Công nghệ tạo mẫu nhanh và ứng dụng trong ngành ô tô

Mã SV: 1711504210235, Lớp: 17OTO2 Giới thiệu một số công nghệ tạo mẫu nhanh phổ biến hiện nay, tạo mẫu thành côngcác chi tiết ứng dụng trong nghành ô tô bằng máy in 3D sử dụng công nghệ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

ĐỀ TÀI:

CÔNG NGHỆ TẠO MẪU NHANH

VÀ ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH Ô TÔ

Người hướng dẫn: ThS Bùi Văn Hùng

Sinh viên thực hiện: Hồ Đức Pin Pin

Huỳnh Văn Hiếu

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

ĐỀ TÀI:

CÔNG NGHỆ TẠO MẪU NHANH

VÀ ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH Ô TÔ

Người hướng dẫn: ThS Bùi Văn Hùng

Sinh viên thực hiện: Hồ Đức Pin Pin

Huỳnh Văn Hiếu

Mã sinh viên: 1711504210235

1711504210213

Lớp: 17OTO2

Nhận xét của người hướng dẫn

Tên đề tài: Công nghệ tạo mẫu nhanh và ứng dụng trong ngành ô tô

Sinh viên thực hiện: Hồ Đức Pin Pin, Huỳnh Văn Hiếu

Mã SV: 1711504210235, Lớp: 17OTO2

Giới thiệu một số công nghệ tạo mẫu nhanh phổ biến hiện nay, tạo mẫu thành côngcác chi tiết ứng dụng trong nghành ô tô bằng máy in 3D sử dụng công nghệ in 3DFDM, nhận xét các ưu khuyết điểm của từng công nghệ tạo mẫu, so sánh công nghệhiện đại so với các phương pháp thủ công truyền thống, từ đó chọn các phương pháptạo mẫu tối ưu cho từng loại chi tiết

KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: ThS Bùi Văn Hùng

Sinh viên thực hiện:

- Hồ Đức Pin Pin MSV: 1711504210235 Lớp: 17OTO2

- Huỳnh Văn Hiếu MSV: 1711504210213 Lớp: 17OTO2

1 Tên đề tài:

- CÔNG NGHỆ TẠO MẪU NHANH VÀ ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH Ô TÔ

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

[1] (AIE) (09/09/2020), Tạo mẫu nhanh – Phương pháp và ưu nhược điểm,

[5] (Lê Văn Thảo) (20/05/2020), Ứng dụng của in 3D trong ngành công nghiệp

chế tạo ô tô, https://vnautomate.net/

[6] PGS.TS Phạm Xuân Mai (6/2017), Công nghệ tạo mẫu nhanh và ứng dụng

trong công nghiệp ô tô ở Thaco, Khoa học – Công nghệ và Đổi mới

[7] (Nguyễn Cường) (18/4/2018), Ô_tô được sản xuất bằng công nghệ in 3D,

https://chuyentaomau.com/

3 Nội dung chính của đồ án:

- Tổng quan về công nghệ tạo mẫu nhanh

- Một số công nghệ tạo mẫu nhanh điển hình

- Các loại vật liệu được sử dụng trong công nghệ tạo mẫu nhanh

- Chế tạo một số chi tiết trên ô tô bằng máy in 3D Anycubic Mega Zero4

4 Các sản phẩm dự kiến

- Máy in 3D Anycubic Mega Zero

- Các sản phẩm, chi tiết được chế tạo từ máy in 3D Anycubic Mega Zero

- Bài báo cáo tổng kết

LỜI NÓI ĐẦU

Với sự bùng nổ của ngành công nghiệp 4.0, việc đưa các thiết bị máy móc để hỗtrợ sản suất đã không còn là vấn đề xa lạ nữa Chính vì vậy sự kết hợp máy in 3Dtrong ngành công nghiệp ô tô nói riêng và các ngành khác nói chung cũng đã tạo ra sựphát triển mới mẻ Nếu lúc trước việc thiết kế một chi tiết tinh xảo sẽ kèm theo việcchế tạo khó khăn, khó sản suất hàng loạt, mất rất nhiều ngày, nhân công, tiền của, thìnay với công nghệ in 3D sẽ giúp chúng ta dễ dàng chế tạo, sản suất, tiết kiệm đượcthời gian nhân công, giá thành cũng rẻ hơn rất nhiều, Đồng thời các phương pháp giacông các chi tiết cơ khí hiện nay gây ô nhiễm nhiều đến môi trường xung quanh nhờvào máy in 3D dễ dàng giải quyết vấn đề này đến mức thấp nhất

Nhưng hiện nay tại Việt Nam sự phổ biến của máy in 3D đã chậm hơn rất nhiềutrên thế giới ít nhất là 10 năm Những công nghệ in 3D mà chúng ta vẫn thấy, nhữngthứ mà được bán trên thị trường hoặc các trường kỹ thuật đưa vào chương trình giảngdạy thì đã lạc hậu rất nhiều so với thế giới Và một điều thực tế nếu như cộng động in3D thế giới không tạo ra nguồn mở thì có lẽ đến giờ chúng ta cũng chẳng biết in 3D làgì Có nghĩa là họ đã làm cái mới, am hiểu cái cũ hết rồi mới chia sẻ những thứ cũđến chúng ta Hiện tại in 3D đang ở giai đoạn rầm rộ nhất, nhưng là rầm rộ với thứcông nghệ đã cũ và tất nhiên 5 hay 10 năm nữa chúng ta cũng sẽ bắt kịp với thế giớinhưng mà là thế giới của hiện tại

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Bùi Văn Hùng, trường Đại học Sưphạm Kỹ thuật đã trang bị giúp em những kỹ năng cơ bản và kiến thức cần thiết đểhoàn thành được đồ án này

Tuy nhiên, trong quá trình làm đồ án do kiến thức chuyên ngành của em còn hạnchế nên không thể tránh khỏi một vài thiếu sót khi trình bày và đánh giá vấn đề Rấtmong nhận được sự góp ý, đánh giá của các thầy cô bộ môn để đề tài của em thêmhoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

