Bạn đã bao giờ tự hỏi tại sao công nghệ in 3D lại ngày càng phát triển và thay thế các công nghệ sản xuất truyền thống cũ hơn chưa?
Nếu bạn cố gắng liệt kê những lý do tại sao sự chuyển đổi này đang diễn ra, danh sách chắc chắn sẽ bắt đầu bằng sự tùy chỉnh. Mọi người đang tìm kiếm sự cá nhân hóa. Họ ít quan tâm đến sự tiêu chuẩn hóa.
Và chính nhờ sự thay đổi trong hành vi của con người và khả năng của công nghệ in 3D trong việc đáp ứng nhu cầu cá nhân hóa thông qua tùy chỉnh, mà nó có thể thay thế các công nghệ sản xuất truyền thống dựa trên tiêu chuẩn hóa.
Tính linh hoạt là một yếu tố tiềm ẩn đằng sau nhu cầu cá nhân hóa của mọi người. Và việc có sẵn vật liệu in 3D linh hoạt trên thị trường, cho phép người dùng phát triển các bộ phận và nguyên mẫu chức năng ngày càng linh hoạt hơn, là một niềm vui lớn đối với một số người dùng.
Thời trang in 3D và tay giả in 3D là những ví dụ về các ứng dụng mà tính linh hoạt của công nghệ in 3D cần được đánh giá cao.
In công nghệ in 3D cao su là một lĩnh vực vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu và cần được phát triển thêm. Hiện tại, chúng ta chưa có công nghệ in 3D cao su hoàn chỉnh, cho đến khi cao su có thể in được hoàn toàn, chúng ta sẽ phải sử dụng các vật liệu thay thế khác.
Theo nghiên cứu, chất thay thế gần nhất cho cao su thuộc loại này được gọi là chất đàn hồi nhiệt dẻo (Thermoplastic Elastomers). Có bốn loại vật liệu dẻo khác nhau mà chúng ta sẽ xem xét kỹ lưỡng trong bài viết này.
Các vật liệu in 3D dẻo này bao gồm TPU, TPC, TPA và Soft PLA. Chúng ta sẽ bắt đầu bằng cách giới thiệu sơ lược về vật liệu in 3D dẻo nói chung.
Loại sợi nào có độ dẻo cao nhất?
Việc lựa chọn sợi nhựa dẻo cho dự án in 3D tiếp theo của bạn sẽ mở ra vô vàn khả năng khác nhau cho các bản in.
Không chỉ có thể in nhiều vật thể khác nhau với sợi nhựa dẻo, mà nếu bạn có máy in 3D với đầu phun kép hoặc nhiều đầu phun, bạn còn có thể in những thứ khá tuyệt vời bằng vật liệu này.
Bạn có thể in các bộ phận và nguyên mẫu chức năng như dép xỏ ngón đặt làm riêng, đầu bóng giảm căng thẳng, hoặc đơn giản là bộ giảm chấn rung bằng máy in của mình.
Nếu bạn quyết tâm sử dụng sợi nhựa Flexi để in các vật thể của mình, chắc chắn bạn sẽ thành công trong việc biến trí tưởng tượng của mình thành hiện thực.
Với rất nhiều lựa chọn hiện có trong lĩnh vực này, thật khó tưởng tượng khoảng thời gian đã trôi qua trong lĩnh vực in 3D nếu thiếu đi vật liệu in này.
Đối với người dùng, việc in bằng sợi nhựa dẻo vào thời điểm đó là một nỗi khổ. Nỗi khổ đó xuất phát từ nhiều yếu tố xoay quanh một thực tế chung: những vật liệu này rất mềm.
Độ mềm dẻo của vật liệu in 3D khiến việc in bằng bất kỳ máy in nào cũng tiềm ẩn rủi ro, thay vào đó, bạn cần một thiết bị thực sự đáng tin cậy.
Hầu hết các máy in thời đó đều gặp vấn đề về hiệu ứng kéo sợi, vì vậy bất cứ khi nào bạn đẩy một vật gì đó không có độ cứng qua vòi phun, nó sẽ bị uốn cong, xoắn và chống lại lực đẩy.
Bất cứ ai quen thuộc với việc đổ chỉ từ kim để may các loại vải đều có thể hiểu được hiện tượng này.
Ngoài vấn đề về hiệu ứng đẩy, việc sản xuất các sợi mềm hơn như TPE là một nhiệm vụ vô cùng khó khăn, đặc biệt là với độ chính xác cao.
Nếu bạn xem xét đến dung sai kém và bắt đầu sản xuất, có khả năng sợi nhựa bạn sản xuất ra sẽ gặp phải các vấn đề về chi tiết, tắc nghẽn và quá trình đùn ép.
