CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về tình hình cộng nghệ in 3D 1.1 In 3D và ứng dụng thực tế In ấn 3D hay chế tạo đắp lớp, là một chuỗi các công đoạn khác nhau được kết hợp để tạo ra một vật thể ba chiều. Trong in ấn 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. Các đối tượng này có thể có hình dạng bất kỳ, và được sản xuất từ một mô hình 3D hoặc nguồn dữ liệu điện tử khác. Máy in 3D là một loại robot công nghiệp.
Thuật ngữ "In 3D" có ý nghĩa liên quan đến quá trình tích lũy một cách tuần tự các vật liệu kết dính trên bàn in bằng đầu máy in phun. Gần đây, ý nghĩa của thuật ngữ này đã được mở rộng để bao gồm đa dạng hơn các kỹ thuật như các quy trình dựa trên hoạt động phun và thiêu kết. Tiêu chuẩn kỹ thuật thường sử dụng hạn sản xuất đắp dần cho nghĩa rộng hơn này. Một số sản phẩm của công nghệ in 3D 1.2 Ứng dụng công nghệ in 3D trong sản xuất và đời sống Tất nhiên, các ngành công nghiệp sản xuất đã trở thành đối tượng sử dụng máy in 3D nhiều nhất.
Lý do chính khiến công nghệ này được sử dụng rộng rãi trong môi trường công nghiệp là do nó cho phép sản xuất các mô hình có hình dạng phức tạp, cắt giảm phế liệu, tạo nhanh sản phẩm thử nghiệm theo yêu cầu. Vì vậy, in 3D mở ra 1 Luan van tiềm năng về lợi thế chi phí sản xuất, cải tiến quy trình và cả sản phẩm cho các nhà cung cấp trong một số trường hợp cụ thể. Ngoài mục đích thử nghiệm, thiết kế, tạo mẫu và sản xuất một số bộ phận, công cụ lắp ráp đặc biệt, ngành công nghiệp ô tô đã sử dụng công nghệ in 3D để sản xuất ra những chiếc xe hoàn chỉnh. Trên thực tế, một chiếc xe tên là Urbee là một minh chứng cho ứng dụng của công nghệ in 3D.
Xe Urbee Công nghiệp điện tử cũng là một trong những ngành ứng dụng của công nghệ in 3D: chế tạo các bộ phận phức tạp đặc biệt từ các chất liệu khác nhau và đã mở ra một trào lưu mới của ngành công nghiệp này. Bên cạnh đó, in 3D còn hoàn toàn phù hợp với ngành công nghiệp thời trang, nơi mà cá tính đóng vai trò vô cùng quan trọng. Trang sức và trang phục thiết kế theo yêu cầu cá nhân được sản xuất bằng công nghệ in 3D hiện nay đã trở nên phổ biến trên thế giới. Máy in 3D có thể in mạch điện tử 2 Luan van Một đối tượng nổi bật khác của ứng dụng công nghệ in 3D là ngành hàng không vũ trụ.
Con người đã ứng dụng công nghệ này trong việc sản xuất các bộ phận máy bay, đặc biệt là các bộ phận có hình dạng phức tạp. Demo máy bay drone của hãng hàng không Airbus Tương tự, ngành công nghiệp quốc phòng sử dụng in 3D cho các mục đích sản xuất đặc biệt và tiết kiệm chi phí. Sau việc sử dụng nhựa để sản xuất, máy in kim loại 3D chế tạo súng đã ra đời. Bên cạnh đó, Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) sử dụng công nghệ in 3D để sản xuất một số bộ phận đặc biệt cho tàu vũ trụ.
Hơn thế, NASA đã thực hiện việc in ấn này ngay trong không gian vũ trụ. Tên lửa được in 3D 3 Luan van Trong ngành thực phẩm, máy in 3D đã tạo ra rất nhiều loại thực phẩm khác nhau. Hầu hết các thực phẩm có nguyên liệu là chất lỏng hoặc bột đều có thể in ra bằng máy in 3D, trong đó sô-cô-la và bánh kẹo là những sản phẩm phổ biến hiện nay sử dụng công nghệ này. Xếp từng lớp từng lớp với chiều cao 0,2 milimet một lần, chiếc máy in chuyên dụng tại một cửa hàng sô cô la Bỉ có tên là Miam Factory đã sử dụng nguyên liệu sô cô la tan chảy để tạo thành các hình 3D.
Ứng dụng công nghệ in 3D trong sản xuất các mô hình sinh học (các mô hình bộ phận con người như xương, răng, tai giả…). Công nghệ in 3D còn hỗ trợ các thử nghiệm phương pháp và công nghệ y tế mới, tăng cường nghiên cứu y khoa, giảng dạy và đào tạo đội ngũ y bác sĩ. Tái tạo tai người có cả mạch máu và sụn tai bằng công nghệ in 3D 4 Luan van Trong giáo dục in 3D cũng có những ứng dụng thiết thực trong giáo dục, đặc biệt liên quan đến các môn học khoa học, công nghệ, kỹ thuật và kỹ năng toán học. Sinh viên có thể thiết kế và sản xuất các sản phẩm trong lớp học và có cơ hội thử nghiệm các ý tưởng, vừa học vừa làm với máy in 3D.
Cách làm này làm tăng hứng khởi học tập, làm việc theo nhóm, tương tác trong lớp học cũng như hỗ trợ khả năng sáng tạo, kỹ năng máy tính, và khả năng tư duy ba chiều của sinh viên. In 3D và cuộc cách mạng trong lớp học Kiến trúc và xây dựng dù mới chỉ ở giai đoạn đầu tiên nhưng đã có rất nhiều nỗ lực được thực hiện thành công trong việc xây dựng các toà nhà bằng các máy in 3D khổng lồ. Vật liệu phổ biến nhất cho in xây dựng là nhựa, bê tông và cát. Phương pháp in 3D trong xây dựng có thể mang lại những cải tiến đáng kể về chất lượng, tốc độ, chi phí, đặc biệt là trong chi phí lao động, cải thiện tính linh hoạt, đảm bảo an toàn xây dựng và giảm các tác động môi trường.
