NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BỘ ĐÙN ÉP HẠT NHỰA CHO MÁY IN 3D

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BỘ ĐÙN ÉP HẠT NHỰA CHO MÁY IN 3D GVHD: Th.S ĐOÀN TẤT LINH SVTH: NGUYỄN VĂN THUẬN MSSV: 13143341 SVTH: HUỲNH XUÂN TRIỀU MSSV: 13143368 SVTH: NGUYỄN ĐẮC PHƯƠNG DUY MSSV: 13143050 KHOÁ: 13 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2017i TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BỘ ĐÙN ÉP HẠT NHỰA CHO MÁY IN 3D GVHD: Th.S ĐOÀN TẤT LINH SVTH: NGUYỄN VĂN THUẬN MSSV: 13143341 SVTH: HUỲNH XUÂN TRIỀU MSSV: 13143368 SVTH: NGUYỄN ĐẮC PHƯƠNG DUY MSSV: 13143050 KHOÁ: 13 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2017ii TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập Tự do – Hạnh phúc Bộ môn: Công nghệ chế tạo máy NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Thuận MSSV: 13143341 Huỳnh Xuân Triều MSSV: 13143368 Nguyễn Đắc Phương Duy MSSV: 13143050 Ngành: Cơ khí chế tạo máy Lớp:131431 Giảng viên hướng dẫn: Th.S ĐOÀN TẤT LINH ĐT: Ngày nhận đề tài: Ngày nộp đề tài: 1.Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ đùn ép nhựa cho máy in 3D 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: 3. Nội dung thực hiện đề tài: 4. Sản phẩm: TRƯỞNG BỘ MÔN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪNiii TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập Tự do – Hạnh phúc Bộ môn: Công nghệ chế tạo máy PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên hướng dẫn) Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Thuận MSSV: 13143341 Hội đồng: 15 Họ và tên sinh viên: Huỳnh Xuân Triều MSSV: 13143368 Hội đồng:15 Họ và tên sinh viên: Nguyễn Đắc Phương Duy MSSV:13143050 Hội đồng: 15 Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo bộ đùn ép nhựa hạt cho máy in 3D Ngành đào tạo: Công nghệ chế tạo máy Họ và tên GV hướng dẫn: Th.S ĐOÀN TẤT LINH Ý KIẾN NHẬN XÉT 1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ 2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................iv 2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển) ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ 2.3.Kết quả đạt được: ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ 2.4. Những tồn tại (nếu có): ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ 3. Đánh giá:v 4. Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không được phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng năm 20… Giảng viên hướng dẫn ((Ký, ghi rõ họ tên) TT Mục đánh giá Điểm tối đa Điểm đạt được 1. Hình thức và kết cấu ĐATN 30 Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10 Tính cấp thiết của đề tài 10 2. Nội dung ĐATN 50 Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa học xã hội… 5 Khả năng thực hiệnphân tíchtổng hợpđánh giá 10 Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế. 15 Khả năng cải tiến và phát triển 15 Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5 3. Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10 4. Sản phẩm cụ thể của ĐATN 10 Tổng điểm 100vi TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập Tự do – Hạnh phúc Bộ môn Công nghệ chế tạo máy PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên phản biện) Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Thuận MSSV: 13143341 Hội đồng 15 Họ và tên sinh viên: Huỳnh Xuân Triều MSSV: 13143368 Hội đồng 15 Họ và tên sinh viên: Nguyễn Đắc Phương Duy MSSV: 13143050 Hội đồng 15 Tên đề tài:Nghiên cứu thiết kế và chế tạo bộ đùn ép nhựa hạt cho máy in 3D Ngành đào tạo: Cơ khí chế tạo máy Họ và tên GV phản biện: (Mã GV) ...................................................................................................... Ý KIẾN NHẬN XÉT 1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ 2. Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển) ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ 3. Kết quả đạt được: ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................vii ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ 4. Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN: ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ 5. Câu hỏi: ........................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................................... 6. Đánh giá:viii 7. Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không được phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng năm 20 Giảng viên phản biện ((Ký, ghi rõ họ tên) TT Mục đánh giá Điểm tối đa Điểm đạt được 1. Hình thức và kết cấu ĐATN 30 Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10 Tính cấp thiết của đề tài 10 2. Nội dung ĐATN 50 Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa học xã hội… 5 Khả năng thực hiệnphân tíchtổng hợpđánh giá 10 Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế. 15 Khả năng cải tiến và phát triển 15 Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5 3. Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10 4. Sản phẩm cụ thể của ĐATN 10 Tổng điểm 100ix LỜI CAM KẾT Tên đề tài: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BỘ ĐÙN ÉP HẠT NHỰA CHO MÁY IN 3D GVHD: Th.S ĐOÀN TẤT LINH Họ tên sinh viên: NGUYỄN ĐẮC PHƯƠNG DUY MSSV: 13143050 Lớp: 131431C Số điện thoại liên lạc: 0906117540 Email: 13143050student.hcmute.edu.vn Họ tên sinh viên: NGUYỄN VĂN THUẬN MSSV:13143341 Lớp: 131431D Số điện thoại liên lạc: 01212010895 Email: 13143341student.hcmute.edu.vn Họ tên sinh viên: HUỲNH XUÂN TRIỀU MSSV: 13143368 Lớp: 131431D Số điện thoại liên lạc: 0971799038 Email: 13143368student.hcmute.edu.vn Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN):...........2017 Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do chính tôi nghiên cứu và thực hiện. Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”. Tp. Hồ Chí Minh, ngày …. tháng …. năm 20….. Ký tênx LỜI CẢM ƠN Không lời nào có thể thay cho lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất gửi đến Thầy Ths. Đoàn Tất Linh (Khoa Chất lượng cao – Trường đại học sư phạm kỹ thuật TPHCM) đã là người dẫn dắt chúng em trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp. Thầy đã gợi mở những ý tưởng và có những lúc tưởng chừng như bế tắc trong những phương án thì thầy luôn sẵn sàng cho chúng em những lời khuyên, đặt tình huống cho chúng em. Trong quá trình làm chúng em có đôi lúc làm thầy khó chịu vì lượng kiến thức hạn hẹp và chậm tiến độ hơn các nhóm khác nhiều nhưng thầy vẫn bỏ qua và đốc thúc chúng em để kịp tiến độ. Và một lần nữa, chúng em xin cảm ơn thầy vì thầy không những cho chúng em kiến thức chuyên môn, thực tiễn của thị trường,... mà thầy còn cho chúng em cả tấm lòng, tinh thần làm việc...CHÚNG EM CẢM ƠN THẦY. Để hoàn thành đồ án này không chỉ là thành quả của riêng bản thân mà đó là một quá trình của rất nhiều người: Cảm ơn gia đình, những người đã tin tưởng chúng con và tạo điều kiện cho chúng con làm trong suốt quá trình không chỉ về điều kiện kinh tế mà mà còn cả về tinh thần. CẢM ƠN BỐ MẸ. Cảm ơn tất cả thầy cô Trường đại học Sư phạm kỹ thuật TPHCM đã tổ chức buổi lễ bảo vệ đồ án để chúng em có thể học hỏi kiến thức từ các bạn, tạo điều kiện cho chúng em trao dồi các kiến thức mềm để phục vụ mai sau. CẢM ƠN TẤT CẢ THẦY CÔ. Cảm ơn các bạn đã đồng hành cùng nhóm, hỗ trợ cho nhóm mỗi khi khó khăn về kinh tế, không nắm rõ thị trường thực tế, cũng có khi là cả về những phương án để nhóm có thể lựa chọn và hoàn thành đồ án. CẢM ƠN CÁC BẠN. Do lượng kiến thức còn hạn hẹp vì thế trong quá trình thực hiện còn nhiều sai sót mong được các thầy và các bạn bỏ qua.xi TÓM TẮT Với sự phát triền Khoa học – Kỹ thuật chắc hẳn ai cũng đã từng được nghe về: âm thanh 3D, hình ảnh 3D, phim 3D,... đó là những kỹ xảo, góc nhìn, mô phỏng nhằm tạo ra ảo giác cho chúng ta khi tiếp cận với chúng để ta có được cảm giác thật nhất. Trong những năm gần đây, một công nghệ rất tiên tiến phát triển rất mạnh ở Việt Nam hiện nay đó là công nghệ in 3D. Không như phim ảnh 3D, công nghệ in 3D không mang tính chất mô phỏng mà ở đây công nghệ nãy cho chúng ta thấy được sản phẩm thật có thể sờ được, cầm trên tay, và quan sát từng chi tiết sản phẩm. Công nghệ in 3D được hoạt động theo nguyên lý xếp chồng các hình cắt lên nhau, vì thế với các chi tiết từ đơn giản cho đến hết sức phức tạp cũng chả là mối lo ngại với in 3D. Ngày nay người ta muốn ứng dụng công nghệ này vào rất nhiều hoạt động mang tính cách mạng như: sản xuất khung xe hơi, các mô hình chi tiết phức tạp không thể gia công được,...Không chỉ tiết kiệm được chi phí về nhân công mà nó còn giúp tiết kiệm về thời gian làm việc đối với những chi tiết phức tạp. Chính vì lẽ đó, con người luôn tìm cách để cải tiến công nghệ này để đạt được hiểu quả tối ưu nhất. Và cũng nắm bắt được một ít công nghệ hiện tại nên Thầy Ths. Đoàn Tất Linh và nhóm chúng em đã cùng nhau lên ý tưởng để cải tiến máy in 3D. Lấy ý tưởng của máy đùn nhựa, chúng em đã thực hiện mô hình của máy đùn nhựa vít tải đơn với nguyên lý làm nóng chảy nhựa hạt khi được đưa vào phễu nạp, nhờ trục vít tải quay và mang các hạt nhựa theo, đồng thời làm nhiệm vụ trộn, ép với xy lanh để bộ phận gia nhiệt nung chảy hoàn toàn nhựa, sau đó nhựa được trục vít tải dẫn ra đầu định hình để tạo ra phôi dây cung cấp cho máy in.xii MỤC LỤC LỜI CAM KẾT ........................................................................................................... ix LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. x TÓM TẮT ................................................................................................................... xi MỤC LỤC .................................................................................................................xii DANH MỤC BẢNG BIỂU ....................................................................................... xiv DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH............................................................................. xv DANH MỤC VIẾT TẮT .......................................................................................... xvii Chương 1 Tổng quan .................................................................................................... 1 1.1. Thế giới ......................................................................................................... 