Nhưng mọi thứ đã thay đổi, hiện nay có rất nhiều loại sợi mềm, một số thậm chí còn có tính đàn hồi và độ mềm khác nhau. PLA mềm, TPU và TPE là một vài ví dụ.
Độ cứng Shore
Đây là một tiêu chí phổ biến mà bạn có thể thấy các nhà sản xuất sợi in 3D đề cập cùng với tên vật liệu in 3D của họ.
Độ cứng Shore được định nghĩa là thước đo khả năng chống lại sự lún của mỗi vật liệu.
Thang đo này được phát minh vào thời điểm mà con người chưa có tiêu chuẩn tham khảo nào khi nói về độ cứng của bất kỳ vật liệu nào.
Vì vậy, trước khi độ cứng Shore được phát minh, mọi người phải dựa vào kinh nghiệm của mình để giải thích độ cứng của bất kỳ vật liệu nào mà họ đã thử nghiệm, thay vì chỉ nêu ra một con số.
Kích thước này trở thành một yếu tố quan trọng khi xem xét lựa chọn vật liệu khuôn để sản xuất một phần của nguyên mẫu chức năng.
Ví dụ, khi bạn muốn chọn giữa hai loại cao su để làm khuôn tượng vũ công ba lê bằng thạch cao, độ cứng Shore sẽ cho bạn biết loại nào tốt hơn. Cao su có độ cứng Shore 70A ít hữu dụng hơn cao su có độ cứng Shore 30A.
Thông thường khi làm việc với dây tóc, bạn sẽ biết rằng độ cứng Shore được khuyến nghị cho vật liệu mềm nằm trong khoảng từ 100A đến 75A.
Rõ ràng, vật liệu in 3D dẻo có độ cứng Shore 100A sẽ cứng hơn vật liệu có độ cứng Shore 75A.
Những điều cần cân nhắc khi mua dây filament dẻo?
Có nhiều yếu tố cần xem xét khi mua bất kỳ loại sợi in nào, không chỉ riêng sợi in dẻo.
Bạn nên bắt đầu từ một điểm trọng tâm quan trọng nhất đối với mình, chẳng hạn như chất lượng vật liệu, yếu tố sẽ tạo nên một bộ phận đẹp mắt của nguyên mẫu chức năng.
Tiếp theo, bạn cần nghĩ đến độ tin cậy của chuỗi cung ứng, tức là vật liệu bạn sử dụng một lần cho in 3D phải luôn có sẵn, nếu không, bạn sẽ sử dụng hết nguồn vật liệu in 3D có hạn.
Sau khi cân nhắc những yếu tố này, bạn nên nghĩ đến độ đàn hồi cao và sự đa dạng về màu sắc. Bởi vì không phải mọi vật liệu in 3D dẻo đều có sẵn màu sắc mà bạn muốn mua.
Sau khi xem xét tất cả các yếu tố này, bạn có thể cân nhắc đến dịch vụ khách hàng và giá cả của công ty so với các công ty khác trên thị trường.
Chúng tôi sẽ liệt kê một số vật liệu mà bạn có thể lựa chọn để in một bộ phận linh hoạt hoặc nguyên mẫu chức năng.
Danh sách các vật liệu in 3D linh hoạt
Tất cả các vật liệu được đề cập dưới đây đều có một số đặc điểm cơ bản như tính chất dẻo và mềm. Các vật liệu này có khả năng chống mỏi tuyệt vời và đặc tính điện tốt.
Chúng có khả năng giảm chấn rung động và độ bền va đập vượt trội. Các vật liệu này có khả năng chống lại hóa chất và thời tiết, đồng thời có khả năng chống rách và mài mòn tốt.
Tất cả chúng đều có thể tái chế và có khả năng giảm xóc tốt.
Các yêu cầu đối với máy in để in bằng vật liệu in 3D linh hoạt
Có một số cài đặt tiêu chuẩn cần thiết cho máy in trước khi in với các chất liệu này.
Nhiệt độ đầu phun của máy in nên nằm trong khoảng từ 210 đến 260 độ C, trong khi nhiệt độ bàn in nên nằm trong khoảng từ nhiệt độ môi trường đến 110 độ C, tùy thuộc vào nhiệt độ chuyển pha thủy tinh của vật liệu bạn định in.
Tốc độ in được khuyến nghị khi in trên vật liệu mềm có thể dao động từ 5 milimét mỗi giây đến 30 milimét mỗi giây.
Hệ thống đùn của máy in 3D nên là loại truyền động trực tiếp và bạn nên trang bị thêm quạt làm mát để tăng tốc quá trình xử lý sau in các chi tiết và nguyên mẫu chức năng mà bạn sản xuất.
