In 3D đã trở thành một công nghệ phổ biến hơn nhiều, với các máy in có sẵn ở mọi mức giá. Hầu hết những người muốn có một máy in 3D có thể tìm thấy một mô hình mà họ có thể mua được. Mặc dù vậy, in 3D vẫn còn quá mới nên ít người biết nó hoạt động như thế nào.
Đây là lý do tại sao bây giờ là thời điểm tốt để trả lời câu hỏi “In 3D hoạt động như thế nào?”. Có một cơ hội rất tốt là cuối cùng bạn sẽ phải sử dụng một cái!
Nội dung bài viết
In 3D bổ sung và Trừu tượng
Có hai loại in 3D lớn. Máy in 3D mà bạn có thể tự mua hầu hết đều là máy “phụ gia”. Nói cách khác, họ xây dựng các đối tượng 3D bằng cách thêm vật liệu (thường là trong các lớp) cho đến khi đối tượng hoàn chỉnh. Máy in 3D mà mọi người nghĩ đến khi họ nghe đến “máy in 3D” hầu như luôn có nhiều loại phụ gia.
In 3D trừ là rất khác nhau. Ở đây bạn bắt đầu với một lượng vật liệu cố định và sau đó loại bỏ vật liệu cho đến khi chỉ còn lại vật thể đã hoàn thành. Một nhà điêu khắc làm một bức tượng từ đá cẩm thạch đang sử dụng một phương pháp trừ. Máy chiết thường được tìm thấy trong các xưởng lớn và các cơ sở công nghiệp. Hệ thống phay CNC (điều khiển số bằng máy tính) có lẽ là ví dụ nổi tiếng nhất.
Chúng tôi sẽ chỉ tập trung vào các máy phụ gia kể từ đây trở đi, vì chúng phù hợp với người tiêu dùng bình thường. Chỉ cần biết rằng các máy trừ thuộc cùng một dòng máy in 3D mở rộng giống như máy bạn có thể đặt trên bàn làm việc.
Lập mô hình lắng đọng hợp nhất, chụp ảnh lập thể và thiêu kết bằng laser có chọn lọc
Ba phương pháp chính của in 3D phụ gia là FDM (mô hình lắng đọng hợp nhất), kỹ thuật in lập thể (SLA) và thiêu kết laser chọn lọc (SLS).
Máy in da Vinci FDM
FDM là hệ thống cấp tiêu dùng phổ biến nhất. Với những loại máy in này, một sợi vật liệu được đưa qua đầu in nóng. Đầu in được định vị chính xác trong không gian 3D và lắng đọng một lớp vật liệu theo hướng dẫn chính xác được lập trình. Có nhiều cách tiếp cận khác nhau đối với FDM, nhưng chúng ta sẽ đạt được điều đó trong giây lát.
Máy in Nobel SLA
In nổi ít phổ biến hơn nhiều trong các hệ thống tiêu dùng. Những máy in này sử dụng tia laser để chữa nhựa lỏng thành vật liệu nhựa rắn. Thông thường, vật thể được “kéo” từ một thùng nhựa, tạo thành từng lớp khi nó nhô lên khỏi vật liệu. Trong những năm gần đây, máy in SLA đã trở nên nhỏ gọn hơn và giá cả phải chăng hơn. Vì vậy, nó là một sự thay thế thực sự cho máy in FDM, tùy thuộc vào loại mô hình cuối cùng mà bạn sử dụng.
Quá trình thiêu kết bằng laser có chọn lọc (SLS) sử dụng một tia laser mạnh để nung chảy một loại bột polyme. Bột thực tế hoạt động như một cấu trúc hỗ trợ cho bản in, vì vậy loại in này không cần giàn giáo đặc biệt. SLS không phải là một loại FDM mà bạn sẽ tìm thấy trên máy tính để bàn. Nó vẫn là một công nghệ công nghiệp cho đến bây giờ.
Máy in Robot Descartes & Delta
Máy in rô bốt Delta
Loại máy in FDM phổ biến nhất là máy in 3D cartesian. Tên đề cập đến tọa độ Cartesian. Đó là tọa độ XYZ mà tất cả chúng ta đã học ở trường. Đầu in có thể được di chuyển đến bất kỳ tọa độ XYZ nào trong không gian khối lượng in. Phép toán rất đơn giản, các máy in có giá cả khá phải chăng và chất lượng in chính xác.
Tuy nhiên, tùy thuộc vào độ chi tiết của tọa độ XYZ, các bề mặt cong có thể không mịn như chúng có thể, đòi hỏi một số công việc hoàn thiện thủ công.
Máy in rô bốt Delta có một cách tiếp cận khác. Đầu in được gắn vào ba cánh tay chạy trên ba thanh ray. Bằng cách thay đổi chiều cao của mỗi cánh tay, đầu in có thể xoay. Thiết kế này cho phép đầu in xoay theo các đường cong thực sự và cũng cho phép in các vật thể cao trong khối lượng in.
