Trước khi đi vào chủ đề, trước tiên chúng ta cùng phổ biến công nghệ in 3D SLA là gì? SLA (Stereolithography) là một công nghệ in 3D phổ biến sử dụng chùm tia cực tím để hóa rắn nhựa có thể quang hóa lỏng thành từng lớp vật thể rắn. Công nghệ in 3D SLA có ưu điểm là độ chính xác cao, chất lượng bề mặt tuyệt vời và nhiều lựa chọn vật liệu, phù hợp để sản xuất các nguyên mẫu, mô hình và bộ phận chức năng có độ chính xác cao. Sau đây là những khái niệm chính về công nghệ in 3D SLA:
1. Nhựa cảm quang bước sóng 355: Vật liệu được sử dụng trong in 3D SLA là nhựa quang hóa dạng lỏng, là một loại polymer cảm quang đặc biệt. Khi tiếp xúc với chùm tia laser cực tím, nhựa có thể quang hóa sẽ trải qua phản ứng hóa học, chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn.
2. Quy trình xử lý bằng ánh sáng: Trong in 3D SLA, một chùm tia laser cực tím được chiếu lên bề mặt của lớp nhựa xử lý bằng ánh sáng theo từng lớp. Sau khi nhựa quang hóa nhận được năng lượng ánh sáng, phản ứng trùng hợp xảy ra và đông đặc lại. Nền in dần dần di chuyển lên trên và sau khi mỗi lớp được chiếu xạ, lớp đông đặc sẽ bám vào lớp trước, dần dần hình thành vật thể ba chiều mong muốn.
3. Bệ in: Bệ in là một bộ phận chuyển động của máy in 3D SLA, được sử dụng để hỗ trợ và định vị nhựa quang trùng hợp. Khi mỗi lớp đóng rắn, nền in dần dần di chuyển lên trên, cho phép nhựa được xử lý bằng ánh sáng dần dần đông cứng thành vật thể rắn ở đúng vị trí.
4. Hệ thống quét: Máy in 3D SLA được trang bị hệ thống quét có độ chính xác cao để kiểm soát vị trí chính xác của tia laser cực tím. Hệ thống quét chiếu xạ chính xác chùm tia laze đến vị trí được chỉ định của nhựa được xử lý bằng ánh sáng, đạt được sự chuyển tiếp mượt mà giữa các lớp và in chính xác.
5. Cấu trúc hỗ trợ: Trong in 3D SLA, do nhựa quang trùng hợp được xử lý từng lớp nên cần có cấu trúc hỗ trợ để hỗ trợ các bộ phận đúc hẫng và lơ lửng của vật thể in nhằm tránh biến dạng hoặc sụp đổ. Cấu trúc hỗ trợ thường đạt được bằng cách thêm các hỗ trợ tạm thời trong quá trình in, những hỗ trợ này cần được loại bỏ sau khi in xong.
6. Xử lý hậu kỳ Sau khi in xong, cần có các bước xử lý hậu kỳ để cải thiện chất lượng bề mặt và độ chính xác về kích thước của vật thể in. Quá trình xử lý sau thường bao gồm làm sạch bản in để loại bỏ nhựa chưa được xử lý, sau đó là xử lý bằng ánh sáng hoặc nhiệt để đảm bảo vật thể in được xử lý hoàn toàn.
Ứng dụng của máy in 3D SLA
Việc áp dụng máy in 3D SLA trong xác minh R&D có thể cải thiện hiệu quả công việc, giảm chi phí, đồng thời mang lại sự thuận tiện và linh hoạt cho việc lặp lại và cải tiến thiết kế sản phẩm. Việc áp dụng máy in 3D SLA trong xác minh R&D chủ yếu được phản ánh ở các khía cạnh sau:
1. Tạo mẫu nhanh: Máy in 3D SLA có thể nhanh chóng chuyển đổi các tệp thiết kế kỹ thuật số thành mô hình vật lý để nhanh chóng tạo ra các nguyên mẫu sản phẩm. Những nguyên mẫu này có thể được sử dụng để thử nghiệm chức năng, đánh giá ngoại hình và thử nghiệm trải nghiệm người dùng, v.v., giúp xác minh ý tưởng thiết kế và tính khả thi của sản phẩm.
2. Độ chính xác cao: Công nghệ in 3D SLA có thể đạt độ chính xác và chi tiết rất cao, đồng thời có thể sao chép chính xác nhiều chi tiết và đường cong khác nhau trong tệp thiết kế. Điều này cho phép nguyên mẫu được in rất gần với sản phẩm cuối cùng, tạo điều kiện thuận lợi cho việc kiểm tra chức năng và xác minh hiệu suất một cách chính xác.
