In 3D được sử dụng phổ biến nhất để tạo mẫu và khả năng sản xuất nhanh các bộ phận riêng lẻ có thể cho phép các ý tưởng nhanh chóng được xác minh và tiết kiệm chi phí. Các công nghệ in 3D phổ biến nhất là SLA, DLP và FDM, nhưng không chỉ có các loại công nghệ này. Phần giới thiệu và nguyên lý hoạt động của các công nghệ in 3D này sẽ được nói đến bên dưới.
In thạch bản nổi (SLA)
In nổi (SLA) là quy trình in 3D công nghiệp ban đầu. Máy in SLA giỏi trong việc sản xuất các bộ phận có độ chi tiết cao, bề mặt hoàn thiện mịn và dung sai chặt chẽ. Lớp hoàn thiện bề mặt chất lượng cao trên các bộ phận SLA không chỉ trông đẹp mà còn góp phần vào chức năng của bộ phận — ví dụ: kiểm tra độ vừa khít của bộ phận lắp ráp. Nó được sử dụng rộng rãi trong ngành y tế và các ứng dụng phổ biến bao gồm các mô hình giải phẫu và vi lỏng.
Nguyên lý: Máy tính lập thể là một máy tính điều khiển chùm tia laze và sử dụng dữ liệu thiết kế do hệ thống CAD cung cấp để làm đông đặc lớp nhựa cảm quang lỏng theo từng lớp. Phương pháp liên kết từng lớp này là kết hợp chuyển động mặt phẳng của tia laser với nền. Chuyển động thẳng đứng được kết hợp để tạo ra một vật thể ba chiều.
Thiêu kết laser chọn lọc (SLS)
Quá trình thiêu kết bằng laser có chọn lọc (SLS) làm tan chảy bột từ nylon thành nhựa rắn. Vì các bộ phận của SLS được làm bằng vật liệu nhựa nhiệt dẻo thực sự nên chúng có độ bền cao, phù hợp để kiểm tra chức năng và có thể hỗ trợ các bản lề và chốt sống. So với SL, các bộ phận cứng hơn, nhưng bề mặt hoàn thiện thô hơn. SLS không yêu cầu cấu trúc hỗ trợ, do đó, toàn bộ nền tảng xây dựng có thể được sử dụng để lồng nhiều bộ phận vào một bản dựng duy nhất — làm cho nó phù hợp với số lượng bộ phận cao hơn so với các quy trình in 3D khác. Nhiều bộ phận SLS được sử dụng để tạo mẫu và một ngày nào đó sẽ được đúc phun.
Nguyên lý: Chùm tia laze được thiêu kết có chọn lọc theo thông tin mặt cắt phân lớp dưới sự điều khiển của máy tính. Sau khi hoàn thành một lớp, lớp tiếp theo được thiêu kết. Sau khi tất cả các quá trình thiêu kết hoàn thành, phần bột thừa được loại bỏ và có thể thu được một phần thiêu kết.
Công nghệ in phun (PolyJet)
PolyJet là một quy trình in 3D bằng nhựa khác, nhưng có một bước ngoặt. Nó có thể sản xuất các bộ phận với nhiều đặc tính khác nhau, chẳng hạn như màu sắc và chất liệu. Các nhà thiết kế có thể sử dụng công nghệ này để tạo ra các nguyên mẫu của chất đàn hồi hoặc các bộ phận quá đúc. Nếu thiết kế của bạn là một loại nhựa cứng, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng SL hoặc SLS - điều này sẽ tiết kiệm hơn. Tuy nhiên, nếu bạn đang tạo nguyên mẫu cho các thiết kế giàn giáo quá mức hoặc cao su silicone, PolyJet có thể giúp bạn tiết kiệm chi phí đầu tư vào các công cụ sớm trong chu kỳ phát triển. Điều này có thể giúp bạn lặp lại và xác thực thiết kế của mình nhanh hơn và giúp bạn tiết kiệm tiền.
Nguyên lý: Mỗi lớp vật liệu polyme cảm quang được làm đông đặc bằng tia cực tím ngay sau khi được phun, để tạo ra mô hình đông đặc hoàn toàn, có thể vận chuyển và sử dụng ngay mà không cần đông cứng sau đó. Vật liệu hỗ trợ dạng gel được thiết kế đặc biệt để hỗ trợ các hình học phức tạp có thể dễ dàng loại bỏ bằng tay hoặc bằng cách phun nước.
Xử lý ánh sáng kỹ thuật số (DLP)
Xử lý ánh sáng kỹ thuật số tương tự như SLA vì nó sử dụng ánh sáng để xử lý nhựa lỏng. Sự khác biệt chính giữa hai công nghệ là DLP sử dụng màn hình máy chiếu ánh sáng kỹ thuật số, trong khi SLA sử dụng tia laser cực tím. Điều này có nghĩa là máy in 3D DLP có thể hình ảnh toàn bộ lớp xây dựng cùng một lúc, do đó tăng tốc độ xây dựng. Mặc dù thường được sử dụng để tạo mẫu nhanh, thông lượng in DLP cao hơn nên nó phù hợp để sản xuất hàng loạt các bộ phận nhựa.
