Giải pháp và ứng dụng sản xuất bồi đắp (AM)

Sản xuất bồi đắp là gì?

Sản xuất bồi đắp (Additive Manufacturing – AM) hay sản xuất lớp bồi đắp (Additive Layer Manufacturing – ALM) là một quy trình in ba chiều tạo ra các linh kiện và bộ phận bằng cách thêm các lớp vật liệu để chế tạo các bản vẽ vật lý dựa trên thiết kế máy tính. Nhiều lớp của các bộ phận được sản xuất bằng phương pháp bồi đắp được cấu tạo từ nhựa, nhiều loại kim loại và gốm sứ.

Ban đầu, công nghệ sản xuất bồi đắp (additive manufacturing – AM) được sử dụng để tạo ra các nguyên mẫu. Kể từ khi ra đời, quy trình này đã phát triển và được sử dụng rộng rãi nhờ khả năng sản xuất nhanh chóng các hình dạng phức tạp mà trước đây quá tốn kém để chế tạo. Sự đa dạng về vật liệu và lượng chất thải hạn chế từ AM đã làm tăng đáng kể tính phổ biến của nó và khiến nó phù hợp cho việc sản xuất hàng tiêu dùng và linh kiện cho nhiều ngành công nghiệp.

 

Thuật ngữ sản xuất bồi đắp là một thuật ngữ chung bao gồm nhiều loại quy trình sản xuất bồi đắp khác nhau. Mỗi quy trình khác nhau đều có các tiêu chuẩn và thông số riêng. Mặc dù tất cả các loại sản xuất bồi đắp đều liên quan đến việc thêm các lớp vật liệu, nhưng chúng khác nhau ở cách thức hoàn thành quá trình xếp lớp. Các loại quy trình sản xuất bồi đắp bao gồm phun chất kết dính, lắng đọng năng lượng trực tiếp, đùn vật liệu, nung chảy lớp bột, cán màng và trùng hợp trong bể chứa hoặc tạo hình lập thể.

Ngoài các loại quy trình sản xuất bồi đắp (AM), có ba công nghệ phổ biến được sử dụng trong quy trình này, đó là thiêu kết, nóng chảy và tạo hình lập thể. Sự khác biệt giữa các công nghệ nằm ở khâu xử lý nguyên vật liệu trong quá trình sản xuất bồi đắp.

Quy trình sản xuất bồi đắp

Quy trình sản xuất bồi đắp là một bước đột phá lớn so với sản xuất truyền thống, vốn liên quan đến việc loại bỏ hoặc tạo hình các chi tiết bằng cách sử dụng các công cụ sắc bén, khuôn mẫu và khuôn dập. Không giống như các quy trình truyền thống, sản xuất bồi đắp xây dựng sản phẩm từng lớp một để tạo ra các hình dạng hình học phức tạp. Ý tưởng cho một sản phẩm được tạo ra bằng cách sử dụng chương trình thiết kế trên máy tính, chẳng hạn như thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD). Từ các thông số thiết kế CAD, hình ảnh hiển thị trên máy tính được chia thành các lớp mà thiết bị sản xuất bồi đắp có thể sử dụng để xây dựng sản phẩm hoàn chỉnh.

Phần mềm đúc

Quy trình sản xuất bồi đắp bắt đầu bằng một mô hình được tạo ra bởi phần mềm in 3D. Trong nhiều trường hợp, các thiết kế là những vật phẩm không thể sản xuất bằng các phương pháp truyền thống do độ phức tạp, tinh xảo và yêu cầu độ chính xác cao. Mô hình hóa bằng máy tính cho phép tùy chỉnh sản phẩm đến từng chi tiết nhỏ nhất. Khía cạnh này của quy trình là nền tảng và là lý do cho việc sử dụng nó.

Trong giai đoạn thiết kế, có những yếu tố được tuân thủ chặt chẽ như những nguyên tắc cơ bản để đảm bảo chất lượng của sản phẩm cuối cùng. Mặc dù mỗi loại quy trình sản xuất bồi đắp có những hướng dẫn cơ bản khác nhau, nhưng vẫn có một số đặc điểm chung cho tất cả, bất kể phương pháp nào. Chúng bao gồm:

• Độ dày thành được hỗ trợ
• Độ dày tường không được hỗ trợ
• Các giá đỡ và phần nhô ra
• Chi tiết dập nổi và khắc
• Cầu ngang
• Lỗ
• Các bộ phận kết nối hoặc chuyển động
• Lỗ thoát hiểm
• Kích thước tính năng tối thiểu
• Đường kính chốt tối thiểu
• Dung sai tối đa

Cũng như với tất cả các loại linh kiện khác, độ dày thành là một vấn đề quan trọng và được theo dõi chặt chẽ để tránh hư hỏng. Bên cạnh độ dày thành, một khía cạnh của thiết kế linh kiện có liên quan đến độ dày thành, đó là các điểm tựa và phần nhô ra, cũng có thể quyết định độ bền và độ chắc chắn của linh kiện.

 

Xử lý trước

Sau khi thiết kế CAD được phê duyệt, nó sẽ được chuyển sang giai đoạn mô phỏng để kiểm tra nhiều khía cạnh của thiết kế bằng cách sử dụng mô hình kỹ thuật số. Chức năng của phần mềm CAD là tạo ra một thiết kế phù hợp với yêu cầu của ứng dụng cuối cùng. Bản vẽ CAD bao gồm kích thước và các đặc điểm của một bộ phận được sử dụng làm hướng dẫn cho quá trình sản xuất.

Để kiểm tra hiệu quả của bản vẽ CAD, nó được đưa vào các mô phỏng do máy tính tạo ra, mô phỏng các loại ứng suất thực tế mà một chi tiết có thể gặp phải. Mô hình mô phỏng được sử dụng thay cho việc đúc khuôn vật lý các chi tiết. Quá trình này cho phép thử nghiệm bằng cách sử dụng các mô hình kỹ thuật số. Các thử nghiệm mô hình mô phỏng giúp xác định xem một chi tiết có bị hỏng hay không, cách thức hỏng hóc và lực mà một chi tiết có thể chịu được trước khi hỏng. Các hình thức mô hình mô phỏng phổ biến là Động lực học chất lỏng tính toán (CFD), Phân tích phần tử hữu hạn (FEA) và Phân tích ứng suất phi tuyến tính.

Việc lựa chọn mô hình mô phỏng để xử lý sơ bộ dựa trên yếu tố kinh tế vì việc tạo mẫu thử nghiệm có thể quá tốn kém để kiểm tra một số bộ phận nhất định. Ngoài ra, nó cho phép các kỹ sư kiểm tra các ý tưởng và khắc phục sự cố trước khi chúng trở nên nghiêm trọng hoặc nguy hiểm. Một số yếu tố được phát hiện bằng mô phỏng là hiện tượng biến dạng vật liệu và các vấn đề liên kết. Các nhà sản xuất in 3D có thể giải quyết các rủi ro trong sản xuất để giảm thiểu lỗi bằng cách sử dụng dữ liệu thu thập được từ mô hình mô phỏng.

