa HIPS được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực in 3D với nhiều ứng dụng cụ thể như sau:
- Làm vật liệu hỗ trợ (support) cho nhựa in 3D ABS: Đây là ứng dụng phổ biến nhất của HIPS. Khi sử dụng máy in 3D có hai đầu đùn, HIPS thường được in song song với ABS để làm lớp đỡ. Nhờ khả năng hòa tan trong dung môi limonene, phần hỗ trợ này có thể được loại bỏ dễ dàng mà không làm hỏng sản phẩm chính.
- In chi tiết cần chịu va đập: Nhờ được pha trộn với cao su butadiene, HIPS có độ bền va đập cao, thích hợp để in các chi tiết kỹ thuật yêu cầu cơ tính tốt, thay thế PLA trong nhiều trường hợp.
- Dễ hoàn thiện bề mặt: HIPS dễ dàng sơn phủ và xử lý sau in, giúp tăng tính thẩm mỹ và phù hợp cho các sản phẩm cần bề mặt đẹp.
- Ổn định kích thước, không thấm nước: Với đặc tính ít cong vênh và không thấm nước, HIPS thích hợp để in các chi tiết yêu cầu độ ổn định hình học cao.
>>> Ngoài in 3D, nhựa HIPS còn được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như bao bì, vật liệu xây dựng, thiết bị gia dụng nhờ khả năng cách điện, độ cứng tốt và bề mặt bóng đẹp. Một số loại nhựa in 3D tương tự bao có thể tham khảo:
5. So sánh nhựa in 3D HIPS với các loại nhựa in 3D khác
Trên thị trường in 3D hiện nay, các loại nhựa như HIPS, PLA, PETG và ABS đều có những đặc điểm riêng phù hợp với từng mục đích sử dụng. Việc so sánh chúng sẽ giúp bạn lựa chọn loại vật liệu tối ưu nhất cho nhu cầu in của mình.
| Tiêu chí | HIPS | ABS | PETG | PLA |
| Đặc tính cơ bản | Nhựa nhiệt dẻo, cứng, trong suốt, dễ tạo màng, chịu va đập tốt hơn so với PS thường nhưng vẫn cứng và giòn | Nhựa kỹ thuật, cứng, bền, chịu va đập tốt, chịu nhiệt cao hơn HIPS | Nhựa nhiệt dẻo, bền, dẻo, chịu va đập tốt, độ bền cơ học cao hơn PLA | Nhựa sinh học, dễ in, cứng nhưng giòn, độ bền thấp hơn nhựa in 3D PETG và ABS |
| Khả năng chịu nhiệt | Thấp, dễ biến dạng khi nhiệt độ cao, điểm cháy ~173°C | Cao hơn HIPS, chịu nhiệt đến ~105°C (nhiệt chuyển thủy tinh) | Trung bình, chịu nhiệt khoảng 80°C | Thấp, dễ biến dạng ở nhiệt độ cao, không phù hợp với môi trường nóng |
| Độ bền cơ học | Kém hơn ABS, cứng nhưng giòn, dễ nứt khi có ứng suất | Rất bền, dẻo dai, chịu va đập tốt, độ bền kéo ~42 MPa | Bền hơn ABS về độ kéo (~50 MPa), dẻo hơn, chịu va đập tốt hơn | Cứng nhưng giòn, dễ gãy dưới lực va đập hoặc uốn cong mạnh |
| Khả năng gia công | Dễ ép, cán màng, hút định hình, bề mặt bóng, dễ in ấn | Dễ gia công, tiện ren, chà nhám, sơn phủ tốt | Khó in hơn PLA, cần nhiệt độ in cao, dễ dính, ít co ngót | Dễ in, nhiệt độ in thấp, ít co ngót, dễ in với hầu hết máy in 3D |
| Khả năng chịu hóa chất | Kém, dễ bị dung môi ăn mòn và ứng suất gây nứt | Tốt hơn HIPS, chịu nhiều loại hóa chất | Tốt, chịu nước, hóa chất và tia UV tốt | Kém, dễ bị phân hủy trong môi trường ẩm ướt hoặc ánh sáng mặt trời |
| Ứng dụng phổ biến | Bao bì, màng phủ, vỏ bút, hộp đựng thực phẩm, vật liệu cách điện | Linh kiện ô tô, vỏ thiết bị điện tử, đồ gia dụng, chi tiết máy móc | Linh kiện cơ khí, vỏ bảo vệ, bộ phận cần chịu lực và va đập | Mô hình, đồ trang trí, sản phẩm dùng thử, ứng dụng giáo dục |
