Tổng hợp những thuật ngữ in 3D nhất định bạn phải học thuộc lòng

Trong những năm gần đây, với sự tiến bộ mạnh mẽ của khoa học - công nghệ, việc sử dụng công nghệ in 3D đã trở nên phổ biến và xuất hiện rộng rãi trong nhiều lĩnh vực cuộc sống như: Chế tạo cơ khí, y học, sản xuất ô tô - xe máy, giáo dục và ngành hàng không - vũ trụ... Tuy nhiên, để có cái nhìn chi tiết hơn về công nghệ này, việc hiểu rõ về những thuật ngữ in 3D và khái niệm thông dụng liên quan sẽ cực kỳ quan trọng. Hãy cùng 3DCUBE khám phá chi tiết thông tin nội dung được chia sẻ trong bài viết dưới đây.

In 3D là gì?

In 3D chính là quy trình sản xuất bồi đắp hay còn được biết đến với tên gọi sản xuất gia tăng - Additive manufacturing, đặt trên nguyên tắc tổng quát của việc tạo ra sản phẩm bằng cách trồng chất liệu lên nhau theo định dạng có sẵn trong bản vẽ 3D (file 3D).

Hiện nay, có nhiều phương tiện và kỹ thuật in 3D khác nhau, tuy nhiên tất cả đều tuân theo nguyên lý này. 

In 3D được hiểu là quy trình sản xuất bồi đắp hay sản xuất gia tăng

Danh sách các thuật ngữ in 3D cơ bản nhất cho người mới nhập môn

Dưới đây là một danh sách tổng hợp các thuật ngữ cơ bản trong lĩnh vực in 3D mà những người mới bắt đầu nên tìm hiểu và nắm vững để có được cơ sở kiến thức vững chắc khi tiếp cận công nghệ này:

Độ chính xác - Accuracy: Trong thuật ngữ in 3D, đây là sự khác biệt về kích thước giữa mẫu in và dữ liệu CAD tương ứng.

Bed leveling - Điều chỉnh bàn: Thuật ngữ in 3D này yếu tố quan trọng của công nghệ in 3D FDM, cân bàn đề cập đến việc điều chỉnh bàn in để đảm bảo bằng phẳng. Mục tiêu là giữ khoảng cách giữa mặt bàn và đầu kim in đồng đều ở mọi vị trí, từ đó giải quyết nhiều vấn đề xuất phát từ mặt in không đồng đều.

Bed leveling là một thuật ngữ in 3D chỉ việc điều chỉnh bàn in 

Bàn in - Build Plate: Đây là nơi mẫu in 3D được gắn kết trong quá trình in. Bàn in thường di chuyển theo trục Z, đôi khi cũng theo trục X hoặc Y tùy thuộc vào cấu trúc máy in. Một số bàn in có thể tháo rời hoặc tự động cân bằng với chức năng gia nhiệt.

Khổ in - Kích thước in: Đây là kích thước lớn nhất mà máy in 3D có thể in được cho mỗi mẫu.

Khổ in được hiểu là kích thước lớn nhất mà máy in 3D có thể in được

Thuật ngữ in 3D CAD: Là từ viết tắt của "Thiết kế Hỗ trợ máy tính" (Computer Aided Design), CAD là một thuật ngữ phổ biến chỉ việc sử dụng máy tính trong quá trình thiết kế mô hình. Các phần mềm CAD là một nhóm đa dạng chương trình được sử dụng để xây dựng mô hình 3D và tạo ra bản vẽ 2D của đối tượng thiết kế. Chúng thường được áp dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như cơ khí chế tạo, kiến trúc, mỹ thuật, xây dựng và nhiều ngành khác.

Ví dụ: Một kỹ sư thiết kế sản phẩm có thể sử dụng các phần mềm như Solidwork, CATIA, Solid Edge, Creo, AutoCAD hoặc Inventor. Tất cả đều là phần mềm CAD.

Curing: Trong quá trình in 3D, curing là quá trình sử dụng ánh sáng UV để chuyển đổi nhựa lỏng cảm quang thành trạng thái rắn. Khi tia UV chiếu thẳng vào nhựa, nó tác động và tạo ra các liên kết hóa học, làm cho nhựa lỏng trở thành rắn. Quá trình này thường diễn ra trong các phương pháp in 3D như SLA, DLP và LCD.

Đầu đùn - Extruder: Là bộ phận có cơ chế ép đùn sợi nhựa trong máy in 3D FDM/FFF. Nó bao gồm nhiều thành phần như bánh răng dẫn động, động cơ bước và cấu trúc tạo áp lực giữa bánh răng dẫn động và sợi nhựa. Mục tiêu là ép sợi nhựa xuống kim in đang được làm nóng.

