Cơ Bản Về Máy In 3D Công Nghiệp

Nội dung

Ngành công nghiệp in 3D đã trải qua chu kỳ nổi bật nhất vào đầu những năm 2010, khi các nhà tiếp thị tuyên bố rằng công nghệ này sẽ được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng tiêu dùng. Tuy nhiên, rời xa thị trường in 3D, các công nghệ sản xuất khác tiếp tục phát triển nhanh chóng.

Các công nghệ in 3D công nghiệp đã và đang phát triển nhanh chóng theo theo nhiều chiều hướng khác nhau. Những tiến bộ gần đây trong máy móc, vật liệu và phần mềm đã làm cho in 3D có thể tiếp cận được với nhiều doanh nghiệp hơn, cho phép ngày càng nhiều công ty sử dụng các công cụ trước đây chỉ giới hạn trong một số ngành công nghệ cao.

Ngày nay, máy in 3D công nghiệp tăng tốc đổi mới và hỗ trợ các doanh nghiệp trong các ngành công nghiệp khác nhau bao gồm kỹ thuật, sản xuất, nha khoa, chăm sóc sức khỏe, giáo dục, giải trí, trang sức và thính học

Máy in 3D công nghiệp có thể cách mạng hóa doanh nghiệp, cũng như giảm chi phí sản xuất và thời gian sản xuất. Meme 3D sẽ hướng dận bạn cách chọn một con máy công nghiệp phù hợp nhất với nhu cầu của công ty

Phân Loại Các Loại Máy In 3D Công Nghiệp

In 3D công nghiệp có sẵn cho các doanh nghiệp cho nhiều ứng dụng khác nhau, từ nguyên mẫu đến các bộ phận sản xuất.Những công nghệ này bao gồm fused deposition modeling (FDM), stereolithography (SLA), selective laser sintering (SLS), phun vật liệu và in 3D kim loại.

Một chủ đề phổ biến trong nhiều công nghệ này là sự xuất hiện gần đây của các máy in 3D công nghiệp đẩy đủ tính năng mà nhỏ gọn và dễ tiếp cận hơn, giúp giảm chi phí đầu tư ban đầu từ 2 tỷ 5 vnd – 5 tỷ vnd xuống thường dưới 250 triệu vnd.

Máy In 3D Công Nghiệp FDM

FDM, còn được gọi là chế tạo dây tóc nóng chảy (FFF), là một phương pháp in tạo ra các bộ phận bằng cách nấu chảy và ép đùn dây tóc nhựa nhiệt dẻo, mà đầu phun của máy in sẽ lắng đọng từng lớp trong khu vực chế tạo.

FDM là hình thức in 3D được sử dụng rộng rãi nhất ở cấp độ người tiêu dùng, được thúc đẩy bởi sự xuất hiện của máy in 3D cá nhân. Tuy nhiên, máy in FDM công nghiệp cũng phổ biến với các doanh nghiệp

Ưu điểm của FDM

FDM hoạt động với một loạt các loại nhựa nhiệt dẻo tiêu chuẩn, chẳng hạn như ABS, PLA và các hỗn hợp khác nhau của chúng. Điều này dẫn đến giá đầu vào và nguyên vật liệu thấp. FDM phù hợp nhất với các mô hình cơ bản và nguyên mẫu chi phí thấp của các bộ phận đơn giản hơn.

Nhược điểm của FDM

FDM có độ phân giải và độ chính xác thấp nhất khi so sánh với các công nghệ in 3D công nghiệp khác dành cho nhựa như SLA hoặc SLS, điều đó có nghĩa là nó không phải là lựa chọn tốt nhất để in các thiết kế phức tạp hoặc các bộ phận có tính năng phức tạp. Chất lượng hoàn thiện cao hơn đòi hỏi các quy trình xử lý mẫu và hóa học tốn nhiều công sức và kéo dài. Một số máy in 3D FDM công nghiệp sử dụng chất hỗ trợ hòa tan để giảm thiểu một số vấn đề này và cung cấp nhiều loại nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật hơn, nhưng chúng cũng có giá cao. Với các bộ phận lớn, in FDM cũng có xu hướng chậm hơn SLA hoặc SLS.