Nhận xét của người hướng dẫn

Nhận xét của người phản biện

TÓM TẮT

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU 1

CAM ĐOAN 2

MỤC LỤC 3

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ 5

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT 8

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TẠO MẪU NHANH 3

1.1 Giới thiệu về kỹ thuật tạo mẫu nhanh

1.2 Các bước công nghệ trong tạo mẫu nhanh

1.3 Các công nghệ tạo mẫu nhanh

1.4 Dữ liệu đầu vào trong công nghệ tạo mẫu nhanh

1.5 Ứng dụng của công nghệ tạo mẫu nhanh

CHƯƠNG 2: MỘT SỐ CÔNG NGHỆ TẠO MẪU NHANH ĐIỂN HÌNH 8

2.1 Công nghệ tạo mẫu nhanh SLA

2.2 Công nghệ tạo mẫu nhanh SLS

2.3 Công nghệ tạo mẫu nhanh FDM

2.4 Công nghệ tạo mẫu nhanh LOM

2.5 Công nghệ tạo mẫu nhanh SGC

CHƯƠNG 3: CÁC LOẠI VẬT LIỆU ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ TẠO MẪU NHANH 17

3.1 Vật liệu in 3D Polyme

3.2 Vật liệu in 3D kim loại

3.3 Các vật liệu in 3D khác

CHƯƠNG 4: LẮP RÁP, TÌM HIỂU NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY IN 3D ANYCUBIC MEGA ZERO 24

4.1 Giới thiệu về công nghệ và máy in 3D Anycubic Mega Zero

4.2 Các linh kiện điện tử cần thiết

4.3 Quy trình lắp ráp hoàn thiện và cân chỉnh máy in 3D Anycubic Mega Zero 30

4.4 Phần mềm Ultimaker Cura ver 4.8.0

4.5 Các chuẩn giao thức kết nối với máy in 3D

4.6 Nguyên lý hoạt động của máy in 3D Anycubic Mega Zero

CHƯƠNG 5: CHẾ TẠO MỘT SỐ CHI TIẾT TRÊN Ô TÔ BẰNG MÁY IN 3D ANYCUBIC MEGA ZERO 43

5.1 Tạo mẫu một số chi tiết ứng dụng trong ngành ô tô

5.2 Sản phẩm được in bằng máy in 3D Anycubic Mega Zero

5.3 Các lỗi thường gặp và cách khắc phục

5.4 Ưu nhược điểm của công nghệ in 3D FDM so với sản xuất truyền thống

KẾT LUẬN 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

Hình 2.2 Nguyên lí làm việc máy tạo mẫu nhanh SLA 9

Hình 2.4 nguyên lí làm việc máy tạo mẫu nhanh SLS 11Hình 2.5 máy in 3D Anycubic mega S sử dụng công nghệ FDM 13Hình 2.6 Nguyên là hoạt động của phương pháp LOM 14

Hình 4.3 Nguyên lý hoạt động của công tắc hành trình dạng bánh gạt 26

Hình 4.9 Lắp ráp trụ, và motor bước cho trục Z 30Hình 4.10 Ráp trục, gắn motor bước trục X và con đùn vật liệu 30

Hình 4.13 Nối dây điện từ hộp điều khiển đến các thiết bị 32

Hình 4.18 Hoàn thành máy in 3D 34

Hình 4.21 Nhấn Install để hoàn tất quá trình cài đặt 36

Hình 4.29 Vị trí cắm Mini USB để kết nối máy tính với máy in 3D 40

Hình 4.31 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy in 3D Anycubic

Mega Zero

41

Hình 4.32 Sơ đồ các bước chuyển đổi tệp tin dùng cho máy in 3D 41

Hình 5.1 Piston được mô phỏng bằng phần mềm Solidworks 43Hình 5.2 Đầu nhỏ thanh truyền được mô phỏng bằng phần mềm

Hình 5.9 Núm điều chỉnh âm lượng được in bằng máy in 3D

Anycubic Mega Zero

46

Hình 5.10 Núm điều chỉnh âm lượng được in bằng máy in 3D

Anycubic Mega Zero

46

Hình 5.11 Đầu nhỏ và thân thanh truyền được in bằng máy in 3D

Anycubic Mega Zero

47

Hình 5.12 Đầu nhỏ và thân thanh truyền được in bằng máy in 3D

Anycubic Mega Zero

47

Hình 5.17 Viền và sóng trên sản phẩm khi in hình tròn 51

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

SLS Selective Laser Sintering

SLA Stereo Lithography Apparatus

SGC Solid Ground Curing

LOM Laminated Object Manufacturing

FDM Fused Deposition Manufacturing

ABS Acrylonitrin Butadien Styren

CAD Computer Aided Design

TPU Thermoplastic Polyurethanes

PETG Polyethylene Terephthalate Glycol

HIPS High Impact Polystyrene

GPS Global Positioning System

FDM Fused Deposition Modeling

SD Secure Digital

MỞ ĐẦU

1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài:

Công nghệ in 3D hiện tại đã trở nên phổ biến ở các nước trên thế giới nhiềuhãng sản xuất nổi tiếng đã ra đời như: Makerbot, Ultimaker, Creatbot, 3D systems,Mankati, với các sản phẩm mang tính thương mại Tuy nhiên với thị trường ViệtNam in 3D dường như vẫn còn khá mới mẻ

Công nghệ in 3D là một công nghệ mới trong lĩnh vực gia công chế tạo, hiệnđang được chú trọng và phát triển ở nhiều quốc gia trên thế giới Ngày nay côngnghệ in 3D phát triển rất đa dạng, với mỗi sản phẩm 3D có thể được in ra với nhiềuloại vật liệu khác nhau, vật liệu dạng khối, dạng lỏng, dạng bột bụi

Công nghệ in 3D đã phát triển đến mức có thể ứng dụng trong rất nhiều lĩnhvực khác nhau Với những người khuyết tật, in 3D có thể giúp tạo ra những bộ chântay giả với chi phí chỉ khoảng 2 triệu đồng Còn trong kỹ thuật thì in 3D giúp tạonên các mẫu vật thể một cách nhanh chóng và chính xác Đặc biệt trong y học đãứng dụng rất nhiều vào việc tạo ra các mẫu bộ phận cơ thể con người, giúp cho quátrình chữa bệnh thành công hơn

Trong lĩnh vực xây dựng, lợi thế tiềm năng của các công nghệ này bao gồmxây dựng nhanh hơn, chi phí lao động thấp hơn, tăng độ phức tạp và/hoặc độ chínhxác, tích hợp nhiều hơn các chức năng và ít chất thải sinh ra Công nghệ này đã giatăng đáng kể tính phổ biến trong những năm gần đây khi nhiều công ty mới nổi lêntrên thị trường, bao gồm một số công ty được hỗ trợ bởi những ông lớn trong ngànhxây dựng Điều này dẫn đến một số cột mốc quan trọng, chẳng hạn như tòa nhà in3D đầu tiên (Winsun), cây cầu in 3D đầu tiên (D-Shape), chi tiết in 3D đầu tiêntrong một tòa nhà công cộng (XtreeE), tòa nhà in 3D đầu tiên ở châu Âu và CIS(Specavia), tòa nhà in 3D đầu tiên ở Châu Âu được chính quyền (3DPrinthuset)chấp thuận hoàn toàn và rất nhiều công trình khác

