Hướng dẫn in 3D vật liệu sợi liên tục (Cập nhất năm 2022)

Máy in 3D sợi carbon liên tục cho phép sản xuất ra các bộ phận có trọng lượng nhẹ và bền bỉ. Loại vật liệu này làm từ sợi carbon trộn với các loại nhựa nhiệt dẻo, ví dụ như PLA hay PEEK. Bài viết dưới đây sẽ nói về một số máy in 3D sợi liên tục, ưu và nhược điểm của sợi carbon in 3D…

In 3D sợi carbon là gì?

Trong in 3D, sợi carbon được sử dụng để gia cố các vật liệu in, thường là nhựa nhiệt dẻo. Mục đích chính của nó là làm cho các bộ phận trở nên nhẹ và cứng cáp hơn, đây là hai đặc tính rất hấp dẫn đối với các ứng dụng kỹ thuật trong nhiều ngành công nghiệp.

Trong một số trường hợp, các sản phẩm in bằng sợi carbon thậm chí có thể thay thế các sản phẩm được làm bằng kim loại truyền thống. Vật liệu sợi carbon có thể được dùng trên máy in 3D FDM thông thường với đầu phun bằng thép cứng.

Tuy nhiên, trọng tâm chính ở đây là khả năng gia cố và độ bền mà in 3D sợi carbon liên tục mang lại. Về cơ bản, trong quá trình in 3D, máy in sẽ đặt một lớp sợi carbon liên tục trên mẫu in để gia cố chi tiết đó.

Tổng quan về máy in 3D sợi carbon liên tục nổi bật của Markforged

X7 – Markforged

Quốc gia: Hoa Kỳ

Kích thước in: 330 × 270 × 200 mm

Công nghệ: FFF/FDM

Giá bán: Liên hệ

Markforged đã huy động được hàng triệu đô la trong vài năm qua và đang phát triển công nghệ rất độc đáo. Thành công mới nhất của họ là hệ thống in 3D kim loại Metal X, nhưng Markforged chủ yếu được biết đến với máy in 3D sợi liên tục.

X7 được dùng để in sợi Onyx độc quyền của Markforged – một loại Nylon chắc chắn đã được gia cố bằng sợi carbon cắt nhỏ. Do đó, máy in cung cấp các bộ phận cực kỳ bền bỉ. Hệ thống máy này cũng vô cùng chính xác nhờ vào laser trắc vi tích hợp có thể quét 3D liên tục trong khu vực in.

Dòng máy X series của Markforged cũng có máy X3 in sợi carbon cắt nhỏ và X5 để in 3D sợi thủy tinh liên tục.

Mark Two – Markforged

Quốc gia: Hoa Kỳ

Kích thước in 320 × 132 × 154 mm

Công nghệ: FFF/FDM

Giá bán: Liên hệ

Trong khi Markforged X7 được dành cho mục đích sử dụng công nghiệp, Mark Two là một máy in 3D sợi carbon để bàn nhỏ hơn.

Nó tương thích với một loạt các vật liệu gia cố sợi khác, bao gồm sợi thủy tinh, Kevlar và HSHT (Nhiệt độ cao cường độ cao).

Bàn in của Mark Two có thể tháo rời dễ dàng, cho phép người dùng tạm dừng quá trình in, lấy khay in ra để thêm các thành phần vào bộ phận đang được xử lý và đặt trở lại máy để tiếp tục in 3D.

Nếu bạn đang tìm kiếm sản phẩm máy in 3D sợi carbon có giá cả phải chăng, Onyx Pro cũng là một lựa chọn phù hợp để in vật liệu carbon được gia cố bằng sợi thủy tinh liên tục.

Sợi liên tục so với sợi carbon cắt nhỏ in 3D

Có một sự khác biệt lớn giữa in bằng sợi liên tục và in bằng sợi carbon cắt nhỏ.

In 3D sợi liên tục

Trong phương pháp này, các sợi carbon dài, liên tục được trộn với vật liệu cơ bản là nhựa nhiệt dẻo trong quá trình in 3D. Vật liệu cơ bản, còn được gọi là vật liệu ma trận, có thể là PLA, ABS, Nylon, PETG, PEEK hoặc hầu như bất kỳ loại nhựa nhiệt dẻo nào khác.

