Máy In 3D Resin Là Gì? Nguyên Lý Hoạt Động Máy In 3D Resin Và Phân Loại Dòng Máy

Máy In 3D Resin ngày càng được phổ biến, ưa chuộng vì những mục đích cá nhân hiện nay. Các nhà sản xuất hoặc các chuyên gia đều mong muốn đầu tư một chiếc máy nhỏ gọn, độ phân giải cao mà giá thành cần được tối ưu nhất và chiếc máy tạo được những mẫu in chi tiết trong thời gian ngắn. Vậy thì anh/chị hiểu thế nào về máy in 3D resin, cùng nguyên lý hoạt động và các dòng máy hiện nay thông qua bài viết dưới đây!

Máy In 3D Resin Là Gì?

Nếu anh/chị đã từng tìm hiểu về máy in 3D Resin là gì trước đây, chắc hẳn đã tùng lướt qua những đoạn video với sự hiện ấn tượng của mẫu in được hình thành dần từ một bể chất lỏng. Chất lỏng nêu ở đây là một loại nhựa có đặc tính hóa rắn khi tiếp xúc với ánh sáng cụ thể là tia UV, được gọi chung là resin, bạn sẽ thân thuộc với cái tên là nhựa thông. Đó chính là nguyên lý tạo hình cho các vật thể bằng cách hóa rắn từng lớp rồi xếp chồng nó lên nhau ( nguyên lý bồi đắp ).Tuy nhiên, thuật ngữ “máy in 3D UV “ không phải lúc nào cũng chính xác vì chúng có thể sử dụng các nguồn sáng khác cho việc hóa rắn resin. Vì vậy, thuật ngữ thích hợp nhất, dễ hiểu hơn đã và đang được sử dụng là máy in 3D resin.

Trên thực tế, có nhiều công nghệ in 3D resin đang sử dụng. Sự khác biệt không chỉ được tìm thấy ở nguồn sáng mà còn ở nơi chứa resin và cách bồi đắp các lớp trong quá trình in.

In 3D resin là nhựa photopolyme lỏng được dựng trong khay in (hay còn gọi là bề in ) ( khác hoàn toàn với công nghệ FDM  đùn nhựa qua đầu đùn) được biết tới với cái tên vat polymerization. Các công nghệ đang sử dụng nguyên lý này bao gồm stereolithography ( SLA ), digital light processing  ( DLP ), và LCD ( tương tự như DLP, còn được gọi là mSLA ). Thuật ngữ “vat polymerization” thậm chí còn được Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế ( ISO ) chính thức định nghĩa với mục phổ cập rộng rãi tới mọi người dùng trong ngành in 3d.

Ngoài công nghệ vat polymerization, còn có phương pháp phun vật liệu, một công nghệ độc đáo giúp phun các giọt nhựa lên tấm dựng (bàn in) đồng thời đóng rắn chúng bằng tia UV. Phun vật liệu (Metal Jetting) là một trong những công nghệ in 3D nhanh nhất và chính xác nhất hiện nay.

Đây là những thông tin báo quát nhất mà bạn cần phải nắm. Tất cả các công nghệ được nhắc tới ở trên sẽ được giải thích cụ thể ở phần tiếp theo sau đây

Nguyên Lý Hoạt Động Của Máy In 3D Resin Và Phân Loại

         Máy in 3d Resin SLA

Mặc dù nhiều người nghĩ FDM là công nghệ in 3D đầu tiên, nhưng danh hiệu đó thực sự thuộc về SLA, một công nghệ được cấp bằng sáng chế lần đầu tiên cách đây gần 40 năm.

SLA là công nghệ in 3D rất chính xác nhờ tính chất kết hợp của tia laser và nhựa resin. Máy in 3D SLA bao gồm khay chứa nhựa (resin tank), bàn in, hệ dẫn động trục z, nguồn sáng và một cặp điện kế.

Bàn in sẽ được cố định vào hệ dẫn động trục z, được sử dụng để nâng và hạ bàn in trong quá trình in. Ở dưới khay in là các điện kế. Đây là một tập hợp các gương di động được sử dụng để điều hướng chùm tia laze. Điện kế dùng để định hướng nơi chùm tia laze đến đáy khay theo một tọa độ chính xác.

Nguồn sáng được sử dụng trong hầu hết các máy in 3D SLA là tia laser thể rắn. Khi tia laze chiếu vào bể chứa resin, được dẫn hướng bởi điện kế, nó sẽ đóng rắn nhựa tại điểm cụ thể đó. Khi tia laser đã hoàn thành đóng rắn một lớp, bàn in được nâng lên bằng chiều cao của một lớp và quá trình này được lặp lại cho đến khi hoàn tất mẫu in.

Các dạng máy in SLA

Có hai loại máy in 3D SLA. và chúng được phân biệt theo hướng chuyển động của bàn in và nơi đặt nguồn sáng.