1 1.2. Lịch sử ngành nhựa Việt Nam ....................................................................... 4 Chương 2 Giới thiệu ................................................................................................... 10 2.1. Lịch sử và sự phát triển của máy in 3D ........................................................ 10 2.2. Giới thiệu về máy in thông dụng FDM ........................................................ 16 2.3. Máy in 3D cỡ lớn ........................................................................................ 21 2.4. Giới thiệu máy đùn ép nhựa......................................................................... 24 2.4.3. Cấu tạo cơ bản của máy đùn trục vít ......................................................... 28 Chương 3 Nghiên cứu thiết kế đầu ép phun cho máy in 3D ........................................ 39 3.1. Tính toán xy lanh......................................................................................... 39 3.2. Năng suất lý thuyết của máy ép: .................................................................. 42 3.3. Công suất yêu cầu: N (Kw) ......................................................................... 43 3.4. Điều chỉnh và kiểm tra quá trình ép đùn: ..................................................... 44 3.5. Phương trình chuyển động, gia tốc và vận tốc ............................................. 44 3.6. Tính sơ bộ công suất động cơ ...................................................................... 46 3.7. Tính nhiệt độ trục ép.................................................................................... 48 3.8. Tính chọn các thông số kỹ thuật của máy. ................................................... 49 3.9. Tính toán bộ truyền đai................................................................................ 52 Chương 4 Lựa chọn vật liệu ....................................................................................... 57xiii 4.1. PVC ............................................................................................................ 57 4.2. PE ............................................................................................................... 67 4.3. PP (polypropylene) ...................................................................................... 71 4.4. PET(Polyethylene terephthalate) ................................................................. 73 4.5. PS (polystyren) ............................................................................................ 74 4.6. Nhựa ABS ................................................................................................... 75 Chương 5 Thiết kế mạch điều khiển ........................................................................... 78 5.1. Động cơ....................................................................................................... 78 Chương 6 Thực nghiệm .............................................................................................. 84 6.1. Bộ đùn ép nhựa cho máy in 3D.................................................................... 84 6.2. Mục tiêu thực nghiệm .................................................................................. 86 6.3. Kết quả thực nghiệm: .................................................................................. 87 6.4. Sản phẩm của bộ đùn ép nhựa cho máy in 3D: ............................................ 88 Chương 7 Kết luận và kiến nghị ................................................................................. 91 Tài liệu tham khảo ...................................................................................................... 93xiv DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Nhiệt độ nóng chảy gia công một số vật liệu................................................ 33 Bảng 3.1: Phân phối tỉ số truyền ................................................................................. 53 Bảng 3.2: Thông số đai............................................................................................... 53 Bảng 3.3: Thông số đai............................................................................................... 55 Bảng 5.1: Kết quả thực nghiệm .................................................................................. 87 Bảng 6.2: Sai hỏng – nguyên nhân – khắc phục .......................................................... 88xv DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH Hình 1.1: Chuỗi giá trị ngành nhựa thế giới .................................................................. 2 Hình 1.2: Công nghệ phun thổi ..................................................................................... 7 Hình 1.3: Công nghệ thổi màng .................................................................................... 7 Hình 1.4: Công nghệ thổi chai, lọ ................................................................................. 8 Hình 1.5: Công nghệ ép khuôn ..................................................................................... 8 Hình 2.1 Quá trình hình thành và phát triển máy in 3D ............................................... 