TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ IN 3D

CÔNG NGHỆ IN 3D

NHÓM 7


DANH SÁCH THÀNH VIÊN
NHÓM 7
 Đoàn Thị Phương (Trưởng nhóm)
 Đào Thị Thúy Hằng
 Phạm Thị Hồng
 Nguyễn Thị Hiền
 Lê Thị Thanh Hoa
 Nguyễn Quỳnh Anh
 Dương Hồng Lập


MỤC LỤC

01

G i ớ i t h i ệ u về cô n g n g h ệ i n
3D

02

T h ự c t rạn g ứ n g d ụ n g cô n g
n g h ệ i n 3D

03

Tr i ể n vọ n g c ủ a cô n g n g h ệ

i n 3D ở V i ệt N a m


Chương 1

Giới thiệu về công nghệ in 3D


01

3D

In 3D

Các khái niệm cơ bản
Viết tắt của Dimensions (nghĩa là 3 chiều: chiều
dài, chiều rộng và chiều cao). Thường đi liền
với khái niệm “đồ họa 3D”- tức là các hình ảnh
được dựng nên một cách sống động như thật
với sự trợ giúp của các phần mềm đồ họa vi
tinh
Là một chuỗi các công đoạn khác nhau được
kết hợp để tạo ra một vật thể ba chiều. Trong in
3D, các lớp vật liệu được đắp chồng lên nhau
và được định dạng dưới sự kiểm soát của máy
tính để tạo ra vật thể


01

Các khái niệm cơ bản

Máy in 3D

Là một loại robot công nghiệp. Có nhiều công nghệ
khác nhau, như in li-tô lập thể (STL) hoặc mô hình
hoá lắng đọng nóng chảy (FDM)
 Đặc trưng: In 3D hoặc sản xuất đắp dần một đối tượng
ba chiều từ mô hình thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính
(CAD) hoặc tập tin AMF, thường bằng cách thêm vật liệu
theo từng lớp.

Vật liệu in
3D

Ban đầu chủ yếu là nhựa dẻo, bột kim loại hay bột
sứ, nhưng với sự tìm hiểu nghiên cứu không ngừng
nghỉ của con người, các vật liệu in ngày càng đa
dạng: sợi nylon, các loại kim loại đồng, chì, vàng,
bạc, các loại nhựa thân thiện với môi sinh, an toàn
cho thực phẩm, các chất liệu hữu cơ có thể ăn được
như socola, đường kính…


02

Lịch sử hình thành của công nghệ in 3D

7

02

Lịch sử hình thành của công nghệ in 3D

8


03

Nguyên lý hoạt động của công nghệ
in 3D


03

Nguyên lý hoạt động của công nghệ
in 3D

“


04

Ưu-nhược điểm của công nghệ in 3D

• Ưu điểm:

• Nhược điểm:

+ Tốc độ hình thành sản phẩm rất nhanh so với
công nghệ khác
+ Chi phi đầu tư sở hữu thấp nhất trong lĩnh
vực công nghệ tạo mẫu nhanh
+ Chi phí nguyên vật liệu và chi phí sản xuất
thấp
+ Đa dạng về vật liệu chế tạo và các ứng dụng
+ Có thể in các vật có cấu tạo hình học phức
tạp mà không cần giá đỡ
+ Dễ dàng chuẩn bị, sử dụng và bảo dưỡng
+ Là công nghệ tạo mẫu có đầy đủ màu sắc lên
đến hàng triệu màu
+ Cho phép chế tạo các sản phẩm đa dạng từ
các vật liệu khác nhau, màu sắc khác nhau,
khối lượng và kích thước với các tỷ lệ khác
nhau so với chi tiết hoặc sản phẩm thật

+ Tốc độ in hiện tại chưa thực sự tương
xứng với tiềm năng.
+ Kích thước đối tượng được in hạn chế.
+ Chi tiết hoặc độ phân giải của đối tượng
còn giới hạn.
+ Chi phí vật liệu còn cao, và trong một số
trường hợp, độ bền chắc của sản phẩm
được in cũng hạn chế.


05

Phạm vi ảnh hưởng

• Y học – thẩm mỹ:
Ứng dụng phương pháp in 3D trong y học là một lĩnh
vực mới. Nhiều ứng dụng đã trở nên rất quan trọng
do sự hội tụ của 3 công nghệ riêng biệt là: hình ảnh
nội soi, đồ họa điện toán, CAD và tạo mẫu nhanh.
Ngoài ra, nó còn giúp thay thế các bộ phận cơ thể của
bệnh nhân khuyết tật hay tai nạn, chế tạo các cơ
quan cấy ghép bên trong cơ thể mang lại một thay đổi
lớn trong sản xuất và điều chỉnh bộ phận chân tay giả.