| Ưu điểm nổi bật | Giá thành thấp, dễ tạo hình, bề mặt bóng đẹp | Độ bền cao, chịu nhiệt tốt, dễ gia công, phổ biến | Độ bền và dẻo dai tốt, chịu va đập, kháng hóa chất và thời tiết | Dễ in, thân thiện môi trường, giá rẻ |
| Nhược điểm | Dễ giòn, chịu nhiệt kém, dễ bị xước bề mặt | Dễ cong vênh khi in 3D, phát sinh mùi độc hại khi in | Khó in hơn PLA, dễ dính và tạo sợi khi in | Giòn, không chịu được nhiệt độ cao, dễ bị phân hủy nhanh |
6. Những kinh nghiệm khi in nhựa 3D HIPS
Dù nhựa HIPS mang lại nhiều lợi thế khi in 3D, nhưng để đạt được chất lượng in tốt nhất, bạn cần hiểu rõ cách xử lý vật liệu này đúng cách. Dưới đây là một số kinh nghiệm quan trọng giúp bạn hạn chế lỗi, tăng độ bám và đảm bảo sản phẩm in ra đạt độ chính xác như mong muốn
Sử dụng bề mặt in phù hợp: Băng keo Kapton hoặc tấm PET dán lên mặt kính giúp tăng độ bám của nhựa HIPS. Lưu ý, băng Kapton dày khoảng 0.1 mm, cần điều chỉnh độ lệch trục Z trong phần mềm (ví dụ: Simplify3D → G-Code → Global Z-axis Offset).
Tăng nhiệt môi trường in: HIPS dễ co rút nếu nguội quá nhanh. Giải pháp là in trong không gian kín (enclosure) để giữ nhiệt ổn định. Một số máy in hiện đại có sẵn buồng nhiệt tích hợp. Nếu không có, có thể dùng tính năng ooze shield (trong Simplify3D) để tạo lớp chắn gió và giữ nhiệt quanh mô hình.
Tăng độ kết dính giữa các lớp: Để tránh hiện tượng tách lớp, bạn nên
- Giảm chiều cao lớp in.
- Tăng nhiệt độ đầu đùn.
Hai cách này sẽ giúp lớp nhựa nóng kết dính tốt hơn với lớp bên dưới.
7. Vinnotek – Công ty tiên phong trong lĩnh vực in 3D với vật liệu in HIPS
Với nhiều năm kinh nghiệm trong ngành in 3D, Vinnotek tự hào là một trong những đơn vị tiên phong tại Việt Nam trong việc nghiên cứu, ứng dụng và cung cấp dịch vụ in 3D chuyên sâu bằng vật liệu nhựa HIPS. Chúng tôi không chỉ sử dụng HIPS như một vật liệu hỗ trợ, mà còn khai thác tối đa tiềm năng của loại nhựa này trong các ứng dụng kỹ thuật, sản xuất mẫu, mô hình công nghiệp và chi tiết có yêu cầu cao về độ bền cũng như độ chính xác.
Vinnotek luôn chú trọng đầu tư hệ thống máy in hiện đại, cấu hình tối ưu cho HIPS và đội ngũ kỹ thuật am hiểu vật liệu. Chúng tôi cam kết mang đến cho khách hàng giải pháp in 3D chất lượng cao, hiệu quả và phù hợp với từng nhu cầu cụ thể.
Tạm kết
Nhựa in 3D HIPS là một lựa chọn đáng cân nhắc cho các dự án cần tính chính xác, độ bền và khả năng xử lý linh hoạt, đặc biệt khi sử dụng làm vật liệu hỗ trợ cho in 2 đầu đùn. Tuy vẫn tồn tại một số yêu cầu kỹ thuật riêng, nhưng khi được cấu hình và sử dụng đúng cách, HIPS có thể mang lại hiệu quả vượt mong đợi.
Tại Vinnotek, chúng tôi không ngừng nghiên cứu và ứng dụng các loại vật liệu tiên tiến như HIPS vào các giải pháp in 3D chuyên sâu. Nếu bạn cần tư vấn hoặc triển khai dự án in 3D với vật liệu HIPS, hãy liên hệ với Vinnotek để được hỗ trợ bởi đội ngũ kỹ thuật giàu kinh nghiệm và công nghệ hiện đại hàng đầu.
>>> Có thể bạn quan tâm: các dòng máy in 3D FDM phổ biến hiện nay
