In 3D là một kỹ thuật in nhằm tạo ra các khối vật thể ba chiều từ các dữ liệu được thiết kế số hóa. Đến nay ứng dụng của công nghệ in 3D đã len lỏi vào cuộc sống hàng ngày, từ việc tạo các mẫu vật tỷ lệ thu nhỏ, sản phẩm quà tặng, quần áo cho tới những sản phẩm y học chân giả, máy trợ thính hay thậm chí tạo các vật thể lớn như một ngôi nhà 3D….
Máy in 3d
Khái niệm về in 3D thực sự không còn là quá mới mẻ. Vào giữa năm 1980, Chuck Hull đã phát minh và được cấp bằng sáng chế cho công nghệ stereolithography (tạo mẫu lập thể) khi ông sáng lập ra tập đoàn 3D Systems. Kể từ đó, công nghệ in 3D đạt đượcnhững bước phát triển nhanh chóng với những thay đổi từ kích thước của máy in đến các vật liệu in…
Vậy máy in 3D thực tế hoạt động như thế nào? Chúng ta cùng tìm hiều làm thế nào để một thiết bị như một chiếc máy in giấy văn phòng hay máy photocopy lại có thể tạo ra những vật thể rắn phức tạp chỉ trong một vài giờ đồng hồ?
Các sợi mầu sử dụng cho máy in 3D
Bước đầu tiên của quy trình in 3D là đưa ra một ý tưởng dưới dạng mô hình số hóa thông qua một phần mềm thiết kế CAD hoặc phần mềm tạo mô hình động.
Với bất cứ chương trình nào bạn chọn, bạn sẽ tạo ra một thiết kế ảo của vật thể bạn muốn in. Sau đó, chương trình sẽ xử lý cắt lớp chia vật thể thành nhiều lớp mỏng dưới dạng dữ liệu số để máy in có thể in theo. Đây chính là các lớp cơ sở liên kết cấu thành vật thể có kích thước và hình dạng chính xác như bạn muốn.
Bạn cũng có thể mua các thiết kế dữ liệu số có sẵn từ các trang web chuyên ngành như Shapeways, Sculpteo hoặc Thingiverse.
Sau khi đã có một dữ liệu thiết kế hoàn chỉnh, bạn có thể truyền dữ liệu này tới các máy in 3D dưới tệp file tiêu chuẩn dạng .STL (hoặc "ngôn ngữ Tessellation tiêu chuẩn"). File STL chứa các dữ liệu đa giác điểm ba chiều được chia nhỏ để máy in có thể dễ dàng phân tích và xử lý.
In 3D được mô tả như kỹ thuật “chồng lớp”; tạo ra một vật thể rắn ba chiều bằng cách bồi thêm vật liệu vào từng lớp. Quy trình này trái ngược với kỹ thuật “giũa gọt” thông thường, tạo ra các vật thể bằng cách cắt gọt bóc tách (hoặc "gia công") khối vật liệu thô tạo thành hình dáng như mong muốn.
Sau khi truyền dữ liệu thiết kế ban đầu cho máy in 3D, bước tiếp theo là bạn cần chọn một loại vật liệu cụ thể để in mẫu. Điều này tùy thuộc vào từng loại máy in, các loại vật liệu có thể lựa chọn là cao su, nhựa, giấy, nhựa pôliurêtan hoặc kim loại….
Quá trình in tuy rất đa dạng nhưng thông thường vật liệu được phun, ép hoặc chuyển từ máy in lên trên một bàn tạo mẫu. Ví dụ, một máy in phổ thông như Makerbot Replicator 2 sử dụng nhựa tổng hợp sinh học tái tạo ABS được cuộn ở mặt sau của thiết bị. Khi máy in nhận lệnh in một vật thể gì đó, nó sẽ kéo sợi nhựa sinh học thông qua ống dẫn vào đầu ép đùn, đây là bộ phận gia nhiệt sợi nhựa sinh học và đùn ép vật liệu này qua một lỗ nhỏ và đưa nó lên trên bàn đỡ phôi.
Máy in 3D thực hiện phun vật liệu (giống như một máy in phun) theo từng lớp mỏng dần từ đáy tới đỉnh để tạo ra sản phẩm hoàn thiện (bạn có thể nhìn thấy những lớp mỏng nếu quan sát kỹ). Việc này có thể mất vài giờ hoặc vài ngày tùy thuộc vào kích thước và độ phức tạp của vật thể in. Lớp mỏng in 3D dày trung bình khoảng 100 micron tương đương với 0,1 mm. Một số máy in như dòng máy Objet Connex thậm chí có thể tạo các các lớp mỏng tới 16 micron.
Xem báo giá in ấn của chúng tôi