Khớp xương được tạo ra nhờ công
nghệ in 3D


05

Phạm vi ảnh hưởng
• Hàng không vũ trụ:

“

Ngành hàng không vũ trụ cũng là ngành tiên phong đi
đầu ứng dụng công nghệ in 3D. Công ty công nghệ vũ trụ
thường công tác với các viện nghiên cứu, học viện khoa
học để đẩy xa giới hạn của công nghệ in 3D đến mức có
thể ứng dụng trong việc sản xuất chế tạo.

Máy bay chim ưng biển
MV-22 (Mỹ)

=> Yêu cầu cấp thiết đội ngũ R&D. Phát triển công nghệ in 3D và
vật liệu là một trong những nhiệm vụ hàng đầu của ngành hàng
không vụ trụ. Những thương hiệu nổi tiếng như: GE, Morris, BAE
Systems & Boeing,… đã và đang phát triển những công nghệ in
3D có thể đưa vào ứng dụng thực tế cho ngành khoa học vụ trụ.


05

Phạm vi ảnh hưởng

• Nghệ thuật và điêu khắc:
Các lớp thiết kế đồ họa và nghệ thuật đang nhanh
chóng kết hợp việc in 3D vào quá trình thiết kế sáng
tạo của họ. Kết hợp với công nghệ scan 3D, in 3D sẽ
giúp con người dựng lại và nhân bản nhanh chóng mô
hình của các chi tiết khảo cổ, cổ vật có giá trị. Ngoài ra
còn khơi nguồn cảm hứng sáng tạo cho các nhà điêu
khắc.

“

Trong khi vẽ 2D sẽ luôn tồn tại, chuyển những hình ảnh đó sang 3D kết
hợp các kỹ năng từ mô hình hóa kỹ thuật số và in ấn 3D, kết hợp với ý
tưởng sáng tạo biến mọi thứ không còn chỉ giới hạn trong thiết kế phẳng.


05

Phạm vi ảnh hưởng

• Đúc:
Chế tạo các mẫu để sử dụng làm khuôn cát
thường tốn nhiều thời gian và chi phí.. Khi
các vấn đề về thiết kế không chính xác như
độ co ngót sản phẩm, thiết kế sai sót thường
đòi hỏi các mô hình được làm lại từ đó dẫn
đến tăng thêm chi phí và thời gian sản xuất.
Nên in 3D với công nghệ FDM được ứng
dụng để giúp giải quyết những vấn đề đó một
cách nhanh chóng và chính xác.


05

Phạm vi ảnh hưởng

• Thực phẩm:
Không chỉ dừng lại ở việc chế tạo các đồ vật,
công nghệ in 3D còn giúp bạn tạo ra những
đồ ăn đặc biệt, trong đó có các loại kẹo.

Tại triển lãm điện tử tiêu dùng Las Vegas năm ngoái, công ty 3D
Systems đã lần đầu tiên giới thiệu một chiếc máy in 3D có thể sử
dụng nguyên liệu là các loại socola, đường, vani và hương liệu để
tạo ra nhiều loại kẹo có hình dạng thú vị khác nhau.


05

Phạm vi ảnh hưởng

• Giáo dục:

“

5 lợi ích lớn nhất của máy in 3D trong giáo dục:
 Khơi gợi hứng thú
 Tạo điều kiện phát triển chương trình giáo
dục STEM (Science-Technology-EngineeringMathematics)
 Cho phép tiếp cận với các đối tượng học tập
chưa từng có trước đây
 Mở ra nhiều khả năng mới cho việc học tập
 Thúc đẩy kỹ năng giải quyết vấn đề


05

Phạm vi ảnh hưởng

• Kiến trúc và xây dựng:
Đặc điểm của công nghệ in 3D trong xây
dựng là giải pháp không dùng khung và áp
dụng tường chịu lực, sàn, mái, cầu thang,
… đều dùng tấm 3D giúp rút gọn thời gian,
giảm bớt chi phí, tạo nên chất lượng tốt
hơn, đẹp hơn và giảm thiểu chất thải của
vật liệu xây dựng. Công nhân cũng có thể
bảo vệ sức khỏe do không phải tiếp xúc

nhiều với môi trường làm việc bụi bặm và
độc hại như các quá trình xây dựng như
hiện nay.

