Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY IN 3D

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY IN 3D

Tải bản đầy đủ - 0trang

q́c gia, tùy vào tầm vóc và tính kinh tế khi sở hữu máy in 3D, mà những máy in 3D

cỡ nhỏ (với ít tính năng hơn) có thể được trang bị với giá chỉ dưới 1000$.

Điều này đã giúp công nghệ in 3D tiếp cận được nhiều đối tượng khách hàng

hơn, với tốc độ theo cấp số nhân trên mọi mặt trận. Ngày càng nhiều các hệ thống, vật

liệu, ứng dụng, dịch vụ được giới thiệu đến với mọi người.

1.1.2. Lịch sử phát triển



In 3D là một công nghệ đang được phát triển với tốc độ khá nhanh và ứng dụng

của công nghệ này trải dài trên nhiều lĩnh vực. Tuy nhiên, công nghệ in 3D đã được

khai sinh từ những năm 80 của thế kỷ trước và qua thời gian, in 3D đã được cải tiến

với nhiều biến thể nhằm đáp ứng với nhiều nhu cầu in ân tạo hình khác nhau. Trong

bài viết hơm nay, chúng ta hãy cùng tìm hiểu về các cơng nghệ in 3D và những mớc

thời gian đáng nhớ.



Hình 1.2: Charles Hull người phát minh ra công nghệ in 3D

Năm 1984 - Thời khắc khai sinh ra công nghệ máy in 3DCharles Hull là người

đầu tiên phát minh ra Stereolithography - một phương pháp đột phá tạo ra một đới

tượng 3D hữu tình từ những dữ liệu kỹ thuật số . Công nghệ này được sử dụng để chế

tạo ra các vật phẩm 3D chỉ từ những hình ảnh trên máy tính và công nghệ này cho



7



phép người dùng kiểm tra các mẫu thiết kế một cách nhanh chóng, chính xác trước khi

quyết định đầu tư sản xuất hàng loạt.

Năm 1986, Charles Hull đăng ký bản quyền phát minh Stereolithography. Sau

đó, ơng thành lập công ty 3D System và phát triển máy in 3D thương mại đầu tiên

được gọi là Stereolithography, SLA là công nghệ sử dụng tia sáng (tia laser, tia UV

hoặc tia sáng bình thường) làm đơng cứng lớp photopolymer lỏng (polymer quang hóa

- polymer đóng rắn khi có ánh sáng chiếu vào) được chứa trong bồn, từng lớp từng lớp

để hình thành nên vật thể 3D. Đây là cơng nghệ đầu tiên và cũng là công nghệ đem lại

độ dày layer nhỏ nhất hiện nay (độ chi tiết tốt nhất).

Năm 1987, một cơng ty khác có tên Object đã giới thiệu công nghệ Jetted

Photopolymer. Về công nghệ J-P, thật ra công nghệ này cũng giống như công nghệ

SLA nhưng thay vì nguyên liệu được chứa trong bồn thì nguyên liệu được phun giống

như máy in phun, đi kèm với đầu phun là đèn chiếu UV làm đông cứng lớp

photopolymer vừa phun ra. Vì vậy, cơng nghệ cho phép in nhiều loại vật liệu trên cùng

một vật thể in, mỗi bình mực in là 1 loại vật liệu.

Năm 1988 – Scott Crump phát minh ra công nghệ Fused Deposition Modeling

(FDM).

Công nghệ FDM sử dụng nguyên liệu đầu vào là sợi nhựa, sau đó được nung

nóng chảy ra và đầu phun kéo các sợi nhựa chảy này theo biên dạng của mặt cắt từng

layer, và đắp từng lớp layer chồng lên nhau để tạo ra sản phẩm 3D. Đây là công nghệ

phổ biến nhất hiện nay vì nó đơn giản và dễ chế tạo. Những máy in DIY giá rẻ hiện

nay đều sử dụng công nghệ này, giá thành chỉ khoảng vài trăm đến vài nghìn đơ la.

Tuy nhiên, do những nhược điểm cố hữu của công nghệ nên máy in DIY chỉ có thể đáp

ứng được những u cầu trung bình.

Năm 1989 – DTM bắt đầu bán ra dòng máy in Selective Laser Sintering (SLS).

Công nghệ SLS sử dụng nguyên liệu dạng bột được chứa trong các bồn, các layer

được xếp chồng lên nhau bằng các bánh lăn (roller), vừa cuộn vừa kéo san phẳng vật

liệu ra thành lớp mỏng. Biên dạng layer được hình thành bằng cách dùng tia laser

chiếu cho nóng chảy bột để bột lớp layer trên liên kết với layer dưới.

Năm 1991 – Helisys bán chiếc máy đầu tiên dùng công nghệ Laminated Object

Manufacturing (LOM).Công nghệ LOM sử dụng nguyên liệu đầu vào là các vật liệu



8



có thể dát mỏng như giấy, gỗ … dạng cuộn hay tờ, mỗi layer chính là mỗi tờ giấy hay

lát gỗ, biên dạng layer được cắt ra bằng laser hay dụng cụ cắt rồi dán chồng lên nhau

tạo nên vật thể 3D. Đới với cơng nghệ này có thể tạo ra vật thể có màu sắc theo đúng

thiết kế.

Năm 1992 – Stratasys bán chiếc máy FDM đầu tiên: “3D Modeler”.