Ứng dụng lớn nhất của công nghệ 3D có thể là sản xuất linh kiện, bất kỳ chitiết nào từ đơn giản đến các tạp chí đều có thể sử dụng máy trong 3D để tạo nên.Ngoài ra, công nghệ in 3D còn giúp người dùng có thể sửa chữa, thay thế các linhkiện hư hỏng một cách dễ dàng Cho dù linh hoạt đó có hiếm hay không còn sảnxuất nữa Tất cả bạn cần phải có thiết kế tập tin của linh kiện, bạn có thể thiết kếlinh kiện qua phần mềm chuyên dụng như Autocad, Solidwork…

Ngoài ra, công nghệ in 3D còn có tiềm năng phát triển rất lớn trong sản xuất, y

tế, công nghiệp, văn hóa xã hội…

2 Lý do chọn đề tài:

Các phương pháp gia công các chi tiết cơ khí hiện nay cần rất nhiều sự canthiệp của con người và gây ô nhiễm nhiều đến môi trường xung quanh, vì vậy, côngnghệ in 3D là cần thiết Máy in 3D không chỉ phục vụ các sinh viên kiến trúc, đồhọa mà còn có thể áp dụng cho những nhà nghiên cứu, kĩ sư, giảng viên hay bất kỳ

cá nhân nào có nhu cầu in tạo mẫu 3D Ví dụ như các giảng viên có thể sử dụngmáy in 3D để in ra các chi tiết máy cho sinh viên của mình tiếp cận thực tế mẫu vậttrong các tiết học để tăng cường khả năng thu nhận kiến thức của sinh viên, từ đókiến thức sẽ không còn là hình ảnh vẽ trên sách vở Hay những kĩ sư có thể sử dụngmáy in 3D in nhanh các chi tiết máy để phục vụ khách hàng nhanh nhất với chấtlượng tốt nhất Vì thế, với những ứng dụng rộng rãi như thế chúng em đã lựa chọnnghiên cứu máy in 3D để thực hiện đồ án tốt nghiệp của mình

- In các chi tiết có ứng dụng thực tiễn cũng như mô phỏng trong ngành ô tô

4 Phương pháp nghiên cứu:

- Tìm kiếm, tổng hợp các tài liệu liên quan đến đề tài

- Tổng hợp ưu, nhược điểm của phương pháp in 3D sử dụng công nghệ FDM sovới các phương pháp truyền thống

5 Đối tượng nghiên cứu:

Nghiên cứu máy in 3D trong ngành công nghiệp ô tô để in các chi tiết phức tạpnhưng sản xuất ở quy mô lớn

6 Phạm vi nghiên cứu:

Khoa Cơ Khí Ô Tô – trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Đà Nẵng

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TẠO MẪU

NHANH

1.1 Giới thiệu về kỹ thuật tạo mẫu nhanh

Kỹ thuật tạo mẫu nhanh (Rapid Prototyping - RP) là kỹ thuật in hình ảnh nổi chitiết mẫu Là khái niệm mới mẻ trong lĩnh vực chế tạo máy hiện nay Phương phápnày có thể tạo ra vật thể không gian 3 chiều trực tiếp từ dữ liệu mô hình CAD 3Dvới thời gian rất ngắn Kỹ thuật này góp phần giảm đáng kể thời gian, chi phí trongquá trình thiết kế cơ khí So với phương pháp gia công truyền thống kỹ thuật này có

ưu điểm như sau: Không cần chuẩn bị dụng cụ cắt gọt Không tốn đồ gá, sửa đổinhanh, thiết kế lại chi tiết thuận lợi Có thể thiết kế những chi tiết phức tạp mà khigia công trên những máy công cụ số khó khăn hoặc không gia công được

Ra đời vào năm 1998, kỹ thuật tạo mẫu nhanh đang tồn tại hơn 30 công nghệkhác nhau như SLA, LOM, SLS, Với nguyên tắc chung là bồi đắp vật liệu hoặctách vật liệu theo lớp Với mỗi phương pháp, mỗi loại vật liệu khác nhau thì độchính xác cũng khác nhau

Ưu điểm của công nghệ tạo mẫu nhanh:

- Tăng khả năng quan sát trong quá trình thiết kế

- Tạo được mẫu có độ phức tạp cao

- Giảm chi phí, thời gian thiết kế và chế tạo

- Cho phép giảm chu kỳ thiết kế, chế tạo sản phẩm để mang sản phẩm ra thịtrường nhanh hơn

Nhược điểm của công nghệ tạo mẫu nhanh:

- Độ bền của mẫu phụ thuộc vào vật liệu và công nghệ sử dụng

- Độ chính xác của sản phẩm không cao vì nguyên tắc gia công đắp vật liệutheo từng lớp

- Giá thành của sản phẩm còn cao do chi phí đầu tư và bảo trì thiết bị lớn

1.2 Các bước công nghệ trong tạo mẫu nhanh

Quá trình tạo mẫu nhanh của mỗi công nghệ có những điểm khác nhau, nhưngchúng đều có các bước sau:

+ Bước 1: Mô hình hoá CAD

Đây là bước đầu tiên trong quá trình tạo mẫu nhanh, áp dụng cho tất cả các hệthống tạo mẫu nhanh khác nhau, nó gắn liền với việc tạo mô hình 3D của vật thểthiết kế bằng máy tính

Để tạo ra mô hình vật thể thiết kế, người thiết kế có thể xây dựng mô hình nhờphần mềm CAD, Scaner hoặc tạo dựng vật thể theo toạ độ mà máy đo toạ độ cungcấp

Đây là bước quan trọng nhất và quyết định đến chất lượng và độ chính xác củasản phẩm

+ Bước 2: Xuất sang dạng file STL

Thông thường một file CAD cần chuyển đến bộ dịch của máy tạo mẫu nhanh.Bước này đảm bao dữ liệu CAD đưa vào máy tạo mẫu nhanh được định dạng STL,dạng mô hình biểu diễn mặt biên gồm nhiều mình tam giác rất nhỏ