Ngôi nhà mẫu sử dụng công nghệ in 3D của
ICON có giá 10.000 USD nhưng hãng cam kết sẽ
giảm giá xuống 4.000 USD trong tương lai gần


05

Phạm vi ảnh hưởng

• Thời trang:
Khi công nghệ in 3D được cải thiện về độ phân
giải in và đa dạng các loại vật liệu dẻo, một nền
công nghiệp nổi tiếng với những trải nghiệm mới
lạ đã tìm tới công nghệ này. Đó là ngành công
nghiệp thời trang.

“

Show “Victoria's Secret 2013”

=> Công nghệ in 3D hứa hẹn sẽ làm thay đổi ngành thời trang và
may mặc trên toàn thế giới.


06

•

Các phương pháp in 3D điển hình

Phương pháp phun nhiều lớp FDM (Fused Deposition Modeling):

“

p


06

•

Các phương pháp in 3D điển hình

Phương pháp tạo mẫu lập thể SLA (Stereolithography):

“


06

•

Các phương pháp in 3D điển hình

Phương pháp thiêu kết bằng Laser SLS (Selective Laser Sintering):

“

p


06

Các phương pháp in 3D điển hình

Ngoài ra còn có các phương pháp in 3D khác như:

“

- Phương pháp tạo lớp mỏng LOM (Laminated Object Manufacturing): LOM sử dụng
lớp giấy, nhựa hoặc kim loại mỏng dính bọc, được hợp nhất dưới nhiệt, áp suất và
định hình bằng cách cắt bằng tia laser máy tính kiểm soát hoặc dao.
- Công nghệ DLP (Digital Light Processing): DLP sử dụng một mạng lưới máy tính
điều khiển, vi-gương, đặt ra trên một chip bán dẫn. Những gương nhỏ nghiêng qua
lại. Khi một gương nghiêng, nó phản xạ ánh sáng, tạo ra pixel sáng. Khi gương
nghiêng theo cách khác, các điểm ảnh tối. Công nghệ này được sử dụng trong máy
chiếu phim, điện thoại di động và cũng cho in ấn 3D.
- Công nghệ SLM (Selective Laser Melting): Đây là công nghệ in 3D kim loại, sử dụng
vật liệu dạng bột titan, bột nhôm, bột đồng, bột thép để làm vật liệu in 3D. Công nghệ
SLM vận hành tương tự SLA, SLS nhưng sử dụng tia UV, tia laser cường độ lớn.


06

Các phương pháp in 3D điển hình

- Công nghệ EBM (Electron Beam Melting): Ngược lại với SLM, kỹ thuật
EBM sử dụng một chùm tia điện tử máy tính điều khiển dưới chân không để
làm tan chảy hoàn toàn bột kim loại ở nhiệt độ cao lên đến 1000 độ.
- Công nghệ BJ (Binder Jetting): Đây là công nghệ 3D được phát minh tại MIT.
Nó được gọi là “in 3D in phun”: Binder phun là một quá trình sản xuất chất
phụ gia. Đây là loại máy in 3D sử dụng hai vật liệu: một loại bột (thường là
thạch cao) và một chất kết dính giữa các lớp bột. Các chất kết dính được ép
đùn ở dạng lỏng từ một đầu in.
- Công nghệ MJ (Material Jetting/Wax Casting): Công nghệ phun chất liệu
được tốt hơn được gọi là “đúc sáp”. Đó là một kỹ thuật được sử dụng bởi kim
hoàn từ nhiều thế kỷ. Đúc sáp (hoặc đúc đầu tư) là một quá trình sảnxuất
mà chủ yếu là cho phép người tatạo ra đồ trang sức tùy biến có chất lượng
rất cao trong kim loại khác nhau.


06

•

Các loại máy in 3D phổ biến
Cartesian:

 Ưu điểm:
- Lắp ráp, căn chỉnh và bảo dưỡng dễ
dàng
- Cộng đồng mã nguồn mờ lớn
- Phù hợp với người mới bắt đầu làm
quen công nghệ in 3D
 Nhược điểm:
- Khối lượng các cơ cấu đi động lớn, nên

tốc độ in không cao và gây ồn
- Khi hoạt động máy thường bị rung và do
vậy làm giảm độ chính xác
- Kích thước ngang lớn, thường bị hạn