11 Hình 2.2: Các sản phẩm in 3D phức tạp ...................................................................... 19 Hình 2.3: Máy in 3D cỡ nhỏ ....................................................................................... 20 Hình 2.4: Cấu tạo đầu phun máy in 3D ....................................................................... 21 Hình 2.5: Máy in 3D khổ lớn ...................................................................................... 22 Hình 2.6: Sản phẩm in 3D đạt tỉ lệ 1:1 với con người ................................................. 23 Hình 2.7: Máy ép đùn nhựa trục vít đơn ..................................................................... 26 Hình 1.8: Máy ép đùn nhựa trục vít đôi ...................................................................... 26 Hình 2.9: Máy đùn nhựa trục hành tinh ...................................................................... 27 Hình 2.10: Máy đùn nhựa RAM: ................................................................................ 28 Hình 2.11: Cấu tạo máy đùn ép nhựa trục vít đơn....................................................... 29 Hình 2.12: Trục vít đùn ép nhựa ................................................................................. 30 Hình 2.13: Thông số cơ bản trục vít đùn..................................................................... 31 Hình 3.1: Đồ thị chỉ sự phụ thuộc của áp suất vào chiều cao....................................... 40 Hình 3.2: Đồ thị chỉ sự phụ thuộc của áp suất vào chiều dài trục vít ........................... 41 Hình 3.3 : Đồ thị chỉ sự phụ thuộc của hệ số ma sát với áp lực ................................... 41 Hình 3.4: Sự phụ thuộc của lực dọc trục và áp suất..................................................... 42 Hình 3.5: Phản lực tại trục vít ..................................................................................... 44 Hình 3.6: Các lực tác dụng lên trục vít........................................................................ 46 Hình 4.1 : Cấu tạo nhánh LDPE ................................................................................. 68 Hình 4.2: Cấu tạo nhánh LDPE, LLDPE, HDPE ........................................................ 68 Hình 4.3: Nhựa PET................................................................................................... 73 Hình 4.4: Nhựa PS...................................................................................................... 74xvi Hình 4.5: Nhựa ABS .................................................................................................. 76 Hình 5.1: Sơ đồ nối dây của động cơ điện một chiều kích từ độc lập. ......................... 79 Hình 5.2: Động cơ Servo ............................................................................................ 80 Hình 5.3: Động cơ bước ............................................................................................. 81 Hình 5.4: Sơ đồ đấu nối mạch động cơ bước .............................................................. 83 Hình 6.1: Bộ đùn ép nhựa cho máy in 3D ................................................................... 84 Hình 6.2: Bộ đùn ép nhựa cho máy in 3D ................................................................... 85 Hình 6.3: Bộ đùn ép nhựa cho máy in 3D ................................................................... 86 Hình 6.4: Nhựa PS rổ khí bề mặt ................................................................................ 89 Hình 6.5: Nhựa PS bị quá nhiệt .................................................................................. 89 Hình 6.6: Nhựa PP...................................................................................................... 89 Hình 6.7: Nhựa PS...................................................................................................... 90 Hình 6.8: Nhựa PE ..................................................................................................... 90xvii DANH MỤC VIẾT TẮT FDM Fuse Deposition Modelling CAD Computer Aided Design NASA National Aeronautics and Space Administration ABS Acrylonitrin butadien styren PLA Polylactic acid FFF Fused Filament Fabrication CNC Computer Numerical Control BAAM Big Area Additive Manufacturing PA PolyAmide PP Polypropylene PE polyethylene PVC Polyvinylclorua PS Polystiren LDPE Low Density Polyethylene DOP Dioctylphthalate. DOA DioctylAdipate. DINP Disonylphthalate. BBP Butylbenzylphthalate . LLDPE Linear Low Density Polythylene HDPE High Desity Polyethylene PET Polyethylene Terephthalate1 Chương 1 Tổng quan 1.1. Thế giới 1.1.1. Lịch sử ngành nhựa thế giới Nhựa mà chúng ta dùng ngày nay có nguồn gốc từ cuối thế kỷ 19 khi mà các nhà khoa học châu âu và Mỹ đã nghiên cứu bằng cách trộn nhiều loại cao su và chất phụ gia với nhau. Vật liệu nhựa nhân tạo đầu tiên được phát minh vào năm 1861 bởi Alexander Parkes và được công bố chính thức với toàn thể thế giới vào năm 1862 tại một triển lãm quốc tế ở London, gọi tên là nhựa Parkesine. Một loại nhựa hữu cơ tổng hợp từ cellulose (phiên âm tiếng việt và viết xenlulo, xenlulozơ, xenluloza hoặc xenlulô). Đặc điểm loại nhựa này là có thể gia