mở đầu tiên ra đời. HVTH: NGUYEN MINH TAM_ 1870611 Trang 3 LUẬN VĂN THẠC SỸ CHUONG 1 Năm 2010: Urbee - chiếc xe hơi nguyên mẫu đầu tiên được giới thiệu. Đây là chiếc xe đầu tiên trên thế giới mà toàn bộ phần vỏ được in ra từ máy in 3D. Tất cả các bộ phận bên ngoài, kể cả kính chắn gió đều được tạo ra từ máy in 3D Fortus khổ lớn của Stratasys.
một công ty y học tái tạo nghiên cứu trong lĩnh vực In 3D sinh học đã công bố việc chế tạo ra hoàn chỉnh mạch máu đầu tiên hoàn toàn bằng công nghé in 3D. Năm 2012: Thương mại hóa máy in 3D cá nhân đầu tiên. Năm 2014: Các bằng sáng chế cho công nghệ ““Thiêu kết lazer chọn lọc” (Selective Laser Simtering - SLS) cũng bắt đầu hết hạn bảo hộ, tạo cơ hội cho những sáng chế mới phát triển hơn nữa ngành sản xuất đắp dần, mở đường cho một thời kỳ phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp này trong tương lai gần. Năm 2015: In 3D kim loại, điểm khởi đầu của những phát triển lớn trong xây dựng và in sinh hoc 3D.
Carbon 3D phat hanh may in 3D CLIP siêu nhanh mang tính cach mang cua ho. Năm 2016: Phòng thí nghiệm của Daniel Kelly thông báo có thé in 3D xương. Năm 2017: Các nhà nghiên cứu từ Đại học Khoa học và Công nghệ Pohang ở Hàn Quốc đã công bố sự phát triển của da người in 3D. Họ tuyên bố in 3D một làn da dựa trên collagen với màng polycaprolactone (PCL).
Sự phát triển thú vị này có thể dẫn đến việc điều trị tốt hơn cho các nạn nhân bị bỏng và thử nghiệm thuốc trên đa. Năm 2018: Gia đình đầu tiên chuyên đến một ngôi nhà in 3D. Ngôi nhà in 3D này nằm ở thành phó Nantes, Pháp. Năm 2020: Adidas ra mắt giày chạy bộ Futurecraft STRUNG với để giữa được in 3D hoàn hảo nhất cho đến nay.
Ưu điểm và hạn chế của công nghệ in 3D In 3D có nhiều ưu điểm so với các phương pháp thông thường. Với in 3D, một ý tưởng có thể chuyển trực tiếp từ một tệp tin trên máy tính của nhà thiết kế tới HVTH: NGUYEN MINH TAM_ 1870611 Trang 4 LUẬN VĂN THẠC SỸ CHUONG 1 một bộ phận hoàn chỉnh hoặc sản phẩm, có thể bỏ qua nhiều bước sản xuất truyền thống (bao gồm mua sắm từng bộ phận, tạo ra các bộ phận bằng cách sử dụng khuôn mẫu, gia công để khắc các bộ phận từ khối vật liệu, hàn phần kim loại với nhau và lắp ráp). In 3D cũng có thê làm giảm lượng vật liệu bị lãng phí trong sản xuất và tạo ra các vật thê khó hoặcvật thể không thê sản xuất với các kỹ thuật truyền thống, bao gồm các vật có cấu trúc bên trong phức tạp làm tăng độ bền, giảm trọng lượng hoặc tang chức năng. Ưu điểm của công nghệ in 3D còn ở chỗ tạo mẫu nhanh.
Công nghệ này có sự vượt trội về thời gian chế tạo một sản phâm hoàn thiện. “Nhanh” ở đây cũng chỉ là một giới hạn tương đối. Thông thường, để tạo ra một sản phẩm mới mắt khoảng từ 3 —72 giờ, phụ thuộc vào kích thước và độ phức tạp của sản phẩm. Có thê khoảng thời gian này có vẻ chậm, nhưng so với thời gian mà các công nghệ chế tạo truyền thống thường mất từ nhiều tuần đến nhiều tháng để tạo ra một sản phâm thì nó nhanh hơn rất nhiều.
