In 3D là gì? Công nghệ in 3D quy trình, ứng dụng của in 3D

In 3D là gì? Cách thức hoạt động, quy trình và ứng dụng của công nghệ in 3D là gì? Tại sao in 3D đang trở thành xu hướng mới.Trong bài viết này Tự Học Đồ Hoạ sẽ cùng các bạn tìm hiểu những vấn đề xoay quanh công nghệ mới này.

1. Công nghệ in 3D

In 3D gần đây đang dần trở thành một cụm từ hot, và ngày càng phổ biến. Công nghệ in mới này có quy trình và cách thức hoạt động hoàn toàn mới; với những ứng dụng vô cùng to lớn.

1.1 In 3D là gì?

iIn 3D hay còn gọi là công nghệ in 3D, kỹ thuật in 3D. Đây là kỹ thuật in sử dụng công nghệ in đắp dần từ mô hình thiết kế. Các lớp vật liệu sẽ được đắp chồng lên nhau một cách tuần tự như khi chúng ta trang trí bánh sinh nhật. Có nghĩa là các máy in 3d sẽ sử dụng vật liệu in đặc biệt tạo hình khối 3D cho sản phẩm, dưới sự kiểm soát của máy tính.

Sản phẩm của công nghệ in 3d vô cùng đang dạng. Về cơ bản in 3d có thể tạo được những hình khối từ đơn giản đến phức tạp. Bạn cần phân biệt in 3D, in 2d, cắt gọt vật liệu. In 3D là việc xếp chồng vật liệu kế dính theo thứ tự, dựa trên mô hình thiết kế 3D; dưới sự quản lý của máy tính và robot. Trong khi đó in 2d là sử dụng mực in phun, ép lên bề mặt phẳng của vật liệu. Còn cắt gọt lại không phải in, nó là quy trình gia công vật liệu; loại bỏ phần không cần thiết của vật liệu để tạo ra sản phẩm cuối cùng.

1.2 Máy in 3D là gì?

Máy in 3D là gì? Để có thể in 3D người ta sử dụng các loại máy in được thiết kế đặc biệt. Trên thực tế máy in 3D là các robot công nghệp. Thay vì việc phun ra các loại mực, chúng phun ra các loại vật liệu dẻo nóng chảy theo thứ tự. Mỗi loại máy in lại có thiết kế và sử dụng các công nghệ in khác nhau như: In li tô lập thể, hay mô hình hoá lắng đọng…

Máy in 3D có thể không quá phức tạp như bạn nghĩ. Nó cũng chỉ cấp tạo từ các cơ cấu cơ khi và các bo mạch điện tử. Thiết bị này được kết nối với máy tính và nhận lệnh điều khiển từ máy tính thông qua các phần mềm chuyên dụng.

1.3 Các công nghệ in 3D phổ biến

Hiện nay có rất nhiều các công nghệ in 3D khác nhau. In 3d có sự khác biệt tương đối lớn với lĩnh vực In Ấn truyền thống. Tuỳ vào năng lực của đơn vị mà bạn có thể lựa chọn sử dụng các công nghệ và dây truyền in phù hợp.

Công nghệ in 3D FDM

Công nghệ in 3D FDM là công nghệ in sử dụng nguyên lý đun nóng chảy vật liệu ở nhiệt độ cao. Sau đó hỗn hợp vật liệu nóng chảy sẽ được đùng qua đầu phun thành các sợi nhựa. Những sợ nhựa vật liệu nóng chảy này sẽ được sếp chồng từ lớp, khô lại và tạo thành mô hình. Công nghệ in FDM có ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực.

Ưu điểm của in FDM: Công nghệ in 3d này có giá thành rẻ nhất so với các công nghệ in khác. Nó đơn gản và dễ dàng sử dụng cũng như vận hành. Hơn thế nữa chúng có khả năng in được những mô hình có kích thước lớn.