Năm 1996 – Stratasys giới thiệu dòng máy in 3D ”Genisys”. Cùng năm này Z

Corporation cũng giới thiệu dòng “Z402″ trong khi 3D Systems cũng giới thiệu dòng

máy “Actua 2100″. Từ đây, cụm từ “Máy in 3D ” được sử dụng lần đầu tiên để chỉ

những chiếc máy tạo mẫu nhanh

Năm 2006 – Dự án máy in 3D mã nguồn mở được khởi động có tên Reprap. Dự

án sử dụng cơng nghệ FDM nhằm mục đích tạo ra những máy in 3D có thể sao chép

chính bản thân nó. Bạn có thể điều chỉnh hay sửa đổi nó tùy ý nhưng phải tuân theo

điều luật GNU General Public Licence.

Năm 2008 – Phiên bản đầu tiên của Reprap được phát hành. Nó có thể sản xuất

được 50% các bộ phậncủa chính mình.

Năm 2008 - Objet Geometries Ltd. đã tạo ra cuộc cách mạng trong ngành tạo

mẫu nhanh khi giới thiệu Connex500™. Đây là chiếc máy đầu tiên trên thế giới có thể

tạo ra sản phẩm 3D với nhiều loại vật liệu khác nhau trong cùng 1 thời điểm.

Tháng 12, năm 2010 - Organovo Inc. một công ty y học tái tạo nghiên cứu

trong lĩnh vực in 3D sinh học đã công bố việc chế tạo ra hoàn chỉnh mạch máu đầu

tiên hoàn toàn bằng công nghệ in 3D.

Tháng 1, năm 2011 - Các nhà nghiên cứu tại trường Đại Học Cornell đã xây

dựng chiếc máy in thức ăn đầu tiên bằng công nghệ in 3D.

Tháng 7, năm 2011 - Các nhà nghiên cứu của ĐH Exeter, ĐH Brunel cùng với

các nhà lập trình Delcam đã phát triển máy in 3d có thể in ra các sản phẩm từ

chocolate.

Tháng 10, năm 2011 - Công ty i.materialise trở thành dịch vụ in 3D đầu tiên

trên toàn thế giới áp dụng vật liệu in là vàng 14K và bạc, mở ra một khả năng mới,

thêm lựa chọn để chế tác ít tớn kém hơn cho các nhà thiết kế đồ trang sức.

1.1.3. Công nghệ in 3D xu hướng của tương lai.



9



Cơng nghệ in 3D có những đặc điểm gì khiến các chuyên gia đánh giá đây là

một xu hướng phát triển đầy mạnh mẽ trong thời gian tới, xu hướng của tương lai?

Ưu điểm đầu tiên đúng như tên gọi của nó : cơng nghệ tạo mẫu nhanh, cơng

nghệ này có sự vượt trội về thời gian chế tạo một sản phẩm hoàn thiện. “Nhanh” ở đây

cũng chỉ là một giới hạn tương đối. Thông thường, để tạo ra một sản phẩm mới mất

khoảng từ 3 – 72 giờ, phụ thuộc vào kích thước và độ phức tạp của sản phẩm. Có thể

bạn cho rằng khoảng thời gian này có vẻ chậm, nhưng so với thời gian mà các công

nghệ chế tạo truyền thống thường mất từ nhiều tuần đến nhiều tháng để tạo ra một sản

phẩm thì nó nhanh hơn rất nhiều. Chính vì cần ít thời gian hơn để tạo ra sản phẩm nên

các cơng ty sản xuất tiết kiệm được chi phí, nhanh chóng đưa ra thị trường những sản

phẩm mới.

Ưu điểm đặc biệt thứ hai : như trong ví dụ hình dung về in 3d bên trên, ta có thể

chế tạo được cái đầu người với đầy đủ các bộ phận cả bên trong lẫn bên ngoài một

cách chi tiết chỉ trong một lần thực hiện mà các phương pháp truyền thống khơng thể

chế tạo được.



10



Hình 1.3: Hình ảnh sản phẩm của máy in 3D

1.2.

Giới thiệu máy in 3D

1.2.1. Định nghĩa



Máy in 3D là máy in ra nội dung (hình cắt CT bên trên) lên từng lớp ( tờ giấy

bên trên) , các lớp được in lần lượt chồng liên tiếp lên nhau, từng lớp từng lớp. Mực in

chính là vật liệu ḿn áp lên vật thể 3d, có thể là nhựa, giấy, bột, polymer, hay kim

loại … , các vật liệu này có đặc điểm là có sự kết dính với nhau để vật liệu lớp bên

trên kết dính với lớp bên dưới được.

In ấn 3D là bất kỳ quá trình khác nhau được sử dụng để tạo ra một vật thể

ba chiều. Trong in 3D, các quá trình đắp lớp được áp dụng, trong đó các lớp liên tiếp

của vật liệu được dính chồng lên nhau dưới sự kiểm sốt máy tính. Các đới tượng này

có thể có hình dạng bất kỳ, và được sản xuất từ một mơ hình 3D hoặc nguồn dữ liệu

điện tử khác. Một máy in 3D là một loại robot công nghiệp.

In 3D trong gốc của thuật ngữ có ý nghĩa liên quan đến quá trình tuần tự các vật

liệu tích lũy trong mơi trường bột với đầu máy in phun. Gần đây hơn ý nghĩa của thuật

ngữ này đã được mở rộng để bao gồm đa dạng hơn các kỹ thuật như các quy trình dựa

trên phun ra và thiêu kết. Tiêu chuẩn kỹ thuật thường sử dụng hạn sản xuất phụ gia cho

cảm giác rộng hơn này.



Hình 1.4: Hình ảnh máy in 3D

1.2.2. Cấu tạo máy in 3D



Máy in 3D theo công nghệ FDM gồm có 3 trục Oxyz, và một cụm đùn nhựa

(tạm gọi là máy đùn). Các động cơ bước (stepper motor) trên 2 trục xy sẽ điều khiển

11



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY IN 3D

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×