Máy in 3D: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

13/08/21 0 Bình luận
Máy in 3D là gì? Cấu tạo của máy in 3D như thế nào? Theo dõi ngay bài viết dưới đây để tìm hiểu các thông tin chi tiết về máy in 3D!

Trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, máy in 3D là một phát minh quan trọng và phát triển nhanh chóng trở thành xu hướng mới trên thế giới. Với những ưu điểm vượt bật trong quá trình sản xuất sản phẩm như tiết kiệm thời gian, nguyên vật liệu, quy trình tinh gọn, máy in 3D ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp hiện nay. Vậy thực sự máy in 3D là gì? Mua máy in 3D tại Việt Nam như thế nào? Hãy cùng Sakura Việt Nam tìm hiểu cụ thể  thông qua bài viết sau đây!

Máy in 3D là gì?

Công nghệ in 3D được biết đến là quy trình sản xuất bồi đắp, là quá trình tạo ra một vật thể 3 chiều từ một tệp thiết kế kỹ thuật số. Công nghệ này được ứng dụng để thực hiện việc in 3D hoặc bằng máy in 3D.

Máy in 3D thay thế hoàn toàn kỹ thuật sản xuất truyền thống

Máy in 3D thay thế hoàn toàn kỹ thuật sản xuất truyền thống

Máy in 3D ứng dụng phương pháp sản xuất hoàn toàn khác so với những kỹ thuật sản xuất truyền thống trước đây dựa trên các công nghệ hiện đại, thực hiện từng lớp bồi đắp lên nhau để dần hình thành chi tiết với độ chính xác cao.

Máy in 3D được sử dụng để tạo ra đa dạng mẫu mã các loại sản phẩm làm từ những nguyên liệu khác nhau như nguyên liệu dạng hình khối, dạng lỏng hay dạng bột. Dựa vào nhu cầu và mục đích sử dụng, máy in 3D được phân loại như sau:

  • Máy in 3D dành sử dụng cho cá nhân;

  • Máy in 3D dành sử dụng cho doanh nghiệp;

  • Máy in 3D dùng để tạo mẫu nữ trang và những sản phẩm kích thước nhỏ đòi hỏi độ chính xác cao nhất;

Cấu tạo của máy in 3D

Hiện nay trên thị trường xuất hiện nhiều dòng máy in 3D có sự khác nhau về kích thước, vật liệu và chức năng ứng dụng. Tuy nhiên, về mặt cấu tạo cơ bản, các máy in 3D đều có 3 thành phần chính và chức năng của các thành phần này sẽ quyết định trực tiếp đến chất lượng sản phẩm in.

Cấu tạo của máy in 3D

Cấu tạo của máy in 3D

  • Đầu in và hệ thống ép đùn: Hệ thống chịu trách nhiệm gia nhiệt và đùn vật liệu in 3D bằng nhựa nhiệt dẻo thông qua một vòi phun để tạo thành các chi tiết sản phẩm. Những yếu tố như kích thước vòi phun, tốc độ đùn nhựa sẽ có tác động đến độ chính xác có thể đạt được và tốc độ in của máy in 3D.

  • Bàn in và hệ thống chuyển động trục Z: Bàn in là nơi chứa các sản phẩm in, đầu in sẽ thực hiện việc ép đùn vật liệu lên bàn in. Trong quá trình diễn ra hoạt động in sản phẩm, hệ thống chuyển động trục Z di chuyển bàn in theo từng bước, bằng nhau để tạo ra các lớp cấu thành của chi tiết in. Độ chính xác của các động cơ điều khiển hệ thống chuyển động Z sẽ kiểm soát về độ phân giải và chất lượng của chi tiết sản phẩm theo trục Z.

  • Hệ thống chuyển động trục XY: Giàn in trực tiếp thực hiện việc điều khiển chuyển động X và Y của đầu in. Nó có trách nhiệm cho việc hình thành từng lớp in 2D theo đúng như thiết kế của chi tiết sản phẩm. Độ chắc chắn của giàn in, chất lượng của động cơ và cảm biến điều khiển cùng với bàn in sẽ quyết định độ chính xác, thẩm mỹ của một chi tiết in 3D.