Nhược điểm của FDM: Nhược điểm lớn nhất của công nghệ in 3D FDM là sản phẩm in tương đối thô. Tính hoàn thiện của sản phẩm không cao, thô ráp, độ mịn thấp, và không in được những sản phẩm có độ phức tạp cao

Công nghệ in 3D Resin

Công nghệ in 3D Resin hay còn gọi là In li-tô lập thể. Đây là cách gọi của 1 loại các công nghệ in như: DLP và IN 3D liên tục. Công nghệ này sử dụng nguyên lý sản xuất các bộ phận theo từng lớp. Chúng quang trùng hợp polyme để tạo thành vật thể có hình dạng mong muốn.Đây một quá trình mà ở đó ánh sáng gây ra chuỗi các phân tử liên kết, tạo thành các polyme.

Ưu điểm của in Resin: Công nghệ in 3D RESIN cho ra các sản phẩm có độ phức tạp tao. Độ Mịn của sản phẩm được đánh giá tốt nhất trong các công nghệ in hiện tại. Chúng được ứng dụng rộng rãi trong tạo mẫu mô hình, đồ trang sức, nha khoa, nhật vật hoạt hình, mô hình kiến trúc…

Nhược điểm của in Resin: Công nghệ in Resin tương đối phức tạp. Việc thiết kế mô hình cũng như quy trình in không dễ dàng. Chính vì vậy chúng chỉ được sử dụng để in những mô hình có kích thước nhỏ và có độ tinh xảo cao

Công nghệ in 3D SLS

Công nghệ in 3D SLS Là một hình thức tương đối phức tạp. chúng sử dụng tính chất hoá rắn của vật liệu dưới tác động của nhiệt. Công nghệ in sử dụng nguyên liệu là các loại bột như: thuỷ tinh, gốm, sứ, kim loại. Người ta sử dụng tia larse chiếu lên bột nguyên liệu khiến chúng tan chảy, kết dính và hoá rắn khi tiếp xúc với nhau tạo thành vật thể.

Ưu điểm của in SLS: Công nghệ in này cho phép tạo ra vật thể với hình dáng và cấu trúc phức tạp. Sử dụng được nhiều vật liệu có độ bền cao, độ chính xác và tính thẩm mĩ tốt. Công nghệ này thường được sử dụng để tạo ra các chi tiết máy, mô hình mô phỏng, in tượng…

Nhược điểm của in SLS: Công nghệ in này đòi hỏi một khoản đầu tư tốn kém. Quy trình in phức tạp, sử dụng nhiều hệ thống và thiết bị hỗ trợ để có thể tạo ra sản phẩm tốt.

1.4 Vật liệu in 3D là gì?

Vật liệu in 3D là gì? Vật liệu in 3D hay chất liệu in 3D là khái niệm để chỉ nguyên liệu đầu vào của công đoạn in 3D. Dựa vào cấu trúc chúng ta có thể chia vật liệu in 3D thành 3 nhóm chính bao gồm: Dạng sợi, dạng lỏng, và dạng bột.

Vật liệu in 3D dạng sợi:

Vật liệu in 3D dạng sợi thường là các cuộn nguyên liệu được làm từ nhựa đặc biệt. Mỗi cuộn nhựa có đường kính khác nhau phụ thuộc vào đầu phun của máy in. Các cuộn nguyên liệu này nóng chảy ở nhiệt độ từ 180 đến 240 độ. Một số loại nhựa vật liệu dạng cuộn phổ biế như: Nhựa ABS, nhựa PLA và các loại nhựa đặc biệt khác.