 

Khả năng tương tác và phân vùng

Sau khi thiết kế được kiểm tra và phê duyệt, nó sẵn sàng được chuyển đến quy trình sản xuất bồi đắp. Khả năng tương tác đề cập đến khả năng các hệ thống máy tính giao tiếp và chia sẻ thông tin. Với sản xuất bồi đắp, thiết bị sản xuất không thể nhận các tệp CAD, ví dụ như máy CNC. Để khắc phục khó khăn này, các tệp CAD phải được dịch sang ngôn ngữ máy tính mà thiết bị sản xuất bồi đắp có thể hiểu được.

Cũng giống như tất cả các thiết bị công nghiệp khác, thiết bị sản xuất bồi đắp không thể hình dung được không gian ba chiều, điều này đòi hỏi các thiết kế chi tiết và linh kiện phải được chia thành nhiều lớp. Phần mềm cắt lát sẽ quét các lớp của mô hình để hướng dẫn thiết bị sản xuất bồi đắp cách tạo ra các lớp của sản phẩm cuối cùng. Ngoài việc thiết kế các lát cắt, phần mềm cắt lát còn hướng dẫn thiết bị sản xuất bồi đắp vị trí cần lấp đầy các cấu trúc lưới và cột bên trong để tăng cường độ bền và định hình sản phẩm.

Các loại phần mềm cắt lát 3D khác nhau chuyển đổi mô hình CAD thành định dạng .STL, .3DF hoặc .Obj bao gồm nhiều gói phần mềm có khả năng chuyển đổi thiết kế 3D thành các lớp 2D. Giống như máy CNC, đường chạy dao hoặc mã G được sử dụng để điều khiển quá trình sản xuất bồi đắp.

Một số ví dụ về phần mềm cắt lát 3D là:

• Cura – Cura là phần mềm mã nguồn mở miễn phí. Nó hỗ trợ các định dạng tệp 3D bao gồm .OBJ, .X3D, .STL và .3MF.
• Creality – Phần mềm Creality được xây dựng dựa trên phần mềm Cura và có giao diện tương tự như Cura, ngoại trừ một số đặc điểm thiết kế. Nó được thiết kế dành cho máy in 3D Creality, bao gồm cả phiên bản Ender-3 và tương thích với hệ điều hành Windows.
• Chitubox – Chitubox tương thích với các máy in 3D sử dụng nhựa, chẳng hạn như DLP, SLA và LCD, và hoạt động với nhiều định dạng tệp khác nhau.
• ideaMaker – ideaMaker được phát triển bởi Raise3D và được thiết kế dành cho máy in Raise3D. Nó có thể hoạt động với nhiều loại máy in FDM khác nhau.
• Simplify3D – Simplify3D tương thích với mọi loại máy sản xuất bồi đắp. Phần mềm được thiết kế dành cho mục đích sử dụng chuyên nghiệp.

Danh sách phần mềm cắt lát (slicer) còn mở rộng hơn nhiều so với năm phiên bản được liệt kê ở trên và bao gồm PrusaSlicer, KISSlicer, Slic3r, AstroPrint, Octoprint và Mattercontrol. Trong in 3D, việc lựa chọn phần mềm cắt lát là vô cùng quan trọng đối với quá trình sản xuất sản phẩm. Số lượng phần mềm cắt lát rất nhiều và không ngừng tăng lên khi các công nghệ mới được phát triển. Các chuyên gia trong lĩnh vực sản xuất bồi đắp làm việc chặt chẽ với khách hàng của họ, cung cấp thông tin chi tiết về tầm quan trọng của phần mềm cắt lát và cách sử dụng chúng.

 

Quy trình sản xuất bồi đắp

Công nghệ sản xuất bồi đắp được sử dụng trong giai đoạn in có thể có nhiều hình thức. Ở dạng cơ bản nhất, đầu in luân phiên đặt các lớp vật liệu dạng bột xen kẽ với các lớp chất lỏng kết dính. Nói chung, quá trình xếp lớp chồng lên nhau và kết dính này được gọi là phun chất kết dính (binder jetting). Với các hình thức sản xuất bồi đắp khác, tia laser được sử dụng thay cho chất lỏng kết dính để làm cứng các lớp.

Đối với vật liệu nhiệt dẻo, các lớp được nung nóng và xếp chồng lên nhau, sau đó để khô trước khi xếp lớp tiếp theo. Mỗi phương pháp khác nhau đều có quy trình riêng để cố định các lớp, bao gồm thiêu kết laser và nóng chảy chùm tia điện tử (EBM). Nhiều phương pháp sản xuất bồi đắp mang đến nhiều lựa chọn mà các nhà sản xuất có thể sử dụng để tạo ra các sản phẩm chất lượng cao.

Các yếu tố khu vực đồ họa

Một phần chức năng của phần mềm cắt lát (slicer) là cung cấp không gian đồ họa 3D giúp hình dung cách các mô hình được chuyển đổi thành các lớp biểu diễn. Mặc dù không phải tất cả các phần mềm cắt lát đều giống nhau, nhưng vẫn có những tính năng chung cho tất cả các loại. Các khía cạnh chung của tất cả các phần mềm cắt lát là:

• Mặt phẳng bàn in – Mặt phẳng bàn in trong sản xuất bồi đắp là bề mặt nằm ngang mà trên đó chi tiết dự kiến ​​sẽ được tạo hình. Chất lượng của nó quyết định độ bám dính, chất lượng in và sự thành công của quy trình. Nó cung cấp biểu diễn đồ họa của hệ tọa độ, độ bám dính của mô hình vào bàn in, hướng của mô hình, tỷ lệ và vị trí.
• Điều khiển hiển thị và định vị mô hình – Việc hiển thị và định vị mô hình được điều khiển bằng nhiều phương tiện khác nhau, bao gồm thanh biểu tượng, chuột và bàn phím.
• Xem trước lớp – Khi các thông số đã sẵn sàng, giao diện cho phép xem từng lớp. Khía cạnh này của quy trình là một phương pháp để theo dõi các lớp và cách vật liệu sẽ được phân bố.
• Các kiểu phân phối – Các lớp trong sản xuất bồi đắp được tạo ra thông qua việc phân phối vật liệu cơ bản. Thuật ngữ phân phối đề cập đến một tập hợp các chức năng được sử dụng để định hình, tạo cấu trúc và xây dựng sản phẩm cuối cùng.

