Công nghệ 3D

In 3D hoạt động chính xác như thế nào?

In 3D hoạt động chính xác như thế nào?

In 3D là một phương pháp sản xuất linh hoạt cao và tạo mẫu nhanh. Trong vài thập kỷ qua, nó đã tạo nên làn sóng trong nhiều ngành công nghiệp trên khắp thế giới.

In 3D là một phần của công nghệ sản xuất được gọi là sản xuất phụ gia. Điều này mô tả việc tạo ra một đối tượng bằng cách thêm vật liệu vào từng lớp đối tượng. Trong suốt lịch sử của nó, sản xuất phụ gia đã có nhiều tên gọi khác nhau, bao gồm in nổi, phân lớp 3D và in 3D, nhưng in 3D là nổi tiếng nhất.

Vậy máy in 3D hoạt động như thế nào?

LIÊN QUAN: BẮT ĐẦU KINH DOANH MÁY IN 3D CỦA RIÊNG BẠN: 11 TRƯỜNG HỢP QUAN TÂM CỦA CÁC CÔNG TY SỬ DỤNG MÁY IN 3D

Máy in 3D hoạt động như thế nào?

Quá trình in 3D bắt đầu bằng cách tạo ra một mô hình đồ họa của đối tượng được in. Chúng thường được thiết kế bằng gói phần mềm Thiết kế có sự hỗ trợ của Máy tính (CAD) và đây có thể là phần tốn nhiều công sức nhất của quy trình. Các chương trình được sử dụng cho việc này bao gồm TinkerCAD, Fusion360 và Sketchup.

Đối với các sản phẩm phức tạp, các mô hình này thường được thử nghiệm rộng rãi trong mô phỏng để tìm bất kỳ khuyết tật tiềm ẩn nào trong sản phẩm cuối cùng. Tất nhiên, nếu đối tượng được in chỉ là trang trí đơn thuần thì điều này ít quan trọng hơn.

Một trong những lợi ích chính của in 3D là nó cho phép tạo mẫu nhanh chóng cho hầu hết mọi thứ. Hạn chế thực sự duy nhất là trí tưởng tượng của bạn.

Trên thực tế, có một số đối tượng đơn giản là quá phức tạp để được tạo ra trong các quy trình sản xuất hoặc tạo mẫu truyền thống hơn như phay hoặc đúc CNC. Nó cũng rẻ hơn rất nhiều so với nhiều phương pháp sản xuất truyền thống khác.

Sau khi thiết kế, giai đoạn tiếp theo là cắt kỹ thuật số mô hình để lấy nó đi in. Đây là một bước quan trọng vì máy in 3D không thể khái niệm hóa mô hình 3D theo cách giống như bạn hoặc tôi. Quá trình cắt lát chia mô hình thành nhiều lớp. Sau đó, thiết kế cho mỗi lớp sẽ được gửi đến đầu máy in để in hoặc sắp xếp theo thứ tự.

Quá trình cắt lát thường được hoàn thành bằng cách sử dụng một chương trình máy cắt đặc biệt như CraftWare hoặc Astroprint. Phần mềm máy cắt này cũng sẽ xử lý "phần lấp đầy" của mô hình bằng cách tạo ra một cấu trúc mạng bên trong một mô hình rắn để tăng độ ổn định nếu được yêu cầu.

Đây cũng là một lĩnh vực mà máy in 3D nổi trội hơn. Họ có thể in các vật liệu rất bền với mật độ rất thấp thông qua việc bổ sung chiến lược các túi khí bên trong sản phẩm cuối cùng.

Phần mềm máy cắt cũng sẽ thêm vào các cột hỗ trợ, nếu cần. Những điều này là bắt buộc vì nhựa không thể được đặt trong không khí loãng và các cột giúp máy in thu hẹp các khoảng trống. Các cột này sau đó sẽ bị loại bỏ nếu cần.

Khi chương trình máy cắt đã hoạt động kỳ diệu, dữ liệu sau đó sẽ được gửi đến máy in để thực hiện công đoạn cuối cùng.

Từ đây, máy in 3D sẽ tiếp quản. Nó sẽ bắt đầu in mô hình theo hướng dẫn cụ thể của chương trình máy cắt bằng các phương pháp khác nhau, tùy thuộc vào loại máy in được sử dụng. Ví dụ: in 3D trực tiếp sử dụng công nghệ tương tự như công nghệ in phun, trong đó các vòi phun di chuyển qua lại, lên xuống, phân phối chất sáp dày hoặc polyme nhựa, chúng đông đặc lại để tạo thành từng mặt cắt mới của vật thể 3D. Mô hình đa phản lực sử dụng hàng chục máy bay phản lực hoạt động đồng thời để tạo mô hình nhanh hơn.