Chính vì cần ít thời gian hơn để tạo ra sản phâm nên các công ty sản xuất tiết kiệm được chi phí, nhanh chóng đưa ra thị trường những sản phẩm mới. Ngày nay, công nghệ in 3D phat triển rất đa dạng, với mỗi sản phẩm 3D có thể được in ra với nhiều loại vật liệu khác nhau, vật liệu dạng khối, dạng lỏng, dạng bột bụi. Với mỗi loại vật liệu cũng có nhiều phương thức để in như sử dụng tia laser, dụng cụ cắt, đùn ép nhựa. Cách thức ¡n thì có in từ dưới lên, in từ đỉnh xuống.
Gọi là tgo mau nhanh vì so với các phương pháp gia công chế tạo vật thể 3D (mẫu) khác như cắt, gọt, tiện, phay, bào, nặn. Thì phương pháp này cho phép tạo ra mẫu nhanh hơn. Tóm lại, công nghệ in 3D có những ưu điểm chính: e _ Tốc độ hình thành sản phẩm rất nhanh so với công nghệ khác; © Chi phi dau tư sở hữu thấp nhất trong lĩnh vực công nghệ tạo mẫu nhanh; HVTH: NGUYEN MINH TAM_ 1870611 Trang 5 LUẬN VĂN THẠC SỸ CHUONG 1 e _ Chỉ phí nguyên vật liệu và chi phi sản xuất thấp; e Da dang về vật liệu chế tạo và các ứng dụng; © C6 thé in cdc vật có cấu tạo hình học phức tạp mà không cần giá đỡ; © _ Dễ dàng chuẩn bị, sử dụng và bảo dưỡng; e_ Là công nghệ tạo mẫu có đầy đủ màu sắc lên đến hàng triệu màu; e_ 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 chỉ tiết hoặc sản phẩm thật. Về các hạn chế hiện tại của in 3D khác nhau tùy theo kỹ thuật In, bao gồm 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 han, chi phí vật liệu còn cao và trong một số trường hợp, độ bền của sản phẩm được In cũng hạn chế.
Tuy nhiên, trong những năm gần đây đã có những tiến bộ nhanh chóng trong việc giảm các hạn chê này. Các công nghệin3D Một loạt các công nghệ In 3D được sử dụng ngày nay, mỗi loại đều có những ưu điểm và hạn chế riêng. Các công nghệ chính bao gồm: e Tao hinh nho tia laser (System’ stereo Lithography Apparatus-SLA) e = Thiéu két lazer chon loc (Selective laser sintering - SLS) ¢ Phuong phap nong chay lang dong (Fused deposition modeling - FDM) ¢ Céng nghé in 3D dan nhiéu lop (Laminated Object Manufacturing - LOM) e_ Thiêu kết lazer chọn lọc trực tiếp (Direct metal laser sintering - DMLS) Các công nghệ này được phân loại dựa vào ban chất vật liệu. In 3D hay sản xuất bồi đắp có thê làm việc với vật liệu rắn (nhựa, kim loại, polymer), vật liệu HVTH: NGUYEN MINH TAM_ 1870611 Trang 6 LUẬN VĂN THẠC SỸ CHUONG 1 long (nhựa lỏng đông cứng lại nhờ tác động của laser hay anh sang dién tir), hay vat liệu dạng bột (bột kim loại, bột gốm kết dính với nhau tạo thành sản phâm.
Chỉ tiết các ưu, nhược điểm và nguyên lý của từng phương pháp được trình bày trong Phụ lục 1. Inhouse {Ñ£xternalservice [Both ™ Considered adding Piety Binder Jetting. DLS/ CLIP Hinh 1.Xu hướng sử dụng các công nghệ in 3D cua nam 2020. Vat liéu ứng dụng trong công nghệ in 3D Vật liệu dùng trong in 3D có thé chia thành 3 nhóm chính: vật liệu polymer; kim loại và các loại vật liệu khác.
Nhóm polymer a) Nhựa ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) ABS là một loại nhựa kỹ thuật có nguồn gốc dầu mỏ (nhiên liệu hóa thạch). Đây là một loại vật liệu có cơ tính tốt, có thể sơn, xi mạ, dán dễ dàng hơn so với PLA. ABS khang va dap rất tốt, có khả năng gia công, tính thầm mỹ cao, dễ sơn, xỉ mạ, dán, độ cứng tốt, độ bền cao. Tuy nhiên, ABS đòi hỏi điều kiện in 3D nghiêm ngặt hơn.Thông số kỹ thuật: Nhiệt độ nóng chảy: 200°C, độ bền kéo: 75.84 MPa, độ bền kéo: 44.