• Vỏ – Vỏ là phần đầu tiên của sản phẩm được tạo hình và các bức tường của nó. Nó bao gồm các thông số xác định chu vi của bản in. Về bản chất, vỏ là đường viền của sản phẩm xác định hình dạng của các lớp. Các thiết lập cho vỏ được bao gồm trong phần mềm cắt lát xác định mã G. Trong hầu hết các trường hợp, độ dày của vỏ cao hơn một chút so với lượng cần thiết để đảm bảo độ bền cơ học và độ dẻo dai.

  Trong các khía cạnh khác nhau của mô hình, lớp vỏ là yếu tố dễ nhận thấy nhất và ảnh hưởng mạnh mẽ đến các đặc tính cơ học của sản phẩm cuối cùng. Nó bao gồm phần trên, phần dưới và các bức tường. Lớp vỏ tạo nên phần bên ngoài thẳng đứng mà phần trên và phần dưới che phủ.

  

• Vật liệu lấp đầy – Vật liệu lấp đầy là những vật liệu hỗ trợ cấu trúc bên trong sản phẩm để tăng cường độ bền cơ học. Chúng tương ứng với mật độ của vật thể khi các khoảng trống được lấp đầy trong lớp vỏ. Khi mô tả vật liệu lấp đầy, chúng được đề cập đến theo tỷ lệ phần trăm mật độ thể tích. Khi tỷ lệ phần trăm vật liệu lấp đầy tăng lên, độ ổn định và độ bền cơ học của một bộ phận tăng lên và thời gian sản xuất bộ phận đó cũng tăng lên.

• Độ dày thành – Trong sản xuất bồi đắp, độ dày thành bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố và được đo bằng milimét. Độ dày thành phải đủ lớn để đảm bảo độ bền và độ bám dính. Độ dày của thành ảnh hưởng đến độ bền, độ ổn định, độ hoàn thiện bề mặt và hình thức của vật thể được tạo ra. Đối với sản xuất bồi đắp, độ dày thành bị ảnh hưởng bởi chiều cao lớp và đường kính vòi phun của thiết bị in. Với sản xuất bồi đắp dựa trên nhựa, độ dày thành được quyết định bởi các đặc tính đóng rắn của nhựa lỏng.

  Có thể xảy ra các vấn đề về khả năng in ấn với các bức tường quá mỏng. Thiết bị có thể tránh in những bức tường như vậy hoặc việc hình thành các bức tường có thể tạo ra các lỗ và khe hở làm suy yếu cấu trúc của vật thể đang được tạo ra. Trong mọi trường hợp, các bức tường mỏng thiếu độ bền và quá dễ vỡ, khiến chúng dễ bị gãy dưới tác động của lực. Quy tắc chung về độ dày của tường là độ dày tối đa của tường có thể in được mà không gây lãng phí vật liệu và ứng suất nhiệt.

  

• Cấu trúc hỗ trợ – Các cấu trúc hỗ trợ được thêm vào để nâng đỡ các cấu trúc nhô ra hoặc cấu trúc cầu trong quá trình cắt lát. Khả năng tự nâng đỡ của một phần nhô ra phụ thuộc vào độ cứng của vật liệu. Khi độ cứng của vật liệu tăng lên, phần nhô ra càng có thể kéo dài hơn. Độ phức tạp của mô hình quyết định việc sử dụng cấu trúc hỗ trợ hoặc nếu mô hình có cấu trúc không đều. Đối với các mô hình có hình trụ, hình nón hoặc hình hộp chữ nhật, hoặc khi chiều rộng trên và dưới của mô hình bằng nhau, thì không cần cấu trúc hỗ trợ.

  Nguyên tắc cơ bản khi thêm giá đỡ là nguyên tắc 45 độ. Nếu phần nhô ra so với phương thẳng đứng nhỏ hơn 45 độ, thì không cần giá đỡ. Khi phần nhô ra lớn hơn 45 độ so với phương thẳng đứng, thì cần có giá đỡ. Việc không sử dụng giá đỡ đúng cách có thể dẫn đến lỗi in.

  

• Lớp kết dính – Lớp kết dính liên quan đến độ bền của liên kết giữa các lớp. Độ kết dính tốt đảm bảo các lớp liên kết với nhau để tạo ra sản phẩm cuối cùng chắc chắn và bền bỉ. Độ kết dính chất lượng đảm bảo khả năng chịu được ứng suất cơ học và điều kiện môi trường khắc nghiệt của một bộ phận. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ kết dính là nhiệt độ, loại vật liệu và cài đặt máy in. Để khắc phục các vấn đề liên quan đến độ kết dính, các phần mềm cắt lát (slicer) cung cấp các cấu trúc khác nhau.

  • Vành – Vành được gắn vào mép của mô hình và kéo dài ra khỏi bàn in. Chúng hỗ trợ cấu trúc của chi tiết trong quá trình in và giữ cho bản in ở đúng vị trí. Vành ngăn ngừa hiện tượng cong vênh và đảm bảo tiếp xúc chắc chắn với tấm cầu nối. Chúng được gọi là vành vì vị trí của chúng giống với vành mũ.

    

  • Tấm lót – Tấm lót là một mảnh vật liệu phẳng dùng để nâng đỡ phần đế. Nó rộng hơn lớp đầu tiên và tương tự như vành mũ. Tuy nhiên, khác với vành mũ, tấm lót được đặt bên dưới một bộ phận để tạo sự nâng đỡ.

  • Lớp đế – Lớp đế được đùn ra trên bàn in trước khi quá trình in bắt đầu. Nó giúp mồi đầu đùn và thiết lập dòng chảy sợi nhựa trơn tru. Việc theo dõi lớp đế giúp phát hiện các vấn đề về độ phẳng và độ bám dính trước khi quá trình tạo mô hình bắt đầu. Có thể điều chỉnh lớp đế trong tab cài đặt liên quan đến vị trí của nó, lượng nhựa được mồi và thậm chí cả đầu đùn.

    Vành là một loại viền được gắn vào các cạnh của mô hình. Chúng được in với nhiều đường viền hơn để tạo thành một vòng quanh chi tiết, giống như vành mũ. Vành giữ chặt các cạnh để ngăn ngừa biến dạng và giúp tăng độ bám dính.

    

Các nhà sản xuất in 3D giải thích các phương pháp mà họ đã lựa chọn để sản xuất sản phẩm và hỗ trợ khách hàng hiểu rõ quy trình. Những đặc tính độc đáo của sản phẩm in 3D đòi hỏi khách hàng phải hiểu rõ quy trình và lợi ích của nó. Sự hợp tác chặt chẽ với các nhà cung cấp sản xuất in 3D giúp nâng cao chất lượng sản phẩm.