nhiệt, tạo hình và giữ nguyên hình dạng khi nguội. Tuy nhiên chi phí sản xuất tốn kém, khó chế tạo và dễ cháy. Năm 1868, nhà phát minh người Mỹ John Wesley Hyatt phát triển một vật liệu nhựa có tên là Celluloid được tổng hợp từ cellulose và alcoholized camphor được cải tiến trên sự phát minh của Parkes. Giải quyết vấn đề vật liệu làm quả billard (bida) bằng ngà voi, có thể làm cho voi tuyệt chủng, nhựa Celluloid ra đời là một sự thay thế tuyệt vời lúc đó. Cùng với người anh trai Isaiah của mình, Hyatt đã chế tạo ra máy ép phun đầu tiên và được cấp bằng sáng chế năm 1872. Chiếc máy này tương đối đơn giản so với các máy ép phun đang sử dụng ngày nay. Máy làm việc tựa như một ống kiêm tiêm, bằng cách sử dụng một piston để ép nhựa xuyên qua xi lanh được làm nóng và đi vào lòng khuôn. Ngành công nghiệp nhựa phát triển chậm chạm trong những năm này vì sự hạn chế công nghệ. Ngành công nghiệp nhanh chóng phát triển và mở rộng trong những năm 1940 vì chiến tranh thế giới thứ II đã tạo ra một nhu cầu rất lớn cần sản phẩm tốn ít chi phí, sản xuất hàng loạt. Năm 1946, nhà phát minh Mỹ James Watson Hendry phát triển máy ép trục vít đầu tiên, cho phép kiểm soát chính xác hơn nhiều tốc độ ép và chất lượng sản phẩm. Máy này cho phép trộn vật liệu trước khi phun để pha màu nhựa hoặc trộn đều nhựa tái chế với nguyên liệu nhựa chưa dùng trước khi phun. Máy ép trục vít vẫn được giữ và phát triển cho đến ngày này. Các cột mốc phát triển quan trọng đáng ghi nhớ: Năm 1862: Alexander Parkes phát minh nhựa Parkesine – nhựa nhân tạo đầu tiên.2 Năm 1872: Hyatt phát minh nhựa Celluloid và cùng với anh trai Isaiah phát minh chiếc máy ép nhựa đơn giản đầu tiên. Năm 1946: James Watson Hendry phát triển máy ép nhựa trục vít như ngày nay. 1.1.2. Chuỗi giá trị ngành nhựa thế giới Hình 1.1: Chuỗi giá trị ngành nhựa thế giới Trong chuỗi giá trị của ngành nhựa, đầu tiên, những công ty hóa dầu sẽ dùng kỹ thuật “cracking” chuyển hóa dầu thô và khí thiên nhiên thành những hợp chất hidrocacbon cấp độ thấp hơn, sau đó tạo ra các khối monome là thành phần chính được sử dụng bởi những công ty sản xuất nguyên liệu nhựa. Dưới tác dụng nhiệt, áp suất và kèm các chất xúc tác, công nghệ hóa nhựa sẽ kết nối các khối monomer thành polymer và hình thành những loại nguyên liệu nhựa. Với đặc tính dễ dàng vận chuyển, những nguyên liệu nhựa này sau đó sẽ được chuyển tới những nhà máy sản xuất nhựa trên khắp thế giới, với những máy móc chuyên dụng sản xuất chất dẻo, kết hợp các chất phụ gia và chất độn, những nhà máy này sẽ cho ra những sản phẩm nhựa sử dụng cho tiêu dùng và các ngành công nghiệp khác. Gần 60% sản lượng nguyên liệu nhựa sản xuất ra được dùng để sản xuất bao bì, vật liệu xây dựng, phụ tùng ô tô… Một ngành công nghiệp quan trọng khác tiêu thụ nguyên liệu nhựa là những nhà sản xuất nhựa phức hợp “plastic compounders” (phối3 trộn hạt nhựa với các vật liệu khác để đạt được những đặc tính vượt trội hơn theo yêu cầu của khách hàng, ví dụ như phối màu sắc, thêm tính linh hoạt, khả năng chống tia cực tím…). Ngành công nghiệp sản xuất sơn, sợi nhân tạo, dây cáp điện, và các bộ phận xe cơ giới cũng là những ngành tiêu thụ nguyên liệu nhựa chính. Phần lớn sản lượng nguyên liệu nhựa được vận chuyển đến các nhà máy sản xuất sản phẩm nhựa, ngành công nghiệp sản xuất nhựa đã hoàn thành cuộc hành trình chuyển hóa từ hydrocarbon vào các sản phẩm cuối cùng, những vật dụng hiện hữu trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Chuỗi giá trị ngành nhựa có thể phân chia ra các thành phần chi tiết: Đầu vào: Công ty cung ứng nguyên liệu hóa dầu và chất phụ gia. Công ty sản xuất nguyên liệu nhựa. Công ty “plastic compounders” – chuyển đổi tính chất nguyên liệu nhựa bằng việc phối trộn các polymers với những phụ gia khác và sản xuất ra các loại hạt nhựa. Sản xuất: Công ty sản xuất máy móc – cung cấp máy móc, thiết bị sử dụng trong công nghiệp chất dẻo. Công ty sản xuất nhựa – biến đổi nguyên liệu nhựa thành những sản phẩm nhựa cuối cùng. Đầu ra: Công ty phân phối, hệ thống bán lẻ đưa sản phẩm tới khách hàng cuối cùng Tái chế: Công ty thu gom, tái chế sản phẩm nhựa Theo nghiên cứu của hiệp hội nhựa Thái Lan, quá trình chuyển hóa từ dầu mỏkhí thiên nhiên thành các sản phẩm nhựa cuối cùng sẽ gia tăng giá trị gấp 6 lần so với giá nguyên liệu đầu vào. Cụ thể: Giá trị khí thiên nhiêndầu thô: 220500 USDtấn Giá trị EthaneNaphtha: 340560 USDtấn Giá trị Olefins: 12001500 USDtấn Giá trị nguyên liệu nhựa: 13001600 USDtấn Giá trị sản phẩm nhựa: 14003200 USDtấn4 1.2. Lịch sử ngành nhựa Việt Nam Ở Việt Nam, cho đến những năm 1960, sản phẩm nhựa vẫn còn xa lạ với công chúng. Một trong những bước đi đầu tiên trong ngành công nghiệp nhựa Việt Nam bắt đầu từ năm 1959 1962, khi Trung Quốc đã giúp xây dựng Nhà máy hoá chất Việt Trì nhằm mục đích phát triển một dây chuyền sản xuất nhựa PVC với công suất lắp đặt ban đầu là 350 tấnnăm, sau đó sẽ tăng lên đến 500 tấnnăm vào năm 1975. Tuy nhiên, sau 9 năm hoạt động, nhà máy đã phải đóng cửa do công suất thấp (trung bình khoảng 30%), công nghệ lạc hậu, hiệu quả máy móc thiết bị thấp và giá thành sản xuất cao hơn so với các sản phẩm nhập khẩu. Ngành công nghiệp nhựa