Sợi nhựa - Filament: Còn được gọi là cuộn nhựa in 3D, đây là một loại vật liệu sử dụng trong quá trình in 3D. Nó được sản xuất dưới dạng sợi và cuộn trên cuộn lớn, thường có định lượng thông thường là 1kg vật liệu trên mỗi cuộn.

Sợi nhựa hay còn được biết đến là cuộn nhựa in 3D được sử dụng khi in

Hot-End – Mô-đun nhiệt: Là một tập hợp các thành phần xử lý nhiệt độ, chức năng chính là làm nóng và làm chảy sợi nhựa bao gồm bộ gia nhiệt vòi phun và cảm biến nhiệt.

Infill – Điền chất: Đặc điểm liên quan đến việc điền chất liệu vào bên trong các vùng rắn của mô hình in 3D. Thường được điều khiển theo tỷ lệ phần trăm.

Phương pháp ép phun: Là một quy trình sản xuất thường được so sánh với công nghệ in 3D. Trong quy trình này, nhựa nóng chảy được ép vào khuôn, tạo ra sản phẩm khi nhựa nguội và đóng rắn.

Phương pháp ép phun là quy trình sản xuất được so sánh với công nghệ in 3D

Variable Laser Spot Size - Kích thước tia laser biến đổi: Công nghệ này cho phép máy in điều chỉnh đường kính của tia laser một cách linh hoạt mà không cần thiết lập một đường kính chiếu duy nhất. Mục tiêu là tăng tốc độ in trên các máy in SLA công nghiệp có kích thước lớn.

Layer height - Chiều cao lớp: Là chiều cao chính xác của mỗi lớp nhựa được đùn, đóng rắn hoặc liên kết trong quá trình in 3D. Cài đặt này có thể được điều chỉnh thông qua phần mềm cắt lớp.

Layer height là chiều cao chính xác của mỗi lớp nhựa 

Material Extrusion

• FDM: Là viết tắt của "Fused Deposition Modeling" (Mô hình đặt chất đun), đây là quá trình đưa sợi nhựa qua một đầu đùn, làm nóng chảy nhựa và đưa ra bề mặt theo từng lớp để tạo hình theo đúng hình dạng mong muốn. Phương pháp này được đăng ký bản quyền bởi Stratasys.
• FFF: Thuật ngữ in 3D này là viết tắt của "Fused Filament Fabrication" (Chế tạo Chất liệu Sợi Đun), đây là một phương pháp in 3D tương tự FDM, nhưng không sử dụng thuật ngữ đã đăng ký nhãn hiệu.
• LPD - Viết tắt của "Layer Plastic Deposition" (Chất liệu Đặt Lớp Nhựa), là một phương pháp in 3D tương tự FDM, được Zortrax sử dụng.

Material Jetting: Thuật ngữ in 3D này là một quy trình sản xuất bồi đắp hoạt động giống như máy in 2D. Một loại đầu in, tương tự như các đầu in sử dụng trong in phun tiêu chuẩn, được sử dụng để phân phối vật liệu.

• MJ: Nhựa cảm quan được phun ra thông qua đầu in, tương tự như máy in mực 2D để tạo ra một lớp. Sau đó, nhựa được đặc chế bằng ánh sáng UV để trở nên cứng cáp. Quá trình lặp lại này tạo ra các lớp, hình thành mô hình 3D.
• NPJ: Thuật ngữ in 3D "NanoParticle Jetting" (Phun Nano hạt) tạo ra mô hình in bằng cách phun hàng nghìn giọt hạt nano gốm từ đầu in, cùng với vật liệu hỗ trợ. Cả hai loại vật liệu này lơ lửng trong chất lỏng nền và sau đó bị đặc chế khi chịu nhiệt độ cực cao trong buồng in (300ºC), tạo thành một lớp gốm rắn.

Nozzle - Vòi phun/Kim in: Sợi nhựa có đường kính 1,75 hoặc 2,85 mm được đưa vào một lỗ nhỏ hơn. Đây là nơi nhựa nóng chảy và được đưa ra để tạo ra mô hình in 3D. Kim in thường có đường kính 0,4mm, là kích thước của lỗ thoát của kim in.

Nozzle - Vòi phun/Kim in có đường kính 1,75 hoặc 2,85 mm

STL: Thuật ngữ in 3D này à định dạng tệp nguồn gốc từ phần mềm CAD của 3D Systems, được viết tắt từ cụm từ "Standard Triangle Language" hoặc “Standard Tessellation Language”. Định dạng này được hỗ trợ bởi nhiều gói phần mềm khác nhau và phổ biến trong việc tạo mẫu nhanh, in 3D và sản xuất với sự hỗ trợ của máy tính.

OBJ: Là loại tệp xác định hình học, được ra đời từ sự phát triển của công nghệ Wavefront Technologies. Trong lĩnh vực in 3D, nó có đặc điểm giống với định dạng .STL, nhưng có thêm thông tin về màu sắc. Thường được áp dụng trong quá trình in 3D đa sắc.