Đây là định dạng tiêu chuẩn của máy tạo mẫu nhanh

+ Bước 3: Tạo các chân đỡ sản phẩm

Bước này nhằm tạo chân đỡ và được lưu trong 1 file CAD riêng Các nhà thiết

kế CAD có thể trực tiếp thực hiện nhiệm vụ này hoặc bằng các phần mềm chuyêndụng của tạo màu nhanh Việc thiết kế chân để nhằm:

 Đảm bảo các lưỡi phủ không bị va vào mặt bàn đặt chi tiết

 Đảm bảo bất cứ biên dạng nhỏ nào của bàn đặt chi tiết cũng không ảnh hưởngđến quá trình chế tạo chi tiết

 Cung cấp phương thức đơn giản nhất cho việc lấy sản phẩm ra khỏi tấm đếkhi chế tạo xong

+ Bước 4: Cắt lát

Cả chi tiết và chân đỡ đều phải cắt lát Chi tiết được cắt lát toán học bằng máytính thành 1 chuỗi các mặt phẳng song song với nhau Cũng trong bước này cầnphải lựa chọn các thông số như chiều dày lớp cắt, kiểu chế tạo dự tính, chiều sâulưu hoá, khoảng cách các bước quét cần thiết

Để quá trình chế tạo được tốt thì phải định hướng chế tạo Một quá trình địnhhướng chế tạo hợp lý có thể nâng cao được độ chính xác chi tiết và giảm thời gianchế tạo chi tiết do đó giảm được giá thành sản phẩm Định hướng chế tạo phụ thuộcvào mục tiêu lựa chọn, có nhiều mục tiêu như: Chiều cao chế tạo, chất lượng bềmặt, việc chế tạo các phần nâng đỡ sản phẩm

+ Bước 5: Chế tạo

Đây là giai đoạn polyme hoá nhựa hay thiêu kết vật liệu và kết quả cuối cùngmột vật thể 3D được tạo ra Tuy theo phương pháp gia công việc chế tạo được thựchiện với phần cứng và phần mềm với vật liệu thích hợp Nhưng quá trình chế tạo

vẫn tuân theo nguyên tắc gia công vật liệu theo từng lớp, lớp này kế tiếp lớp kia.Vật thể được hình thành có thể theo cách bồi đắp vật hay tách bỏ vật liệu theo lớp.Kết cấu đỡ được chế tạo trước hoặc được chế tạo cùng với chỉ tiết Tuỳ theophương pháp, sau mỗi lớp bàn đỡ được hạ xuống hoặc nâng lên để gia công lớp tiếptheo Các chuyển động của bàn đỡ và dụng cụ đều được lập trình và điều khiểnbằng máy tính.

+ Bước 6: Loại bỏ vật liệu thừa, hoàn thiện và làm sạch vật thể chế tạo

Sau khi kết thúc quá trình chế tạo, vật liệu thừa (bột thừa trong phương phápthiêu kết, nhựa lỏng thừa, các lớp vật liệu đã được cắt bỏ trong phương phápLOM ) được lấy đi khỏi vùng gia công Vật thể sau khi chế tạo được lấy ra khỏivùng gia công và được làm sạch bằng các phương pháp như phun khí, sửa và làmsạch bằng phương pháp cơ khí

+ Bước 7: Xử lý sau chế tạo

Trong một số công nghệ tạo mẫu nhanh, vật thể sau chế tạo mới chỉ được thiêukết hay polyme hoá một phần nên chưa đạt được các chỉ tiêu cao nhất về các tínhchất cơ lý hoá nên cần phải có các bước xử lý tiếp theo tuỳ theo phương pháp chếtạo Vật thể sau khi được tạo hình có thể được thiêu kết hoàn thiện hoặc nhủng vàonhựa hay cao su để tiến hành polyme hoá hay lưu hoá để đạt yêu cầu đặt ra

+ Bước 8: Hoàn thiện chi tiết

Tuy theo mục đích sử dụng, có thể dùng nhiều mức hoàn thiện chi tiết nhằm môhình hoá quan sát và mô hình hoả khái niệm, chỉ cần loại bỏ các chân đỡ là được

Để linh hoạt và tối ưu hơn có nhiều phương pháp hoàn thiện như bằng tay, phuncác hạt có kích thước nhỏ, hay biện pháp tích hợp cả hai phương pháp trên Các chitiết cũng có thể được đánh bóng, sơn hay phủ kim loại

1.3 Các công nghệ tạo mẫu nhanh

1.3.1 Các công nghệ tạo mẫu nhanh sử dụng vật liệu ở dạng lỏng

a Hoá rắn polime lỏng cảm quang

- Phương pháp này được xây dựng dựa trên hiện tượng một số loại polime lỏng bịhoả rắn dưới tác động của bức xạ điện tử: VD: như tia tử ngoại, tia laze…

- Chi tiết có thể được xây dựng bằng cách hoá rắn từng điểm hoặc hoả rắn toàn bộlớp

- Phương pháp này được áp dụng khá phổ biến

b Hoá rắn vật liệu nóng chảy

- Đây là phương pháp dựa trên việc làm chảy và hoá rắn lại vật liệu chế tạo chitiết

- Phương pháp này có 2 dạng chính đó là lắng đọng vật liệu nóng chảy tại cácđiểm và hoá rắn vật liệu cả lớp cùng lúc.

1.3.2 Các công nghệ tạo mẫu nhanh sử dụng vật liệu ở dạng bột

Các phương pháp này tạo chi tiết bằng cách liên kết các hạt dạng bột với nhaubằng tia Laze hay bằng vật liệu kết dính riêng Có 3 phương pháp được dùng phổbiến hiện nay khi tạo chỉ tiết dạng bột là:

- Thiêu kết có chọn lọc bằng băng Laze

- Tạo hình dạng lưới bằng kỹ thuật Laze

- Sử dụng công nghệ in 3 chiều

1.3.3 Các công nghệ tạo mẫu nhanh sử dụng vật liệu ở dạng tấm

Các phương pháp này tạo chi tiết bằng cách dụng tia Laze hay vật liệu kếtdính liên kết các tấm mỏng với nhau Có 3 phương pháp được dùng hiện nay khitạo chi tiết dạng tấm:

- Gia công vật liệu dạng tấm mỏng

- Tạo hình dùng tấm giấy

- Polime hóa các lá vật liệu rắn

1.4 Dữ liệu đầu vào trong công nghệ tạo mẫu nhanh

Dữ liệu đầu vào quan trọng nhất cần thiết cho công nghệ tạo mẫu nhanh là dữliệu về biên dạng của mô hình cần chế tạo Ngoài ra còn cần các thông tin khác nhưdung sai, chất lượng bề mặt, vật liệu gia công, phương pháp và thông số gia công