Về cơ bản, đường ray càng dài thì mô hình càng cao. Thay vì tọa độ XYZ, máy in rô bốt delta sử dụng lượng giác để tính toán vị trí đầu in. Kết quả cuối cùng là chúng không thể đạt được độ phân giải in khá giống với máy in cartesian.
Để thực sự hiểu khái niệm rô bốt delta, bạn cần phải xem nó hoạt động. Hãy xem video này của Johann Rocholl và bạn sẽ nhanh chóng nắm được khái niệm.
Chú ý khớp nối trên các cánh tay và cách đầu in có thể di chuyển một cách tự do và trơn tru.
Vật liệu máy in 3D
Máy in 3D sử dụng nhiều loại vật liệu khác nhau, nhưng có hai loại nhựa cho đến nay là phổ biến nhất trong các ứng dụng cấp tiêu dùng: ABS và PLA.
ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) chính xác là loại nhựa mà những viên gạch LEGO được làm bằng. Loại nhựa này dễ bị cong vênh khi nguội đi và cần một máy in có giường in được làm nóng. Nó có khả năng chống va đập khá tốt, nhưng không đặc biệt mạnh. Nó phù hợp để chế tạo các bộ phận nguyên mẫu và thậm chí cả các bộ phận cuối cùng không chịu tải.
PLA (Axit Polylactic) có nhiệt độ nóng chảy thấp, không bị cong vênh nhiều, dễ gia công và có ít bản in bị lỗi hơn. Nó cũng quá giòn cho bất kỳ mục đích sử dụng thực tế nào, nhưng nó rất tuyệt vời khi tạo ra các mô hình chi tiết, mượt mà chỉ để nhìn vào.
Tin tốt là hầu hết các máy in 3D tiêu dùng sẽ hoạt động với cả hai vật liệu rẻ tiền này. Vì vậy, bạn có thể thay đổi chúng theo nhu cầu của bạn.
Dây tóc nylon là một lựa chọn khác và thậm chí có những máy in sử dụng gỗ hoặc kim loại làm vật liệu. Máy in thế hệ tiếp theo cũng có thể xử lý nhiều hơn một dây tóc cùng một lúc, cho phép in nhiều vật liệu hoặc nhiều màu.
Quy trình in 3D điển hình
Nếu bạn chưa bao giờ tự mình thực hiện một bản in 3D, bạn có thể tò mò về cách nó thực sự hoạt động từ góc độ người dùng. Mặc dù việc sử dụng máy in 3D không dễ dàng như in các bản in 2D trên máy in laser hoặc máy in phun, nhưng nó gần như không khó như bạn nghĩ.
Sau khi thiết lập máy in theo hướng dẫn sử dụng, với việc hiệu chỉnh và cân bằng được thực hiện chính xác, trước tiên bạn cần một mô hình để in.
Bạn có thể tạo mô hình của riêng mình bằng cách sử dụng thứ gì đó như Zbrush hoặc AutoCAD, nhưng hầu hết mọi người có thể tải xuống mô hình từ một trang web trực tuyến. Điểm dừng đầu tiên chắc chắn phải là Thingiverse, đây có thể là bộ sưu tập các mô hình nổi tiếng nhất do người dùng gửi. Tuy nhiên, có rất nhiều lựa chọn thay thế.
Sau khi nhận được một mô hình ở định dạng tương thích, bạn sẽ mở nó trong phần mềm đi kèm với máy in của bạn. Tất cả chúng đều trông và hoạt động khác nhau, nhưng khái niệm cơ bản là giống nhau. Trước tiên, bạn cũng có thể muốn xử lý mô hình 3D bằng Meshmixer, công cụ này đảm bảo rằng mô hình 3D chắc chắn và phù hợp để in.
Trong phần mềm máy in 3D, bạn sẽ chọn kích thước và chất lượng của mô hình và phần mềm sẽ chuyển nó thành các “lát cắt” đại diện cho mỗi lớp in. Nó cũng sẽ tính toán “giàn giáo” phải được in để hỗ trợ mô hình trong khi nó được tạo ra. Những thứ này có thể bị hỏng khi in xong.
Với tất cả những công việc chuẩn bị phía sau bạn, quá trình in có thể bắt đầu. Tùy thuộc vào cài đặt chất lượng, bạn có thể đợi lâu! Các bản in chất lượng cao thay đổi từ vài giờ đến vài ngày. Rất may, một số máy in 3D cho phép bạn theo dõi tiến trình in của mình từ xa thông qua một ứng dụng.
Sau khi in xong, bạn sẽ lấy nó ra khỏi giường và sau đó bẻ nó ra khỏi giàn giáo. Trong nhiều trường hợp, bạn sẽ phải hoàn thiện mô hình bằng cách sử dụng giấy nhám và các công cụ cắt đặc biệt để loại bỏ các phần không hoàn hảo. Một số người thậm chí còn vẽ mô hình của họ! Giới hạn thực sự duy nhất là khả năng sáng tạo của bạn.
Nếu bạn đang muốn mua một máy in 3D, đây là những lựa chọn tốt nhất của chúng tôi và nếu bạn đang có ngân sách tiết kiệm, đây là những lựa chọn thân thiện hơn với túi tiền.