tại Việt Nam vào thời điểm đó chủ yếu là quá trình lắp ráp nhựa và hầu hết tất cả các loại sản phẩm nhựa đều được nhập khẩu. Các sản phẩm nhựa trong giai đoạn này chỉ có thiết kế đơn giản, tính đa dạng thấp cũng như hạn chế về số lượng sản phẩm. Do đó, trong thời gian đầu những năm 80, thị trường nhựa Việt Nam vẫn tràn ngập các sản phẩm nhập ngoại. Với sự khởi đầu của cuộc cải cách đổi mới chính trị và kinh tế ở Việt Nam trong những năm 1990, ngành công nghiệp nhựa bắt đầu cải thiện đáng kể, tăng 2025% mỗi năm đi kèm với việc đa dạng hóa về chủng loại và số lượng và chất lượng tốt hơn. Từ đó, ngành công nghiệp sản xuất nhựa của Việt Nam đã được quan tâm đầu tư, dần đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ của thị trường trong nước và dần dần đưa sản phẩm xuất khẩu ra các thị trường trong khu vực và quốc tế. Ở Việt Nam, cũng như tất cả các nước Đông Nam Á khác, công nghiệp sản xuất nguyên liệu cho ngành nhựa đều khởi đầu từ PVC. Ngành sản xuất nhựa PVC ở Việt Nam bắt đầu vào năm 1998 với sự hiện diện của liên doanh TPC Vina (tiền thân là Mitsui Vina). Đây là liên doanh giữa Công ty Cổ phần Nhựa và Hóa chất Thái Lan (TPC), Tổng Công ty Hóa chất Việt Nam (Vinachem) và Công ty Nhựa Việt Nam (Vinaplast). Nhờ liên doanh này lượng PVC nhập khẩu giảm từ 74.000 tấn năm 1997 xuống còn 61.000 tấn vào năm 1999 và chỉ còn trên dưới 50.000 tấn vào những năm sau này.Công suất của TPC Vina là 100.000 tấnnăm. Cuối năm 2002, nhà máy sản xuất PVC thứ hai (Liên doanh giữa Petronas Malaysia với Bà Rịa – Vũng Tàu) có công suất 100.000 tấnnăm cũng bắt đầu tham gia vào thị trường. Trong giai đoạn 20082012, ngành công nghiệp nhựa Việt Nam đã tăng trưởng với tốc độ trung bình5 20%năm. Sản lượng sản xuất trong năm 1989 là chỉ có 50.000 tấn, đến năm 2006 tăng lên tới 1.6 triệu tấn. Sản lượng tiếp tục tăng lên 4.5 triệu tấn vào năm 2012. Trong những năm gần đây, sản lượng nhựa đã tiếp tục phát triển, mặc dù với tốc độ chậm hơn, ước tính đạt 6.57 triệu tấn sản phẩm trong năm 2016. Năm 1975, chỉ số tiêu thụ chất dẻo trung bình trên đầu người ở Việt Nam chỉ là 1kgngườinăm và không có bất kỳ dấu hiệu gia tăng nào cho đến năm 1990. Từ năm 2000 trở đi, mức tiêu thụ bình quân đầu người đã tăng liên tục, từ 21kg vào năm 2005 lên gần 40kg vào năm 20122014 và ước đạt trên 50kgngười vào cuối năm 2016. 1.2.1. Sản xuất 1.2.2. Máy móc, thiết bị ngành Nhựa Việt Nam Việt Nam hiện đang nhập khẩu khoảng 90% tổng số máy móc, thiết bị phục vụ cho hoạt động sản xuất nhựa trong nước. Trong năm 2014, kim ngạch nhập khẩu máy móc thiết bị để sản xuất chất dẻo (nhựa cao su) đạt 603 triệu USD. Phần lớn các máy móc nhập khẩu từ các nước châu Á (bao gồm Trung Quốc, Nhật Bản, Đài Loan và Hàn Quốc) và các nước châu Âu (Đức, Ý…). Trong đó, 82% giá trị máy móc thiết bị sản xuất chất dẻo được nhập từ châu Á. Mặc dù chi phí thấp, máy móc nhập khẩu từ các thị trường như Trung Quốc, Đài Loan có nhiều điểm lạc hậu hơn so với những thiết bị nhập từ Đức, Ý, và Nhật Bản. Trong giai đoạn 2010 2014, cùng với sự tăng trưởng nhanh chóng của ngành công nghiệp nhựa, các công ty nhựa đã đầu tư rất mạnh trong việc nâng cấp công nghệ và máy móc, thiết bị để có thể cạnh tranh hiệu quả trong cả hai thị trường trong nước và quốc tế. Hiện nay, có hơn 10.000 máy móc, thiết bị trong ngành công nghiệp nhựa trong đó có khoảng 6.000 máy ép đúc, 3.000 máy thổi đúc và 1.000 máy đùn. Hầu hết các máy móc công nghệ cao tập trung ở các công ty lớn. 1.2.2.1 Công nghệ sử dụng trong ngành Nhựa Việt Nam Công nghệ ép đúc (Injection Moulding technology) Việt Nam hiện có khoảng 6.000 máy ép đúc dùng để tạo các bộ phận nhựa và phụ tùng cho các thiết bị điện tử, thiết bị điện, xe máy và ngành công nghiệp ô tô tại Việt Nam, 75% trong số đó là máy móc cũ, công nghệ chưa hiện đại. Chỉ có khoảng 1.000 trong số đó là của thế hệ mới. Một số thương hiệu máy móc chính hiện đang có mặt trên thị trường Việt Nam bao gồm: Châu Âu: Engel (Áo); Demag, Battenfeld, Krauss maffei, Arburg (Đức) NAFTA: Husky (Canada)6 Châu Á: Mitsubishi, Nigata, Toshiba, Kawaguchi, Sumitomo, Nissei, Kurabe (Nhật Bản); Chen De, Chuan Tian, Hai Tian, Yue Hong, Jwell, Keewa, Dakelianshun (Trung Quốc); LG, Dongshin, Woo Jin, Jinhwa (Hàn Quốc); Chuan Lihfa, Fu chu sin, Lien yu, Yanghing, Jonwai, Han Chang (Đài Loan) Công nghệ thổiphun (Injection blow moulding technology) Một số lượng lớn các công ty sản xuất sản phẩm nhựa tại Việt Nam đang sử dụng máy ép thổi để sản xuất các sản phẩm bao bì nhựa (bao gồm cả chai PET, thùng nhựa). Các nhãn hiệu máy móc chính hiện nay trên thị trường Việt Nam bao gồm: Châu Âu: Sipa (Italia); Sidel (Pháp) NAFTA: Husky (Canada) Châu Á: Nissei, Placo (Nhật Bản); Kaimei, Parker (Đài Loan); Sinco (Thái Lan); Hongzhen (Trung Quốc) Công nghệ đùn (Extrusion Technology) Công nghệ đùn thường được sử dụng để làm ống thoát nước PVC, ống cấp nước PE, ống nhôm, nhựa, dây cáp quang, cửa nhựa, khung, mái nhà, và các tấm phủ tường. Các nhãn hiệu chính bao gồm: Châu Âu: Amut SP (Italia); Battenfelf – Kraussmaffei (Đức); Cincinati (Áo) NAFTA: PTI – Plastic technical International GmbH, SMS Plastic Technology, Tecnomatic (Mỹ) Châu Á: Shin