Những gì In 3D mang lại sẽ hơn những thứ bạn đang có

Tạo mẫu nhanh trong in 3D:

Cơ hội và ứng dụng:

Tạo mẫu in trang sức 3D: Ngành công nghiệp trang sức là một ví dụ thú vị. Tạo mẫu nhanh biến đổi không chỉ quá trình thiết kế mà còn sản xuất đồ trang sức. Các tệp 3D có thể được in bằng nhựa để thử nghiệm với các nhóm mục tiêu mà không tốn tiền cho kim loại quý. Loại nguyên mẫu nhanh này đặc biệt nhiều thông tin vì mô hình chính được sử dụng trong quá trình đúc đầu tư có thể được in trên cùng một máy in 3D. Đi từ thử nghiệm đến sản xuất trong ngành trang sức đã gần như trở thành một điều dễ dàng đối với tạo mẫu in 3D.

In 3D Kiến trúc: Trong kiến ​​trúc, tạo mẫu nhanh chỉ được sử dụng trong một số tình huống hạn chế. Thậm chí ngày nay, các kiến ​​trúc sư vẫn chạm khắc các ma trận xốp bằng tay trong cửa hàng mô hình để thử nghiệm các hình dạng. Nó là một công cụ dễ xử lý và nhanh như một bản phác thảo. Mười năm trước, tạo mẫu nhanh chủ yếu được giới hạn cho mục đích trình bày, cung cấp mô hình 3D để chia sẻ tầm nhìn với các nhà đầu tư và các bên liên quan. Ngày nay, các nguyên mẫu in 3D thường xuyên được sử dụng trong các công ty kiến ​​trúc như một công cụ tiết kiệm chi phí để thảo luận về các tính chất nghệ thuật, xã hội và chức năng của các dự án.

Kỹ thuật tạo mẫu in 3D: Mặt khác, các kỹ sư đã dựa vào tạo mẫu nhanh trong nhiều thập kỷ vì nó có lợi ích không thể chối cãi là tạo ra các mô hình chính xác hình học một cách nhanh chóng. Các nguyên mẫu này khác với các mô hình trực quan đơn thuần ở chỗ chúng có thể phải chịu các kịch bản thử nghiệm và mô phỏng nghiêm ngặt. Điều này được thực hiện thông qua các công nghệ như in MultiJet hoặc Direct Metal Laser Sintering(DMLS) cho phép các kỹ sư in các tệp 3D của họ trong các vật liệu có cùng đặc tính với sản phẩm hoàn chỉnh.

Tự tạo mẫu in 3D:

• Máy in 3D:

Đầu tiên, có được một định hướng rõ ràng về mục tiêu bạn muốn đạt được với mẫu của bạn. Loại vật liệu có thể sử dụng trong quy trình và chọn máy in 3D phụ thuộc vào việc bạn muốn tạo mô hình mẫu hay mẫu chức năng.

Có thể chia vấn đề thành hai câu hỏi chung:

• Là mẫu chỉ là một mô hình chỉ để nhìn và cảm nhận hay không? Các mô hình mẫu sẽ được sử dụng nếu sản phẩm của bạn được yêu cầu nghiên cứu tiếp thị và xây dựng thương hiệu mở rộng. Nó cũng là một công cụ tuyệt vời cho các kỹ sư và kiến ​​trúc sư khám phá các tùy chọn thiết kế khác nhau.
• Nó có giống như một sản phẩm hoàn thiện hay không? Các nguyên mẫu có một số, nhưng không phải tất cả các đặc tính của một sản phẩm hoàn thiện. Chúng có thể được kiểm tra để tìm ra sai sót trong thiết kế hoặc vật liệu trước khi đi vào sản xuất.

Hãy nhớ rằng, máy in 3D chuyên nghiệp là cực kỳ đắt tiền. Ngay cả máy in 3D kim loại nhỏ nhất cũng đã có giá $ 100.000 đến $ 200.000. nếu bạn muốn nhưng ngại về giá thì bạn nên cân nhắc một dịch vụ tạo mẫu nhanh. Điều này sẽ giúp bạn có được kết quả tương tự với mức giá thấp hơn nhiều.

