Máy in 3D: Cách thức các sợi tốt nhất hoạt động và chúng là gì - giải thích đơn giản

In 3D ngày càng trở nên phổ biến. Bài viết này giải thích cách máy in 3D hoạt động, những sợi bạn sử dụng để in các mô hình ấn tượng và một số mẹo thực tế.

Máy in 3D hoạt động như thế nào?

Máy in 3D giống như cát bên biển. Theo đó, có nhiều kỹ thuật khác nhau về cách máy in tạo ra một mô hình. Về cơ bản, tuy nhiên, tất cả các máy in có thể được gán cho một trong bốn kỹ thuật khác nhau.

• Một mặt có chức năng lập thể ("SL" hoặc "SLA"). Máy in có một bồn tắm trong đó có photopolyme lỏng. Photopolyme là chất dẻo cứng khi tiếp xúc với ánh sáng. Các máy in thường làm việc với nhựa acrylic, epoxy hoặc nhựa vinyl ester. Nhựa được chữa khỏi bằng laser. Có một cao nguyên trong lưu vực photopolymer, di chuyển xuống một chút sau khi làm cứng một cấp (sâu hơn trong phòng tắm). Sau khi mô hình đã cứng hoàn toàn, nhựa có độ bền và kháng hóa chất cao. Ưu điểm của quy trình này là độ chính xác của nó: máy in cũng có thể in các cấu trúc có kích thước micromet. Thật không may, máy in lập thể hiện vẫn còn rất đắt.
• Thiêu kết laser chọn lọc ("SLS") cũng được biết đến. Để hiểu cách thức hoạt động của nó, hãy tưởng tượng một đường ống trong đó một cao nguyên được xây dựng lại. Cao nguyên ở trên đỉnh lúc ban đầu. Trước hết, một con lăn được sử dụng để phân phối nhựa, cát đúc phủ nhựa, bột kim loại hoặc gốm trên cao nguyên. Một tia laser sau đó lái qua cao nguyên và đốt nóng một số điểm nhất định trong bột để chúng kết hợp và mức độ đầu tiên của vật thể được tạo ra. Cao nguyên sau đó hạ xuống một chút và quá trình bắt đầu lại. Vì vậy, một đối tượng có thể được xây dựng từng mảnh. Điều thực tế ở đây là phần còn lại của vật liệu có thể hoạt động như một vật liệu hỗ trợ và - không giống như lập thể - không có cấu trúc hỗ trợ nào phải được in.
• Trong in 3D cổ điển, mô hình lắng đọng hợp nhất ("FDM"), nhựa lỏng được áp dụng cho bề mặt trong các lớp bằng máy đùn, làm cứng ngay lập tức. Sau đó, bề mặt di chuyển xuống một chút (hoặc máy đùn lên) và lớp tiếp theo được in. Các máy in tương đối rẻ tiền và có thể tự lắp ráp với một số bí quyết. Tuy nhiên, tài liệu hỗ trợ phải được in cho các đối tượng có "phần nhô ra", tức là các đối tượng rộng hơn đáng kể ở phía trên so với ở phía dưới. Ngoài ra, độ chính xác in tương đối không chính xác so với ảnh lập thể. Đối với những người có sở thích và những người quan tâm, tuy nhiên, đây chính xác là quy trình đúng.

Có những sợi tơ nào?

Với mô hình lắng đọng hợp nhất, bạn in bằng cái gọi là sợi. Đây là những cuộn mà trên đó vật liệu nhiệt dẻo được quấn ở dạng dây. Tuy nhiên, có một số khác biệt tùy thuộc vào loại.