Nhựa ABS: Là loại vật liệu tổng hợp từ các nguyên liệu hoá thạch. Chúng bền với nhiệt độ cao, chịu được ăn mòn và thời tiết khắc nhiệt

Nhựa PLA: Là loại vật liệu sinh học. Chúng được tạo ra từ các nguyên liệu thân thiệt với môi trường, mà cụ thể ở đây là tinh bột. Chúng rất an toàn với sức khoẻ. Tuy nhiên chúng chịu được nhiệt độ thấp

Nhựa tổng hợp: Đây là loại nhựa đặc biệt, chúng được thiết kế dành riêng với đặc tính kỹ thuật hoàn toàn khác nhau: Nhựa trong suốt, nhựa dẻo, nhựa gốm…

Vật liệu dạng Lỏng:

Vật liệu in 3D dạng lỏng là hỗn hợp các nguyên liệu ở dạng lỏng. Chúng bị hoá rắn khi có sự tác động của ánh sáng tia UV hoặc laser. Chất liệu in dạng lỏng thường được sử dụng cho công nghệ in 3D như: UV,SLA, DLP,LCD. Người ta gọi vật liệu in dạng lỏng này là mực in. Loại mực in phổ biết nhất hiện nay là Mực Resin

Resin: Chúng được sử dụng một cách phổ biến. Loại vật liệu này chứa trong các bình kín tối màu. Vì đặc tính nhạy sáng đặc biệt là tia UV, vì vậy chúng được bảo quản nghiêm ngặt.

Vật liệu in dạng bột:

Vật liệu in 3D dạng bột là 1 nhóm các vật liệu ở dạng tinh thể rắn. Chúng có thể là bột gốm, sứ, thuỷ tinh, các loại bột kim loại. Những vật liệu in này sử dụng cho hệ thống may in SLS. Khi in các máy in sẽ làm tan chảy các hạt bột mịn này ở nhiệt độ cao bằng tia laser.  Hiện nay có rất nhiều loại vật liệu dạng bột phải kể đến như: Thép, titan, Bột Nhôm, bột Chrome/Cobalt

Đặc điểm của vật liệu in 3D là gì?

Vật liệu in 3d rất đa dạng về chúng loại, với cấu tạo mục đích sử dụng khác nhau. Tuy nhiên chúng có những đặc điểm chung như: Giá thành đắt đỏ, công nghệ sản xuất còn tương đối mới mẻ, số lượng và chủng loại vật liệu đang được nghiên cứu và tăng lên một cách nhanh chóng.

2. Ứng dụng của in 3D

Công nghệ in 3D nói chung có những ứng dụng và vai trò vô cùng to lớn trong nhiều lĩnh vực. Chúng đang trở thành sự lựa chọn hoàn hảo thay thế cho phương pháp gia công truyền thống. Ngành in 3D đang trở thành miếng mồi béo bở cho các đơn vị cung cấp dịch vụ.

2.1. Ứng dụng của in 3D trong thiết kế thời trang

Thiết kế thời trang như quần áo, trang sức và phụ kiện đang nhìn thấy sự xuất hiện của công nghệ in 3D. Từ các chi tiết nhỏ cho đến lấy số đo, thiết kế đều có thể ứng dụng công nghệ in 3D. Người ta sử dụng máy quét 3D để quét cấu trúc cơ thể người mẫu để tạo ra bộ trang phục vừa vặn. Những hoạ tiết, phụ kiện trang sức cũng được tạo hàng loạt nhờ sự góp mặt của in 3D.

2.2. Ứng dụng của in 3D trong y học là gì

Người ta đã nhìn thấy tiềm năng to lớn của công nghệ in 3d đối với lĩnh vực y học. Công nghệ in 3D giúp tạo ra các bộ phận giả cho bệnh nhân một cách nhanh chóng chính xác. Các nhà khoa học đã thực nghiệm với máy quét 3D sau đó tạo ra các bộ phận như chân, tay, xương với độ chính xác gần như hoàn hảo. Việc này giúp cho người bệnh nhanh chóng làm quen với bộ phận mới.