Nhựa ABS cứng và dai hơn nhựa PLA. Chịu lực, chịu va đạp tốt — chịu nhiệt tốt hơn nhựa PLA. Có thể chịu được nhiệt độ đến 80°C trong thoi gian 3-5 tiéng đồng hồ. Sản phẩm in 3D bằng ABS hoàn thiện, mịn đẹp hơn PLA va dé lam ngudi (bằng giấy nhám) hơn nếu cần.
HVTH: NGUYEN MINH TAM_ 1870611 Trang 7 LUẬN VĂN THẠC SỸ CHUONG 1 b) Nhua PLA (Polylactic Axit) PLA là một nhựa nhiệt dẻo phân hủy sinh học có nguồn gốc từ các nguồn tái tạo, chẳng hạn như bột ngô, mía, củ sắn hoặc thậm chí tỉnh bột khoai tây. Điều này tạo giải pháp thân thiện với môi trường nhất trong lĩnh vực in ấn 3D. Bản chất ban đầu của PLA có màu trong suốt nên nó có thê đễ dàng nhuộm thành bất cứ màu gì hay bất cứ sắc độ đậm nhạt nào cũng được và có khả năng phát sáng trong buổi tối. Khi chọn vật liệu in 3D là nhựa PLA thì sẽ không bền và đẻo như nhựa ABS nhưng nhựa PLA cứng và khỏe hơn ABS nên đôi khi khó chế tác gia công đối với những chỉ tiết ở những bộ phận phải lồng ghép vào nhau như khớp nối chang hạn.
c) Nhua Resin Là một loại nhựa tổng hợp thường được dùng trong công nghệ in SLA nhiều hơn thay vì ABS và PLA vốn hay dùng với công nghệ FDM. Resin có rất nhiều loại, chủ yếu sử dụng được là những loại có thể ngưng kết dưới tác động của tia UV, tức là bao gồm những chất như acrylics, epoxies, urethanes, polyesters, silicones. Nhom kim loại Đặc điểm của nhóm vật liệu này là thường được xử lý ở dạng bột, khi In ra thành phẩm có độ cứng và độ bền cao, có thể sử dụng trực tiếp. Một số vật liệu in 3D kim loại phổ biến có thể kế đến như: nhôm, dẫn xuất cacbon, thép không gi, vàng, bạc (được sử dụng trong may in 3D nf trang), titanium.
Nhóm vật liệu khác Các loại vật liệu khác cũng được sử dụng trong công nghệ in 3D có thể kế đến như: socola, đường (được dùng trong thực phẩm), đất sét (dùng trong sản xuất các sản phẩm thủ công mỹ nghệ) hoặc mô, tế bao. Các vật liệu in 3D hiện nay dù vẫn còn đang là 1 hạn chế cho việc ứng dụng công nghệ này trong đời sống, xong nó đang được thế giới tiếp tục nghiên cứu và HVTH: NGUYEN MINH TAM_ 1870611 Trang 8 LUẬN VĂN THẠC SỸ CHUONG 1 phát triển, trong tương lai không xa, các loại vật liệu này sẽ ngày càng đa dạng hơn, đáp ứng được nhiều mục đích sử dụng khác nhau của con người. Ứng dụng của công nghệ in 3D Công nghệ in 3D đang ngày càng phát triển, không chỉ giúp cho việc chế tạo khuôn mẫu được chính xác và dễ dàng hơn mà còn tìm được nhiều ứng dụng trong thực tế cuộc sống. Công nghệ in 3D đang được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực công nghiệp sản xuất chế tạo, y khoa, kiến trúc, xây dựng.
Medical / Dental / Hinh 1. Ty trong cdc linh vực trong thị trường in 3D nam 2020. [10] Dưới đây chỉ tập trung tìm hiểu trong công nghiệp sản xuất/chế tạo Các ngành công nghiệp sản xuất/chế tạo đã trở thành đối tượng sử dụng in 3D nhiều nhất.