Các loại quy trình bổ sung

Sản xuất bồi đắp có nhiều hình thức. Mỗi hình thức sử dụng các công nghệ độc đáo để tạo ra các sản phẩm phức tạp với hình dạng hình học chính xác. Điểm chung của tất cả các loại sản xuất bồi đắp là chúng đều tuân thủ nguyên tắc sản xuất sản phẩm và các bộ phận từng lớp một bằng cách sử dụng nhiều loại nhựa, kim loại và gốm sứ. Sản xuất bồi đắp là một quy trình chính xác tạo ra các vật thể với dung sai cao và lượng chất thải tối thiểu.

Công nghệ in 3D (AM) có thể được phân loại thành ba nhóm chính: thiêu kết, nóng chảy và tạo hình lập thể. Với phương pháp thiêu kết, vật liệu cơ bản được nung nóng mà không bị hóa lỏng, từ đó tạo ra các vật thể có độ phân giải cao. Phương pháp nóng chảy bao gồm việc làm tan chảy nguyên liệu thô bằng công nghệ laser và chùm tia điện tử để kết hợp các hạt bột lại với nhau, tạo ra các hình dạng phức tạp với cấu trúc vi mô tinh tế. Nhóm cuối cùng là tạo hình lập thể, sử dụng tia laser cực tím chiếu vào một bể chứa nhựa quang trùng hợp, một quá trình được gọi là quang trùng hợp.

Phun chất kết dính

Công nghệ in phun chất kết dính bao gồm việc lắng đọng chất kết dính lên các lớp vật liệu dạng bột gốc gốm, thủy tinh, thạch cao hoặc kim loại. Trong quá trình này, đầu in di chuyển trên bàn in và nhỏ giọt chất kết dính. Khi một lớp hoàn thành, bàn in di chuyển xuống dưới và quá trình lặp lại, tiếp tục cho đến khi hoàn thành một chi tiết. Người vận hành có thể thêm cyanoacrylate vào quá trình để tăng cường các đặc tính cơ học của chi tiết.

Sản phẩm sau khi in 3D ở dạng thô (chưa nung) có thể được đưa vào lò nung để nung kết cấu trúc hạt của sản phẩm. Các vật liệu được sử dụng cho phương pháp in phun chất kết dính bao gồm kim loại và gốm sứ. Phương pháp này thường được sử dụng để sản xuất bao bì, đồ chơi và tượng nhỏ. Nhờ sử dụng phương pháp thẩm thấu, các bộ phận kim loại được sản xuất bằng phương pháp in phun chất kết dính có tính chất cơ học tốt và có thể tương đối bền.

 

Phương pháp lắng đọng năng lượng trực tiếp (DED)

Phương pháp lắng đọng năng lượng trực tiếp (DED) bao gồm việc làm tan chảy vật liệu nền khi nó được lắng đọng trên một bề mặt cụ thể, nơi nó đông đặc lại, làm cho các vật liệu được phủ lên kết dính với nhau. Một vòi phun được gắn trên một cánh tay đa trục cho phép điều chỉnh quá trình lắng đọng. Một buồng kín đặc biệt với lượng oxy hạn chế được sử dụng để hoàn tất quá trình. Hệ thống DED chùm tia điện tử được thực hiện trong môi trường chân không, trong khi hệ thống DED dựa trên laser sử dụng buồng trơ.

Vật liệu được lắng đọng có thể ở dạng bột hoặc dây. Bột cho độ chính xác cao hơn khi lắng đọng, trong khi dây hiệu quả hơn về mặt sử dụng vật liệu. Độ dày lớp thông thường dao động từ 0,25 mm đến 0,5 mm. Tốc độ làm nguội ảnh hưởng đến cấu trúc hạt của sản phẩm cuối cùng. Tất cả các kim loại có thể hàn đều được sử dụng trong quy trình DED, bao gồm cả polyme và gốm sứ.

 

Ép đùn vật liệu

Công nghệ đùn vật liệu tạo ra các sợi vật liệu composite hoặc nhựa nhiệt dẻo theo từng lớp để tạo thành một chi tiết 3D. Sợi vật liệu được tạo ra từ một vòi phun đùn được gia nhiệt gắn trên một cánh tay di động. Khi vật liệu đi qua vòi phun, nó được gia nhiệt trước khi được tạo hình. Đùn vật liệu là một quá trình chậm và kém chính xác hơn so với các hình thức sản xuất bồi đắp khác. Tuy nhiên, đặc điểm của công nghệ đùn vật liệu cho phép nó được ứng dụng trong việc tạo mẫu nhanh.

Quá trình đùn vật liệu được gọi là Chế tạo sợi nóng chảy (FFF). Thường được những người đam mê tự chế tạo sử dụng, quá trình đùn vật liệu thiếu độ chính xác về kích thước và không đồng nhất, điều này hạn chế việc sử dụng nó trong công nghiệp.

 

Nung chảy bột (Powder Bed Fusion – PBF)

Công nghệ nung chảy bột (Powder Bed Fusion) sử dụng tia laser, năng lượng nhiệt và chùm electron để nung chảy các vật liệu dạng bột thành một vật thể rắn. Nguồn nhiệt xác định từng lớp bằng cách sử dụng các phép tính chính xác để định hình đường viền của cấu trúc, lập bản đồ trình tự nung chảy hoặc mẫu quét.

Quá trình nung chảy bột bắt đầu bằng việc trải một lớp bột lên bề mặt bàn in. Các hạt bột được nung chảy thành hình dạng của mẫu thiết kế bằng tia laser. Sau khi lớp đầu tiên hoàn thành, bàn in sẽ dịch chuyển xuống dưới để tạo hình lớp tiếp theo. Các lớp tiếp theo được liên kết với nhau cho đến khi tạo ra một chi tiết có hình dạng đồng nhất.

Sau khi chi tiết hoàn thiện nguội, nó được tách ra và phần bột thừa được tái sử dụng. Chi tiết được tách ra sẽ trải qua quá trình xử lý sau đó để nâng cao tính thẩm mỹ, điều chỉnh các đặc điểm và tăng cường chức năng.

Công nghệ in 3D bột kim loại (PBF) có hai dạng: dạng dựa trên laser và dạng dựa trên chất kết dính. Với dạng dựa trên laser, các tia laser công suất cao sẽ nung chảy các hạt bột và thực hiện quá trình thiêu kết laser chọn lọc. PBF dạng dựa trên chất kết dính sử dụng chất kết dính dạng lỏng và hệ thống điều khiển bằng máy tính. Sau khi hoàn thành, chi tiết được đặt trong lò nung để loại bỏ chất kết dính và thiêu kết bột thành chi tiết rắn. Công nghệ in 3D bột kim loại có nhiều dạng khác nhau, được lựa chọn tùy thuộc vào loại chi tiết cần sản xuất.