Xử lý nguội - Post-processing: Là quá trình xử lý mẫu in 3D sau khi in xong để đạt được một mẫu in hoàn thiện cuối cùng. Quá trình xử lý nguội khác biệt giữa in FDM và SLA, bao gồm nhiều kỹ thuật như đánh bóng, sơn, làm mịn lớp, v.v.

Quy trình xử lý nguội sau in

Thu hồi - Retraction: Trong quá trình in, khi cụm đầu in di chuyển, máy in thực hiện thao tác rút lại sợi nhựa. Hành động này nhằm giảm thiểu việc tạo ra các sợi nhựa kéo dài, kết dính và tạo ra sợi tơ do nhựa nóng chảy. 

Việc thu hồi nhiều trên các chi tiết nhỏ sẽ gây căng sợi nhựa, do đó, việc điều chỉnh tốc độ và khoảng cách thu hồi một cách phù hợp có thể hỗ trợ cho các chi tiết nhỏ và giải quyết vấn đề tạo ra sợi tơ nhựa.

Nhựa cảm quang - Resin: Trong in 3D, resin là một loại vật liệu nhựa ở trạng thái lỏng, có độ nhớt. Những loại nhựa này nhạy cảm với ánh sáng UV. Khi tiếp xúc với tia UV, phản ứng hóa học sẽ xảy ra, làm cho nhựa chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn.

Phần mềm cắt lớp - Slicer: Thuật ngữ in 3D Slicer là một phần mềm chuyển đổi ngôn ngữ cho máy in 3D bằng cách chuyển đổi mô hình 3D thành mã máy, còn được gọi là G-code. Nó phân chia mô hình 3D thành các lớp 2D và các cài đặt khác phụ thuộc vào công nghệ in 3D sử dụng.

Ống gá cuộn nhựa - Spool holder/filament holder: Là bộ phận giữ cuộn nhựa trên máy in 3D và cho phép cuộn nhựa quay khi sợi nhựa được rút ra.

Cấu trúc chống đỡ - Support: Là các tính năng giúp hỗ trợ các cầu nối hoặc phần của mô hình 3D, nơi mà không tiếp xúc trực tiếp với bàn in. Cấu trúc chống đỡ có thể được in bằng cùng một loại vật liệu và sau đó loại bỏ; hoặc sử dụng vật liệu khác thông qua đầu đùn thứ hai. 

Cấu trúc chống đỡ có thể được in bằng cùng một loại vật liệu

Vật liệu chống đỡ như PVA (có thể tan trong nước) lý thuyết là tốt, nhưng thực tế thực hiện khó khăn. Trong máy in 3D công nghiệp và chuyên nghiệp, thường sử dụng vật liệu chống đỡ có khả năng tan trong dung môi đặc biệt để tự tan sau khi in, giúp cấu trúc chống đỡ phức tạp nằm ở những khu vực khó tiếp cận và có thể loại bỏ dễ dàng. 

Việc này đặc biệt hữu ích để đạt được độ chính xác kích thước trong mô hình in 3D.

Ống nhiệt - Thermal Tube: Là một cấu trúc ống (thường có đường ren) nơi mô-đun nóng và lớp cách nhiệt được kết nối với phần còn lại của đầu in.

Ống nhiệt có cấu trúc đường ren nơi mô-đun nóng và lớp cách nhiệt được kết nối

Độ phân giải trục X/Y - X/Y Resolutions: Là độ dày tối thiểu của mỗi lớp cắt 2D của mô hình in mà máy có thể thực hiện, giá trị của nó càng nhỏ, độ chi tiết của mẫu in sẽ càng cao.

Tổng hợp các thuật ngữ in 3D của hóa rắn nhựa lỏng để tạo mẫu in

Quá trình hóa rắn nhựa lỏng để tạo mẫu in hay còn được biết đến trong thuật ngữ in 3D là Vat Photopolymerization. Kỹ thuật này bao gồm những công nghệ sau đây:

SLA - Stereolithography

Thuật ngữ in 3D này được viết tắt của Stereolithography. Trong đó, thiết bị phát ánh sáng chiếu sáng có chọn lọc lên đáy trong suốt của bể chứa đầy nhựa cảm quang lỏng. Chất liệu nhựa ngưng tụ được nâng lên bằng cơ cấu bệ kéo dài. Các lớp được đắp dần đến khi mẫu in hoàn thiện.

MSLA - Masked SLA

Tia UV xâm nhập qua lớp màn hình LCD, tạo ra các điểm ảnh thông qua tấm màn đặc biệt, có khả năng kiểm soát việc ánh sáng đi qua hoặc bị chặn một cách chọn lọc. Việc này gây ra quá trình đóng rắn cho chất nhựa lỏng. Sự đóng rắn này được thực hiện bằng cách kéo dài chất nhựa đông đặc lên trên bằng bệ nâng. Các lớp nhựa được thêm vào từ từ cho đến khi mẫu in hoàn chỉnh.