Cũng cần phải quan tâm đến chi phí dài hạn của bộ phận tạo mẫu in 3D – mua máy in 3D chỉ là một mặt. Việc bảo trì và vận hành máy móc phải là một yếu tố quan trọng trong quyết định của bạn. Bạn sẽ cần nhân viên để vận hành và chăm sóc máy in 3D.

• Phần mềm:

Trong trường hợp bạn muốn thực hiện các thử nghiệm chức năng trên nguyên mẫu in 3D của mình, hãy sử dụng CAD.

Khi mua một chương trình CAD, bạn nên ghi nhớ sự khác biệt giữa mô hình hóa rắn và mô hình hóa bề mặt. Ý tưởng đằng sau mô hình rắn là đại diện hoàn toàn cho một đối tượng nhất định để có thể chế tạo vật lý đó. Các mô hình rắn chứa thông tin về các tính chất vật lý như trọng tâm, khối lượng và khối lượng. Thông thường, bạn sẽ bắt đầu với các hình dạng nguyên thủy (hình khối, hình cầu, v.v.) mà bạn có thể thêm vào và trừ đi để mô hình hóa thiết kế của bạn. Điều này làm cho mô hình hóa vững chắc trở thành công cụ lý tưởng cho tạo mẫu in 3D.

Mặt khác, một mô hình bề mặt, chỉ bao gồm một khung dây và dữ liệu mô tả bề mặt. Đây có thể là các bề mặt dạng tự do như các đường cong Bezier hoặc các bề mặt NURBS và các bề mặt khác nhưng nó không chứa thông tin nào về nội dung mô hình. Các mô hình bề mặt là đủ cho nhiều ứng dụng, như hình động 3D, thiết kế đồ họa và thậm chí in 3D. Nhưng họ không cắt nó để tạo mẫu nhanh.

Tất nhiên, bạn không bị mắc kẹt với cái này hay cái kia. Nhiều chương trình CAD cho phép bạn chuyển đổi giữa các mô hình 3D rắn và bề mặt.

Các dịch vụ in 3D:

Nhưng thiết lập bộ phận in 3D chuyên dụng của riêng bạn không thể chỉ là điều duy nhất nếu bạn muốn bắt đầu tạo mẫu nhanh. Đối với tất cả các công ty không muốn cam kết với loại chi phí đó, có cả một ngành công nghiệp sẵn sàng thực hiện mọi mong muốn tạo mẫu nhanh chóng của bạn. Một số dịch vụ tạo mẫu nhanh rất chuyên biệt và phục vụ cho nhu cầu của kiến ​​trúc sư, một số khác lại mạnh về các nguyên mẫu chức năng cho các kỹ sư, và sau đó có các dịch vụ kết hợp tạo mẫu nhanh với sản xuất khối lượng nhỏ.

Bên cạnh các chi phí, tại sao bạn nên thuê dịch vụ in 3D bên ngoài ? Đơn giản là nó thuận tiện khi gửi sản phẩm của bạn được gửi đến cho bạn tận tay. Ngoài ra, bạn không phải lo lắng về việc kiểm soát chất lượng, như bạn phải làm với máy in 3D nếu bạn có 1 cái.

Tuy nhiên, có một vài điều bạn cần chú ý. Dịch vụ tạo mẫu in 3D phục vụ nhiều loại công nghệ, vật liệu và dịch vụ khác nhau. Trong khi một số dịch vụ chỉ chuyên về một công nghệ duy nhất nhưng vượt qua các đối thủ cạnh tranh, thì cũng có những dịch vụ khác sẽ cung cấp đầy đủ các khả năng và vẫn làm tốt công việc.