Một trong nhưng ưu điểm nổi bật của việc ứng dụng công nghệ in 3D cho Y học là giá thành rẻ. Vật liệu sản xuất đa dạng, tạo ra nhiều lựa chọn hơn cho bệnh nhân. Trong tương lai các nhà khoa học kì vọng có thể tạo ra các bộ có cấu tạo phức tạp từ công nghệ phân tách tế bào; điển hình là các cơ quan nội tạng.

>>> Tham khảo các tài nguyên đồ hoạ khác hoàn toàn miễn trên trang của chúng tôi

2.3 Ứng dụng của in 3D trong sản xuất linh kiện

Sản xuất linh kiện đang hứa hẹn là mảnh đất màu mỡ của công nghệ in 3D. Khi mà ngày càng có nhiều loại vật liệu mới sử dụng được trong lĩnh vực này; người ta sẽ dễ dàng tạo ra các chi tiết máy bằng cách in thanh vì cắt gọt như trước kia.

Khi kết hợp với máy quét 3D, người ta sẽ dễ dàng có được mô hình linh kiên. sau đó tiến hành in thay thế linh kiện hỏng một cách chính xác tuyệt đối. Người ta sẽ không còn phải đo đạc một cách thủ công, làm khuôn in hoặc dập nữa.

2.4 Ứng dụng của in 3D trong sản xuất thực phẩm

In 3D giúp tạo hình cho những thanh kẹo, chiếc bánh hay vỏ đựng ở hình dạng khác biệt.Bạn có thể hình dung khi mà từ những thanh kẹo cho trẻ em; đến các thanh socola thậm trí là mỳ ống cũng được trang trí với hoạ tiết độc đáo. Không có gì có thể ngăn cản khả năng sáng tạo với ẩm thực khi có mặt của công nghệ in 3D.

Trên thực tế đã có rất nhiều công ty thử nghiệm và cho ra mắt những sản phẩm đồ ăn như vậy: Công ty 3D systems với sản phẩm socola; Natural Machines với mì ống đã chứng minh ứng dụng tuyệt vời của in 3D trong lĩnh vực thực phẩm này.

2.5 Ứng dụng của in 3D trong xây dựng.

Trước đây người ta phải chật vật với việc xây dựng các mô hình toà nhà, công trình thiết kế. Hiện nay các máy in 3d giúp nhanh chóng giải quyết bài toán mô hình hoá. Chỉ trong vài phút ngắn ngủi những toà nhà mô hình từ bản vẽ bước ra thực tế.

Điều đáng ngạc nhiên hơn. Người ta đã sử dụng những máy in 3D khổng lồ để xây dựng các ngôi nhà với kích thước thật. Người ta sử dụng bản vẽ mô hình kết hợp với máy in 3d để phun xi măng và các vật liệu cần thiết. Họ hoàn thành việc xây cất ngôi nhà chỉ trong vòng 24h.

2.6 Sản xuất đồ chơi và quà lưu niệm

Nói đến ứng dụng của in 3D không thể không nhắc đến ngành côn nghiệm sản xuất đồ chơi. Người ta sử dụng máy in 3D để tạo hình các nhân vật hoạt hình, game, các món quàn lưu niệm một cách chính xác và nhanh chóng.

Trẻ con sẽ có nhiều đồ chơi hơn. Những người đi du lịch sẽ dễ dàng có được những mô hình làm quà lưu niệm tại nơi bạn đặt chân đến. Giá thành thì rẻ hơn, sản phẩm chân thực hơn.

3. kết Luận

Như vậy Tự Học Đồ Hoạ vừa cùng các bạn tìm hiểu về công nghệ in 3D; vai trò, ứng dụng của in 3D trong thực tế đời sống. Đồng thời các bạn cũng được tìm hiểu về các công nghệ in hiện tại, vật liệu in 3D. Mong rằng với những gì chúng tôi vừa chia sẻ sẽ giúp các bạn có cái nhìn tổng quan hơn về lĩnh vực này.