Phần lớn các máy in 3D SLA được in theo hướng từ dưới lên, có nghĩa là nguồn sáng được đặt dưới bể chứa resin. Khi xem video cách vận hành của máy in 3D SLA từ dưới lên, nhìn trông như mẫu in đang được kéo ra khỏi bể chứa nhựa. Một số máy phổ biến về loại máy in này bao gồm Formlabs’s Form 3 và Peopoly Moai.

Loại còn lại được gọi là máy in 3D SLA in từ trên xuống. Ở đây, nguồn sáng được đặt phía trên khay chứa nhựa và bàn in. Đối với máy in 3D SLA từ trên xuống, khi in sẽ có một lớp nhựa duy nhất trên bàn in. Khi tia lazer xử lý xong lớp đó,bàn in sẽ di chuyển xuống, có nghĩa sau khi in xong mẫu sẽ hoàn toàn chìm trong nhựa resin.

Nguồn sáng: tia UV

Ưu điểm: bề mặt nhẵn, độ chính xác cao

Nhược điểm: tốc độ in giảm khi khổ in lớn hơn, nguy cơ cong vênh với các bề mặt phẳng lớn hơn.

Các ví dụ phổ biến: Formlabs Form 3, Peopoly Moai

            Máy in 3d resin DLP

DLP là một công nghệ tương tự như SLA, nhưng thay vì laser, DLP sử dụng máy chiếu kỹ thuật số làm nguồn sáng.

Trong khi ở SLA, một tia laser chỉ xử lý một điểm duy nhất tại một thời điểm nhất định, màn hình của máy in DLP chiếu hình ảnh của toàn bộ lớp cùng một lúc. Vậy nên máy in DLP thường in nhanh hơn một chút so với máy in SLA.

Thiết bị được sử dụng để kiểm soát nơi ánh sáng được chiếu trong máy in 3D DLP được gọi là digital micromirror device (DMD). Một DMD chứa hàng trăm nghìn hoặc thậm chí hàng triệu micromirrors nhỏ hướng ánh sáng và tạo ra mô hình của một lớp, do đó cố định toàn bộ lớp cùng một lúc. DMD là trung tâm của mọi chipset DLP.

Bởi vì màn hình kỹ thuật số là điểm bắt đầu của mỗi lớp được tạo bằng DLP, hình ảnh của lớp được tạo ra từ các điểm ảnh (pixel). Khi lớp được tạo trên hình ảnh của nó, nó bao gồm các răng cưa (voxels), các lăng kính hình chữ nhật nhỏ có thể nhìn thấy ở cả ba trục.

Khi hoàn thành xong một lớp, bàn in sẽ di chuyển lên một đoạn bằng với chiều cao của một lớp và hình ảnh mới của lớp mới sẽ được chiếu. Quá trình này lặp đi lặp lại theo cách này cho đến khi hoàn thành.

Nguồn sáng: màn hình máy chiếu ánh sáng kỹ thuật số

Ưu điểm: bề mặt nhẵn, thời gian in nhanh hơn so với SLA

Nhược điểm: chất lượng mẫu in giảm khi diện tích in lớn lên, các bề mặt cong có thể trông hơi lộ pixel

Giá: rẻ hơn rất nhiều so với công nghệ SLA

Các ví dụ phổ biến: Anycubic photon ultra

            Máy in 3d resin LCD/mSLA

Rất dễ để phân biệt giữa 2 công nghệ SLA với DLP, nhưng để biệt giữa DLP với LCD sẽ trở nên khó khăn hơn nhiều. LCD, đôi khi còn được gọi là mSLA (masked SLA), rất giống với DLP, nhưng có một sự khác biệt nhỏ về bản chất của hai công nghệ.

Với DLP, cần có DMD để hướng ánh sáng của máy chiếu vào đáy khay. Với màn hình LCD, không cần thiết bị bổ sung như vậy vì tia UV phát ra từ một dãy đèn LED chiếu qua màn hình LCD. Màn hình hoạt động như một mặt nạ (lý do cho cái tên “SLA mặt nạ”), chỉ cho phép các pixel cụ thể xuyên qua để hóa rắn vùng cần in của từng lớp.

Nhờ phát minh ra công nghệ này, in 3D resin cuối cùng đã tiếp cận được với nhiều người dùng hơn, vì các thành phần của máy in 3D LCD thường rẻ hơn so với DLP và SLA.

Nhưng công nghệ in 3d resin LCD là một con dao hai lưỡi. Mặt tích cực là giá thường thấp hơn, nhưng tuổi thọ của màn hình LCD ngắn hơn nhiều so với chipset DLP, có nghĩa là sẽ phải bảo trì thường xuyên hơn.