Ngoài ra, nhiều dịch vụ sẽ sẵn sàng in tệp 3D của bạn theo công nghệ và vật liệu bạn đã chọn và gửi sản phẩm đến bạn đúng như vậy. Điều này tốt nếu bạn đã quen với tạo mẫu in 3D. Nhưng nếu bạn chỉ mới làm quen, chúng tôi khuyên bạn nên tìm hiểu các dịch vụ quảng cáo bí quyết của họ trong kỹ thuật và thử nghiệm. Dựa trên kinh nghiệm của họ, họ có thể đánh giá tệp của bạn và đề xuất công nghệ tạo mẫu in 3D phù hợp với mục đích của bạn.

Các mô hình mẫu:

Thiết kế:

Những bước đầu của việc phát triển sản phẩm có những giai đoạn nơi các mẫu thử cạnh tranh với nhau, đến cuối cùng sau khi tranh luận và quyết định ra sản phẩm cuối cùng.

Nghiên cứu:

Nhưng các nguyên mẫu nhanh không chỉ là một công cụ để truyền đạt ý tưởng. Chúng có thể phải qua các bài kiểm tra để khám phá thêm các đặc tính công thái học, tỷ lệ, hiệu ứng thẩm mỹ, và các hiệu ứng kỹ thuật.

Các nghiên cứu công thái học là một công cụ quan trọng của quy trình thiết kế mẫu để đánh giá cách mọi người sẽ sử dụng sản phẩm khi kích thước vật lý ảnh hưởng đáng kể đến năng suất. Khi sử dụng Phun đa điểm vật thể, nhiều vật liệu có thể được sử dụng để tái tạo gần giống với sản phẩm cuối cùng nhất.

Marketing:

Mô hình mẫu cũng được sử dụng để đánh giá khả năng tiếp thị của sản phẩm trước khi ra mắt sản phẩm. Nhờ tạo mẫu nhanh, bạn có thể chạm và kiểm tra vật thể (được tạo thông qua Direct Metal Laser Sintering, ColorJet Printing hoặc MultiJet Printing) gần như không thể phân biệt được với sản phẩm hoàn chỉnh.

Đúc chân không là một cách hiệu quả về chi phí để sản xuất một loạt các mặt hàng nhỏ có tất cả các đặc tính của sản phẩm cuối cùng. Loại mô hình nguyên mẫu này cũng thường được sử dụng ở giai đoạn sau của chu kỳ phát triển sản phẩm. Chúng có thể được trưng bày tại các hội chợ thương mại để đưa ra thị trường một sản phẩm sắp ra mắt. Tài liệu tiếp thị thường được làm từ ​​lâu trước khi có mô hình hoạt động của sản phẩm, các mô hình mẫu là một cách nhanh chóng và rẻ để quảng bá sản phẩm của bạn trước khi ra mắt sản phẩm chính.

Mẫu chức năng:

Nguyên mẫu chức năng cung cấp nền tảng cho việc sản xuất sản phẩm cuối cùng. Ở giai đoạn này, các nguyên mẫu được kiểm tra tính chất cơ học và khả năng sản xuất của chúng. Để cung cấp cho bạn ý tưởng về các khả năng, chúng tôi đã biên soạn một lựa chọn nhỏ các tình huống và cách chúng có thể được thực hiện.

Đánh giá kỹ thuật:

Một trong những ưu điểm của công nghệ tạo mẫu nhanh là độ chính xác hình học. Tạo mẫu nhanh có kích thước chính xác giống như các sản phẩm hoàn chỉnh. Mô hình lắng đọng hợp nhất là cách rẻ  và nhanh chóng nhất để sản xuất các bộ phận thay thế. Đây là những phần đòi hỏi không gian trong một cấu trúc lớn để đánh giá việc lắp đặt, khả năng phục vụ, định tuyến và giao diện. Các thành phần thay thế thường được sử dụng khi thành phần cuối cùng chưa có sẵn hoặc quá đắt tốn chi phí khi có nguy cơ bị hỏng trong quá trình cài đặt lặp đi lặp lại.