Trong in 3D kết dính, các đầu phun của máy in phun áp dụng bột khô mịn và một loại keo lỏng, hoặc chất kết dính, kết hợp với nhau để tạo thành từng lớp in. Máy in chất kết dính thực hiện hai lần để tạo thành mỗi lớp. Lần đầu tiên lắng đọng một lớp bột mỏng, và lần thứ hai sử dụng các vòi phun để áp dụng chất kết dính.

Trong quá trình quang phân tử, các giọt nhựa lỏng được chiếu vào chùm tia cực tím laser, tia này sẽ chuyển chất lỏng thành chất rắn.

Thiêu kết là một công nghệ in 3D khác liên quan đến việc nấu chảy và hợp nhất các hạt với nhau để in từng lớp kế tiếp. Quá trình thiêu kết laser có chọn lọc liên quan dựa vào tia laser để làm tan chảy một loại bột nhựa chống cháy, sau đó đông đặc lại để tạo thành lớp in. Quá trình thiêu kết cũng có thể được sử dụng để chế tạo các đồ vật bằng kim loại.

Quá trình 3D có thể mất hàng giờ hoặc thậm chí vài ngày, tùy thuộc vào quy mô và độ phức tạp của dự án.

"Có một số công nghệ nhanh hơn tạo ra tia sáng trong ngành, như Carbon M1, sử dụng tia laser bắn vào lớp chất lỏng và kéo bản in ra khỏi nó, đẩy nhanh quá trình lên đáng kể. Nhưng những loại máy in này còn nhiều hơn thế phức tạp, đắt hơn nhiều và cho đến nay chỉ hoạt động với nhựa. " - howtogeek.com.

Bất kể loại máy in 3D nào được sử dụng, quy trình in tổng thể thường giống nhau.

  • Bước 1: Sản xuất mô hình 3D bằng phần mềm CAD.
  • Bước 2: Bản vẽ CAD được chuyển đổi sang định dạng ngôn ngữ tessellation tiêu chuẩn (STL). Hầu hết các máy in 3D sử dụng tệp STL cùng với các loại tệp khác như ZPR và ObjDF.
  • Bước 3: Tệp STL được chuyển tới máy tính điều khiển máy in 3D. Tại đó, người dùng chỉ định kích thước và hướng in.
  • Bước 4: Bản thân máy in 3D đã được thiết lập. Mỗi máy có các yêu cầu riêng để thiết lập, chẳng hạn như đổ đầy polyme, chất kết dính và các vật tư tiêu hao khác mà máy in sẽ sử dụng.
  • Bước 5: Khởi động máy và đợi quá trình xây dựng hoàn tất. Máy nên được kiểm tra thường xuyên trong thời gian này để đảm bảo không có lỗi.
  • Bước 6: Đối tượng đã in được lấy ra khỏi máy.
  • Bước 7: Bước cuối cùng là xử lý hậu kỳ. Nhiều máy in 3D yêu cầu một số loại xử lý sau, chẳng hạn như phủi sạch bột còn sót lại hoặc rửa vật thể in để loại bỏ các giá đỡ hòa tan trong nước. Đối tượng mới cũng có thể cần được bảo dưỡng.

Máy in 3D có thể làm gì?

Như chúng ta đã thấy, máy in 3D cực kỳ linh hoạt. Về lý thuyết, họ có thể tạo ra hầu hết mọi thứ mà bạn có thể nghĩ ra.

Nhưng chúng bị giới hạn bởi các loại vật liệu mà chúng có thể sử dụng cho "mực" và kích thước của chúng. Đối với các vật thể rất lớn, chẳng hạn như một ngôi nhà, bạn sẽ cần in các mảnh riêng lẻ - hoặc sử dụng máy in 3D rất lớn

Máy in 3D có thể in trong nhựa, bê tông, kim loại và thậm chí cả tế bào động vật. Nhưng hầu hết các máy in sẽ chỉ được thiết kế để sử dụng một loại vật liệu.

Một số ví dụ thú vị về các đối tượng được in 3D bao gồm, nhưng không giới hạn ở: -

  • Chân tay giả và các bộ phận cơ thể khác
  • Nhà và các tòa nhà khác
  • Món ăn
  • Thuốc
  • Súng cầm tay
  • Cấu trúc lỏng
  • Sản phẩm thủy tinh
  • Đối tượng acrylic
  • Đạo cụ phim
  • Nhạc cụ
  • Quần áo
  • Các mô hình và thiết bị y tế

In 3D rõ ràng có ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp.