Nguyên lý: Nguyên tắc là truyền nguồn sáng do đèn phát ra qua thấu kính ngưng tụ để đồng nhất ánh sáng, sau đó truyền qua một bánh xe màu (Color Wheel) để chia ánh sáng thành ba màu RGB (hoặc nhiều màu), rồi chiếu màu trên thấu kính Trên DND, ảnh cuối cùng được chiếu qua thấu kính chiếu.
Nóng chảy đa tia (MJF)
Tương tự như SLS, Multi Jet Fusion cũng sử dụng bột nylon để chế tạo các bộ phận chức năng. Thay vì sử dụng tia laser để thiêu kết bột, MJF sử dụng một dàn máy in phun để phủ chất trợ dung lên lớp bột nylon. Sau đó, bộ phận làm nóng sẽ đi qua các lớp để nung chảy từng lớp. Điều này dẫn đến các đặc tính cơ học nhất quán hơn và cải thiện độ hoàn thiện bề mặt so với SLS. Một lợi ích khác của quy trình MJF là đẩy nhanh thời gian xây dựng, do đó giảm chi phí sản xuất.
Nguyên lý: Cách thức hoạt động của công nghệ này rất thú vị: đầu tiên là trải một lớp bột, sau đó phun chất trợ dung, đồng thời phun chất tạo chi tiết để đảm bảo độ mịn của các góc cạnh của vật thể in, sau đó lại áp dụng nguồn nhiệt. . Lớp này đã hoàn thành. Và cứ tiếp tục như vậy cho đến khi hoàn thành đối tượng 3D.
Mô hình lắng đọng hợp nhất (FDM)
Mô hình hóa lắng đọng hợp nhất (FDM) là một công nghệ in 3D trên máy tính để bàn phổ biến cho các bộ phận bằng nhựa. Chức năng của máy in FDM là đùn từng lớp sợi nhựa lên nền tảng xây dựng. Đây là một phương pháp tiết kiệm chi phí và nhanh chóng để tạo ra các mô hình vật lý. Trong một số trường hợp, FDM có thể được sử dụng để kiểm tra chức năng, nhưng công nghệ này bị hạn chế do bề mặt hoàn thiện tương đối thô và độ bền của các bộ phận không đủ.
Nguyên lý: Quá trình FDM làm nóng chảy và đùn dây nhựa qua vòi phun nhiệt độ cao. Dây được tích lũy, làm nguội và đông đặc trên nền tảng hoặc sản phẩm đã qua xử lý, và thực thể được tích lũy từng lớp.
Thiêu kết kim loại trực tiếp bằng laser (DMLS)
In 3D kim loại mở ra những khả năng mới cho thiết kế bộ phận kim loại. Nó thường được sử dụng để giảm kim loại, các thành phần nhiều thành phần thành các thành phần riêng lẻ hoặc các thành phần nhẹ với các kênh bên trong hoặc các tính năng rỗng. DMLS có thể được sử dụng để tạo mẫu và sản xuất vì mật độ của các bộ phận cũng dày đặc như các bộ phận được sản xuất bằng phương pháp sản xuất kim loại truyền thống như gia công hoặc đúc. Việc tạo ra các bộ phận bằng kim loại có hình học phức tạp cũng làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng y tế, nơi thiết kế bộ phận phải bắt chước các cấu trúc hữu cơ.
Nguyên lý: Ma trận kim loại được nấu chảy một phần bằng cách sử dụng chùm tia laze năng lượng cao và được điều khiển bởi dữ liệu mô hình 3D, trong khi thiêu kết và làm rắn các vật liệu kim loại dạng bột và tự động xếp chúng từng lớp một để tạo ra các bộ phận rắn hình học dày đặc.
Chùm tia điện tử nóng chảy (EBM)
Làm nóng chảy chùm điện tử là một công nghệ in 3D kim loại khác sử dụng chùm điện tử được điều khiển bởi một cuộn dây điện từ để làm tan chảy bột kim loại. Trong quá trình xây dựng, giường in được làm nóng và đặt ở trạng thái chân không. Nhiệt độ tại đó vật liệu được làm nóng được xác định bởi vật liệu được sử dụng.
Nguyên tắc: Nhập dữ liệu mô hình rắn ba chiều của bộ phận vào thiết bị EBM, sau đó phủ một lớp mỏng bột kim loại mịn vào cabin làm việc của thiết bị EBM và sử dụng năng lượng mật độ cao được tạo ra tại tiêu điểm sau khi chùm điện tử năng lượng cao bị lệch hướng và hội tụ. Lớp bột kim loại được quét tạo ra nhiệt độ trong một khu vực nhỏ cục bộ, làm cho các hạt kim loại nóng chảy. Sự quét liên tục của chùm tia điện tử sẽ làm cho các vũng kim loại nóng chảy cực nhỏ hợp nhất và đông đặc lại, và kết nối với nhau để tạo thành một lớp kim loại thẳng và phẳng.