Dữ liệu về mô hình chủ yếu ở các dạng sau:

Đúc khuôn vỏ mỏng là một quá trình đúc chính xác để chế tạo làm những chi tiết

có hình dáng sắc cạnh từ các hợp kim Hiệu quả chủ yếu khi áp dụng phương pháptạo mẫu nhanh trong công nghệ đúc khuôn võ mỏng là khả năng tạo ra mẫu có độchính xác cao, chi phi thấp và thời gian để tạo mẫu ngắn

1.5.2 Chế tạo dụng cụ

Người ta ứng dụng công nghệ tạo mẫu nhanh trong chế tạo dụng cụ như điện cựctrong gia công tia lửa điện, chế tạo các khe hở hoặc ruột của khuôn phun nhựa, ốngdẫn hệ thống điều hòa nhiệt độ

1.5.3 Tạo mẫu nhanh trong chế tạo sản xuất

Các vật thể chế tạo bằng tạo mẫu nhanh ngày càng được sử dụng thường xuyên

để kiểm tra chức năng và có thể kiểm tra trước khi sản xuất hàng loạt Bằng cách

đó người ta có thể kịp thời phát hiện các lỗi ở giai đoạn khi mà sự thay đổi chưa tốnkém lắm

Tạo mẫu nhanh cho một mô hình vật lý có thể sử dụng được ngay như là một môhình CAD 3D có sẵn Mô hình vật lý là một công cụ truyền đạt thông tin hoàn hảo.Nếu một hình ảnh bằng một ngàn lời nói thì mô hình vật lý bằng một ngàn hìnhảnh

1.5.4 Ứng dụng tạo mẫu nhanh trong y học

Ứng dụng phương pháp tạo mẫu nhanh trong y học là một lĩnh vực mới Nhiềuứng dụng đã trở nên rất quan trọng do sự hội tụ của ba công nghệ riêng biệt đó là:hình ảnh nội soi, đồ họa điện toán, CAD và tạo mẫu nhanh

CT (Computer-Assisted Tomography) và URI (Magnectic Resonance Imaging)cung cấp những hình ảnh để giải quyết tốt những cấu trúc bên trong của cơ thể conngười Ví dụ các cấu trúc của xương và các cơ quan Những hình ảnh này được xử

lý bằng những công cụ phần mềm thích hợp Nó có thể chuyển kết quả cho quitrình tạo mẫu nhanh và tạo ra vật thể vật lý, mô hình này được gọi là mô hình yhọc

Công nghệ này cung cấp cho bác sĩ và nhà phẫu thuật những công cụ mới những

mô hình vật lý của cấu trúc bên trong là cơ sở để hội chẩn và chuẩn bị cho nhữngtrường hợp phẫu thuật phức tạp một cách tốt hơn

CHƯƠNG 2: MỘT SỐ CÔNG NGHỆ TẠO MẪU NHANH ĐIỂN

HÌNH

2.1 Công nghệ tạo mẫu nhanh SLA

Hình 2.1: Máy in 3D SLAThiết bị SLA 190 là thiết bị đầu tiên của phương pháp tạo mẫu nhanh và sử dụngtia laser He-Cd Thiết bị SLA – 350 sử dụng laser ở trạng thái rắn Nd: YVO4 Thiết

bị SLA – 500 sử dụng tia laser Argon-ion rất mạnh Tất cả các thiết bị đều sử dụngchung một loại vật liệu sản xuất là loại nhựa lỏng có khả năng đông đặc dưới tácdụng của các tia tử ngoại như: tia gama, tia cực tím, tia x, tia electron, phóng xạ củatrường điện từ… như expoxy, actylates Tên thương mại của các loại nhựa nàylà: Accura 60 plastic, Accura 25 plastic Accura 10 plastic, Accura 50 Naturalplastic, Accura 50 Grey plastic, Accura Bluestone nano-composite plastic, Accura45HC plastic

Quá trình tạo mẫu bằng phương pháp SLA được trải qua 5 giai đoạn:

- Tạo mô hình CAD 3D

- Tạo file dữ liệu STL

từ thùng đựng chất lỏng và chất lỏng còn lại thông thường được xử lý trong lò nungđặc biệt Bởi vì chi tiết được tạo thành trong môi trường chất lỏng và bên trong vậtthể còn chứa chất lỏng polyme, do đó cần thiết phải thêm các kết cấu trợ giúp đểtăng độ cứng chi tiết và để tránh cho phần chi tiết đã được tạo thành chìm trongchất lỏng không bị nổi lên hoặc không bị trôi nổi tự do ở trong thùng

Sau khi lấy chi tiết ra khỏi hệ thống SLA, chi tiết phải trải qua một loạt các quátrình hậu xử lý để làm sạch, gỡ bỏ cơ cấu trợ giúp

2.1.2 Một số ưu, nhược điểm của phương pháp SLA

Ưu điểm:

- Hệ thống cứng vững và hoàn toàn tự động

- Độ chính xác kích thước cao +/- 0.1 mm.

- Độ bóng bề mặt cao

- Độ phân giải cao phù hợp với các chi tiết phức tạp

- Với sự hỗ trợ của phần mềm chuyên dụng QuickCast cho phép tạo mẫu choquá trình đúc khuôn kim loại nhanh chóng và chính xác

Nhược điểm:

- Sản phẩm bị cong vênh

- Giả thành hơi cao

- Vật liệu sử dụng bị hạn chế

- Phải qua giai đoạn hậu xử lý

- Chi phí vận hành và bảo trị cao

2.2 Công nghệ tạo mẫu nhanh SLS

Hình 2.3: Máy tạo mẫu nhanh SLS sPro 60HDPhương pháp SLS (Selective Laser Sintering) này được phát minh bởi CarlDeckard vào năm 1986 ở trường đại học Texas và được bằng sáng chế 1989, đượcđưa ra thị trưởng bởi tập đoàn DTM (được thành lập 1987) Thiết bị đầu tiên đượcthương mại hoá vào 1992 Đây là một trong những phương pháp đầu tiên và được

công nhận sau SLA Phương pháp này cũng dựa trên quá trình chế tạo từng lớpnhưng chất polymer lỏng được thay bằng vật liệu bột.