 

Ép màng tấm

Quá trình ghép tấm có nhiều hình thức khác nhau tùy thuộc vào vật liệu được sử dụng và phương pháp tạo hình. Ngoài ra, quy trình này còn được phân loại theo phương pháp liên kết, chẳng hạn như liên kết bằng keo, liên kết nhiệt hoặc hàn siêu âm. Một điểm khác biệt nữa là thời điểm liên kết diễn ra, có thể trước hoặc sau khi tạo hình.

Cũng như tất cả các hình thức sản xuất bồi đắp khác, nguyên tắc cơ bản của việc ghép tấm vật liệu đều giống nhau đối với tất cả các phương pháp, chỉ có một vài biến thể nhỏ. Bước đầu tiên trong quy trình là đưa vật liệu đã được liên kết hoặc chưa được liên kết lên bệ chế tạo. Với phương pháp ghép tấm lắng đọng chọn lọc (SDL) và sản xuất bồi đắp siêu âm (UAM), các lớp được liên kết với nhau và hình dạng 3D được cắt ra. Phương pháp ghép tấm vật liệu kỹ thuật nhiều lớp có hỗ trợ máy tính (CAM-LEM) cắt các lớp thành hình dạng đã thiết kế và sau đó liên kết chúng lại với nhau.

Sau khi đạt được hình dạng mong muốn, khối in và các cạnh ngoài được loại bỏ, để lộ sản phẩm 3D. Độ dày lớp trong quá trình cán màng quyết định chất lượng của sản phẩm cuối cùng và được xác định bởi máy móc và quy trình được sử dụng. Có thể sử dụng nhiều loại vật liệu khác nhau trong quá trình cán màng, từ giấy đến nhiều loại kim loại. Polyme sử dụng nhiệt và áp suất để tạo hình dạng, trong khi giấy dựa vào chất kết dính được dán sẵn và được kích hoạt bởi nhiệt và áp suất. Thuật ngữ cán màng bao gồm bảy dạng tổng quát của quy trình, mỗi dạng có khả năng tạo ra các sản phẩm và bộ phận khác nhau, trong đó các quy trình dựa trên kim loại có khả năng tạo ra các bộ phận kim loại lai.

 

Trùng hợp trong bể hoặc quang trùng hợp

Phương pháp trùng hợp trong bể chứa sử dụng tia cực tím để chiếu vào các polyme lỏng, biến chúng từ trạng thái lỏng thành rắn. Một hệ thống chiếu sáng kỹ thuật số sẽ chiếu thiết kế CAD vào bể chứa polyme lỏng từng lớp một. Sau khi chiếu hình ảnh đầu tiên, bể chứa được rút hết và lớp tiếp theo được chiếu tia cực tím, quá trình này được lặp lại cho đến khi bể chứa cạn và thu được vật thể 3D.

Vật liệu dùng cho quá trình trùng hợp trong bể là một loại polyme quang hóa hoặc nhựa hoạt hóa bằng ánh sáng, có khả năng thay đổi tính chất khi tiếp xúc với ánh sáng, khiến các phân tử của nó liên kết thành chuỗi. Công nghệ in lập thể (Stereolithography) là một công nghệ trùng hợp quang hóa, một trong ba loại chính của quá trình trùng hợp trong bể.

• Công nghệ in lập thể (Stereolithography – SLA) – Với SLA, tia laser sẽ vẽ các mặt cắt ngang của vật thể trên bề mặt nhựa quang polymer. Tia laser làm cứng nhựa và đông đặc các lớp để tạo ra độ phân giải cao và bề mặt hoàn thiện mịn màng.
• Công nghệ xử lý ánh sáng kỹ thuật số (DLP) – Máy chiếu ánh sáng kỹ thuật số chiếu các lớp nhựa cùng một lúc. Hình ảnh được chiếu sẽ làm cứng nhựa theo cách tương ứng với mẫu được chiếu lên từng lớp. DLP là một quy trình nhanh và hiệu quả.
• Màn hình tinh thể lỏng (LCD) – Với LCD, màn hình che chắn nguồn sáng tia cực tím, cho phép chiếu sáng tất cả các lớp cùng một lúc. Màn hình LCD điều khiển vị trí của tia cực tím, làm cứng nhựa theo một khuôn mẫu chính xác. Trong ba phương pháp trùng hợp bằng bể chứa, LCD là phương pháp nhanh nhất, ít tốn kém nhất, nhưng không có độ phân giải cao.

Phương pháp trùng hợp trong bể chứa được sử dụng để sản xuất đồ trang sức, nguyên mẫu ép phun và nhiều ứng dụng nha khoa và y tế khác nhau. Vì các sản phẩm được tạo ra dễ vỡ, nên phương pháp trùng hợp trong bể chứa bị hạn chế về các ứng dụng mà nó có thể được sử dụng.

 

In đa tia (MJP)

Công nghệ in đa tia, hay còn gọi là in phun vật liệu (MJ), tạo ra các lớp tương tự như máy in 2D, bằng cách lắng đọng vật liệu phản ứng quang học thay vì mực in. Các giọt vật liệu sẽ đông cứng khi tiếp xúc với tia cực tím. Phần mềm sẽ tạo thành các lớp của vật thể cần in. Vật liệu dùng cho MJ là nhựa polyme nhiệt rắn. Các đầu in khác nhau trong máy in có thể phun các vật liệu khác nhau trong mỗi lớp, cho phép tạo ra các bộ phận đa vật liệu đầy đủ màu sắc.

Các bộ phận được sản xuất bằng công nghệ MJP có thể có cả các yếu tố cứng và mềm trong cùng một mảnh. Giống như các hình thức sản xuất bồi đắp khác, vật liệu hỗ trợ hòa tan được sử dụng cho nhiều loại ứng dụng khác nhau. Không giống như các loại máy in 3D khác, máy in MJP có thể tạo ra các lớp mỏng đến 16 micron (μm).

MJP tương tự như thiêu kết laser chọn lọc (SLS) và thiêu kết laser kim loại trực tiếp (DMLS), cả hai đều sử dụng nhựa và kim loại để nung chảy chúng thành từng lớp tạo thành sản phẩm. Tuy nhiên, khác với SLS và DMLS, MJP lắng đọng các giọt vật liệu quang phản ứng, đông cứng khi tiếp xúc với tia UV. Các lớp của MJP được hình thành bằng cách sắp xếp chính xác các giọt kim loại. Quy trình này cho phép sản xuất các chi tiết tinh tế, phức tạp với các khoang bên trong.

