※Ảnh minh họa (nguồn: envato)
Trong phần trước, chúng tôi đã giới thiệu đến các bạn định nghĩa cơ bản về máy in 3D và công nghệ in 3D. Trong phần này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu một cách tổng quan hơn về các bước trong quá trình in 3D, những khó khăn và tồn tại của công nghệ này.
Điểm xuất phát của mọi quá trình in 3D, đó chính là một mô hình 3D đã được số hóa. Mô hình này có thể được tạo ra bằng rất nhiều phần mềm 3D phổ biến hiện nay. Đối với công nghiệp, người ta có thể sử dụng 3D CAD, đối với các nhà sáng chế hay khách hàng cá nhân, họ có thể sử dụng các phần mềm đơn giản và dễ sử dụng hơn như SketchUp (của Google) hay MeshMixer (phần mềm nguồn mở). Hoặc, một cách khác đó là sử dụng thiết bị quét 3D (3D scanner) để tạo dữ liệu số từ các vật thể thực. Các mô hình đó sau đó sẽ được phần mềm xử lý, “bào” thành các lớp nhỏ, tạo thành một file mà máy in 3D có thể đọc được. Sau đó sẽ được máy in 3D chồng các lớp vật liệu theo thông tin được lưu trữ trong file đó.
Như đã trình bày trong phần trước, có rất nhiều phương pháp gia công trong công nghệ in 3D, mỗi phương pháp lại xử lý các loại vật liệu khác nhau theo các kỹ thuật khác nhau để tạo thành hình dạng cuối cùng. Các loại vật liệu phổ biến được sử dụng trong ứng dụng sản xuất, chế tác nguyên mẫu công nghiệp có thể kể đến như: nhựa, kim loại, ceramics và cát. Nhiều nghiên cứu hiện tại còn được tiến hành với các vật liệu sinh học hay các loại thực phẩm khác nhau.
Dù vậy, ở mức độ sơ cấp (nhập môn vào thị trường), thì số loại vật liệu vẫn còn nhiều hạn chế. Nhựa vẫn là loại vật liệu duy nhất được sử dụng rộng rãi – thường là vật liệu ABS hoặc PLA, tuy nhiên những vật liệu thay thế khác cũng đang không ngừng tăng trưởng, ví dụ như Nylon. Và cũng có một số lượng đáng kể máy móc ở mức độ sơ cấp (con số này vẫn không ngừng tăng) đã được điều chỉnh để phù hợp với các vật liệu từ thực phẩm như đường và socola.
Xin được nhắc lại, mỗi một loại máy in 3D khác nhau lại chứa đựng một công nghệ khác nhau qua đó xử lý các vật liệu khác nhau theo các kỹ thuật khác nhau. Vậy nên trước khi bắt tay vào sử dụng công nghệ này, bạn cần phải hiểu một trong những giới hạn cơ bản nhất của công nghệ in 3D – trong giới hạn vật liệu và ứng dụng – đó là KHÔNG CÓ MỘT GIẢI PHÁP CHUNG NÀO CHO TẤT CẢ.
Lấy ví dụ, một số phương pháp in 3D sử dụng vật liệu bột (nylon, nhựa, ceramic, kim loại). Máy in sẽ điều chỉnh nguồn sáng/ nguồn nhiệt để thiêu kết/ làm hóa lỏng hay hòa trộn các lớp bột với nhau để tạo thành một hình dạng xác định. Một số phương pháp khác thì sử dụng vật liệu nhựa lỏng polymer, điều chỉnh ánh sáng/ laser để làm rắn hóa nhựa thành các lớp siêu mỏng. Phun các giọt vật liệu cũng là một phương pháp in 3D, gợi nhớ đến máy in phun 2D thông thường (2D inkjet printing), nhưng tất nhiên là với vật liệu đặc biệt để in và các chất kết dính để liên kết các lớp với nhau.
Có lẽ, phương pháp xử lý dễ được nhận diện và phổ thông nhất đó chính là phương pháp lắng đọng (deposition)/nung chảy, đây cũng là phương pháp được sử dụng đa số trong các máy in 3D cấp độ sơ cấp. Phương pháp này đùn vật liệu nhựa, thường là PLA hoặc ABS, thông qua một đầu nhiệt (từ vật liệu gốc dạng sợi) để tạo thành các lớp và tạo thành hình dạng đã xác định trước.
Do các bộ phận của vật thể cuối đều có thể được tiến hành in trực tiếp, nên hoàn toàn có thể sản xuất được các vật thể có độ chi tiết cao và phức tạp, thường có các cơ cấu tích hợp và nhờ đó tránh được việc phải lắp ghép sau sản xuất.
Tuy nhiên, một điểm quan trọng rất cần lưu ý nữa đó là không có phương pháp in 3D nào có thể thực hiện ở dạng “plug and play” (tạm dịch: “cắm và chạy”, đây là thuật ngữ để chỉ các thiết bị có thể trực tiếp kết nối, hay thực hiện lệnh từ máy tính mà không cần phải qua các bước xử lý trung gian), ít nhất là đến hiện tại.
Có rất nhiều bước cần phải được thực hiện trước khi bạn bấm nút in, và còn nhiều hơn thế sau khi sản phẩm được in xong. Những bước này thường hay bị xem nhẹ. Ngoài việc thiết kế cho máy in 3D (vốn có thể đặt hàng được), thì việc chuẩn bị file và chuyển đổi thành dạng cần thiết cũng tiêu tốn nhiều thời gian và phức tạp, đặc biệt là với các chi tiết đòi hỏi những thành phần hỗ trợ tinh xảo khi tiến hành chế tác. Cũng may, những bản cập nhật và cải tiến cho phần mềm để thực hiện các chức năng riêng biệt hay trong các tình huống đặc biệt, đều đang được quan tâm phát triển.
Thêm vào đó, sau khi được lấy ra khỏi máy in, nhiều chi tiết sẽ cần được “xử lý hoàn thiện”. Ví dụ việc loại bỏ vật liệu hỗ trợ là quy trình xử lý đương nhiên phải có nếu quá trình gia công cần thiết sử dụng vật liệu này. Ngoài ra các quá trình xử lý truyền thống khác (như chà nhám, sơn mài, …) cũng cần được thực hiện một cách thủ công và sẽ tiêu tốn nhiều thời gian, cũng như sự kiên nhẫn.
Biên dịch: Trungmaster,
theo THE FREE BEGINNER`S GUIDE TO 3D PRINTING, 3dprintingindustry