Nguyên lý của máy in 3D

Nguyên lý máy in 3D khác biệt so với hoạt động gia công cắt gọt như cắt tỉa, làm rỗng một miếng phôi với hình khối cơ bản bằng kim loại hay bằng nhựa. Đối với hoạt động của máy in 3D sẽ tạo ra được những hình dạng phức tạp, cầu kỳ và tiết kiệm nguyên vật liệu hơn so với các phương pháp sản xuất sản phẩm truyền thống.

Máy in 3D có thể tạo ra các hình dạng phức tạp

Máy in 3D có thể tạo ra các hình dạng phức tạp

Nguyên lý máy in 3D khi hoạt động cần phải có hệ thống phần mềm điều khiển để tiến hành xử lý thiết kế CAD (tệp STL) và chia nó thành các lớp, sau đó thực hiện tính toán và dẫn đường chạy cho đầu in của từng lớp in. Máy in công nghệ 3D sẽ thực hiện ép đùn nhựa theo đường chạy đã định sẵn. Ở điểm khởi đầu, bàn in được đặt ở độ cao nhất định và hệ thống chuyển động trục XY sẽ tiến hành di chuyển đầu in theo như bản thiết kế chi tiết sản phẩm. Khi hoàn thiện xong một lớp in, hệ thống trục Z sẽ di chuyển bàn in để máy in 3D tiếp tục thực hiện in lớp in tiếp theo để xếp chồng lên trên lớp in trước đó.

Máy in 3D có sử dụng thêm vật liệu hỗ trợ bên cạnh những vật liệu chính và được dùng khi cần in các lỗ rỗng hay phần nhô ra ngoài. Vật liệu này có vai trò như một dàn đỡ được tạo tự động với một số dạng khác nhau. Với cùng một vật liệu giống như vật liệu chính, dễ dàng được bóc sau khi in hoàn thiện. Vật liệu hỗ trợ tan được trong nước và sản phẩm in được nhúng trong bồn sau khi in. 

Các chi tiết in 3D có xu hướng đẳng hướng ngang bởi bản chất của từng lớp trong quá trình in. Thường các vật liệu đẳng hướng đều có cơ tính đồng nhất theo mọi hướng, nhưng đối với vật liệu đẳng hướng ngang sẽ có hai cơ tính khác nhau là theo một trục và theo trục vuông góc với nó. Việc cân nhắc hướng in trong quá trình thiết kế là rất quan trọng bởi các chi tiết in 3D ở trục XY sẽ cứng hơn so với trục Z.

Quá trình in 3D diễn ra như thế nào?

Tạo mô hình CAD 3 chiều

Sản phẩm sẽ được mô hình hóa bằng việc sử dụng thiết kế với sự hỗ trợ của máy tính để lập mô hình khối rắn. Có thể sử dụng một tập tin CAD sẵn có hoặc tạo mới theo mục đích tạo mẫu. Quá trình này tương đồng với các loại kỹ thuật RP khác nhau.

Tạo mô hình CAD 3 chiều

Tạo mô hình CAD 3 chiều

Chuyển đổi từ CAD sang định dạng STL

Tùy thuộc vào các phần mềm 3D sẽ sử dụng các thuật toán khác nhau để thực hiện vật thể rắn. Tiêu chuẩn của ngành công nghiệp tạo mẫu nhanh là áp dụng thống nhất định dạng STL, đây là quỹ tích của các mặt tam giác phẳng lắp ghép liên tục với nhau thể hiện bề mặt vật thể trong không gian 3 chiều. 

Tuy nhiên, định dạng STL không thể hiện bề mặt cong chính xác do sử dụng yếu tố mặt phẳng. Để cải thiện độ mịn của mặt cong có thể tăng số lượng mặt tam giác nhưng sẽ tăng dung lượng file. Thời gian xử lý và định dạng STL phụ thuộc vào sự phức tạp, độ lớn của chi tiết.