Kwang Engineering Co., (SK), Yarn Bang Electrical Machinery Co., ltd., SM Platek (Hàn Quốc); Ka lien, Wuhan, Sen fa Machine Co., ltd (Đài Loan); Koei Industrial Co., Ltd, Nissei, Sumittomo, Mitsubishi (Nhật Bản), Zhangjiagang (Trung Quốc). Một số quy trình sản xuất các sản phẩm nhựa chính tại Việt Nam. Ống nhựa (PVC, HDPE, PPR), thanh Profile (cửa nhựa) – CÔNG NGHỆ ĐÙN. Túi nilon, bao bì – CÔNG NGHỆ PHUN THỔI.7 Hình 1.2: Công nghệ phun thổi Hình 1.3: Công nghệ thổi màng Hạt nhựa được đưa vào máy ĐùnThổi, chúng được nấu chảy trong điều kiện được kiểm soát để khiến chúng nóng chảy và mèm dẻo (khoảng 380oF). Sau đó chúng bị đùn qua một khuôn dạng ống. Khi vẫn ở nhiệt độ cao, một đầu ra của ống được cố định lại , thổi không khí vào tạo thành dạng bong bóng ( cũng là để hạ nhiệt màng) và được nâng cao, kéo dài đến kích thước và độ dày mong muốn. Quá trình này được gọi là “Đùnthổi màng”. Chai lọ, bình nhựa – CÔNG NGHỆ THỔI8 Hình 1.4: Công nghệ thổi chai, lọ 1. Air hose: Ống dẫn khí 2. Die head: Đầu khuôn 3.Molten Plastic: Nhựa nóng 4. Cooling Lines: Đường làm mát 5. Mold Cavity: Lòng khuôn 6. Mold Half: Nửa khuôn 7. Parison: parison (phôi) 8. Molded Part: sản phẩm thổi 9. Blow pin: Chốt thổi 10. Extruder: Cụm đùn 2.3.4 Phụ tùng, thiết bị điện, nhựa gia dụng – CÔNG NGHỆ ÉP KHUÔN Hình 1.5: Công nghệ ép khuôn Đối với sản phẩm được in từ loại nhựa chuyên dụng cho máy in 3D có chất lượng bề mặt tốt, độ cứng ổn định, cơ tính cao,... nhưng giá thành đầu vào vẫn còn khá cao và9 sản phẩm đầu vào chưa phải là loại nhựa thông dụng. Vì thế, với ý tưởng mới về nguyên lý đùn ép nhựa hạt kết hợp với máy in 3D sẽ giúp chúng ta cải tiển các sản phẩm in 3D trong tương lai mang tính cạnh tranh cao hơn, phổ biến hơn đối với mọi người.10 Chương 2 Giới thiệu Công nghệ sản xuất đắp dần, hay còn gọi là công nghệ in 3D, đã trở nên quan trọng trên thế giới đến mức hầu như mỗi ngày đều có những bài báo khác nhau ca ngợi sự tân tiến của nó. Theo nhiều nhà phân tích khắp nơi trên thế giới, đây cũng chính là “chìa khoá” công nghệ cho tương lai mà bất cứ doanh nghiệp nào, bất cứ ngành công nghiệp sản xuất nào, và bất cứ quốc gia nào đều phải chú ý, để hiểu được tầm quan trọng, các ứng dụng và các cơ hội về sản xuất, kinh tế hay xã hội liên quan. 2.1. Lịch sử và sự phát triển của máy in 3D Có rất nhiều thuật ngữ khác nhau được dùng để chỉ công nghệ sản xuất đắp dần quen thuộc nhất là Công nghệ in 3D, bên cạnh những tên khác như Công nghệ tạo mẫu nhanh, Công nghệ chế tạo nhanh và Công nghệ chế tạo trực tiếp. Như vậy, hầu hết các thuật ngữ này đều ra đời dựa trên cơ chế hay tính chất của công nghệ. Thuật ngữ “in 3D” sẽ cho người nghe hình dung về việc sử dụng máy in phun với đầu mực di chuyển trên giấy để tạo ra các sản phẩm hoàn thiện, giống như máy in bình thường hiện nay vẫn hay sử dụng tại văn phòng. Trên thực tế thì công nghệ sản xuất đắp dần cũng có thể hoạt động tương tự như vậy, nhưng nó còn có những quá trình, kĩ thuật tiến bộ hơn. Một cách cụ thể, Hiệp hội vật liệu và thử nghiệm Mỹ (American Society for Testing Materials ASTM) đã đưa ra một khái niệm rõ ràng về công nghệ đắp dần: “Công nghệ sản xuất đắp dần là một quá trình sử dụng các nguyên liệu để chế tạo nên mô hình 3D, thường là chồng từng lớp nguyên liệu lên nhau, và quá trình này trái ngược với quá trình cắt gọt vẫn thường dùng để chế tạo xưa nay”. Có thể thấy đây là một phương pháp sản xuất hoàn toàn trái ngược so với các phương pháp cắt gọt hay còn gọi là phương pháp gia công, mài giũa vật liệu nguyên khối bằng cách loại bỏ hoặc cắt gọt đi một phần vật liệu, nhằm có được sản phẩm cuối cùng. Còn với sản xuất đắp dần, ta có thể coi nó là công nghệ tạo hình như đúc hay ép khuôn, nhưng từ những nguyên liệu riêng lẻ để đắp dần thành sản phẩm cuối cùng. Công nghệ sản xuất đắp dần ra đời đã được 30 năm nay. Năm 1986, Charles Hull sáng tạo ra một quá trình gọi là Stereolithography – sản xuất vật thể từ nhựa lỏng và làm cứng lại nhờ laser. Sau đó, ông Hull thành lập công ty 3D Systems, một trong những nhà cung cấp công nghệ lớn nhất hiện nay trong lĩnh vực sản xuất đắp dần. Nếu lập biểu thời gian thì chúng ta sẽ thấy công nghệ này phát triển theo một biểu đồ logarit. Từ 1986 đến 2007, trong 20 năm đầu tiên, công nghệ này mới chỉ có các bước đi nhỏ, chậm, đây được gọi là giai đoạn xâm nhập, bước nền cho công nghệ tạo mẫu11 nhanh. Tuy nhiên đến năm 2009, đã có một sự biến động lớn trên thị trường, nhiều bằng sáng chế về công nghệ này đã hết hạn bảo vệ bản quyền, trong đó có bằng sở hữu FDM. Quá trình Fuse Deposition Modelling (FDM) tạo hình sản phẩm nhờ nấu chảy vật liệu rồi xếp đặt chồng lớp, vốn được sở hữu bởi hãng Stratasys, một trong những đối thủ cạnh tranh hàng đầu trong lĩnh vực. Khi bằng sáng chế về FDM hết giá trị, công nghệ này đã thu hút nhiều nhà sản xuất tham gia. Giá thành sản xuất giảm và FDM trở thành một trong những chìa khóa công nghệ cơ bản của các máy sản xuất đắp dần được tiêu thụ trên thị trường hiện nay. Ngoài ra, đến năm 2014, các bằng sáng chế cho công nghệ Nung kết sử dụng laser (Selective Laser SinteringSLS) cũng bắt đầu hết hạn, tạo cơ hội cho những sáng chế mới phát triển hơn nữa