Như chúng ta đã biết có rất nhiều các công nghệ tạo mẫu nhanh khác nhau, mỗi công nghệ đều có những ưu nhược điểm riêng. Ví dụ SLA cho ra các sản phẩm có độ chính xác cao nhưng độ bền giới hạn. SLS tạo các chi tiết có độ bền cao nhưng chất lượng bề mặt kém còn FDM là một giải pháp kinh tế cho các nhà máy quy mô nhỏ cần tạo mẫu cho các chi tiết có độ chính xác không cao.
Mục đích của các phương pháp tạo mẫu nhanh là tạo ra các mẫu ý tưởng, các mô hình đánh giá thử nghiệm thiết kế nhằm mô phỏng hoạt động. Cũng có thể hiểu sản phẩm tạo mẫu nhanh giống như là một bản vẽ phác thảo 3 chiều của sản phẩm. Nó sẽ là rất cần thiết để nhà sản xuất đánh giá tính thẩm mỹ, phát hiện các lỗi thiết kế ,..trước khi đi vào sản xuất hàng loạt để tung ra thị trường.
In 3 chiều là gì?
Đây là công nghệ rất phổ biến để tạo mô hình ý tưởng (mẫu concept). Công nghệ này được phát triển bởi viện công nghệ Massachusetts (MIT) và cấp phép độc quyền cho Zcorp của Burlington, MIT. Thiết bị phổ thông là máy in 3D Z400 có giá khoảng 33 500$ và có thể in mẫu lớn nhất tới 200x250x200 mm. Máy Z405 có giá 66 500$ do tốc độ in mẫu lớn hơn, còn máy Z810 lên tới 175 000$ với kích thước mẫu in 400x500x600 mm và có thể chạy tự động hoàn toàn ngay sau khi nhập dữ liệu CAD.
Cũng giống với các hệ thống tạo mẫu nhanh khác, đầu vào cho mô hình là tập tin định dạng STL, phần mềm sẽ chia mô hình thành các lớp. Máy 3DP sẽ in các lớp bằng các bột kết dính lại với nhau. Để bắt đầu quá trình, một lớp mỏng bột dày khoảng 0,076 đến 0,254 mm sẽ được dải bởi một con lăn trên nền đặt trên một piston, đầu phun dải một lớp vật liệu theo hình ảnh cắt ngang (lát cắt) của chi tiết, lớp keo sẽ gắn kết các lớp vật liệu với nhau. Sau mỗi lớp hoàn tất, piston sẽ dịch xuống hành trình bằng chiều dày lớp vật liệu trước đó để quá trình lặp lại cho các lớp tiếp theo.
Tốc độ in 3D
Năng suất của phương pháp này có thể gấp 40 lần các phương pháp khác, mỗi lớp (không phân biệt độ phức tạp) có thể được dải trong vòng 30 giây. Ví dụ máy Z810 có thể tạo mẫu ống xả ô tô trong vòng 4 giờ còn mô hình đầy đủ động cơ có thể thực hiện trong vòng 16 giờ.
Vật liệu in 3D
Zcorp cung cấp vật liệu dạng bột polyme là loại vật liệu tương đối rẻ, vật liệu này có thể làm mẫu đúc. Ngoài ra còn có vật liệu tương tự như thạch cao để tạo mẫu các chi tiết đòi hỏi tính bền cao. Chi phí vật liệu từ 0,3 đến 1,65 $ cho mỗi inch chiều dài chi tiết.
Quá trình xử lý mẫu in 3D
Các lớp bột cần được gắn kết với nhau bằng keo, có thể dùng sáp, cyanoacrylate hoặc epoxy. Với vật liệu thạch cao cũng cần nhiều lớp keo để gắn kết. Sự xâm nhập của chất kết dính có thể từ 1/4 đến 1/2 inch để đảm bảo lớp vỏ đủ bền.
Độ chính xác và chất lượng bề mặt sản phẩm in 3D
Lợi thế của in 3 chiều là tốc độ nhanh và chi phí vật liệu rẻ. Tuy nhiên chất lượng bề mặt thấp hơn so với SLA và SLS. Do được rải từ bột bề mặt chi tiết bị nhám nhiều do các hạt vật liệu, tuy nhiên chất lượng bề mặt này có thể được cải thiện đáng kể bằng đánh giấy ráp để cho bề mặt mịn hơn.
Màu sắc mẫu in 3D
Thế mạnh của in 3D là có thể cho ra sản phẩm có nhiều màu sắc. Một phần màu sắc là do chất kết dính được nhuộm màu và hầu như tất cả các màu sắc có thể thực hiện được, nó giống như một hình ảnh sống động như in trên giấy bằng mực in.
Khi nào lựa chọn in 3D
Khi bạn quan tâm đến năng suất, giá thành hơn là tính chính xác và chất lượng bề mặt thì 3DP là một giải pháp đúng đắn. Bạn có thể sử dụng 3DP để tạo nhanh các mẫu đúc.
WMT @ MES Lab