In 3D

Công nghệ in 3D SLS là gì? Tìm hiểu từ A – Z

IN 3D SLS là gì?

Công nghệ in 3D SLS là quy trình sử dụng công nghệ thiêu kết laser CO₂ chọn lọc, có tên gọi trong tiếng Anh là Selective Laser Sintering.

Trong SLS, tia laser có nhiệm vụ quét các hạt của bột polymer để làm cứng và kết hợp chúng lại để tạo thành từng lớp liên tiếp, cho ra đời một cấu trúc 3D bền vững. Công nghệ SLS vẫn hoạt động trên nguyên tắc xây dựng “lớp chồng lớp”. Tia laser tạo mẫu từ những lớp mỏng dựa trên mẫu thiết kế 3D.

Ngày nay, công nghệ in 3D SLS được ứng dụng để sản xuất những vật phẩm polymer chức năng và tạo  mẫu phục vụ các hoạt động sản xuất lớn nhỏ. Công nghệ này đạt độ chính xác cao, tạo nên những bộ phận có tính chất cơ học nhất quán.

Cong-nghe-in-3D-SLS-1
Công nghệ in 3D SLS đạt độ chính xác cao, tạo nên các bộ phận có tính nhất quán

Những sản phẩm tạo nên từ công nghệ SLS cấu thành từ bột vật liệu nên thường có bề mặt hơi thô và không được mịn. Tuy nhiên một điểm cộng quan trọng khác là giúp tiết kiệm chi phí. Một điểm cộng khác của phương pháp này chính là mẫu in khi hoàn thành có độ cứng và cơ tính tốt hơn so với những mẫu in nhựa khác.

Đặc điểm quan trọng nhất của công nghệ in 3D này chính là không cần dùng đến vật liệu hỗ trợ mà vẫn tạo nên mẫu in có cấu trúc vững chắc. Điều này xuất phát từ việc bột nylon hoạt động như vật liệu hỗ trợ giúp ngăn chặn thiết kế bị sập trong quá trình in 3D.

Nhờ lợi thế này mà công nghệ in 3D SLS dễ dàng tạo nên các mẫu có cấu trúc phức tạp. Ngoài ra, công nghệ này còn có  sản xuất được những bộ phận với độ bền cao, phục vụ thử nghiệm thực tế, tạo khuôn – đúc mẫu.

SLS hoạt động như thế nào?

  • Bước đầu tiên cần thực hiện đó là làm nóng khu vực tạo hình và thùng bột dưới nhiệt độ nóng chảy của polymer. Một lớp bột mỏng trên bàn in được trải ra nhờ lưỡi dao gạt lại.
  • Laser CO2 đảm nhận nhiệm vụ quan trọng là quét đường viền của lớp tiếp theo. Đồng thời thực hiện việc chọn lọc các hạt của bột polymer. Sản phẩm được tạo hình rất vững chắc nhờ toàn bộ mặt cắt ngang của chi tiết đều được quét kỹ.
  • Bàn in sẽ di chuyển xuống dưới sau khi hoàn thành một lớp. Sau đó, lưỡi dao tiếp tục thực hiện công đoạn gạt lại bề mặt. Quá trình này sẽ được lặp đi lặp lại một cách liên tục cho đến khi nào hoàn tất toàn bộ sản phẩm in 3D.
  • Bước tiếp theo sau khi in là sử dụng bột chưa xử lý để bao phủ tất cả các chi tiết. Lưu ý, thùng bột cần được làm mát trước khi lấy các chi tiết ra. Công đoạn này có thể tốn khoảng 12 giờ. Các chi tiết sau khi làm sạch bằng ma sát hoặc khí nen1 có thể đem đi sử dụng ngay hoặc xử lý thêm tùy yêu cầu.
Cong-nghe-in-3D-SLS-2
Công nghệ in 3D SLS hoạt động theo 4 bước cơ bản

Ưu điểm của phương pháp in 3D SLS

  • Tạo mẫu hoặc sản phẩm chắc chắn với độ bền tương đối cao
  • Không xảy ra hiện tượng nhìn thấy rõ các lớp in như công nghệ khác
  • Không cần in cấu trúc support
  • Những chi tiết phức tạp được in một cách dễ dàng
  • Các bộ phận di chuyển và lắp ráp cũng được in đơn giản, nhanh chóng
  • Vật liệu sử dụng cho phương pháp in 3D SLS tương đối đa dạng, gồm có vật liệu bột tổng hợp, nhựa, kim loại, thủy tinh, gốm sứ và cả vật liệu thừa được tái chế.
Cong-nghe-in-3D-SLS-3
3D SLS tạo ra sản phẩm độ bền cao

Vật liệu SLS phổ biến

Polyamide 12 (PA 12) được xem là vật liệu SLS phổ biến nhất trên thị trường hiện nay. Mỗi kg bột PA 12 dao động từ $ 50 – $ 60. Có th3e6 làm đầy bột PA bằng các chất phụ gia như sợi thủy tinh, nhôm hoặc sợi carbon. Để cải thiện nhiệt của phần SLS được sản xuất và cải thiện hoạt động cơ học thì việc làm đầy bột PA là cần thiết.