 

Như bất kỳ ai trong ngành sản xuất bồi đắp đều biết, bảy phương pháp sản xuất bồi đắp được mô tả ở trên chỉ là một vài ví dụ trong số rất nhiều phương pháp công nghệ độc đáo được ngành này sử dụng để sản xuất các hình dạng phức tạp và tinh xảo. Các dịch vụ mà các nhà sản xuất bồi đắp cung cấp bao gồm một loạt các khả năng cho phép họ đáp ứng các yêu cầu của nhiều ứng dụng công nghiệp. Sự hợp tác chặt chẽ với các công ty sản xuất bồi đắp cho phép khách hàng xác định và có được các bộ phận được sản xuất đáp ứng chính xác kỳ vọng của họ.

Câu hỏi thường gặp

Sản xuất bồi đắp là gì và nó khác với sản xuất truyền thống như thế nào?

Công nghệ sản xuất bồi đắp tạo ra các vật thể từng lớp một bằng cách sử dụng nhựa, kim loại hoặc gốm sứ, dựa trên các thiết kế kỹ thuật số. Không giống như các quy trình truyền thống loại bỏ vật liệu, sản xuất bồi đắp tạo ra các hình dạng phức tạp với lượng chất thải tối thiểu và cho phép tạo mẫu nhanh các bộ phận phức tạp.

Những kỹ thuật sản xuất bồi đắp nào là tốt nhất để tạo ra các bộ phận kim loại chắc chắn và có chức năng?

Công nghệ in phun chất kết dính, lắng đọng năng lượng trực tiếp (DED) và nung chảy bột (PBF) được sử dụng rộng rãi để sản xuất các bộ phận kim loại bền chắc và có chức năng tốt. Các quy trình này sử dụng tia laser, chùm tia điện tử hoặc chất kết dính để nung chảy hoặc liên kết các bột kim loại, tạo ra các bộ phận bền bỉ và có độ chi tiết cao.

Phần mềm cắt lát và các yếu tố trong khu vực đồ họa ảnh hưởng như thế nào đến kết quả sản xuất bồi đắp?

Phần mềm Slicer chuyển đổi các mô hình CAD 3D thành các hướng dẫn lớp cho máy in, kiểm soát các tính năng như mật độ lấp đầy, độ dày thành, lớp vỏ, lớp hỗ trợ và lớp kết dính. Các thiết lập này ảnh hưởng đến độ bền cơ học, độ chính xác, chất lượng in và khả năng tạo ra các hình dạng phức tạp một cách thành công.

Những vật liệu nào thường được sử dụng nhất trong sản xuất bồi đắp?

Công nghệ sản xuất bồi đắp thường sử dụng nhựa, nhiều loại kim loại, gốm sứ, sợi composite và nhựa quang trùng hợp. Việc lựa chọn vật liệu phụ thuộc vào quy trình và ứng dụng, từ hàng tiêu dùng đến các bộ phận công nghiệp, nha khoa và y tế.

Các lớp hỗ trợ và lớp kết dính ảnh hưởng đến chất lượng của vật thể in 3D như thế nào?

Các lớp hỗ trợ và lớp kết dính giúp ổn định bản in, đặc biệt là đối với các phần nhô ra hoặc các chi tiết phức tạp. Thiết kế hỗ trợ phù hợp giúp ngăn ngừa lỗi, trong khi các lớp kết dính được cấu hình tốt như vành, đế và chân đế đảm bảo độ bám dính và giảm thiểu hiện tượng cong vênh hoặc bong tróc trong quá trình in.

Tại sao mô hình mô phỏng lại quan trọng trong giai đoạn tiền xử lý của sản xuất bồi đắp?

Mô hình mô phỏng dự đoán các ứng suất thực tế, xác định các lỗi tiềm ẩn và tối ưu hóa thiết kế trước khi in. Sử dụng các công cụ như CFD và FEA, các kỹ sư có thể giải quyết các vấn đề về biến dạng vật liệu, liên kết và điểm yếu cấu trúc, giúp tiết kiệm chi phí và giảm rủi ro sản xuất.

Vật liệu sản xuất bồi đắp

Với phương pháp sản xuất truyền thống, vật liệu được lựa chọn dựa trên các đặc tính của chúng cho một quy trình cụ thể. Chúng bắt đầu ở một dạng nhất định và được biến đổi thành dạng có thể sử dụng được. Quan điểm truyền thống này về vật liệu không áp dụng cho sản xuất bồi đắp, nơi các đặc tính của vật liệu được xác định bởi hình dạng hình học của chi tiết. Mặc dù nguyên liệu thô có ảnh hưởng, về thành phần hóa học, kích thước và phân bố hạt, nhưng các ràng buộc của quy trình mới quyết định độ bền, độ dẻo, độ xốp và độ hoàn thiện bề mặt của các vật thể thành phẩm.

Mặc dù tính chất của vật liệu đặt ra nhiều thách thức cho công nghệ sản xuất bồi đắp, nhưng nó cũng mang lại cơ hội để điều chỉnh và cải tiến nhiều khía cạnh trong thành phần của một chi tiết. Khi tính chất vật liệu của một vật thể được xác định bởi hình dạng hình học của chi tiết đó, các tính chất có thể được kiểm soát chính xác trong các vùng cụ thể của chi tiết, chẳng hạn như độ cứng hoặc độ dẻo.

Polyme

Ứng dụng đầu tiên của in 3D là in lập thể (stereolithography), một dạng trùng hợp trong bể chứa, trong đó nhựa được làm cứng để tạo thành các bộ phận bằng nhựa. Công nghệ sản xuất bồi đắp hiện đại sử dụng các loại nhựa nhiệt dẻo như PLA và ABS cho các hệ thống dẫn động bằng sợi, với các loại nhựa hiệu suất cao như PEEK và PEKK đang trở nên phổ biến. Nylon dạng bột và TPU được sử dụng cho các quy trình nung chảy trên lớp vật liệu in (bed fusion). Mặc dù nhựa nhiệt rắn thường được sử dụng với phương pháp trùng hợp trong bể chứa, nhưng chúng đang bắt đầu được sử dụng với các phương pháp đùn và thiêu kết laser. Polyme dùng trong sản xuất bồi đắp có dạng sợi rắn, hạt, nhựa lỏng và bột.

Kim loại

Các kỹ thuật nung chảy bột kim loại, chẳng hạn như thiêu kết laser kim loại trực tiếp (DMLS), SLM và nung chảy chùm tia điện tử (EBM), là các phương pháp sản xuất bồi đắp thường sử dụng kim loại. Nhôm, titan, thép không gỉ, Inconel và crom coban đáp ứng các thông số của sản xuất bồi đắp. Kim loại phản chiếu khó tạo hình bằng sản xuất bồi đắp và cần sử dụng các kỹ thuật khác, chẳng hạn như chiếu sáng xanh. Kim loại được lựa chọn phù hợp với quy trình sản xuất có thể sử dụng chúng vì không phải quy trình nào cũng chấp nhận tất cả các loại kim loại.