• Polylactides ("PLA") được sử dụng phổ biến nhất trong máy in. Nhựa chủ yếu được lấy từ các nguồn tái sinh, chẳng hạn như tinh bột ngô. Tuy nhiên, nó không thể phân hủy sinh học. Nhựa là thực phẩm an toàn và không thấm nước do nhóm methyl của nó. Nó cũng là chất chống cháy và chống bức xạ UV trong một thời gian dài. Tuy nhiên, ưu điểm lớn nhất đến từ việc in ấn: không có mùi khó chịu.
• Acrylonitrile-butadiene-styrene copolyme ("ABS") cũng được sử dụng rất thường xuyên. Nhựa này là một trong những loại nhựa được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới. Nó đặc biệt chống dầu, mỡ và nhiệt độ cao. Trái ngược với PLA, ABS khó hơn đáng kể. Tuy nhiên, bạn không nên hít mùi nhựa này khi in. Trách nhiệm là một vấn đề lớn khi in ấn. Trong khi PLA bám dính tốt vào một tấm thủy tinh nóng, một số loại ABS bám dính rất kém mặc dù giường sưởi rất nóng và băng dính hai mặt. Tuy nhiên, các mô hình rất đẹp có thể được tạo ra với ABS. Sau khi in, các mô hình thường có một màu mờ. Tuy nhiên, nếu bạn đặt mô hình dưới một vòm kính có chứa một miếng vải được làm ẩm bằng acetone, mô hình sẽ trở nên khá trơn tru sau một thời gian: ABS hòa tan trong acetone, methyl ethyl ketone hoặc dichloromethane.
• Rượu polyvinyl ("PVAL" hoặc "PVOH"), được sản xuất bằng cách thủy phân polyvinyl acetate, rất thiết thực cho các mô hình có phần nhô ra. Điều đặc biệt của loại nhựa này là nó hòa tan trong nước. Ví dụ: trong máy in 3D có hai máy đùn, bạn có thể in mô hình bằng PLA, nhưng cấu trúc hỗ trợ với PVAL. Tuy nhiên, nhựa này không phù hợp làm dây tóc để in mô hình thực tế, vì nước được hấp thụ từ không khí và các mô hình sẽ không tồn tại lâu.
• Polystyrene tác động cao ("HIPS") chủ yếu được sử dụng làm vật liệu hỗ trợ cho ABS. Loại nhựa này có khả năng chống va đập và độ cứng cao, nhưng có thể hòa tan bằng limonene, có thể tìm thấy trong dầu chanh chẳng hạn.
• In với các hợp chất PLA là đặc biệt độc quyền. Đây là hỗn hợp của PLA và các hạt từ các chất khác. Vì vậy, bạn cũng có thể in bằng gỗ hoặc đồng, ví dụ.
• Polycarbonates ("PC") hiếm khi được sử dụng trong in ấn. Ưu điểm ở đây là nhiệt độ nóng chảy rất cao từ 270 ° C đến 300 ° C. Nhựa này cũng có khả năng chịu va đập và chịu nhiệt cao.
• Nếu bạn muốn in các bánh răng hoặc ốc vít phải chịu đựng các lực mạnh và không được phá vỡ, amin amin polyhexametylen, còn được gọi là "nylon" hoặc "PA", được khuyến nghị.
• Các sợi "Đàn hồi" hoặc "Flex", thường bao gồm các vật liệu khác nhau, thường có thể được tìm thấy trên Internet. Ưu điểm lớn nhất ở đây là tính linh hoạt. Điều này cho phép bạn in các mô hình linh hoạt và cao su. Theo quy định, chất đàn hồi nhiệt dẻo dựa trên urethane ("TPU") được sử dụng làm thành phần chính.
• Bạn cũng có thể in cốc và đĩa. Đối với điều này, bạn cần nhựa an toàn thực phẩm. Ngoài PLA, còn có polypropylen ("PP"), cũng hơi linh hoạt. Một sự kết hợp an toàn thực phẩm của PLA và ABS là PETG, cũng dễ in và rất chịu được thời tiết.

Làm thế nào để một quá trình in ấn hoạt động?

Trước tiên, bạn tạo mô hình 3D bằng chương trình CAD và lưu nó dưới dạng tệp STL.

• Tập tin STL này sau đó được tải vào một chương trình cắt, chẳng hạn như Cura hoặc Dil3r.
• Trong chương trình cắt, bạn có tùy chọn đặt các thuộc tính của mô hình, chẳng hạn như mật độ điền hoặc sử dụng các cấu trúc hỗ trợ.
• Chương trình sau đó chuyển đổi mô hình 3D thành mã G. Cái này chứa tất cả các vị trí mà máy đùn nên di chuyển sang vị trí khác. Trong khi đó, dây tóc được ép đùn, tạo ra một mô hình haptic.

Trong mẹo thực tế tiếp theo, chúng tôi sẽ giới thiệu cho bạn về chương trình CAD "Solid Edge", qua đó bạn có thể tạo nhiều mô hình 3D thực tế.