Vật liệu Đặc điểm
Polyamit 12 (PA 12)
  • PA 12 có tính chất cơ học tốt
  • Khả năng kháng hóa chất tốt
  • Sần sùi, tạo ra thành phẩm có bề mặt mờ 
Polyamit 11 (PA 11)
  • Nhờ tính đẳng hướng hoàn toàn mà PA 11 được lựa chọn
  • Vật liệu này còn có độ đàn hồi cao
Nhôm  (Alumide)
  • Nhôm là vật liệu với ngoại hình của kim loại
  • Vật liệu này độ cứng cao nhất định
Nylon chứa thủy tinh (PA-GF)
  • PA-GF có độ cứng cao
  • Vật liệu này có ưu điểm là khả năng chịu nhiệt cao
  • Độ chống mài mòn của nylon chưa thủy tinh cũng rất tốt
  • Vật liệu có tính dị hướng
Sợi nylon chứa sợi carbon (PA-FR)
  • PA-FR đạt độ cứng rất tuyệt vời
  • Tỷ lệ trọng lượng đạt mức cao
  • Tính dị hướng cũng ở mức cao

Nhược điểm của công nghệ in 3D SLS

  • Máy in 3D SLS và vật liệu có giá thành cao hơn khi so sành với máy in 3D FDM
  • Người thiết kế cần biết điều chỉnh, tính toán sao cho đạt kích thước phù hợp nhất vì công nghệ in 3D SLS có sự co rút từ 3 – 3.5%
  • Độ xốp của chi tiết in SLS được tạo thành từ khe hở bột có thể làm cho sản phẩm in bị thấm nước
  • Với những chi tiết lớn thì công nghệ in 3D SLS này cho độ chính xác không cao
  • Tạo nên sản phẩm có nhiều lỗ nhỏ vì trong quá trình in chúng dễ bị cong vênh
  • Trong thiết kế dễ xảy ra hiện tượng khe hở
Cong-nghe-in-3D-SLS-4
Bên cạnh loạt ưu điểm thì in 3D bằng SLS cũng có nhiều nhược điểm

Ứng dụng của in 3D SLS

Ngày nay, công nghệ in 3D SLS được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống:

  • Sử dụng trong ngành cơ khí nhờ độ chính xác cao, dễ dàng lắp ghép
  • Dùng trong mảng cơ khí và sản phẩm đúc/sản xuất công nghiệp vì khả năng chịu được nhiệt độ cao đến 163 độ C
  • Phục vụ mảng sản phẩm đúc bằng cách in những sản phẩm hang lỗ, sản phẩm dạng tổ ong,…
  • Ứng dụng trong việc tạo nên các sản phẩm chống mài mòn và có khả năng chịu lực
  • Công nghệ in 3D SLS còn được dùng đề tạo ra những sản phẩm có tính dẻo cùng độ đàn hồi cao
Cong-nghe-in-3D-SLS-5
Công nghệ này ứng dụng vào nhiều lĩnh vực trong đời sống

Công nghệ SLS ngành càng góp mặt vào nhiều lĩnh vực trong đời sống, đặc biệt là ngành hàng không vũ trụ, y tế, thiết kế và nhiều ngành công nghiệp sản xuất.

Kinh nghiệm in 3D SLS

  • Để sản xuất nên những bộ phận chức năng, công nghệ in 3D SLS có thể sử dụng hàng loạt các loại nhựa kỹ thuật, đặc biệt là Nylon (PA12)
  • Hệ thống SLS có thể tích tạo hình điển hình là 300 x 300 x 300 mm
  • Các bộ phận SLS thể hiện tính đẳng hướng và tính chất cơ học tốt.
Cong-nghe-in-3D-SLS-6
Công nghệ in 3D SLS có thể sử dụng đa dạng các loại nhựa kỹ thuật

So sánh Công Nghệ In 3D: SLA Hay SLS

         
SLA SLS
Vật liệu Resin (dạng lỏng) Polyamide (dạng Nylon)
Chất lượng đạt được Chất lượng gần như hoàn hảo Chất lượng ở mức cao
Kết cấu bề mặt Sắc nét, láng bóng  Hơi thô
Màu sắc (không cần thực hiện xử lý hậu kỳ) Trắng đục  Trắng, đen đục, xám 
Hỗ trợ (hình dạng phức tạp) Cần được hỗ trợ  Không cần hỗ trợ
Cơ học Mạnh và giòn, hợp chất linh hoạt mới Mạnh mẽ và linh hoạt
Về cơ khí Hầu như không xảy ra tình trạng biến dạng cho đến khi đột ngột gãy xương Biến dạng xảy ra dần dần cho đến khi xả ra hiện tượng gãy xương
Chịu mài mòn Có thể biến đổi Gần như hoàn hảo
Hậu xử lý Hiếm khi cần đánh bóng Cần sơn đánh bóng
Thực phẩm Chỉ với các loại nhựa đặc biệt   Hoàn toàn được
Hóa chất Không xác định hóa chất  Nlycon có độ bền cao 
Giá thành
  • Máy in công nghệ SLA có giá thành tương đối rẻ hơn 
  • Nhựa có thể có chi phí đắt
  • Máy in có giá thành đắt tiền
  • Chất liệu in tương đối rẻ tiền

Bài viết liên quan

Trả lời

Back to top button