Một số loại phần mềm in 3D là gì?

Các phần mềm CAD khác nhau sẽ sử dụng nhiều định dạng tệp khác nhau nhưng một số định dạng phổ biến nhất là:

  • STL - Ngôn ngữ tessellation tiêu chuẩn, hay STL là định dạng kết xuất 3D thường chỉ có thể xử lý một màu duy nhất. Đây thường là định dạng tệp mà hầu hết các máy in 3D để bàn sử dụng.
  • VRML - Ngôn ngữ mô hình thực tế ảo, tệp VRML là một định dạng tệp mới hơn. Chúng thường được sử dụng cho các máy in có nhiều hơn một máy đùn và có thể xử lý việc tạo mô hình nhiều màu.
  • AMF - Định dạng tệp Additive Manufacturing, đây là tiêu chuẩn mở dựa trên .xml để in 3D. Nó cũng có thể hỗ trợ nhiều màu.
  • GCode - GCode là một định dạng tệp khác có thể chứa các hướng dẫn chi tiết để máy in 3D tuân theo để đặt từng lát.
  • Các định dạng khác - Các nhà sản xuất máy in 3D khác cũng có các định dạng tệp độc quyền của riêng họ.

Lợi ích của in 3D là gì?

Như chúng ta đã đề cập ở trên, in 3D có thể có nhiều lợi thế so với các quy trình sản xuất truyền thống hơn như ép phun hoặc phay CNC.

In 3D là một quá trình cộng tính chứ không phải trừ như phay CNC. In 3D xây dựng mọi thứ theo từng lớp trong khi sau đó dần dần loại bỏ vật liệu khỏi một khối rắn để tạo ra sản phẩm. Điều này có nghĩa là trong một số trường hợp, in 3D có thể tiết kiệm tài nguyên hơn CNC.

Một ví dụ khác về quy trình sản xuất truyền thống, ép phun, rất tốt để chế tạo nhiều vật thể với khối lượng lớn. Mặc dù nó có thể được sử dụng để tạo nguyên mẫu, nhưng ép phun phù hợp nhất để sản xuất hàng loạt quy mô lớn với thiết kế sản phẩm đã được phê duyệt. Tuy nhiên, in 3D phù hợp hơn với các hoạt động sản xuất quy mô nhỏ, hạn chế hoặc tạo mẫu.

Tùy thuộc vào việc sử dụng, có một số lợi thế khác của in 3D so với các quy trình sản xuất khác. Chúng bao gồm, nhưng không giới hạn:

  • Sản xuất nhanh hơn - Mặc dù đôi khi chậm, nhưng in 3D có thể nhanh hơn một số quy trình thông thường như ép phun và sản xuất trừ lùi.
  • Dễ dàng truy cập - In 3D đã xuất hiện được vài thập kỷ và bùng nổ từ khoảng năm 2010. Hiện nay có rất nhiều loại máy in và gói phần mềm (nhiều loại là mã nguồn mở) giúp hầu hết mọi người đều có thể học cách thực hiện dễ dàng.
  • Sản phẩm chất lượng tốt hơn - In 3D tạo ra chất lượng sản phẩm đồng nhất. Vì vậy, miễn là mô hình chính xác và phù hợp với mục đích, và cùng một loại máy in được sử dụng, thì sản phẩm cuối cùng thường sẽ luôn có cùng chất lượng.
  • Tuyệt vời cho thiết kế và thử nghiệm sản phẩm - In 3D là một trong những công cụ tốt nhất để thiết kế và kiểm tra sản phẩm. Nó cung cấp cơ hội để thiết kế và thử nghiệm các mô hình để cho phép tinh chỉnh một cách dễ dàng.
  • Tiết kiệm chi phí - In 3D, như chúng ta đã thấy, có thể là một phương tiện sản xuất hiệu quả về chi phí. Khi mô hình được tạo ra, quá trình này thường được tự động hóa và chất thải nguyên liệu thô có xu hướng được hạn chế.
  • Mẫu mã sản phẩm gần như vô hạn - Khả năng in 3D gần như là vô hạn. Miễn là nó có thể được thiết kế bằng CAD và máy in đủ lớn để in nó, bầu trời là giới hạn.
  • Máy in 3D có thể in bằng nhiều vật liệu khác nhau - Một số máy in 3D thực sự có thể pha trộn hoặc chuyển đổi giữa các vật liệu. Trong in ấn truyền thống, điều này có thể khó khăn và tốn kém.


Xem video: Mô Tả Cách Mặt Hoạt Động Dưới Dạng Hình Ảnh Chi Tiết 3D Tuyệt Đẹp (Tháng Sáu 2021).