Máy In 3D SLA

Máy in SLA sử dụng tia laser để xử lý nhựa lỏng thành nhựa cứng trong một quy trình gọi là quang trùng hợp. SLA là một trong những quy trình phổ biến nhất trong số các chuyên gia do độ phân giải cao, độ chính xác và tính linh hoạt của vật liệu.

Mặc dù công nghệ SLA trước đây chỉ có sẵn trong các máy in 3D công nghiệp lớn, phức tạp có giá hơn 5 tỷ vnd, nhưng bây giờ đã trở nên dễ tiếp cận hơn nhiều. Với máy in Formlabs Form 3+, các doanh nghiệp hiện có quyền truy cập SLA chất lượng công nghiệp chỉ với 90 triệu vnd .

Ưu điểm của SLA

Các bộ phận SLA có độ phân giải và độ chính xác cao nhất, chi tiết rõ ràng nhất và bề mặt mịn nhất trong tất cả các công nghệ in 3D nhựa. Lợi ích chính của SLA nằm ở tính linh hoạt của nó; Các công thức nhựa SLA cung cấp một loạt các tính chất quang học, cơ học và nhiệt để phù hợp với các tính chất của nhựa nhiệt cơ bản , kỹ thuật và công nghiệp.

SLA là một lựa chọn tuyệt vời cho các mẫu có độ chi tiết cao đòi hỏi dung sai chặt chẽ và bề mặt nhẵn, cũng như khuôn mẫu, dụng cụ, mẫu, mô hình in 3d y tế và các bộ phận chức năng. Nó cũng cung cấp vật liệu có nhiệt độ lệch nhiệt cao nhất là 238 độ C—khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho một số ứng dụng kỹ thuật và sản xuất—cũng như nhiều lựa chọn vật liệu tương thích sinh học nhất cho các ứng dụng nha khoa và y tế. Với Draft Resin, máy in Formlabs SLA cũng là tùy chọn nhanh nhất để in 3D các bộ phận lớn, nhanh hơn gấp 10 lần so với FDM.

Nhược điểm của SLA

Tính linh hoạt rộng rãi của SLA đi kèm với mức giá cao hơn một chút so với FDM, nhưng nó vẫn hợp lí hơn tất cả các quy trình in 3D công nghiệp khác. Các bộ phận bằng nhựa SLA cũng yêu cầu xử lý hậu kỳ sau khi in, bao gồm rửa các bộ phận và xử lý hậu kỳ.

Một số ví dụ về các bộ phận in 3D lớn được sản xuất trên Mẫu 3L

Máy In 3D Công Nghiệp SLS

Máy in SLS sử dụng tia laser công suất cao để kết hợp các hạt bột polymer nhỏ. Bột không sử dụng hỗ trợ bộ phận trong quá trình in và loại bỏ nhu cầu về cấu trúc hỗ trợ chuyên dụng, làm cho SLS trở thành lựa chọn đặc biệt hiệu quả cho các bộ phận cơ khí phức tạp.

Khả năng sản xuất các bộ phận có khả năng cơ học rất tốt khiến SLS trở thành công nghệ sản xuất phụ gia polyme phổ biến nhất cho các ứng dụng công nghiệp.

Cũng giống như SLA, SLS từng chỉ có sẵn trong các hệ thống in 3D phức tạp, khổ lớn với giá khởi điểm khoảng 5 tỷ đồng. Với máy in Fuse 1 SLS của Formlabs, giờ đây các doanh nghiệp có thể tiếp cận được công nghiệp SLS với giá từ 400 triệu đồng với khối lượng in 30 x 16,5 x 16,5 cm.

Các bộ phận được in trên máy in 3D Fuse 1 SLS.

Ưu điểm của SLS

Vì tính năng in SLS không yêu cầu các cơ cấu hỗ trợ chuyên dụng nên nó lý tưởng cho các hình dạng phức tạp, bao gồm các tính năng bên trong, đường gạch dưới, thành mỏng và các tính năng âm bản. Các bộ phận được sản xuất bằng in SLS có các đặc tính cơ học tuyệt vời, với độ bền tương tự như các bộ phận đúc -phun.

Vật liệu phổ biến nhất cho SLS là nylon, một loại nhựa kỹ thuật phổ biến với các tính chất cơ học tuyệt vời. Ni lông nhẹ, chắc chắn và linh hoạt, cũng như ổn định trước tác động, hóa chất, nhiệt, tia UV, nước và bụi bẩn.

