Vật liệu support trong công nghệ in 3D

Author
Vật liệu support trong in 3D thường gây khó chịu cho người dùng do mất thời gian gỡ bỏ sau khi in, tuy vậy, đây là vật liệu rất cần thiết để đảm bảo chất lượng in. Bài viết sau đây sẽ chia sẻ cách chọn vật liệu support cho máy in 3D phù hợp cho sản phẩm của bạn, giúp bạn tiết kiệm thời gian và công sức.
Vật liệu support là gì?
Trong in 3D công nghệ FDM, cấu trúc hỗ trợ là cần thiết khi mẫu in có phần nhô ra hoặc có phần thiết kế nối. Vật liệu support in 3D giúp đảm bảo in thành công các hình dạng phức tạp bằng cách bổ sung một khung đỡ các khu vực cần được “hỗ trợ” này.
Vật liệu support in 3D chỉ đơn giản là vật liệu thêm vào để thực hiện công việc hỗ trợ quá trình in 3D. Các vật liệu khác nhau sẽ có sự khác nhau giữa giá cả, tính dễ sử dụng và chất lượng in, vì vậy chọn đúng vật liệu cho các mô hình của bạn sẽ làm cho quá trình in 3D trở nên dễ dàng hơn rất nhiều.
Khi nào cần sử dụng vật liệu support?
Nói chung, khi sản phẩm in của bạn có phần đưa ra hoặc nối không có khung hỗ trợ bên dưới, bạn có thể cần sử dụng các cấu trúc support in 3D để có thể in 3D mô hình đó. Dưới đây là một số ví dụ về phần đưa ra hoặc phần nối được minh họa bởi các chữ cái Y, H và T.
vat-lieu-ho-tro-in-3D.jpg
Không phải tất cả các phần đưa ra đều cần hỗ trợ (support) – quy tắc 45 độ
Tuy nhiên, không phải tất cả các phần đưa ra đều cần có vật liệu support. Nguyên tắc chung là: nếu phần đưa ra có góc < 45 độ so với phương thẳng đứng, thì bạn có thể in phần nhô ra đó mà không cần sử dụng cấu trúc support in 3D.
Trong quá trình in 3D, các lớp sợi nhựa in chồng lên nhau sẽ chịu được một độ lệch ngang rất nhỏ (hầu như không đáng kể) giữa các lớp in liền kề nhau. Có nghĩa là khi một lớp in không xếp chồng hoàn toàn trên lớp trước đó mà là xếp cách nhau một khoảng cách nhỏ, thì vẫn không gây ra ảnh hưởng đáng kể. Điều này cho phép máy in 3D chế tạo ra các phần nhô ra mà không nghiêng quá nhiều so với phương thẳng đứng. Các lớp trước đó có thể tự hỗ trợ bất kì phần đưa ra nào dưới 45 độ. 45 độ được coi là giới hạn chịu lực của lớp in.
quy-tac-vat-lieu-support-in-3d-768x250.jpg
Khía cạnh này được minh họa rõ nhất với chữ Y và T. Hai phần nhô ra của chữ Y có góc < 45 độ so với phương thẳng đứng. Do đó, nếu bạn muốn in chữ Y, bạn có thể in mà không cần sử dụng bất kỳ vật liệu support in 3D nào! Mặt khác, phần nhô ra của chữ T có góc 90 độ với phương thẳng đứng. Vì vậy, bạn phải sử dụng các cấu trúc support in 3D để in chữ T, nếu không, kết quả sẽ là một mớ hỗn độn.
Không phải tất cả thiết kế nối ngang đều cần vật liệu support – quy tắc 5 mm
Cũng giống như phần đưa ra, không phải tất cả thiết kế nối ngang đều cần vật liệu support. Ở đây, quy tắc chung là: Nếu phần nối ngang có kích thước chiều dài < 5mm, máy in có thể in nó mà không yêu cầu cấu trúc hỗ trợ.
Để làm điều này, máy in sử dụng một kỹ thuật gọi là bắc cầu – nó kéo căng vật liệu nóng trong khoảng cách ngắn và kiểm soát sao cho phần in có độ võng tối thiểu.
Tuy nhiên, nếu sợi bị kéo theo trục ngang > 5mm, chắc chắn sẽ có cong vênh. Trong trường hợp này, bạn cần thêm các vật liệu support in 3D.
Các loại vật liệu support in 3D
Cơ bản nhất: Sử dụng vật liệu in
Vật liệu hỗ trợ đơn giản nhất, phổ biến nhất là cùng loại vật liệu in đang in sản phẩm. Điều này là do nhiều máy in 3D vẫn là có 1 đầu đùn, có khả năng in chỉ một vật liệu tại một thời điểm, nên không thể in một vật liệu hỗ trợ chuyên dụng khác được.
vat-lieu-support-in-3d.jpg
Cùng với việc tiện lợi, các vật liệu in thông thường có giá cả phải chăng hơn các vật liệu hỗ trợ chuyên dụng. Vì vậy, đối với những người có ngân sách eo hẹp, nên sử dụng luôn vật liệu in làm vật liệu hỗ trợ.
Sử dụng vật liệu in làm vật liệu support cũng đảm bảo sẽ bám dính tốt hơn với mô hình in chính vì được làm bằng cùng một vật liệu. Tuy nhiên, độ bám dính này là con dao hai lưỡi: Bản in ít có khả năng bị lỗi hơn, nhưng việc gỡ vật liệu support ra khỏi mẫu sẽ khó khăn hơn và chất lượng bề mặt in sẽ kém hơn. Có thể cần sử dụng dao X-Acto hoặc giấy nhám để có được bề mặt nhẵn trên bản in sau khi loại bỏ support.
Nếu bạn muốn đảm bảo độ bám dính và tiết kiệm chi phí, đồng thời bạn không ngại việc mất thời gian phải xử lý sau khi in, cùng với việc giảm chất lượng bề mặt mẫu in,thì bạn hoàn toàn có thể sử dụng chính vật liệu in làm vật liệu support. Và nếu bạn có một máy in 3D có một đầu đùn, thì đây là lựa chọn duy nhất mà bạn có.
Loại máy in 3D phù hợp: Một đầu in hoặc nhiều đầu in
Ưu điểm
Sử dụng được với máy in 1 đầu đùn
Thường tiết kiệm chi phí hơn
Không cần quan tâm tới khả năng tương thích của vật liệu
Nhược điểm:
Bề mặt sản phẩm không đẹp