Cắt file STL thành những tiết diện theo thứ tự trên trục Z

Chương trình xử lý file STL được xây dựng hay có sẵn và cho phép người dùng thực hiện điều chỉnh kích thước, vị trí và hướng đặt mô hình.

Cắt file STL thành những tiết diện theo thứ tự trên trục Z

Cắt file STL thành những tiết diện theo thứ tự trên trục Z

Xác định hướng đặt có ảnh hưởng quan trọng bởi:

  • Phương hướng đặt để sẽ ảnh hưởng đến tính chất của mẫu. Mẫu yếu và ít chính xác hơn theo trục Z so với trục XY.

  • Thời gian dựng mô hình phụ thuộc vào hướng đặt. Đặt phương ngắn nhất của vật thể theo hướng Z sẽ giảm số lượng lớp in từ đó rút ngắn thời gian dựng mô hình.

  • Mỗi lớp có độ dày dao động từ 0.016 - 0.7mm tùy theo các công nghệ. Công nghệ Polyjet của Objet/Stratasys có thể đạt đến 0.016mm.

  • Đồng thời chương trình tạo ra một cấu trúc phụ trợ nhằm hỗ trợ các mô hình trong quá trình xây dựng, gọi là vật liệu hỗ trợ. Điều này hỗ trợ đắc lực cho các tính năng của mô hình như phần nhô ra không chân hay lỗ hổng bên trong và phần vách mỏng. Mỗi máy in 3D sẽ cung cấp phần mềm công nghệ sản xuất độc quyền.

Xây dựng mô hình lớp trên đỉnh của lớp trước đó

Đây là bước quan trọng chủ đạo trong quy trình tạo mẫu. Hệ thống xây dựng từng lớp vật liệu từ polyme, dung dịch nhựa lỏng, giấy hay kim loại bột,...Hầu hết là hoạt động tự động và ít có sự can thiệp, tác động của con người.

Xây dựng mô hình lớp trên đỉnh của lớp trước đó

Làm sạch và kết thúc

Đây là bước cuối cùng của quy trình thực hiện in. Bước này liên quan đến việc loại bỏ các phần từ phụ trợ để làm sạch sản phẩm in cuối cùng. Sản phẩm có thể yêu cầu phải làm sạch và xử lý bề mặt bằng phương pháp đánh nhám, sơn phủ để cải thiện về hình dạng và độ bền, góp phần làm sản phẩm hoàn thiện nhất.

Sakura Việt Nam - Đơn vị phân phối máy in 3D uy tín hàng đầu Việt Nam

Được thành lập vào năm 2018, Sakura Việt Nam luôn nỗ lực xây dựng mạng lưới khách hàng rộng khắp trong nhiều lĩnh vực và luôn tự tin là đối tác đáng tin cậy cung cấp, phân phối máy in 3D chính hãng uy tín hàng đầu tại thị trường Việt Nam hiện nay.

Sakura Việt Nam - Đơn vị phân phối máy in 3d chất lượng chính hãng uy tín hàng đầu

Sakura Việt Nam - Đơn vị phân phối máy in 3d chất lượng chính hãng uy tín hàng đầu

Với đội ngũ nhân viên nhiệt tình, năng động, giàu kinh nghiệm chuyên môn và tâm huyết với nghề, Sakura Việt Nam luôn hướng đến sứ mệnh làm hài lòng Quý khách hàng thông qua những sản phẩm chất lượng, dịch vụ tư vấn, báo giá rõ ràng, giao hàng nhanh chóng và tận tâm hỗ trợ về mặt kỹ thuật.

Nếu bạn đang tìm hiểu và mong muốn sở hữu máy in 3D phù hợp với nhu cầu sử dụng, liên hệ ngay với Sakura Việt Nam để được hỗ trợ tư vấn những thông tin chi tiết, cụ thể về các dòng máy in 3D của chúng tôi ngay hôm nay!

Xem thêm danh mục sản phẩm của Sakura Việt Nam tại đây!


Đánh giá - Bình luận
Nhấn vào đây để đánh giá
Sakuravn.com.vn
Số điện thoại
0.02654 sec| 2125.617 kb