Sự kết hợp của chi phí thấp trên mỗi bộ phận, năng suất cao và vật liệu đã được thiết lập khiến SLS trở thành lựa chọn phổ biến của các kỹ sư để tạo mẫu và là giải pháp thay thế hiệu quả về chi phí cho ép phun để sản xuất cầu hoặc chạy giới hạn.

Nhược điểm của SLS

SLS có giá đầu vào cao hơn so với công nghệ FDM hoặc SLA. Mặc dù nylon là một vật liệu linh hoạt nhưng việc lựa chọn vật liệu cho SLS cũng hạn chế hơn so với FDM và SLA. Các bộ phận ra khỏi máy in có bề mặt hơi nhám và cần xử lý hậu kì để có bề mặt mịn.

Máy in 3d công nghiệp phun vật liệu

Máy in 3D phun vật liệu sử dụng đầu in, tương tự như đầu in trong máy in phun truyền thống, để lắng đọng và xử lý các giọt vật liệu photopolyme, làm cứng lại dưới ánh sáng cực tím. Một số máy in phun vật liệu tiên tiến hơn cũng có thể tạo các bộ phận từ nhiều vật liệu.

Ưu điểm của phun vật liệu

Việc phun vật liệu tạo ra một sản phẩm hoàn chỉnh chính xác và có bề mặt mịn. Độ chính xác tổng thể, kết hợp với thực tế rằng đây là một trong những quy trình in duy nhất cung cấp tính năng in đa vật liệu và đủ màu, làm cho nó trở thành một lựa chọn lý tưởng cho các mẫu thực tế, chẳng hạn như mẫu đủ màu hoặc mô hình giải phẫu

Nhược điểm của phun vật liệu

Máy in phun vật liệu chỉ có thể hoạt động với các vật liệu có độ nhớt thấp, điều này hạn chế trong việc lựa chọn vật liệu. Các thành phẩm có xu hướng giòn, nhạy cảm với ánh sáng và nhạy cảm với nhiệt. Sự xuống cấp dần dần(hao mòn theo thời gian)của chúng khiến chúng không phù hợp làm mẫu hàm. Đối với in 3D nhựa, SLA cung cấp nhiều loại vật liệu chức năng hơn, bao gồm các loại nhựa có chứa các hạt như sáp và thủy tinh để tạo cho chúng một số đặc tính nhất định.

Máy in 3d kim loại

FDM kim loại

Máy in FDM kim loại hoạt động tương tự như máy in FDM truyền thống, nhưng sử dụng các thanh kim loại ép đùn được giữ với nhau bằng chất kết dính polymer. Các bộ phận “xanh” đã hoàn thành sau đó được thiêu kết trong lò nung để loại bỏ chất kết dính.

Nung chảy bằng laze có chọn lọc (SLM) và thiêu kết bằng laze kim loại trực tiếp (DMLS)

Máy in SLM và DMLS hoạt động tương tự như máy in SLS, nhưng hợp nhất các hạt bột kim loại lại với nhau từng lớp bằng tia laser thay vì polyme. Máy in 3D SLM và DMLS có thể tạo ra các sản phẩm kim loại chắc chắn, chính xác và phức tạp, làm cho quy trình này trở nên lý tưởng cho các ứng dụng hàng không vũ trụ, ô tô và in 3d y tế.

Mặc dù giá của máy in 3D kim loại cũng bắt đầu giảm, với chi phí từ 2tỷ 500 triệu đồng đến 25 tỷ đồng, nhưng hầu hết các doanh nghiệp vẫn chưa tiếp cận được các hệ thống này.

Ngoài ra, in 3D SLA rất phù hợp để đúc quy trình công việc sản xuất các bộ phận kim loại với chi phí thấp hơn, tự do thiết kế hơn và trong thời gian ngắn hơn so với những phương pháp truyền thống.

So sánh các loại máy in 3D công nghiệp

FDM, SLA, SLS, phun vật liệu và in 3D kim loại có những ưu điểm và nhược điểm riêng trên các ứng dụng khác nhau.