2.2.1 Nguyên lý làm việc

Hình 2.4: Nguyên lí làm việc máy tạo mẫu nhanh SLSPhương pháp SLS sử dụng tính chất của vật liệu bột là có thể hóa rắn dưới tácdụng của nhiệt (như nylon, elastomer, kim loại) Một lớp mỏng của bột nguyên liệuđược trái trên bề mặt của xy lanh công tác bằng một trống định mức Sau đó, tialaser hóa rắn (kết tinh) phần bột nằm trong đường biên của mặt cắt (không thực sựlàm chảy chất bột), làm cho chúng dính chặt ở những chỗ có bề mặt tiếp xúc

Trong một số trường hợp, quá trình nung chảy hoàn toàn hạt bột vật liệu được ápdụng Quá trình kết tinh có thể được điều khiển tương tự như quá trình polymer hoátrong phương pháp tạo hình lập thể SLA Sau đó xy lanh hạ xuống một khoảngcách bằng độ dày lớp kế tiếp, bột nguyên liệu được đưa vào và quá trình được lặplại cho đến khi chi tiết được hoàn thành

Trong quá trình chế tạo, những phần vật liệu không nằm trong đường bao mặtcắt sẽ được lấy ra sau khi hoàn thành chi tiết, và được xem như bộ phận phụ trợ đểcho lớp mới được xây dựng Điều này có thể làm giảm thời gian chế tạo chi tiết khidùng phương pháp này Phương pháp SLS có thể được áp dụng với nhiều loại vậtliệu khác nhau: Policabonate, PVC, ABS, nylon, sáp Những chi tiết được chế tạobằng phương pháp SLS tương đối nhám và có những lỗ hỗng nhỏ trên bề mặt nêncần phải xử lý sau khi chế tạo (xử lý tỉnh)

Vật liệu sử dụng: Polycacbonate (PC), nylon, sáp, bột kim loại (copperpolyamide, rapid steel), bột gồm (ceramic), glass filled nylon, vật liệu đàn hồi(elastomer)

2.2.2 Quá trình tạo mẫu

Sản phẩm được chia thành các lát cắt từ file định dạng STL tạo một lớp bằngcách trải các lớp bột, thiếu kết bằng nguồn laser CO2 theo các bước sau:

- Một lớp vật liệu bột nóng chảy được đặt vào buồng chứa sản phẩm

- Lớp vật liệu bột đầu tiên được quét bằng tia laser CO2 và đông đặc lại và vậtliệu bột không được xử lý sẽ được đưa trở về thùng chứa vật liệu

- Khi lớp thứ nhất đã hoàn thành thì lớp vật liệu bột thứ hai được cấp và thôngqua con lăn cơ khí chuẩn bị cho quá trình quét lớp thứ hai

- Bước hai và bước ba được lặp lại cho đến khi sản phẩm được hoàn thành.Sau khi quá trình kết thúc, sản phẩm được lấy ra khỏi buồng xử lý và có thể quagiai đoạn hậu xử lý hoặc đánh bóng lại như phun cát tùy từng ứng dụng của sảnphẩm

2.2.3 Một số ưu, nhược điểm của phương pháp SLS

- Không cần cơ cấu hỗ trợ (Support)

- Giảm sự bóp méo do ứng suất

- Giảm các giai đoạn của quá trình hậu xử lý như chỉ cần phun cát

- Không cần xử lý tỉnh (Post-curing)

- Chế tạo cùng lúc nhiều chi tiết

Nhược điểm:

- Độ bóng bề mặt thô

- Chi tiết ở trạng thái rỗ

- Lớp đầu tiên có thể đòi hỏi một đế tựa để giảm ảnh hưởng nhiệt

- Mật độ chi tiết không đồng nhất

- Thay đổi vật liệu cần phải làm sạch máy kỹ càng

2.3 Công nghệ tạo mẫu nhanh FDM

Công nghệ in 3D FDM được phát triển bởi S Scott Crump vào cuối những năm

1980 Máy in 3D dùng công nghệ FDM xây dựng mẫu bằng cách đùn nhựa nóngchảy rồi hoá rắn từng lớp tạo nên cấu trúc chi tiết dạng khối Phương pháp nàyđược thương mại hóa bởi công ty Stratasys vào năm 1989 Sản phẩm chính của

công ty là dòng máy FDM-900, FDM-1600 và FDM-1650 Vật liệu sử dụng trongFDM là các loại nhựa nhiệt dẻo: ABS, polyamid, nylon, sáp.

Thời gian in phụ thuộc vào kích thước và độ phức tạp của một đối tượng in.Các đồ vật nhỏ có thể in tương đối nhanh chóng trong khi các bộ phận phức tạpđòi hỏi nhiều thời gian hơn So với kỹ thuật SLA, FDM thực hiện in chậm hơn

Vì giá thành máy và vật liệu in 3D rẻ, nên công nghệ này đang là công nghệ in3D phát triển mạnh nhất, phổ biến nhất hiện nay (còn được gọi là công nghệ in 3DFFF) Điển hình là các dòng máy in 3D Reprap hoặc máy in 3D giá rẻ (Makerbot,Printerbot, Flashforge, )

Hình 2.5: Máy in 3D Anycubic mega S sử dụng công nghệ FDM

2.3.1 Nguyên lý làm việc của máy in 3D công nghệ FDM

Công nghệ FDM/FFF dựa trên nguyên tắc làm nóng chảy sợi nhựa được lắnglại thông qua một đầu phun nhiệt trên một bề mặt Cử động của đầu phun đượcđiều khiển dựa trên số liệu 3D được cung cấp đến máy in Mỗi lớp sau khi lắng lại

sẽ rắn hóa và liên kết với lớp được in trước đó

Vật liệu cung cấp sau khi qua đầu phun được gia nhiệt sẽ nóng chảy và đùn ratấm đế theo đường dẫn bởi Quickslide tạo ra lớp đầu tiên Chiều rộng của vật liệuthoát ra có thể thay đổi trong khoảng 0,254mm-2,54mm

Khi một lớp vật liệu hoàn thành, đầu phun của máy sẽ di chuyển theo phương Z

để tạo ra lớp kế tiếp Lớp vật liệu vừa đùn ra sẽ liên kết với lớp vật liệu trước đó.Quá trình lặp lại cho đến khi mẫu được tạo ra hoàn chỉnh

2.3.2 Một số ưu và nhược điểm của xông nghệ FDM

Ưu điểm:

- Khả năng chịu lực không đồng nhất

2.4 Công nghệ tạo mẫu nhanh LOM

Công nghệ tạo mẫu LOM (Laminate Object Manufacturing ) được phát minhbởi Michael Feygin vào năm 1985 và được tung ra thị trưởng bởi công ty Helisy

Hình 2.6: Nguyên là hoạt động của phương pháp LOM

2.4.1 Nguyên lý làm việc

Đầu tiên, thiết bị nâng ở vị trí cao nhất cách con lăn nhiệt một khoảng bằng đúng