Một cách để gia cố các bộ phận bằng sợi carbon liên tục là sử dụng máy đùn kép, trong đó một vòi phun đặc biệt lắng đọng một sợi duy nhất, không bị gián đoạn cùng lúc với vòi phun kia làm nóng và in vật liệu cơ bản. Markforged và Anisoprint sử dụng loại công nghệ này.

Công nghệ đùn sợi tổng hợp của Anisoprint củng cố bản in 3D bằng sợi carbon hoặc sợi bazan. Nguồn: Anisoprint.

Các phương pháp in 3D sợi liên tục này cung cấp các bộ phận cực kỳ chắc chắn nhưng nhẹ hơn so với in 3D dạng sợi carbon cắt nhỏ.

In 3D sợi carbon cắt nhỏ

Sợi carbon cắt nhỏ – là cách phổ biến nhất để in 3D sợi carbon.

Một vật liệu cơ bản (một lần nữa, PLA, Nylon hoặc nhựa nhiệt dẻo khác) được trộn với các sợi carbon cực nhỏ. Các sợi carbon nhỏ này có tính mài mòn, vì vậy máy in 3D sẽ yêu cầu một đầu phun thép cứng hoặc đầu phun có vật liệu bền.

Các bộ phận được in bằng loại sợi này chắc chắn hơn các bản in bằng nhựa nhiệt dẻo thông thường. Điều đó cho thấy, tỷ lệ sợi được sử dụng và nhựa nhiệt dẻo cơ bản (trong số các biến số khác) xác định độ bền của sản phẩm cuối cùng.

Các vật liệu composite có độ bền cao khác để in 3D sợi liên tục

Máy in 3D sợi liên tục khác nhau tương thích với các loại sợi khác ngoài carbon.

In 3D bằng sợi thủy tinh

Sợi thủy tinh có thể tạo ra các bộ phận mạnh hơn và cứng hơn đáng kể so với ABS và Nylon. Nó linh hoạt hơn sợi carbon và ít tốn kém hơn.

In 3D sợi Kevlar

Kevlar là một loại sợi thú vị khác để in 3D, đặc biệt là khi nói đến khả năng chống va đập.

In 3D sợi bazan

Anisoprint đã giới thiệu đá bazan cho dòng vật liệu sợi của mình vào đầu năm 2019. Nó cứng như thép không gỉ và nhẹ hơn thép năm lần.

Gia cố các bộ phận bằng sợi carbon liên tục

Khi sử dụng in 3D sợi liên tục với máy in 3D sợi, có hai cách khác nhau để gia cố các bộ phận.

•      Lớp ngoài hoặc gia cố thành (đồng tâm)
•      Gia cố chèn bên trong (đẳng hướng)

Điều thú vị và quan trọng là biết bạn sẽ cần những gì cho từng bộ phận để tối ưu hóa lượng sợi carbon của bạn.

Trong một số trường hợp, chỉ gia cố các chu vi của bộ phận là đủ. Các ứng dụng khác có thể yêu cầu chất liệu sợi carbon nhẹ và những ứng dụng khác có thể cần chất liệu chèn rất dày, sẽ đắt hơn khi in vì nó sử dụng nhiều vật liệu hơn.

 Các loại cấu trúc lõi in 3D sợi liên tục. Nguồn: Anisoprint trên Aniwaa

 In 3D sợi carbon: ưu và nhược điểm

Giống như bất kỳ vật liệu hoặc công nghệ nào, in 3D carbon liên tục có cả ưu điểm và nhược điểm.

Ưu điểm:

In 3D sợi carbon liên tục có thể sản xuất các bộ phận:

• Có độ bền cao, cứng cáp, chính xác
• Có trọng lượng nhẹ
• Có bề mặt hoàn thiện đẹp

In 3D sợi carbon dễ gia công, có thể trộn với nhiều loại vật liệu nhựa nhiệt dẻo khác nhau.

Nhược điểm:

Một số nhược điểm của sợi carbon bao gồm:

• Lựa chọn màu sắc bị hạn chế
• Giá cao

Trên đây là một số thông tin mà chúng tôi cung cấp, mong rằng sẽ giúp bạn hiểu hơn về in 3D sợi carbon liên tục.

Tìm hiểu thêm về in 3D tại đây.