ngành sản xuất đắp dần, mở đường cho một thời kỳ phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp này trong tương lai rất gần. Năm 2013, ngành công nghệ sản xuất đắp dần trị giá khoảng 3,1 tỷ USDnăm, tăng 35% so với năm 2012. Trong vòng sáu năm tới, tốc độ tăng trưởng trung bình được dự đoán ở mức cao, khoảng 32%năm và đạt mức 21 tỷ USD vào năm 2020.Trong vòng sáu năm tới, tốc độ tăng trưởng trung bình được dự đoán ở mức cao, khoảng 32%năm và đạt mức 21 tỷ USD vào năm 2020. Hình 2.1 Quá trình hình thành và phát triển máy in 3D Để bắt đầu, ta cần một bản thiết kế vật thể 3D trên phần mềm CAD, một phần mềm quen thuộc hỗ trợ thiết kế trên máy tính. Mô hình của vật thể hoặc được thiết kế trực tiếp trên phần mềm này hoặc được đưa vào phần mềm thông qua việc sử dụng thiết bị quét laser. Sau khi bản thiết kế được hoàn thành, ta cần tạo ra tài liệu STL Standard Tessellation Language, một dạng tài liệu quen thuộc với công nghệ sản xuất đắp dần. Làm tesselate theo ngôn ngữ Tesselation chuẩn là chia một vật thể thành những đa giác nhỏ hơn, để mô phỏng cho cấu trúc bên ngoài và cả bên trong của vật thể. Đây là phần rất quan trọng trong sản xuất đắp dần. Khi tài liệu đã được hoàn thiện,12 hệ thống sẽ chia nhỏ thiết kế mẫu thành nhiều lớp khác nhau và chuyển thông tin đến thiết bị sản xuất đắp dần. Sau đó, hệ thống sản xuất đắp dần sẽ tự chế tạo vật thể theo từng lớp một cho đến khi vật thể cần sản xuất được hoàn thiện. Để sản xuất các vật thể, các hệ thống máy in 3D sử dụng kết hợp nhiều công nghệ khác nhau. Các công nghệ này được phân loại dựa vào bản chất vật liệu. In 3D hay sản xuất đắp dần có thể làm việc với vật liệu rắn (nhựa, kim loại, polymer), vật liệu lỏng (nhựa lỏng đông cứng lại nhờ tác động của laser hay ánh sáng điện tử), hay vật liệu dạng bột (bột kim loại, bột gốm kết dính với nhau tạo thành sản phẩm…). Sau quá trình này thường có thêm một vài khâu hoàn thiện sau sản xuất. Có thể là loại bỏ bụi bẩn hoặc các chất liệu khác bám trên sản phẩm. Ngoài ra, đôi khi chúng ta cần thêm quá trình thêu kết để có thể phủ kín các lỗ hổng trên sản phẩm. Hoặc sử dụng một vài quá trình thẩm thấu để phủ kín sản phẩm bằng các vật liệu khác. Các công nghệ sử dụng trong sản xuất đắp dần có thể mở ra nhiều cách kết hợp các loại vật liệu, phương pháp nung chảy và kết dính khác nhau. Mỗi công nghệ đều có những ưu nhược điểm và hiệu quả nhất định theo từng mục đích cụ thể. Trong khi một số công nghệ in 3D chỉ có thể sử dụng một loại vật liệu riêng biệt, một số công nghệ khác lại linh hoạt, có thể làm việc với nhiều loại và dạng vật liệu khác nhau. Gần đây, máy in 3D đã có khả năng sử dụng vật liệu mới như kính, sôcôla và ngay cả các tế bào của con người. 2.1.1. Ứng dụng trong sản xuất và đời sống Công nghiệp sản xuất chế tạo Tất nhiên, các ngành công nghiệp sản xuất đã trở thành đối tượng sử dụng in 3D nhiều nhất. Lý do chính khiến công nghệ sản xuất đắp dần được sử dụng rộng rãi trong môi trường công nghiệp là do nó cho phép sản xuất các bộ phận với số lượng ít, bộ phận có hình dạng phức tạp, cắt giảm phế liệu, tạo nhanh sản phẩm thử nghiệm, sản xuất theo yêu cầu. Lý do nữa để sử dụng in 3D là giúp giảm độ phức tạp trong quản lý chuỗi cung ứng, cho phép sản xuất các bộ phận tại chỗ thay vì phải sản xuất ở nơi khác mang đến. Vì vậy, in 3D mở ra tiềm năng về lợi thế chi phí sản xuất, cải tiến quy trình và cả sản phẩm cho các nhà cung cấp trong một số trường hợp cụ thể. Ngoài mục đích thử nghiệm, thiết kế, tạo mẫu và sản xuất một số bộ phận, công cụ lắp ráp đặc biệt, ngành công nghiệp ô tô đã sử dụng công nghệ in 3D để sản xuất ra những chiếc xe hoàn chỉnh. Trên thực tế, một chiếc xe tên là Urbee đã được sản xuất13 toàn bộ bằng công nghệ in 3D. Nhà sản xuất chiếc xe này đã tập trung vào việc tăng tối đa số lượng các bộ phận xe được in 3D với mục tiêu chính là tiết kiệm nhiên liệu. Công nghiệp điện tử cũng là một trong những ngành ứng dụng đầu tiên của in 3D. Máy in 3D đã được sử dụng để chế tạo các bộ phận phức tạp đặc biệt từ các chất liệu khác nhau và đã mở ra một trào lưu mới của ngành công nghiệp này. Bên cạnh đó, in 3D còn hoàn toàn phù hợp với ngành công nghiệp thời trang, nơi mà cá tính đóng vai trò vô cùng quan trọng. Trang sức và trang phục thiết kế theo yêu cầu cá nhân được sản xuất bằng công nghệ in 3D hiện nay đã trở nên phổ biến trên thế giới. Ứng dụng in 3D trong công nghiệp Wohlers Associates, tháng 5, 2014 Một đối tượng nổi bật khác của công nghệ sản xuất đắp dần là ngành hàng không vũ trụ. Con người đã ứng dụng công nghệ sản xuất đắp dần trong việc sản xuất các bộ phận máy bay, đặc biệt là các bộ phận có hình dạng phức tạp. Công nghệ tiên tiến này hữu ích trong sản xuất công cụ, kiểm tra, bảo trì, lắp ráp và hạn chế số lượng hàng tồn kho. Hơn nữa, in 3D cho phép cải tiến hiệu suất, như tiết kiệm nhiên liệu nhờ giảm trọng lượng các bộ phận từ các nguyên liệu tiên tiến hơn. Tương tự, ngành công nghiệp quốc phòng sử dụng in 3D cho các mục đích sản xuất đặc biệt và tiết kiệm chi phí. Ngoài sản xuất theo yêu cầu phức tạp, sản xuất với số lượng nhỏ, in 3D có lợi thế khác biệt trong sản xuất quốc phòng đó là sản xuất và thay thế n