độ dày của lớp vật liệu, tiếp theo con lăn nhiệt sẽ cán lớp vật liệu này, dưới bề mặtcủa vật liệu có chất kết dính mà khi được ép và gia nhiệt bởi trục lăn nó sẽ giúp lớpnày liên kết với lớp trước Hệ thống quang học sẽ đưa tia laser đến để cắt vật liệutheo hình dạng hình học của mô hình đã tạo từ CAD Vật liệu được cắt bởi tia lasertheo đường viên của mặt cắt lát Phần vật liệu dư sẽ được thu hồi bằng con lăn hồiliệu Sau đó để hạ xuống cấu nâng hạ xuống thấp và vật liệu mới được nạp vào, cơcấu lại nâng lên chậm đến vị trí thấp hơn chiều cao trước đó, trục cán sẽ tạo liên kếtgiữa lớp thứ hai với lớp thứ bằng đúng chiều dày lớp vật liệu kể tiếp

Chu kỳ này được lặp lại cho đến khi kết thúc Những vật liệu dư đóng vai trò như

cơ cấu phụ trợ để đỡ cho chi tiết Vật liệu dư này cũng được cắt thành những đườngngang dọc (cross-hatch) Những đường giao tuyển song song này làm bong nhữngvật liệu dư để nó được lấy đi dễ dàng sau khi chế tạo Sau đó, bề mặt của chi tiết cóthể được đánh bóng, xi mạ, hoặc sơn phủ theo yêu cầu Theo nguyên tắc tất cả cácvật liệu dạng tấm đều có thể sử dụng cho hệ thống LOM Nhưng thông thườngLOM sử dụng nhiều nhất là giấy, plastic, gốm và vật liệu composite

2.4.2 Một số ưu nhược điểm của phương pháp LOM

- Không cần thiết kết cấu hỗ trợ

- Tốc độ cao, nhanh hơn các phương pháp tạo lớp khác bởi vì tia laser không cắttoàn bộ diện tích mà chỉ quét theo chu vi bên ngoài Do đó, vật liệu dãy vàmỏng có tốc độ cắt bằng nhau

- Không có sự thay đổi pha trong quá trình chế tạo chi tiết nên tránh được độ corút của vật liệu

- Không độc hại và ô nhiễm môi trường

2.5 Công nghệ tạo mẫu nhanh SGC

Hệ thống tạo mẫu nhanh SGC (Solid Ground Curing) được sản xuất bởi công tyCubital Ltd Công ty Cubital Ltd được thành lập 1987 và sản phẩm thương mại đầutiên là 1991 Bên ngoài Israel, công ty Cubital còn có các công ty ở Mỹ và Đức Cácsản phẩm của Cubital bao gồm: Solider 4600 và Solider 5600 (tính đến năm 1997)

2.5.1 Nguyên lý làm việc

Chi tiết được xây dựng từng lớp một từ vật liệu lỏng photopolymer Vật liệu này

sẽ bị đông cứng dưới tác dụng của tia cực tím

Các bước được tiến hành như sau:

- Chuẩn bị dữ liệu

- Tạo mặt nạ và tạo mẫu.

Mặt nạ này được tạo từ dữ liệu CAD nhập và in trên một nền trong suốt (thủytỉnh) bằng phương pháp tĩnh điện, giống như quá trình được sử dụng trong máyphotocopy và máy in laser Một lớp màu đen sẽ phủ lên toàn bộ bề mặt trữ nhữngtiết diện của sản phẩm thể hiện bằng những miền trong suốt phản ánh chính xác mặtcắt ở lớp hiện hành của sản phẩm Lớp màu đen này có thể xóa được để tạo mặt nạcho những lớp vật liệu tiếp theo Dưới tác dụng của chùm tia tử ngoại xuyên quatấm thuỷ tinh khi tấm thuỷ tinh di chuyển đến vị trí gần phía trên đỉnh của lớp mỏngchất lỏng polymer và chiếu vào thủng vật liệu bên dưới Phần vật liệu bị chiếu bởitia tử ngoại sẽ được đông đặc nhanh chóng, cùng lúc này hình ảnh trên tấm thuỷtinh sẽ được xoá đi để chuẩn bị cho lớp tiếp theo Vật liệu dư không bị đông đặc sẽđược thu hồi lại, và khoảng trống xung quanh sản phẩm đang được chế tạo sẽ đượcđiền đầy bằng sáp (wax), có tác dụng như là bộ phận hỗ trợ trong suốt quá trình tạosản phẩm Để đảm bảo cho quá trình hoà rắn nhanh, sáp lòng được đông đặc bằngmột tấm làm nguội sáp Sau đó, đầu phay sẽ làm nhẵn bề mặt sản phẩm và xác địnhđúng bề dày của một lớp Bộ phận đỡ sản phẩm sẽ dịch xuống dùng bằng chiếu dàycủa một lớp và quá trình được lập lại cho đến khi hoàn thành sản phẩm

2.5.2 Một số ưu nhược điểm của phương pháp SGC

Ưu điểm:

- Hệ thống xử lý song song: quá trình tạo mẫu và xử lý tỉnh xảy ra song song do

đó tiết kiệm thời gian từ 25-50%, giảm ứng suất bên trong và độ cong vênhsản phẩm

- Không cần thiết kế kết cấu hỗ trợ

- Phải qua giai đoạn hậu xử lý

- Chi phí vận hành và bảo trí cao

- Phải lấy sáp ra khỏi sản phẩm khi chế tạo xong

CHƯƠNG 3: CÁC LOẠI VẬT LIỆU ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG

CÔNG NGHỆ TẠO MẪU NHANH

Các loại vật liệu in 3D cùng công nghệ và máy in 3D luôn luôn được phát triểnvới nhau một cách gắn bó Bởi vì, khi công nghệ và kỹ thuật máy in càng cao sẽphải cần nguồn vật liệu tốt, đồng thời vật liệu cao cấp, chất lượng bắt buộc máy in

và công nghệ in cũng phải được cải thiện để đáp ứng được nhu cầu Nếu như trướcđây, vật liệu in 3D chủ yếu chỉ là nhựa dẻo, bột kim loại hay bột sứ, thì hiện nay với

sự nghiên cứu và phát triển không ngừng, người ta đã phát minh thêm nguồn vậtliệu in ngày càng đa dạng, phong phú hơn Đặc biệt, phải kể đến các loại vật liệunày vô cùng thân thiện với môi trường, an toàn cho con người lẫn thực phẩm, thậmchí còn in được các các chất liệu hữu cơ có thể ăn được như socola, đường kính…