Kim loại dùng trong sản xuất bồi đắp được cung cấp ở dạng dây hoặc bột và cũng có thể được trộn lẫn với các vật liệu khác. Hệ thống lắng đọng kim loại liên kết sử dụng các sợi hoặc thanh được nhúng trong polyme để tạo ra các chi tiết thô. Trong một số trường hợp, bột kim loại được phân tán trong nhựa hoặc ở dạng sệt.

Tất cả các kim loại đều có thể được gia công bằng phương pháp sản xuất bồi đắp miễn là chúng có thể được cung cấp ở dạng bột. Rõ ràng, các kim loại cháy ở nhiệt độ cao không thể được gia công an toàn bằng các kỹ thuật sản xuất bồi đắp sử dụng phương pháp thiêu kết hoặc nóng chảy và được gia công bằng các phương pháp đùn qua vòi phun.

Việc sử dụng các kim loại khác nhau để sản xuất các linh kiện và bộ phận khác nhau:

• Thép không gỉ – Thép không gỉ được sử dụng vì khả năng chống ăn mòn.
• Đồng thau – Công nghệ sản xuất bồi đắp bằng đồng thau tạo ra cánh quạt bơm và chân vịt tàu thủy, các phụ kiện và vật dụng trang trí.
• Vàng – Trang sức in hình vàng.
• Niken – Niken được ưa chuộng sử dụng cho các bộ phận động cơ tuabin.
• Nhôm – Nhôm là vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu các bộ phận nhẹ, chẳng hạn như các bộ phận khung máy bay.
• Titan – Titan có giá trị nhờ độ bền cao và được sử dụng rộng rãi để sản xuất các thiết bị cấy ghép y tế, chẳng hạn như khớp háng, cũng như các vật thể và đồ vật rắn chắc.
• Thép – Thép được sử dụng để chế tạo các dụng cụ đúc và tạo hình, khuôn dập và khuôn đột, vòi phun, cánh quạt, đồ gá và phụ kiện, bộ trao đổi nhiệt, dụng cụ phẫu thuật và dụng cụ cắt gọt.

 

Vật liệu composite

Vật liệu composite là những vật liệu độc đáo, lý tưởng cho công nghệ sản xuất bồi đắp. Việc kết hợp các vật liệu composite có thể diễn ra trước khi lắng đọng hoặc trong quá trình gia công. Polyme với sợi carbon và sợi thủy tinh cắt nhỏ được sử dụng rộng rãi cho các sản xuất số lượng nhỏ và các công cụ xếp lớp composite. Vật liệu composite nền kim loại (MMCS) là hỗn hợp của hợp kim kim loại và gốm sứ hoặc các vật liệu khác. Trong một số trường hợp, các tấm vật liệu được nung chảy với các lớp polyme. Sự pha trộn và thành phần khác nhau của vật liệu composite có nhiều dạng, đây là yếu tố tạo nên sự khác biệt giữa sản xuất bồi đắp và các quy trình khác.

Gốm sứ

Cũng giống như một số kim loại, gốm sứ được sử dụng trong các quy trình sản xuất bồi đắp đặc thù. Vật liệu gốm không được sử dụng với các hệ thống dựa trên laser do tỷ lệ hấp thụ thấp của vật liệu, khiến chúng khó in. Chúng được sử dụng rộng rãi với các phương pháp đùn, phun vật liệu và quang trùng hợp trong bể chứa. Vật liệu composite từ hỗn hợp gốm hoặc các vật liệu pha trộn được sử dụng để chế tạo các chi tiết thô có thể được nung kết.

Tất cả những ưu điểm của công nghệ sản xuất bồi đắp đều được tìm thấy trong vật liệu gốm. Nó có thể được sử dụng để sản xuất các hình dạng phức tạp và tinh xảo, cũng như để tạo mẫu nhanh. Vật liệu gốm, giống như hầu hết các công nghệ sản xuất bồi đắp khác, tạo ra lượng chất thải tối thiểu và có thể được sử dụng để sản xuất các bộ phận theo yêu cầu.

Ưu điểm của sản xuất bồi đắp

Cũng như bất kỳ quy trình sản xuất nào khác, sản xuất bồi đắp (additive manufacturing) có những ưu điểm và nhược điểm, trong đó ưu điểm chính là sự đơn giản trong việc chế tạo các bộ phận. Với phương pháp sản xuất truyền thống, việc sản xuất một sản phẩm có thể đòi hỏi một khoản đầu tư lớn và rất nhiều thời gian. Sản xuất bồi đắp loại bỏ nhiều trở ngại liên quan đến sản xuất truyền thống và có thể nhanh chóng sản xuất bất kỳ bộ phận nào.

 

Trị giá

Khi công nghệ sản xuất bồi đắp (additive manufacturing – AM) được giới thiệu lần đầu vào những năm 1970, đó là một quy trình đắt đỏ và chưa được hoàn thiện. Trong những năm qua, chi phí của công nghệ sản xuất bồi đắp đã giảm nhanh chóng. Máy in công nghiệp hiện đại có giá cả phải chăng và có thể sản xuất sản phẩm bằng bất kỳ loại vật liệu nào. Các bộ phận phức tạp và tinh xảo có thể được sản xuất hiệu quả bằng phần mềm CAD, điều này làm cho AM trở thành một lựa chọn khả thi về mặt chi phí.

Nguyên vật liệu

Sản xuất bồi đắp giải quyết một số vấn đề liên quan đến chi phí vật liệu. Không giống như sản xuất cắt gọt, sản xuất bồi đắp có lượng chất thải cực kỳ hạn chế, với một số quy trình không tạo ra chất thải. Một số công đoạn xử lý sau có thể cần được thực hiện, chẳng hạn như loại bỏ các giá đỡ hoặc gờ, nhưng nhìn chung chất thải là rất nhỏ. Về cơ bản, mọi hạt bột, dây hoặc nhựa đều được sử dụng tối đa, điều này dẫn đến tiết kiệm chi phí đáng kể.

Ngoài ra, các vật liệu giá rẻ, dễ kiếm có thể được sử dụng cho sản xuất bồi đắp. Sự dễ dàng trong việc hợp nhất các bộ phận là một yếu tố tiết kiệm bổ sung vì nó làm giảm chi phí vật liệu và năng lượng.