	FUSED DEPOSITION MODELING (FDM)	STEREOLITHOGRAPHY (SLA)	SELECTIVE LASER SINTERING (SLS)	MATERIAL JETTING	METAL 3D PRINTING (METAL FDM, DMLS, SLM)
khổ in	Lên đến 300 x 300 x 600 mm (máy in 3D để bàn)	Lên đến 300 x 335 x 200 mm (máy in 3D để bàn và máy tính để bàn)	Lên đến 165 x 165 x 300 mm (máy in 3D công nghiệp để bàn	Lên đến 300 x 200 x 150 mm (máy in 3D công nghiệp để bàn)	Lên đến 300 x 200 x 200mm (FDM kim loại), 400 x 400 x 400 mm (DMLS/SLM công nghiệp lớn)
phạm vi giá	Bắt đầu từ 60 triệu đồng	Bắt đầu từ 90 triệu đồng	Bắt đầu từ 440 triệu đồng	Bắt đầu từ 500 triệu đồng (đa vật liệu bắt đầu từ 2 tỷ 500 triệu đồng USD)	Bắt đầu từ 2 tỷ 500 triệu đồng
Vật liệu	Nhựa nhiệt tiêu chuẩn, chẳng hạn như ABS, PLA và các hỗn hợp khác nhau của chúng.	Các loại nhựa (nhựa nhiệt rắn). Tiêu chuẩn, kỹ thuật (giống ABS, giống PP, giống silicon, dẻo, chịu nhiệt, cứng), đúc được, nha khoa và y tế (tương thích sinh học).	Nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật, điển hình là nylon và vật liệu tổng hợp của nó (nylon 12 tương thích sinh học + tương thích với khử trùng).	Các loại nhựa (nhựa nhiệt rắn)	Thép không gỉ, thép công cụ, titan, crôm coban và nhôm.
những ứng dụng lý tưởng	Các mô hình cơ bản, mẫu chi phí thấp của các bộ phận đơn giản.	Các mẫu có độ chi tiết cao đòi hỏi dung sai chặt chẽ và bề mặt nhẵn, khuôn mẫu, dụng cụ, mẫu, mô hình in 3d y tế và các bộ phận hàm.	Hình học phức tạp, mẫu hàm, sản xuất cầu hoặc ngắn hạn.	Các mẫu có độ chi tiết cao, bao gồm các mẫu thực tế đa chất liệu và nhiều màu sắc.	Các bộ phận cứng, bền bỉ với hình học phức tạp; lý tưởng cho các ứng dụng hàng không vũ trụ, ô tô và y tế.
nhược điểm	Độ phân giải và độ chính xác thấp nhất; không phù hợp cho các thiết kế phức tạp hoặc các bộ phận có tính năng phức tạp.	Một số vật liệu nhạy cảm khi tiếp xúc lâu với tia UV.	Bề mặt hoàn thiện hơi thô, tùy chọn vật liệu hạn chế.	Tùy chọn vật liệu hạn chế. Sản phẩm có xu hướng giòn và nhạy cảm với ánh sáng; ít phù hợp hơn cho các mẫu hàm.	Chi phí cao và phức tạp, yêu cầu cơ sở vật chất nghiêm ngặt.

Ứng dụng của máy in 3D công nghiệp

Có một số ứng dụng tận dụng máy in 3D công nghiệp, chẳng hạn như tạo mẫu, sản xuất lai và sản xuất.

Tạo mẫu nhanh

Với tính năng tạo nguyên mẫu nhanh, các nhà thiết kế và kỹ sư có thể tạo mẫu trực tiếp từ dữ liệu CAD nhanh hơn bao giờ hết, đồng thời thực hiện các bản sửa đổi nhanh chóng và thường xuyên đối với thiết kế của họ dựa trên phản hồi và thử nghiệm trong thế giới thực.

Bởi vì các bộ phận hoặc cụm lắp ráp này thường được chế tạo bằng các kỹ thuật chế tạo bồi đắp thay vì các phương pháp trừ truyền thống, nên cụm từ này đã trở thành đồng nghĩa với sản xuất bồi đắp và in 3D.

Sản xuất phụ gia là một kết hợp tự nhiên cho mẫu. Nó cung cấp sự tự do về hình thức gần như không giới hạn, không yêu cầu dụng cụ và có thể sản xuất các bộ phận có đặc tính cơ học phù hợp chặt chẽ với các vật liệu khác nhau được chế tạo bằng các quy trình truyền thống.