Vật liệu thử nghiệm và các tính chất khác:

Sử dụng công nghệ MultiJet, thật dễ dàng để tạo khuôn ép để sản xuất các bộ phận quy mô nhỏ để thử nghiệm. Vì các bộ phận này có thể được sản xuất với cùng các vật liệu của sản phẩm hoàn chỉnh, chúng hầu như không thể phân biệt được với sản phẩm hoàn chỉnh và các thử nghiệm được thực hiện trên chúng đều có ý nghĩa. MultiJet cũng phù hợp để tạo khuôn đa vật liệu bằng cách đúc quá mức. Ranh giới giữa các nguyên mẫu và sản phẩm cuối ngày càng trở nên mờ nhạt, vì các công nghệ tạo mẫu nhanh như thế này có thể xem như sản xuất hàng loạt nhỏ.

Mô phỏng sản xuất / lắp ráp:

Nhiều mặt hàng như hộp nhựa có bản lề động và đóng cửa phù hợp như là chi phí thay thế hiệu quả cho bản lề cơ khí. Một số vật liệu thiêu kết Laser đa phương tiện và chọn lọc là đủ mặc dù có thể chịu được các thử nghiệm chức năng của bản lề động. Tùy thuộc vào vật liệu bạn chọn hành vi và hiệu suất của bản lề và đóng cửa phù hợp có thể được sửa đổi.

Tạo mẫu nhanh là một công cụ lý tưởng để thử nghiệm đường hầm gió. Các cấu trúc bên trong từng  quá phức tạp để sản xuất với phay CNC truyền thống, có thể dễ dàng tạo bằng in MultiJet hoặc FDM.

Ngoài thử nghiệm cơ học, được phác thảo ở trên, tạo mẫu nhanh cho phép vô số các kịch bản thử nghiệm để khám phá các tính chất điện, âm học và nhiệt.

Các công nghệ:

• In 3D màu:

ColorJet Printing (CJP) tập hợp hai thành phần: Thứ nhất, một loại bột lõi được trải rộng trên tấm nền. Sau đó, một vật liệu chất kết dính có màu, lỏng được phun trên lõi. Điều này phục vụ hai mục đích: tô màu và liên kết vật liệu cốt lõi. Quá trình này được lặp lại cho mỗi và mọi lớp cho đến khi đối tượng hoàn thành.

Có một số tùy chọn hoàn thiện cho các bộ phận được in bằng công nghệ CJP rất thú vị cho các mô hình tạo mẫu nhanh kiến ​​trúc và tạo mẫu chung. Bạn có thể làm sạch lớp phủ của chúng để thêm một lớp phủ cứng, mịn hoặc sáp để làm mịn bề mặt.

• Thêu kết kim loại trực tiếp chọn lọc(DMLS):

Direct Metal Laser Sintering (DMLS) hoạt động tương tự như máy in SLS: một chùm tia laser năng lượng cao làm tan chảy có chọn lọc bột kim loại, từng lớp cho đến khi vật thể hoàn thành. Trong trường hợp các cấu trúc hỗ trợ được yêu cầu bởi thiết kế, chúng phải được gỡ bỏ bằng tay.

DMLS là một công nghệ khá phổ biến cho mục đích tạo mẫu nhanh và nguyên mẫu chức năng, vì các bộ phận in trên thực tế có đầy đủ chức năng và có các tính chất cơ học tương tự như các bộ phận đúc. Do đó, thử nghiệm được thực hiện trên các bộ phận này rất hữu ích để đánh giá hiệu suất của các bộ phận sau này. Các ứng dụng khác bao gồm dụng cụ và phụ tùng.

• FDM:

FDM là công nghệ được sử dụng phổ biến nhất trong in 3D. Sợi nhựa nhiệt dẻo được nung nóng và đùn qua một đầu đùn làm lắng đọng lớp nhựa nóng chảy theo từng lớp. Xây dựng đối tượng từ dưới lên. Tuy nhiên, nếu đối tượng có phần nhô ra, nó sẽ cần các cấu trúc hỗ trợ có thể được gỡ bỏ sau khi in xong.