Nguồn sáng: Đèn UV và màn hình LCD

Ưu điểm: bề mặt mịn, thời gian in nhanh hơn so với SLA, ít lộ pixel hơn so với DLP

Nhược điểm: chất lượng mẫu in giảm khi diện tích in lớn lên, màn hình LCD có vòng đời tương đối ngắn (2000 giờ)

Giá: 9-50tr

Các ví dụ phổ biến: Elegoo Mars3 Pro, Elegoo Saturn2, Elegoo Jupiter, Phrozen mini 8K,…

            Máy in 3d resin uv ( in 3d phun )

Phun vật liệu là một công nghệ in 3D resin độc đáo, hoạt động giống như một máy in phun văn phòng. Nó cũng được coi là một trong những công nghệ in 3D nhanh nhất và chính xác nhất hiện có.

Tại sao nó giống với máy in phun 2D ? Bởi vì máy in 3D phun vật liệu có một đầu in, mà trong đó có hàng ngàn giọt nhựa resin được phun lên bàn in, sau đó được xử lý bằng đèn UV. Khi một lớp hoàn thành,bàn in sẽ tự hạ xuống 1 khoảng bằng chiều cao của một lớp và quá trình này được lặp lại cho đến khi hoàn thành.

Công nghệ phun vật liệu có độ chính xác cao kể cả vật mẫu có kích thước lớn, tốc độ in cũng vượt trội so với các công nghệ khác. Các giọt nhựa được bắn ra từ nhiều đầu in quét qua lại phía trên tấm dựng. Điều này được gọi là lắng đọng theo đường thẳng và nó đảm bảo nhiều bộ phận có thể được chế tạo mà không ảnh hưởng đến tốc độ in.

Nguồn sáng: đèn UV

Ưu điểm: tốc độ, độ chính xác kích thước, lựa chọn giữa bề mặt mờ và bóng

Nhược điểm: thiết bị và vật liệu đắt tiền, lãng phí vật liệu, độ bền của các bộ phận thấp

Giá cả: >100.000$

Các ví dụ phổ biến: Stratasys Objet500 Connex3

Ứng dụng của máy in 3D resin

Nói một cách tổng thể, công nghệ in 3D resin được chọn thay vì công nghệ in 3D khác để có được các bản in chi tiết tinh xảo với bề mặt mịn.

So sánh nó với công nghệ in 3D sử dụng các cuộn nhựa sợi (được gọi là FDM) thì mẫu cho ra độ nét thấp và các chi tiết phức tạp khó có thể thành hình. Có phải resin luôn tốt hơn ở việc in các mẫu chi tiết hơn FDM? Không, nó phụ thuộc vào máy, nhưng thông thường khi so sánh máy in sợi nhựa với máy in resin trong cùng loại giá, resin sẽ luôn có độ phân giải cao hơn.

Máy in 3d resin được ứng dụng trong nhiều ngành sản xuất khác nhau, đặc biệt trong các ngành sản xuất đòi hỏi độ chi tiết cao:

            Ứng dụng máy in 3d resin trong ngành nha khoa

Ngành nha khoa là một trong những ngành đang nhanh chóng áp dụng công nghệ sản xuất phụ gia để tạo ra các thiết bị tùy chỉnh, phù hợp với từng bệnh nhân. Từ dữ liệu quét 3D hoặc hình ảnh y tế, các chuyên gia nha khoa có thể thu được mô hình 3D chính xác và in các bộ phận tùy chỉnh như khay chỉnh răng, mão răng hoặc mô cấy.

Máy in 3d resin là loại máy in phổ biến nhất được sử dụng trong nha khoa do sử dụng công nghệ ánh sáng và tia uv cho phép tạo ra các bộ phận rất chi tiết và chính xác, đáp ứng yêu cầu của thị trường.

           Ứng dụng máy in 3d resin cho ngành kim hoàn, trang sức

Máy in 3d Resin được sử dụng rộng rãi cho ngành trang sức. Bởi các mẫu in trang sức có đặc điểm là khá nhỏ đòi hỏi độ chi tiết cao mà máy in 3d FDM không thể đúc được. Đồng thời, những mẫu in này lại đòi hỏi bề mặt in mịn và nhẵn

Trong khi đó, nhựa Resin lại rất lý tưởng để đảm bảo các chi tiết in chính xác hơn so với những vật liệu khác. Vì thế, đáp ứng được yêu cầu khắt khe của ngành trang sức.

Ứng dụng máy in 3d resin trong ngành thiết kế

Đối với ngành thiết kế máy in 3d resin giúp người sử dụng tạo ra các mẫu mô phỏng theo file thiết kế. Nhà thiết kế có thể in trực tiếp các mẫu có bề mặt mịn đô chi tiết cao. Các chi tiết cần độ nét cao như tóc hay họa tiết nhỏ được công nghệ in resin hoàn thành chính xác.

 

Mô phong các hình ảnh 3D thông qua các mẫu in resin. Thể hiện được sắc thái của mô hình. Nếu bạn muốn tạo các mô hình của riêng mình thì lựa chọn một máy in resin phù hợp là điều cần thiết trong quá trình sán tạo của mình.