Hình 3.1: Lego in 3D sử dụng nhựa ABS

3.1.2 Nhựa lỏng Resin

Nhựa lỏng 3D Resin hay còn gọi là mực in lỏng 3D ở dạng lỏng, thường đượcứng dụng nhiều trong lĩnh vực kim hoàn Chúng tạo ra các mẫu trang sức có nhiềuchi tiết với độ khó cao và tinh xảo Những loại máy in 3D in được Resin là SLA vàDLP

Một số dòng Resin phổ biến:

- High Detail Resin: một dòng Resin sáng, lỏng được dùng khi cần tạo những

mẫu vật có độ chi tiết sắc sảo

- Paintable Resin: là loại vật liệu nhựa Resin có độ bóng mượt rất cao, nhìn

như sơn phủ, được dùng để sáng tạo những sản phẩm cần độ bóng sáng hoànthiện

- Transparent Resin: là dòng Resin có đặc tính lỏng, trong suốt, rất khả dụng

trong việc in ra các chi tiết mẫu vật cần có độ trong suốt và gần giống thực tếnhất

Hình 3.2: Sản phẩm in 3D sử dụng vật liệu Rensin

3.1.3 Nhựa PLA

Nhựa PLA là loại nhựa dẻo phân hủy sinh học có nguồn gốc từ các nguyên liệu

có thể tái tạo như bột ngô, mía, củ sắn… PLA có tính chất là nhựa trong suốt nên cóthể nhuộm bất cứ màu nào trong quá trình in 3D để cho ra sản phẩm phù hợp vớinhu cầu sử dụng Không chỉ tạo được các sắc độ đậm nhạt khác nhau, nhựa PLAcòn có khả năng phát sáng vào buổi tối Điều này khiến chúng được ứng dụng nhiềutrong việc sản xuất các mô hình đồ chơi để trang trí Không mềm dẻo như nhựaABS, nhưng nhựa PLA lại cứng và khỏe rất có tác dụng trong chế tác gia công đốivới các chi tiết sản phẩm ở những bộ phận phải lồng ghép vào nhau như khớp nốichẳng hạn Vì là nhựa phân hủy hữu cơ nên PLA rất an toàn, lành tính, thân thiệnvới môi trường, bảo vệ tốt cho sức khỏe

Nhựa in 3D PLA không chịu được nhiệt cao (<55 độ C ) nên chúng rất dễ in vàtạo nên những bề mặt mẫu in rất đẹp mắt Đa phần với chất liệu PLA sẽ được lựachọn in mẫu với máy in FDM

Hình 3.3: Sản phẩm in 3D sử dụng vật liệu PLA

3.1.4 Nhựa TPU

Nhựa TPU là loại vật liệu in 3D đa năng nhờ đặc điểm bền, mềm dẻo, dai, khóđứt và có khả năng chịu được va đập cao Chúng được ứng dụng rất nhiều trong cácngành công nghiệp sản xuất nhờ đặc tính lai giữa nhựa cứng và cao su Đây là lựachọn hàng đầu cho các sản phẩm yêu cầu sự liên kết vững chắc và độ linh hoạt cao.Chẳng hạn, nhựa TPU có thể dùng để chế tạo các chi tiết lắp ghép có cơ cấu đàn hồinhư bánh xe, dây gút, hoặc các đồ dùng dân dụng có thể chịu được uốn nắn…

Vật liệu in 3D nhựa TPU có tốc độ in chậm với 20 – 30mm/s, chịu nhiệt được tốithiểu là 230 độ C và có khả năng tránh ẩm hiệu quả Nhựa TPU có tuổi thọ rất cao

và có khả năng hấp thụ các rung động, giảm chấn, vì vậy chúng xuất hiện rất phổbiến trong đời sống hàng ngày

Hình 3.4: Sản phẩm in 3D sử dụng vật liệu TPU

3.2 Vật liệu in 3D kim loại

3.2.1 Vật liệu bột (Powder)

Các vật liệu bột được sử dụng nhiều nhất như:

- Alumite: là vật liệu hỗn hợp pha trộn giữa bột nhôm xám với polyamide.

- Polyamide: Là loại bột đa năng mịn, nhỏ bắt nguồn từ dầu mỏ, chúng có thể

tạo ra những mô hình 3D rất dẻo và trong suốt

- Multicolor: là loại vật liệu in 3D mềm, giòn thường được sử dụng trong các

máy in nhiều màu sắc Tuy nhiên, loại chất liệu in này thường cho ra sản phẩm

có màu sắc không được tươi tắn cho lắm

Hình 3.5: Sản phẩm in 3D sử dụng vật liệu bột

3.2.2 Vật liệu kim loại in 3D đặc biệt

Các loại vật liệu in 3D bằng kim loại đa phần là nhôm, dẫn xuất cacbon, thépkhông gỉ, vàng, bạc, titanium… Đặc điểm nổi bật của chúng là cứng và thường xử

lý ở dạng bột để dàng in thành hình dạng mẫu vật hơn Vật liệu in 3D kim loại hayđược sử dụng trong các máy in 3D nữ trang

- Titanium: Đây là loại vật liệu in 3D có nền tảng titan đặc biệt rất đắt tiền và

cao cấp Titanium thường được ứng dụng chủ yếu trong các ngành hàng không

vũ trụ như chế tạo cánh quạt máy bay để tạo độ bền, cứng và an toàn Chúngđược gia công bằng phương pháp in 3D titan rất phức tạp và có độ khó cao

- Nhôm, thép, vàng, bạc, ceramics: Là các loại vật liệu thường được sử dụng

trên những máy in kim loại giống như titan, alu… Còn Ceramics thuộc đặctính chất liệu gốm đặc biệt, nhờ có khả năng chịu nhiệt rất cao nên cũng được

sử dụng nhiều trong ngành vũ trụ

Hình 3.6: Sản phẩm in 3D sử dụng vật liệu vàng

3.3 Các vật liệu in 3D khác

3.3.1 Nhóm vật liệu in 3D hữu cơ

Ngày nay, ngoài hai nhóm vật liệu in 3D sử dụng nhiều trong ngành công nghiệphiện đại vừa kể trên, thì ngành in 3D cũng được ứng dụng trên các ngành công nghệthực phẩm Người ta vận dụng công nghệ in 3D để sáng tạo ra các loại đồ ăn bắtmắt và hấp dẫn như bánh, kẹo,… Loại vật liệu 3D hay dùng nhất là socola, đường