3. Lựa chọn vật liệu đa dạng: Máy in 3D SLA có thể in bằng nhiều loại vật liệu khác nhau, bao gồm vật liệu trong suốt, mẫu cao su, nhựa cấp kỹ thuật, v.v. Nhân viên R&D có thể chọn vật liệu phù hợp theo các nhu cầu khác nhau để đáp ứng nhu cầu của các loại mẫu khác nhau.
4. Lặp lại và sửa đổi nhanh chóng: Vì máy in 3D SLA có thể nhanh chóng tạo ra nguyên mẫu và chi phí sửa đổi tương đối thấp nên nhân viên R&D có thể nhanh chóng lặp lại và sửa đổi thiết kế sản phẩm. Họ có thể nhanh chóng điều chỉnh thiết kế dựa trên kết quả thử nghiệm và phản hồi của người dùng, đồng thời in lại các nguyên mẫu mới để xác minh.
5. Giảm chi phí và thời gian sản xuất: Sử dụng máy in 3D SLA để tạo nguyên mẫu không yêu cầu khuôn chế tạo hoặc các công cụ sản xuất bổ sung khác, giúp giảm đáng kể chi phí và thời gian sản xuất. Điều này cho phép nhóm R&D tiến hành công việc xác minh hiệu quả hơn và đẩy nhanh thời gian đưa sản phẩm ra thị trường.
Tại sao phải sử dụng nguyên mẫu in 3D để xác minh trong giai đoạn thiết kế sản phẩm? Tầm quan trọng của việc xác minh nguyên mẫu in 3D trong giai đoạn thiết kế sản phẩm được phản ánh ở các khía cạnh sau:
1. Xác minh hình thức: Thông qua các nguyên mẫu in 3D, các nhà thiết kế có thể nhanh chóng chuyển đổi các mô hình thiết kế kỹ thuật số thành vật thể vật lý để xác minh xem hình thức, hình dạng và kích thước của sản phẩm có đáp ứng yêu cầu thiết kế hay không. Điều này giúp phát hiện các lỗi hoặc khiếm khuyết trong thiết kế và tránh những tổn thất không đáng có trong các công đoạn sản xuất tiếp theo.
2. Xác minh chức năng: Có thể sử dụng nguyên mẫu in 3D để xác minh chức năng của sản phẩm, bao gồm lắp ráp, khả năng vận hành, hiệu suất động học, v.v. Thông qua các hoạt động thực tế trên nguyên mẫu, bạn có thể đánh giá xem các chức năng của sản phẩm có đáp ứng mong đợi thiết kế hay không, đồng thời xác định và giải quyết kịp thời các vấn đề tiềm ẩn.
3. Lặp lại nhanh chóng: Nguyên mẫu in 3D có chu kỳ sản xuất ngắn và chi phí tương đối thấp, đồng thời có thể nhanh chóng lặp lại và sửa đổi thiết kế. Nhà thiết kế có thể thực hiện các điều chỉnh cần thiết dựa trên kết quả xác minh nguyên mẫu, sau đó in lại nguyên mẫu để xác minh nhằm đạt được sự tối ưu hóa liên tục trong thiết kế sản phẩm.
4. Tiết kiệm chi phí: So với các phương pháp sản xuất truyền thống, chi phí sản xuất nguyên mẫu in 3D thấp hơn. Và không cần phải làm khuôn hoặc dụng cụ tùy chỉnh khác, tiết kiệm chi phí chuẩn bị sản xuất đắt đỏ. Bằng cách này, ngay cả khi cần lặp lại nhiều lần, rất nhiều chi phí sẽ không bị lãng phí.
5. Nâng cao hiệu quả giao tiếp: Nguyên mẫu in 3D có thể cung cấp cho nhóm thiết kế, nhóm sản xuất và khách hàng một mẫu sản phẩm cụ thể để tạo điều kiện thuận lợi cho việc giao tiếp và liên lạc. Thông qua nguyên mẫu vật lý, tất cả các bên có thể hiểu trực quan hơn về khái niệm thiết kế và đặc điểm của sản phẩm, đồng thời dễ dàng đạt được thỏa thuận hơn.
Do đó, việc xác minh nguyên mẫu in 3D trong giai đoạn thiết kế sản phẩm có thể giúp cải thiện chất lượng sản phẩm, tăng tốc thời gian ra mắt sản phẩm, giảm chi phí và nâng cao hiệu quả giao tiếp giữa các nhóm. Đó là một bước không thể thiếu và quan trọng trong quá trình thiết kế sản phẩm hiện đại.
