Không chỉ giúp tạo ra các chi tiết có độ chính xác cao, kết cấu phức tạp, máy in 3D kim loại còn mở ra cơ hội tối ưu hoá chi phí, rút ngắn thời gian sản xuất & cá nhân hoá sản phẩm ở mức tối đa. Vậy máy in 3D kim loại hoạt động như thế nào? Ngay trong bài viết hôm nay, myrobot.asia sẽ giúp bạn hiểu rõ nguyên lý hoạt động của dòng máy này một cách toàn diện & chi tiết nhất.
Khái niệm máy in 3D kim loại là gì?
Máy in 3D kim loại là thiết bị sử dụng công nghệ sản xuất bồi đắp (Additive Manufacturing) để tạo ra vật thể kim loại bằng cách đắp từng lớp vật liệu theo mô hình thiết kế 3D có sẵn. Thay vì cắt gọt từ khối kim loại lớn như phương pháp gia công truyền thống (CNC), công nghệ này xây dựng sản phẩm từ dưới lên bằng bột kim loại/dây kim loại. Ngày nay, công nghệ in 3D kim loại được ứng dụng rộng rãi trong các ngành như hàng không vũ trụ, y tế, ô tô – xe máy, kim hoàn & chế tác trang sức.
Xem nhanh top 6 máy in 3D tốt được nhiều người tin dùng tại Myrobot
Cấu tạo cơ bản của máy in 3D kim loại trên thị trường
So với máy in 3D nhựa thông thường, máy in 3D kim loại có cấu trúc phức tạp hơn rất nhiều do phải làm việc với nhiệt độ cao, môi trường khí trơ & yêu cầu độ chính xác cực kỳ nghiêm ngặt. Dưới đây là các bộ phận cơ bản cấu thành một máy in 3D kim loại tiêu chuẩn:
Buồng in
Là khu vực trung tâm, nơi diễn ra toàn bộ quá trình tạo hình sản phẩm. Ở các dòng máy cao cấp, buồng in còn được tích hợp cảm biến theo dõi nhiệt độ, áp suất & mức oxy hoá theo thời gian thực
Bàn in
Là bề mặt nền nơi chi tiết kim loại được xây dựng từng lớp, giúp cố định chi tiết trong suốt quá trình in
Hệ thống rải bột kim loại
Là bộ phận quan trọng trong các loại máy in sử dụng bột kim loại. Độ chính xác của hệ thống ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bề mặt & độ bền sản phẩm
Nguồn năng lượng nung chảy
Có thể là laser sợi quang công suất cao, chùm tia điện tử, hồ quang plasma hoặc tia laser kết hợp đầu phun
Hệ thống điều khiển, phần mềm
Máy in 3D kim loại được điều khiển bởi hệ thống phần mềm chuyên dụng
Các công nghệ in 3D kim loại phổ biến nhất
Hiện nay có rất nhiều công nghệ in 3D kim loại khác nhau, mỗi công nghệ sẽ có cơ chế vận hành riêng biệt.
– Công nghệ SLM: sử dụng tia laser công suất cao để nung chảy hoàn toàn bột kim loại với độ chính xác cao, phù hợp với các vật thể có nhiều chi tiết phức tạp
– Công nghệ DMLS: khá giống SLM, tuy nhiên thay vì làm nóng chảy hoàn toàn, DMLS thiêu kết các hạt kim loại với nhau, phù hợp với hợp kim đặc biệt, được ứng dụng rộng rãi trong ngành hàng không
– Công nghệ EBM: sử dụng chùm tia điện tử thay vì laser & hoạt động trong môi trường chân không, giúp giảm ứng suất nội & hiện tượng biến dạng ở vật thể
– Công nghệ DED: sử dụng dây/bột kim loại được cấp trực tiếp vào vùng nung chảy, phù hợp với sửa chữa chi tiết lớn hoặc cần đắp thêm vật liệu lên sản phẩm cũ
Máy in 3D kim loại hoạt động như thế nào?
Quy trình hoạt động của một chiếc máy in 3D kim loại tiêu chuẩn bao gồm các bước cơ bản sau:
Bước 1: Thiết kế, xử lý file
Dựa theo bản thiết kế 3D có sẵn, kỹ sư sẽ sử dụng phần mềm “Slicer” để chia vật thể thành hàng nghìn lớp cắt ngang mỏng (20 – 100 micron).
Bước 2: Chuẩn bị môi trường in
Máy in 3D kim loại không hoạt động trong không khí bình thường. Buồng in sẽ được hút chân không & lấp đầy bằng khí trơ (Nitơ hoặc Argon) để ngăn chặn quá trình oxy hóa kim loại khi gặp nhiệt độ cao.
Bước 3: Quá trình in
– Trải bột: 1 thanh gạt sẽ trải 1 lớp bột kim loại cực mỏng lên bàn in
– Quét laser: tia laser dựa trên dữ liệu từ file thiết kế sẽ quét qua các vị trí cần tạo hình, nung chảy bột kim loại để chúng liên kết với nhau & với lớp phía dưới
– Hạ bàn in: sau khi xong 1 lớp, bàn in hạ xuống 1 khoảng bằng độ dày của 1 lớp
– Lặp lại: quá trình này lặp lại liên tục cho đến khi vật thể hoàn thành
Bước 4: Làm nguội, lấy mẫu
Sau khi in xong, vật thể nằm chìm trong “bể” bột. Máy cần thời gian để hạ nhiệt từ từ nhằm tránh ứng suất nhiệt gây nứt vỡ.
>>> Xem thêm: Nguyên lý máy in 3D trong xây dựng hiện đại nhất hiện nay
Công nghệ in 3D kim loại đang từng bước thay đổi cách con người sản xuất & thiết kế sản phẩm. Với khả năng tạo ra những cấu trúc phức tạp, tối ưu hoá vật liệu & cá nhân hoá sản phẩm, công nghệ này hứa hẹn sẽ tiếp tục bùng nổ trong nhiều ngành công nghiệp trọng điểm.
MYROBOT - Chúng tôi là chuyên gia trong mảng sản xuất, cung cấp và phân phối các hệ thống thiết bị robot phục vụ công nghiệp...Được khách hàng tin dùng tại Việt Nam.
Bài viết liên quan
[Giải đáp]: Máy in 3D nhựa ABS như thế nào hiệu quả – đẹp sắc nét?
Trong thời đại sản xuất thông minh & cá nhân hoá sản phẩm, công nghệ [...]
Th2
Nguyên lý máy in 3D trong xây dựng hiện đại nhất hiện nay
Trong bối cảnh ngành xây dựng đang chuyển mình mạnh mẽ nhờ công nghệ 4.0, [...]
Th2
Công nghệ máy in 3D laser là gì? Nguyên lý hoạt động và ứng dụng nổi bật
Công nghệ in 3D ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực [...]
Th2
Các lỗi máy in 3D thường gặp và cách khắc phục hiệu quả
Không ít người dùng từng rơi vào tình trạng “in hoài không ra mẫu đẹp”, [...]
Th2
Ưu điểm và nhược điểm của công nghệ xây nhà bằng máy in 3D hiện đại
Trong kỷ nguyên công nghệ 4.0, xây nhà bằng máy in 3D đã trở thành [...]
Th2
[Giải đáp]: Máy in 3D mô hình ứng dụng trong ngành Y học thế nào?
Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ in 3D đã tạo ra những thay [...]
Th2