Với máy in 3D công nghiệp nội bộ, các kỹ sư và nhà thiết kế có thể tạo ra các mẫu thực tế và hàm nhanh hơn với chi phí thấp hơn bất kỳ phương pháp sản xuất nào khác để nhanh chóng lặp lại giữa thiết kế kỹ thuật số và nguyên mẫu vật lý. Giờ đây, có thể tạo nguyên mẫu trong vòng một ngày và thực hiện nhiều lần lặp lại thiết kế, kích thước, hình dạng hoặc lắp ráp dựa trên kết quả phân tích và thử nghiệm thực tế. Cuối cùng, quy trình tạo mẫu nhanh giúp các công ty đưa sản phẩm tốt hơn ra thị trường nhanh hơn đối thủ cạnh tranh.

Sản xuất hỗn hợp

Sản xuất hỗn hợp kết hợp in 3D với các quy trình sản xuất truyền thống như ép phun, ép nóng hoặc đúc. Nó tăng cường quy trình sản xuất bằng cách cải thiện tính linh hoạt, nhanh nhẹn, khả năng mở rộng và hiệu quả chi phí. Kết quả là, nó cho phép các nhà sản xuất đáp ứng nhu cầu kinh doanh đang thay đổi một cách nhanh chóng.

Máy in 3D công nghiệp cho phép sản xuất đồ gá, đồ gá và dụng cụ trong nhà nhanh chóng, hiệu quả về chi phí để tiết kiệm thời gian hàng ngày hoặc hàng tuần, cải thiện tính linh hoạt trong vận hành và giảm đáng kể chi phí so với việc gia công các bộ phận cho nhà cung cấp bên ngoài để gia công từ máy nguyên khối phôi nhựa hoặc kim loại.

Công cụ

Xây dựng công cụ tùy chỉnh chịu được sự khắc nghiệt của sàn nhà máy và có thể giúp giải quyết những thách thức sản xuất khó khăn nhất. Xác thực các quy trình sản xuất, giải quyết các vấn đề về DFM và tăng tính linh hoạt bằng cách in trực tiếp dụng cụ cho các ứng dụng từ ép phun đến uốn ống CNC.

Đồ gá và đồ lắp ghép

Giảm chi phí và tăng tính linh hoạt bằng cách tự sản xuất đồ gá và đồ nối mà không yêu cầu số lượng đặt hàng tối thiểu, không cần lập trình đường chạy dao, nhiều lựa chọn vật liệu và chi phí thiết bị vốn thấp. Liên tục cải tiến sản phẩm và phản hồi nhanh chóng và hiệu quả các sự cố trên dây chuyền sản xuất của bạn bằng đồ gá và đồ lắp ghép giúp cải thiện quy trình lắp ráp hoặc QA.

Sản xuất

Khi tính kinh tế của in 3D đang được cải thiện và ngưỡng chi phí cho mỗi bộ phận đang thay đổi: việc sử dụng công nghệ này trong các ứng dụng có khối lượng lớn hơn, giá trị thấp hơn ngày càng trở nên thiết thực. Được thúc đẩy bởi sự đổi mới công nghệ và cải thiện các đặc tính vật liệu, sản xuất bồi đắp chắc chắn sẽ mở rộng hơn nữa ngoài việc tạo nguyên mẫu nhanh đối với các bộ phận sử dụng cuối và sản xuất hàng loạt.

Một số ngành công nghiệp đã kết hợp vật liệu in 3D vào quy trình sản xuất của họ để tạo khuôn và mẫu đúc, hoặc thậm chí in các bộ phận sử dụng cuối.

Tùy chỉnh hàng loạt

Không cần đầu tư vào công cụ tốn kém, hãy sử dụng in 3D để sản xuất nhiều thiết kế phức tạp mà không tốn nhiều thời gian, năng lượng hoặc vật liệu hơn là sản xuất các bộ phận đơn giản. Các giải pháp in 3D tự động có thể giúp mở rộng quy mô các sản phẩm được cá nhân hóa để có cơ hội tiếp cận thị trường đại chúng, chẳng hạn như mô hình dành riêng cho bệnh nhân trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe cho đến các sản phẩm tiêu dùng như giày và tai nghe.

Sản xuất ngắn hạn

Sản xuất trong thời gian ngắn với in 3D mang lại sự linh hoạt để thay đổi thiết kế mà không phải trả chi phí cao cho công cụ và là giải pháp thay thế sản xuất hiệu quả về chi phí để sản xuất các bộ phận sử dụng cuối với số lượng hàng chục và hàng trăm.