LFS - Low Force Stereolithography

Được đăng ký bản quyền bởi Formlabs, đây là một phiên bản nâng cấp của công nghệ in 3D SLA, với bể chứa nhựa có đáy linh hoạt để giảm thiểu lực tách bản in khỏi bể chứa nhựa trong quá trình in. 

Sử dụng chỉ một gương điện kế và một gương parabol để tạo ra tia laser đồng nhất vào khu vực in, kết quả là bản in có độ sắc nét đồng đều trên toàn bộ khu vực in.

DLP - Digital Light Processing

Digital Light Processing (DLP) là một thuật ngữ in 3D, chỉ việc xử lý ánh sáng theo cách kỹ thuật số. Ánh sáng từ nguồn tia cực tím được phản chiếu trên cảm biến với các gương siêu nhỏ, tạo thành một mạng lưới tương tự như các điểm pixel. 

Hệ thống này xác định vị trí của nhựa cảm quang và thực hiện quá trình hóa rắn (lưu hóa) một cách có chọn lọc.

CDLP

Giống như khái niệm của in 3D DLP, phương pháp này cũng sử dụng máy chiếu tia UV liên tục. Trong quá trình liên tục tách lớp nhựa đã đông cứng khỏi đáy khay vật liệu, cho phép trục Z hoạt động một cách không ngừng.

LCD 

Ánh sáng UV không đến từ máy chiếu mà thay vào đó, nó được phát từ dãy đèn LED và chiếu qua màn hình LCD. Màn hình hoạt động như một tấm chắn, chỉ để lộ các pixel cần thiết cho lớp in hiện tại.

Powder Bed Fusion (PBF)

Phương pháp này liên quan đến việc nung nóng bột vật liệu bằng tia laser hoặc tia điện tử để làm tan chảy và hợp nhất bột vật liệu với nhau. Tất cả các quy trình PBF đều bao gồm việc trải vật liệu bột lên các lớp trước đó và có nhiều cơ chế thực hiện điều này, như sử dụng con lăn hoặc lưỡi cán. 

Nguyên liệu tươi được cung cấp từ phễu hoặc bể chứa dưới khu vực in. Quá trình thiêu kết kim loại trực tiếp bằng laser (DMLS) tương tự như SLS, nhưng sử dụng kim loại thay vì nhựa.

MJF – Multi Jet Fusion

Thuật ngữ in 3D này đặc trưng bởi phương pháp xây dựng độc đáo, sử dụng tác nhân nung chảy và chi tiết hóa trong quy trình nung chảy bột. Quá trình bắt đầu với việc lắng đọng một lớp mỏng vật liệu bột lên nền tảng xây dựng. 

Giọt tác nhân nung chảy, chi tiết và biến đổi được áp dụng, cùng với năng lượng nhiệt, để xác định hình dạng và đặc tính của bộ phận.

SLS - Selective Laser Sintering 

Đây là một phương pháp sản xuất bồi đắp sử dụng tia laser làm nguồn năng lượng để thiêu kết vật liệu dạng bột nhựa (thường là nylon / polyamide). Tia laser năng suất cao được chiếu vào các điểm trong bể in chứa vật liệu một cách có tính toán, liên kết vật liệu với nhau để tạo ra một cấu trúc vững chắc.

DMLS hoặc SLM – Direct Metal Sintering / Selective Laser Melting

Đây là một phương pháp tạo mẫu nhanh, được định hình để sử dụng tia laser có mật độ công suất cao để làm tan chảy và kết hợp các loại bột kim loại với nhau, tạo thành sản phẩm in 3D kim loại.

EBM - Electron Beam Melting

Là một phương pháp sản xuất bồi đắp cho các mẫu kim loại. Nguyên liệu thô (bột kim loại hoặc sợi kim loại) được đặt trong chân không và được hợp nhất với nhau bằng cách đốt nóng bằng chùm điện tử. Phương pháp này khác với SLM/DMLS khi nguyên liệu thô bị nung chảy hoàn toàn.

Trên đây là một cái nhìn tổng quan về các thuật ngữ in 3D, bắt đầu bằng các phương pháp như SLA, MSLA, LFS, DLP, CDLP, LCD, PBF, MJF, SLS, DMLS và EBM. Các thuật ngữ này định hình và phản ánh sự đa dạng trong cách chúng ta tiếp cận và ứng dụng công nghệ in 3D ngày nay. 

Qua việc hiểu rõ về những khái niệm này, bạn sẽ có thể áp dụng linh hoạt trong quá trình sáng tạo và sản xuất, mở ra những khả năng mới và đầy thách thức.