Những khó khăn khi in ấn với các vật liệu này
Tất nhiên, có một số điểm bạn cần lưu ý trước khi in bằng những chất liệu này dựa trên những khó khăn mà người dùng đã gặp phải trước đây.
- Các chất đàn hồi nhiệt dẻo được biết là khó xử lý bởi các đầu đùn của máy in.
- Chúng hấp thụ độ ẩm, vì vậy hãy lưu ý rằng bản in của bạn có thể bị phồng lên nếu sợi nhựa không được bảo quản đúng cách.
- Các chất đàn hồi nhiệt dẻo rất nhạy cảm với chuyển động nhanh nên có thể bị biến dạng khi bị đẩy qua máy đùn.
TPU
TPU là viết tắt của polyurethane nhiệt dẻo. Nó rất phổ biến trên thị trường, vì vậy khi mua các loại sợi dẻo, rất có thể bạn sẽ thường xuyên bắt gặp loại vật liệu này hơn so với các loại sợi khác.
Nó nổi tiếng trên thị trường nhờ có độ cứng cao hơn và khả năng đùn dễ dàng hơn so với các loại sợi khác.
Vật liệu này có độ bền khá tốt và độ bền cao. Nó có phạm vi đàn hồi cao, khoảng 600 đến 700 phần trăm.
Độ cứng Shore của vật liệu này dao động từ 60 A đến 55 D. Nó có khả năng in ấn tuyệt vời và bán trong suốt.
Khả năng kháng hóa chất đối với dầu mỡ trong tự nhiên khiến vật liệu này phù hợp hơn khi sử dụng với máy in 3D. Vật liệu này có khả năng chống mài mòn cao.
Bạn nên giữ nhiệt độ máy in ở mức từ 210 đến 230 độ C và nhiệt độ bàn in ở mức từ 60 độ C (nhiệt độ bàn in chưa được làm nóng).
Như đã đề cập ở trên, tốc độ in nên nằm trong khoảng từ năm đến ba mươi milimét mỗi giây, còn để tăng độ bám dính cho bàn in, bạn nên sử dụng băng keo Kapton hoặc băng keo chuyên dụng cho thợ sơn.
Đầu đùn nên là loại dẫn động trực tiếp và quạt làm mát không được khuyến khích sử dụng, ít nhất là đối với các lớp in đầu tiên của máy in này.
TPC
Chúng là viết tắt của copolyester nhiệt dẻo. Về mặt hóa học, chúng là các este polyete có trình tự xen kẽ ngẫu nhiên các chuỗi glycol dài hoặc ngắn.
Các đoạn cứng của phần này là các đơn vị este mạch ngắn, trong khi các đoạn mềm thường là các polyete mạch thẳng và polyglycol polyester.
Vì vật liệu in 3D dẻo này được coi là vật liệu kỹ thuật cao cấp, nên bạn sẽ không thường thấy nó như TPU.
TPC có mật độ thấp với phạm vi đàn hồi từ 300 đến 350 phần trăm. Độ cứng Shore của nó nằm trong khoảng từ 40 đến 72 D.
TPC thể hiện khả năng kháng hóa chất tốt, độ bền cao, độ ổn định nhiệt và khả năng chịu nhiệt tốt.
Khi in với TPC, bạn nên giữ nhiệt độ trong khoảng 220 đến 260 độ C, nhiệt độ bàn in trong khoảng 90 đến 110 độ C và tốc độ in tương tự như khi in với TPU.
TPA
Polyamide nhiệt dẻo (Thermoplastic Polyamide - TPE) là một loại copolymer hóa học được tạo ra từ TPE và Nylon, kết hợp giữa kết cấu mịn và bóng của Nylon với tính linh hoạt vốn có của TPE.
Nó có độ dẻo và đàn hồi cao, nằm trong khoảng từ 370 đến 497 phần trăm, với độ cứng Shore nằm trong khoảng từ 75 đến 63 A.
Vật liệu này có độ bền vượt trội và khả năng in ấn tương đương với TPC. Nó cũng có khả năng chịu nhiệt tốt và độ bám dính giữa các lớp cao.
Nhiệt độ đầu phun của máy in khi in vật liệu này nên nằm trong khoảng từ 220 đến 230 độ C, trong khi nhiệt độ bàn in nên nằm trong khoảng từ 30 đến 60 độ C.
Tốc độ in của máy in có thể giống với tốc độ được khuyến nghị khi in TPU và TPC.
Lớp phủ bám dính của máy in nên dựa trên PVA và hệ thống đùn có thể là loại truyền động trực tiếp hoặc Bowden.
Thời gian đăng bài: 10/07/2023