Tạo mẫu

Trong tất cả các cuộc thảo luận về công nghệ sản xuất bồi đắp (AM), yếu tố được nhắc đến nhiều nhất là tạo mẫu thử, và việc này tốn rất ít thời gian với công nghệ sản xuất bồi đắp. Từ việc dựng hình trên máy tính đến khi tạo ra sản phẩm vật lý có thể diễn ra trong một ngày hoặc vài ngày và không cần đến dụng cụ, thiết lập, lập kế hoạch phức tạp, hay bất kỳ loại gia công nào. Đơn giản chỉ cần có ý tưởng, nhập vào máy tính và gửi đến máy AM, một quy trình tiết kiệm chi phí và hiệu quả.

Sản xuất số lượng nhỏ

Mặc dù công nghệ in 3D không thể xử lý sản xuất hàng loạt với số lượng lớn, nhưng nó có thể sản xuất dưới một trăm sản phẩm một cách nhanh chóng, hiệu quả và với độ chính xác cao. Việc loại bỏ nhu cầu tạo ra dụng cụ, khuôn mẫu và gia công giúp tăng tốc quá trình sản xuất và cho phép sản xuất một vài chi tiết chất lượng cao trong vài ngày thay vì vài tháng.

Hàng tồn kho

Một yếu tố chi phí khác được loại bỏ nhờ công nghệ sản xuất bồi đắp là chi phí tồn kho. Trong sản xuất truyền thống, nhà kho được sử dụng để lưu trữ các bộ phận chờ giao hàng. Sai sót, số lượng lớn và chi phí cơ sở vật chất đều rất tốn kém. Với công nghệ sản xuất bồi đắp, các bộ phận được sản xuất khi cần thiết và được lưu trữ trong một kho ảo có thể được cập nhật, thay đổi và sản xuất các bộ phận theo yêu cầu.

Phụ tùng cũ

Có thể có những trường hợp khách hàng cần một linh kiện mà kho hàng hiện không còn và không có sẵn. Nếu thông số của linh kiện được lưu giữ trong tệp máy tính, nó có thể được tái tạo bằng công nghệ sản xuất bồi đắp (additive manufacturing). Kho linh kiện ảo này cho phép loại bỏ dần hàng tồn kho vật lý mà vẫn có thể cung cấp các linh kiện cũ.

Nâng cấp

Đối với các linh kiện cũ, các vật liệu mới và bền hơn mà trước đây không có sẵn khi linh kiện cũ được sản xuất có thể được sử dụng để tạo ra các phiên bản mới nhằm nâng cao độ bền, sức mạnh và độ tin cậy của các linh kiện cũ. Khi khách hàng cần thay thế một linh kiện cũ đã bị mòn, họ có thể nhận được một linh kiện thay thế chất lượng cao.

Hợp nhất

Với phương pháp sản xuất truyền thống, các bộ phận phức tạp đòi hỏi nhiều bước, vật liệu và nhân công để lắp ráp. Quá trình lắp ráp tốn kém và mất nhiều giờ làm việc. Công nghệ sản xuất bồi đắp (in 3D) có thể in toàn bộ cụm lắp ráp thành một khối duy nhất, tiết kiệm thời gian và tiền bạc. Bất kể độ phức tạp của sản phẩm, nó đều có thể dễ dàng được lập trình và sản xuất.

Trí tuệ nhân tạo và AM

Các kỹ sư đang sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để tạo ra các thiết kế từ dữ liệu đã tải xuống. Công nghệ sản xuất bồi đắp (AM) và AI có thể phối hợp với nhau để sản xuất các bộ phận đáp ứng các thông số sản xuất của quy trình AM. Chúng có thể hoạt động song song để tạo ra các thiết kế và đưa ra các cải tiến và đề xuất nhằm tối đa hóa sản lượng và hiệu quả. Mỗi bộ phận được sản xuất đều tuân thủ chặt chẽ các thông số kỹ thuật yêu cầu của thiết kế.

Mạng lưới

Cấu trúc dạng lưới rất chắc chắn, nhẹ và khó sản xuất bằng các phương pháp truyền thống. Công nghệ in 3D (AM) có thể sản xuất các cấu trúc dạng lưới phức tạp, chắc chắn và bền bỉ với ít chất thải hơn. Quy trình này có khả năng sản xuất các bộ phận và cụm lắp ráp được gia cường với trọng lượng và chi phí vật liệu tối thiểu, giúp tiết kiệm chi phí sản xuất và hỗ trợ các bộ phận mới.

Vật liệu chuyên dụng

Một trong những khía cạnh ngoạn mục của công nghệ sản xuất bồi đắp (additive manufacturing – AM) là khả năng làm việc với bất kỳ loại vật liệu nào, có nghĩa là các bộ phận và sản phẩm đặc biệt có thể được tạo ra từ bất kỳ loại vật liệu nào, bao gồm nitinol, vàng và sợi carbon. AM có khả năng sản xuất các vật phẩm chịu nhiệt cao, chống thấm nước, độ bền cao và bền bỉ, bất kể loại vật liệu cần thiết là gì.

 

Phần kết luận

• Sản xuất bồi đắp, còn được gọi là in ba chiều hoặc in 3D, tạo ra các bộ phận vật lý phức tạp từ mô hình kỹ thuật số bằng cách thêm các lớp vật liệu vào một hình dạng cơ bản. Khi mỗi lớp được thêm vào, nó được liên kết với lớp trước đó bằng chất kết dính, nhiệt hoặc một số hình thức liên kết khác.
• Công nghệ sản xuất bồi đắp cho phép tạo ra các bộ phận với vật liệu phân cấp chức năng, nghĩa là các vật liệu khác nhau được bố trí chiến lược bên trong và bên ngoài sản phẩm.
• Một lợi ích chính của sản xuất bồi đắp là sự dễ dàng trong việc tạo ra các sản phẩm. Công cụ, thời gian thiết lập và các yếu tố liên quan đến sản xuất truyền thống đều được loại bỏ và không cần thiết. Sản xuất bồi đắp yêu cầu bản vẽ CAD của vật thể, sau đó được chuyển đổi thành mã G để điều khiển hoạt động của thiết bị.
• Thuật ngữ sản xuất bồi đắp là một mô tả ngắn gọn về toàn bộ quy trình. Hầu hết các quy trình sản xuất truyền thống liên quan đến việc loại bỏ vật liệu, đúc, tạo khuôn hoặc ép định hình các tấm kim loại. Sản xuất bồi đắp thêm các lớp vật liệu thô được xếp chồng lên nhau theo chiều dọc để tạo thành hình dạng mong muốn.
• Mặc dù thuật ngữ in 3D và sản xuất bồi đắp có thể được sử dụng thay thế cho nhau, nhưng giữa chúng có sự khác biệt rõ rệt. Sản xuất bồi đắp là một quy trình công nghiệp được sử dụng cho các dự án quy mô lớn, trong khi in 3D được sử dụng bởi những người đam mê tự chế.