Công nghệ tạo mẫu nhanh này là một phương tiện tiết kiệm chi phí cho các nguyên mẫu chức năng trong doanh nghiệp nhỏ vì nó có khả năng chế tạo các bộ phận chắc chắn một cách chính xác và nhanh chóng.

• MJP:

Công nghệ MultiJet cho phép bạn in đối tượng bằng hai hoặc nhiều vật liệu, với các tính chất cơ học hoặc vật lý khác nhau, trong một bản in. Máy in sẽ đưa các lớp vật liệu photopolyme lên tấm nền xây dựng, nơi nó được xử lý ngay lập tức bằng tia UV. Công nghệ này đòi hỏi sử dụng vật liệu hỗ trợ giống như gel có thể được rửa sạch bằng nước.

MultiJet là công nghệ tạo mẫu nhanh lý tưởng cho các mô hình trực quan có các chi tiết tốt và bề mặt mịn. Các bộ phận được in bằng công nghệ này có thể được sử dụng làm chủ để đúc chân không.

• SLA:

Máy in SLA xử lý nhựa lỏng cảm quang bằng cách phơi nó ra tia UV-laser để nhựa cứng lại. Sau đó, tấm nền hạ mô hình xuống một lớp để một lớp khác được in tiếp. Quá trình này được lặp lại theo từng lớp cho đến khi đối tượng được hoàn thành. Giống như máy in 3D FDM, các đối tượng có phần nhô ra đòi hỏi các cấu trúc hỗ trợ. Chúng có thể dễ dàng loại bỏ bằng dung môi sau khi in xong.

Kết quả SLA trong các đối tượng với các tính năng cực kỳ chính xác và bề mặt mịn. Bản in SLA thậm chí có thể được sử dụng làm mô hình chính cho các kỹ thuật sao chép như Đúc chân không. Đây là một công nghệ rất linh hoạt để tạo mẫu nhanh, vì các bản in SLA có thể được sử dụng cho các nguyên mẫu mô hình và chức năng như nhau.

• SLS:

SLS tương tự như SLA, nhưng điểm khác biệt chính là loại máy in 3D này sử dụng vật liệu dạng bột trong khu vực xây dựng thay vì nhựa lỏng. Một tia laser chọn lọc một lớp bột, liên kết các vật liệu lại với nhau để tạo ra một cấu trúc vững chắc. Khi đối tượng được hình thành đầy đủ, nó được để nguội trong máy trước khi gỡ bỏ.

SLS được sử dụng rộng rãi để phát triển sản phẩm và tạo mẫu nhanh trong một loạt các ngành công nghiệp thương mại. Các vật liệu được sử dụng trong SLS có thể từ nylon, thủy tinh và gốm sứ đến nhôm, bạc và thậm chí là thép.

• VC:

VC cho phép bạn sản xuất hàng loạt số lượng lớn (20-25 bản sao), dựa trên mô hình chính. Mô hình tổng thể này được thực hiện bằng cách sử dụng các công nghệ tạo mẫu nhanh khác như MJP và SLA. Sau đó, một khuôn được đúc bằng cao su silicon. Khuôn được bơm bằng nhựa lỏng và đặt vào buồng chân không để hút bóng hơi ra.

Không cần hoàn thiện bề mặt, vì nguyên mẫu sẽ giống mô hình chính. Ngoài ra, có thể tạo ra các vật thể đa vật liệu bằng cách sử dụng đúc chân không bằng cách đúc quá mức. Vì bạn có thể tạo ra các nguyên mẫu phản ánh được sản phẩm cuối cùng, loại công nghệ này đặc biệt đáng giá cho các nguyên mẫu chức năng, chụp ảnh quảng cáo và đưa ra các mẫu tiếp thị.