Khó khăn trong việc gỡ vật liệu support
Vật liệu support dễ bẻ gãy: Dễ tháo rời hơn
Vật liệu support dễ bẻ gãy được in gần giống như vật liệu in 3D chính. Nhưng là chất liệu khác, chúng không bám quá chặt vào bản in. Điều này có nghĩa là các cấu trúc supprt được in bằng vật liệu dễ gãy này sẽ dễ dàng hơn nhiều để loại bỏ và sẽ để lại các bề mặt sạch hơn nhiều (như hình).
vat-lieu-support-in-3d-de-be-gay-768x462.jpg
Tuy nhiên, vật liệu dễ bẻ gãy này cũng không hoàn hảo. Khả năng tương thích của vật liệu là một vấn đề cần quan tâm, như thường xảy ra với in 3D nhiều vật liệu, vì vật liệu hỗ trợ có thể không dính chặt vào tất cả các vật liệu của mẫu in. Đây cũng là loại vật liệu support ít phổ biến. Các tùy chọn bao gồm vật liệu Matterhacker’s PRO Series Breakaway, Ultimaker’s Breakaway, và E3D’s Scaffold (cũng có thể hòa tan trong nước) và Scaffold Snap (chỉ cần bẻ gãy).
Nếu bạn đang tìm kiếm vật liệu hỗ trợ có thể dễ dàng bóc tách và để lại bề mặt in sạch sẽ, thì vật liệu support dễ bẻ gãy chuyên dụng là loại bạn đang cần.
Loại máy in 3D phù hợp: Có nhiều đầu đùn
Ưu điểm:
Dễ dàng tháo gỡ và để lại bề mặt in đẹp mịn
Nhược điểm:
Cần quan tâm tới khả năng tương thích của vật liệu
Không có nhiều lựa chọn
Chỉ sử dụng được với máy in có nhiều đầu đùn
Chất lượng cao nhất: Vật liệu support hòa tan
Vật liệu support hòa tan mang lại chất lượng bề mặt tốt nhất có thể. Thay vì yêu cầu phải gỡ bỏ thủ công, vật liệu support hòa tan chỉ cần ngâm trong nước, là sẽ tự tan và để lại một bề mặt in sạch hoàn toàn. Điều này phù hợp với những thiết kế cần rất nhiều phần giá đỡ, chắc chắn, để có độ chính xác kích thước tối ưu, hoặc các dạng hình học phức tạp mà không thể dùng kìm hoặc lưỡi X-Acto để gỡ vật liệu support ra được. Các cụm chuyển động, chẳng hạn như con quay chuyển động, sẽ bắt buộc phải sử dụng vật liệu support hòa tan này.
vat-lieu-hoa-tan.jpg
Đương nhiên, vật liệu support này không hề rẻ. Ngoài ra, các vật liệu supprt hòa tan cũng khó bảo quản hơn. Vật liệu hòa tan trong nước phổ biến nhất làPVA cực kỳ hút ẩm, có nghĩa là nó phân hủy khi gặp ẩm. Việc này đòi hỏi việc bảo quản cực kì khắt khe. Tính tương thích của vật liệu cũng là một vấn đề cần quan tâm, vì không có vật liệu hòa tan đơn lẻ nào dễ thích hợp với tất cả các vật liệu in. Nếu không sử dụng được vật liệu PVA, thì các giải pháp thay thế như HIPS thường sẽ yêu cầu các hóa chất đặc biệt để hòa tan được, điều này sẽ gây khó khăn hơn. Ngoài ra, các vật liệu hòa tan có thể mất đến hàng giờ để hòa tan hoàn toàn, khiến chúng trở thành lựa chọn không phù hợp cho những phương án cần thời gian sản xuất nhanh.
Nếu bạn đang tìm kiếm một phương án có độ chính xác tốt, chấp nhận việc bảo quản khắt khe, thời gian chờ đợi thì vật liệu support hòa tan là dành cho bạn.
Đương nhiên, vật liệu support này không hề rẻ. Ngoài ra, các vật liệu supprt hòa tan cũng khó bảo quản hơn. Vật liệu hòa tan trong nước phổ biến nhất làPVA cực kỳ hút ẩm, có nghĩa là nó phân hủy khi gặp ẩm. Việc này đòi hỏi việc bảo quản cực kì khắt khe. Tính tương thích của vật liệu cũng là một vấn đề cần quan tâm, vì không có vật liệu hòa tan đơn lẻ nào dễ thích hợp với tất cả các vật liệu in. Nếu không sử dụng được vật liệu PVA, thì các giải pháp thay thế như HIPS thường sẽ yêu cầu các hóa chất đặc biệt để hòa tan được, điều này sẽ gây khó khăn hơn. Ngoài ra, các vật liệu hòa tan có thể mất đến hàng giờ để hòa tan hoàn toàn, khiến chúng trở thành lựa chọn không phù hợp cho những phương án cần thời gian sản xuất nhanh.
Nếu bạn đang tìm kiếm một phương án có độ chính xác tốt, chấp nhận việc bảo quản khắt khe, thời gian chờ đợi thì vật liệu support hòa tan là dành cho bạn.
vat-lieu-support-in-3d-hoa-tan-768x412.jpg
Đương nhiên, vật liệu support này không hề rẻ. Ngoài ra, các vật liệu supprt hòa tan cũng khó bảo quản hơn. Vật liệu hòa tan trong nước phổ biến nhất làPVA cực kỳ hút ẩm, có nghĩa là nó phân hủy khi gặp ẩm. Việc này đòi hỏi việc bảo quản cực kì khắt khe. Tính tương thích của vật liệu cũng là một vấn đề cần quan tâm, vì không có vật liệu hòa tan đơn lẻ nào dễ thích hợp với tất cả các vật liệu in. Nếu không sử dụng được vật liệu PVA, thì các giải pháp thay thế như HIPS thường sẽ yêu cầu các hóa chất đặc biệt để hòa tan được, điều này sẽ gây khó khăn hơn. Ngoài ra, các vật liệu hòa tan có thể mất đến hàng giờ để hòa tan hoàn toàn, khiến chúng trở thành lựa chọn không phù hợp cho những phương án cần thời gian sản xuất nhanh.
Nếu bạn đang tìm kiếm một phương án có độ chính xác tốt, chấp nhận việc bảo quản khắt khe, thời gian chờ đợi thì vật liệu support hòa tan là dành cho bạn.
Máy in 3D phù hợp: Có nhiều đầu đùn
Ưu điểm:

Làm sạch tốt nhất và cho bề mặt mẫu in hoàn thiện nhất
Có thể làm vật liệu support cho những cấu trúc phức tạp (hốc nhỏ bên trong, chi tiết có sự chuyển động)
Nhược điểm
Cần cân nhắc kĩ về khả năng tương thích của vật liệu
Khó bảo quản vật liệu
Thời gian xử lý chờ vật liệu tan lâu
Chỉ sử dụng được với máy in 3D có nhiều đầu đùn
Trên đây là tất cả những kiến thức cơ bản nhất về vật liệu support máy in 3D, và cách sử dụng chúng. Bằng cách lựa chọn đúng loại vật liệu cho mục đích sử dụng, bạn sẽ cải thiện được rất tốt chất lượng mẫu in 3D.

Tìm hiểu thêm
Tiết kiệm thời gian và chi phí sản xuất với công nghệ in 3D
In 3D đã thúc đẩy thay đổi ngành công nghiệp ô tô như thế nào?
Markforged Ra Mắt Vật Liệu Dẻo Smooth TPU 95A - AIE
----------------------------------------------------------------
AIE - Advanced Industry & Education Equipments Company
Phone: +8424 3577 3348
Email: Marketing@aie.com.vn
Website: www.aie.com.vn
Facebook: fb.com/Aie.com.vn
 
giá thành các loại vật liệu support này trên thị trường hiện tại đang như thế nào vậy bạn?
 
Author
giá thành các loại vật liệu support này trên thị trường hiện tại đang như thế nào vậy bạn?
Chào bạn,
Với những ưu điểm của mình, giá thành của vật liệu support thường cao hơn nhiều so với vật liệu in 3D. Ví dụ: Cuộn sợi nhựa PVA trọng lượng 1kg là 22 usd, trong khi đó, nhựa filament như PLA hay ABS thì chỉ có giá 7.9 usd/kg (giá tham khảo trên Alibaba.com).
Việc sử dụng vật liệu support đòi hỏi máy in có đầu phun phù hợp và phương án in tối ưu để tiết kiệm vật liệu.
Trân trọng.
 
Top