Sơ lược về quá trình tạo ra sản phẩm nhờ máy in 3D

Chúng ta đã quá quen thuộc với những chiếc máy in 2D trên giấy nhưng công nghệ in 3D đối với nhiều người vẫn là một cái gì đó khá mơ hồ. Song từng bước, in 3D đã cho thấy vai trò quan trọng của mình trong nhiều ngành công nghiệp chế tạo và nó hoàn toàn xứng đáng là một cuộc cách mạng khoa học.

Ngày nay, in ấn 3D được gọi là “lớp phụ gia” của quá trình sản xuất, cung cấp nguyên liệu cho ngành xây dựng, thậm chí chế tạo súng, xương người hay động cơ máy bay. So với những ngành chế tác thủ công trước đây, in 3D mang đến một năng suất lớn và độ chính xác cao hơn hẳn.

Một số loại máy in 3D phổ biến có giá thành hợp lý

Để có thể tạo ra một sản phẩm bằng công nghệ in 3D, trước tiên chúng ta cần có các nguyên vật liệu phù hợp, một máy in 3D, và một thiết kế mô phỏng mô hình kỹ thuật số của vật thể được thực hiện trên máy tính. Hiện nay khoa học đã tìm ra hơn 100 loại vật liệu phù hợp với công nghệ in 3D trong đó phổ biến nhất là sợi nhựa tổng hợp sinh học PLA (Poly Lactic Plastic) và ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene). Trước đây in 3D thường chỉ trên các chất liệu như vải nhưng giờ đây in 3D có thể áp dụng trên nhiều loại vật liệu khác nhau là vải, nhựa, gỗ, sứ, kim loại, thậm chí là cát.

Trong khi đó, cách đây vài năm, chi phí của một chiếc máy in 3D có thể lên tới hàng chục nghìn USD nhưng đã giảm nhiều trong giai đoạn gần đây. Nếu không phục vụ cho mục đích nghiên cứu hay sản xuất dây chuyền lớn thì bạn có thể tìm thấy nhiều loại máy in gia đình có mức giá khá phải chăng. Chẳng hạn có thể kể đến máy in 3D MakerBot Replicator 2 đang cực kỳ phổ biến với giá khoảng 2.200 USD và chi phí cho 1 kg nguyên liệu in là 48 USD. MakerBot Replicator 2 có độ dày mỗi lớp là 0,1 mm và số pixel đạt mức 256 dpi. Ngoài ra, một lựa chọn khác cũng rất tốt có thể kể đến là máy in Up! Plus với giá 1.6650 USD cho độ dày mỗi lớp 0,15 mm cùng 166 dpi.

Máy in 3D UP! Plus.

Nếu chi phí vẫn là một rào cản lớn khi tiếp cận công nghệ in 3D thì bạn hoàn toàn có thể lựa chọn các mẫu máy in 3D giá rẻ. Sản phẩm bình dân được ưa chuộng nhất trên thị trường là máy in RepRap có giá 600 USD. Thị trường máy in 3D gần đây xuất hiện dòng máy giá rẻ như uPrint, Printrbot hay MakiBox có giá khoảng 300USD (phí vận chuyển 50USD), tạo cơ hội đưa máy in 3D vào văn phòng và đến với người dùng cá nhân. Máy chỉ lớn hơn khổ giấy A4, chạy phần mềm in 3D mã nguồn mở Replicator G, tương thích với Windows, Mac và Linux.

Các bước của quá trình in 3D

Các công đoạn in ấn phụ thuộc rất nhiều vào dòng máy in 3D mà bạn đã chọn. Các loại máy như UP! Plus và MakerBot Replicator 2 có thể làm việc hoàn toàn độc lập trong khi một số biến thể giá rẻ RepRap thường dựa trên hệ thống điều khiển Arduino USB, nên cần phải được cấu hình và điều khiển từ máy tính.

Máy in 3D RepRap Mendel.

Chẳng hạn, để có thể bắt đầu tiến hành in bằng máy RepRap, chúng ta sẽ đòi hỏi một số bước cơ bản nhằm khởi động. Trước hết bạn cần cài đặt trình điều khiển Arduino USB và giao diện USB. Bên cạnh đó, để tạo ra bản in các mô hình 3D phù hợp với RepRap cũng cần một bộ công cụ xây dựng trên ngôn ngữ lập trình Python, vì vậy bạn sẽ phải truy cập vào Python.org, và chọn phiên bản 2.7 đang khá phổ biến. Ngoài ra, RepRap cũng sử dụng firmware riêng, bạn sẽ có 2 lựa chọn tốt nhất hiện nay là Sprinter hoặc Marlin.

Sợi vật liệu dùng trong quá trình in 3D.

Quá trình chuẩn bị đã hoàn tất, tiếp đó bạn phải hiệu chỉnh một chút cho toàn bộ hệ thống, đưa vật liệu nhựa vào máy in và chạy một bản in thử nghiệm. Bạn sẽ sử dụng Skeinforge để tạo ra G-code và gửi đến máy in bằng công cụ Pronterface Printrun. Khi lên đến nhiệt độ thích hợp, máy in 3D sẽ từ từ in vật thể theo mẫu trong bản in đã cung cấp. Vật thể được tạo ra có độ hoàn chỉnh từng milimet, chính xác đền từng chi tiết nhỏ nhất.

 

Rất nhiều trang web như thingiverse.com hoặc cncking.com sẵn sàng bán cho bạn các bản in mẫu 3D. Tuy nhiên, bạn cũng có thể tự sáng tạo ra các mô hình của riêng mình nhờ một số công cụ như Blender và SketchUp, sau đó chỉ cần chuyển đổi sang G-code và đưa vào máy in 3D. Một số máy quét 3D cũng giúp cho công việc “tạo hình” trở nên vô cùng dễ dàng và không tốn quá nhiều thời gian.

In 3D trong tương lai

Với việc in ấn 3D tiếp tục phát triển và trở thành một phần của xu hướng về công nghệ, nó sẽ không chỉ đơn thuần được sử dụng để sản xuất các chi tiết nhỏ lẻ nữa. Thay vào đó, trong thập kỷ tới, 50% sản phẩm tạo ra bởi máy in 3D là các thành phẩm cuối cùng.

Đơn cử, in 3D sẽ là chìa khóa mở ra nhiều đột phá trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe. Điều này đặc biệt đúng trong nha khoa, những kỹ thuật viên nha khoa có thể sử dụng công nghệ này để tạo ra thân răng, cầu răng, và răng giả. Ngoài ra quân đội Mỹ đang thử nghiệm máy in 3D nhằm sản xuất hàng loạt các thành phần phụ tùng của xe tăng, xe bọc thép và xe đặc chủng. NASA vừa đưa một máy in 3D lên Trạm vũ trụ quốc tế (ISS) để sản xuất các bộ phận tàu vũ trụ, các công cụ cho các nhà du hành vũ trụ, vệ tinh... Thậm chí người ta còn có thể xây hẳn một ngôi nhà bằng máy in 3D nhưng hiện nay chi phí và thời gian vẫn còn là một rào cản lớn.

Tham khảo: Techradar.com