5 Luan van Công nghệ in 3D đã giúp xây được nhà bằng bùn chỉ với 48 euro Xây nhà bằng in 3D Contour Crafting Trong gia đình với chi phí thấp và sự tiện dụng, máy in 3D sẽ dần trở thành một thiết bị trong gia đình bạn. Máy in 3D để bàn cho phép bạn sản xuất bất cứ thứ gì bạn muốn ngay trong căn nhà riêng của mình, tất nhiên là với kích thước phù hợp với máy in và các nguyên liệu có thể có. Các vật dụng yêu thích như đồ chơi, đồ dùng và đồ vật trang trí là những ứng dụng phổ biến nhất. Nhờ máy in 3D để bàn, mỗi người có thể tự thiết kế và sản xuất vật dụng theo yêu cầu riêng biệt, làm nên cá tính của bản thân.
6 Luan van Những chi tiết có thể được thay thế dễ dàng nhờ in 3D Mặc dù ứng dụng công nghệ in 3D to lớn trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau, công nghệ in 3D cũng đặt ra không ít thách thức cho các nhà kinh doanh, sản xuất và xã hội. Con người có thể dùng công nghệ in 3D để tạo ra các bộ phận, tế bào cơ thể giúp điều trị bệnh tật, nhưng cũng có thể tạo ra súng đạn trái phép hay sản phẩm độc hại. Bên cạnh đó, ưu điểm chế tạo nhanh, tại chỗ của công nghệ sẽ khiến những nền kinh tế phụ thuộc vào nguồn lao động giá rẻ để sản xuất đồ dùng hằng ngày như quần áo và đồ chơi trẻ em gặp thay đổi lớn. Vì vậy làm sao để quản lý một cách có hiệu quả việc sử dụng công nghệ mới, phát huy các ưu điểm và hạn chế các mặt tiêu cực đến nền kinh tế và xã hội là điều không hề đơn giản.
Ứng dụng công nghệ in 3D được phát huy ra sao là cách mà con người nhìn nhận chứ không nên nhìn một khía cạnh mà gạt bỏ tất cả những gì mà công nghệ in 3D đã “cống hiến” cho con người.2 Các công nghệ in 3D phổ biến hiện nay 1.1 Phương pháp tạo mẫu lập thể SLA (Stereo Lithography Aparatus). Là công nghệ sử dụng tia sáng (tia laser, tia UV hoặc tia sáng bình thường) làm đông cứng lớp photopolymer lỏng (polymer quang hóa - polymer đóng rắn khi có ánh sáng chiếu vào) được chứa trong bồn, từng lớp từng lớp để hình thành nên 7 Luan van vật thể 3D. Đây là công nghệ đầu tiên và cũng là công nghệ đem lại độ dày layer nhỏ nhất hiện nay (độ chi tiết tốt nhất). Máy in SLA Sản phẩm được tạo ra từ công nghệ in SLA 1.2 Công nghệ in 3D JP Thật ra công nghệ này cũng giống như công nghệ in 3D SLA nhưng thay vì nguyên liệu được chứa trong bồn thì nguyên liệu được phun giống như máy in phun, đi kèm với đầu phun là đèn chiếu UV làm đông cứng lớp photopolymer vừa phun ra.
Vì vậy, công nghệ in 3D này cho phép in 3D nhiều loại vật liệu trên cùng một vật thể in, mỗi bình mực in 3D là 1 loại vật liệu.3 Công nghệ in 3D FDM (Fused Deposition Modeling) Công nghệ in 3D này là công nghệ phổ biến nhất hiện nay. Sử dụng nguyên liệu đầu vào là sợi nhựa, sau đó được nung nóng chảy ra và đầu phun kéo các sợi nhựa chảy này theo biên dạng của mặt cắt từng layer, và đắp từng lớp layer chồng lên nhau để tạo ra sản phẩm 3D. Đây là công nghệ phổ biến nhất hiện nay vì nó đơn giản và dễ chế tạo. Những máy in DIY giá rẻ hiện nay đều sử dụng công nghệ này, giá thành chỉ khoảng vài trăm đến vài nghìn đô la.
Tuy nhiên, do 8 Luan van những nhược điểm cố hữu của công nghệ nên máy in DIY chỉ có thể đáp ứng được những yêu cầu trung bình. Máy in FDM Sản phẩm của máy in FDM 1.4 Công nghệ in 3D SLS Sử dụng nguyên liệu dạng bột được chứa trong các bồn, các layer được xếp chồng lên nhau bằng các bánh lăn (roller), vừa cuộn vừa kéo san phẳng vật liệu ra thành lớp mỏng. Biên dạng layer được hình thành bằng cách dùng tia laser chiếu cho nóng chảy bột để bột lớp layer trên liên kết với layer dưới. Một số dạng sản phẩm của SLS 1.5 Công nghệ in 3D 3DP Công nghệ này sử dụng nguyên lý tạo lớp layer giống như công nghệ SLS ở trên, còn phần liên kết các layer với nhau thì giống với công nghệ máy in phun 2D bình thường.
Mực in lúc này vừa là màu sắc, vừa là keo liên kết các hạt bột với nhau. Công nghệ này có thể in được màu sắc cho vật thể giống như máy in phun màu. Chữ 3dp chính là 3D Printing hay in 3D hiện nay chúng ta đang dùng. 9 Luan van Công nghệ in 3D 3DP 1.