Không nên in 3D khi chi tiết phải chịu lực lớn hoặc va đập mạnh, chịu nhiệt, chịu mài mòn liên tục, cần độ chính xác cao, cần làm số lượng lớn, hoặc chỉ là một hình khối đơn giản mà cắt tấm hay mua sẵn còn nhanh hơn. Những lúc đó, tiện, phay, cắt, hàn hay một cái linh kiện bán sẵn đều là lựa chọn tốt hơn.
Chào bạn, đây là Nhà Chế Tạo. Có một câu đùa trong giới làm đồ: khi bạn có máy in 3D, cái gì nhìn cũng giống một thứ cần in. Mình cũng từng như vậy. Tập này mình nói ngược lại một chút, về những lúc cái máy in là công cụ sai, để bạn tiết kiệm được cả thời gian lẫn nhựa.
Chịu lực lớn và va đập: nhựa in có giới hạn rõ
Nhựa in thông dụng mềm hơn, yếu hơn nhôm và thép rất nhiều, lại còn yếu thêm theo chiều lớp. Một cái giá đỡ kệ sách, một cái móc cẩu, một chi tiết trong cơ cấu chở người, không nên là nhựa in.
Nhựa còn bị hiện tượng rão, tức là biến dạng chậm dần dưới tải liên tục. Một cái giá đỡ in chịu được một vật nặng hôm nay, vài tháng sau có thể đã võng xuống, rồi gãy.
Chỗ nào mà nếu chi tiết hỏng thì có người bị thương, mình không dùng nhựa in, kể cả khi thử thấy chịu được. Phần an toàn là của kim loại và của những linh kiện có tiêu chuẩn.
Va đập cũng vậy. PLA giòn gãy. PETG và nylon khá hơn, nhưng một cú đập mạnh vẫn làm tách lớp. Chỗ va đập thường xuyên, dùng thép hoặc nhựa khối gia công.
Nhiệt và mài mòn: kẻ thù của nhựa
Chi tiết gần động cơ, gần đèn công suất, trong xe hơi ngoài nắng, trong máy có nguồn nhiệt, sẽ làm nhiều loại nhựa in mềm ra và biến dạng. Nhựa chịu nhiệt tốt hơn có, nhưng thường khó in hơn và cần máy tốt hơn.
Mài mòn liên tục, như bánh răng chạy tải nặng suốt ngày, con lăn trên ray, bạc lót quay nhanh, sẽ ăn mòn chi tiết in nhanh hơn nhiều so với nhựa khối gia công như POM hoặc kim loại. Bề mặt in có vân lớp cũng làm ma sát lớn hơn.
Một cái bánh răng in rất tốt để thử xem cơ cấu có chạy không. Khi đã chạy, đặt làm bánh răng thật.
Nhựa in trong môi trường dầu, xăng, dung môi cũng có thể bị trương nở hay nứt tuỳ loại. Kiểm tra độ bền hoá chất của loại nhựa trước khi dùng.
Chính xác và bề mặt: máy tiện và máy phay thắng
Máy in 3D thông dụng cho sai số lớn hơn nhiều so với máy tiện, máy phay. Một cái vai trục lắp ổ bi, một mặt phẳng cần kín khít, một lỗ cần đồng tâm với lỗ khác, những thứ này làm bằng máy gia công đáng tin hơn.
Bề mặt in có vân lớp. Với chỗ cần kín, như mặt bích có gioăng, vân lớp có thể tạo đường rò. Với chỗ trượt, vân lớp tăng ma sát.
Có thể kết hợp: in phần thân phức tạp, rồi gia công lại chỗ cần chính xác bằng khoan, doa, dũa. Hoặc in phần thân và chôn vào đó một ống kim loại gia công chính xác.
Hình tròn xoay đơn giản như trục, bạc, vòng đệm thì máy tiện làm nhanh hơn, chính xác hơn và bền hơn nhiều so với in.
Số lượng và hình đơn giản: đừng in cái bạn có thể cắt
Máy in rất hợp làm một hai cái. Khi cần làm hàng trăm cái giống nhau, thời gian in mỗi chiếc cộng lại rất lớn. Lúc đó, các cách như cắt tấm bằng laser, dập, đúc khuôn, hay nhờ xưởng gia công hàng loạt, hợp lý hơn.
Một tấm đế phẳng có vài lỗ, in có khi mất hàng giờ. Cắt từ tấm nhôm, tấm nhựa, tấm ván ép bằng cưa và khoan chỉ mất ít phút, lại phẳng và cứng hơn.
Một cái kẹp, cái bản lề, cái chân đế, cái nút chặn, rất nhiều thứ đã có bán sẵn, được thiết kế và thử nghiệm kỹ. Mua một cái bản lề có tiêu chuẩn nhiều khi rẻ hơn tiền nhựa và tiền điện để in một cái bản lề kém hơn.
Hãy tự hỏi: mình in vì đây là cách tốt nhất, hay vì mình có máy in.
Chỗ in 3D thật sự tỏa sáng
Nói vậy không phải để chê máy in. Nó toả sáng ở hình phức tạp, số lượng ít, cần nhanh, cần thử đi thử lại. Đồ gá, bản mẫu, vỏ hộp, chi tiết thay thế nhẹ không còn bán, mô hình để giải thích ý tưởng.
Nó cũng là công cụ tuyệt vời để kiểm tra thiết kế trước khi gia công kim loại. In một bản nhựa của chi tiết sắp tiện, lắp thử vào máy, rồi mới đặt làm bằng kim loại.
Nhiều xưởng dùng in 3D để làm khuôn, làm dưỡng kiểm tra, làm đồ gá cho máy khác. Máy in phục vụ các máy khác, thay vì thay thế chúng.
Xưởng nhỏ giỏi không phải xưởng có nhiều máy nhất, mà là xưởng biết chọn đúng máy cho từng việc.
Câu hỏi thường gặp
Chi tiết in 3D có thay được bánh răng kim loại không?
Chỉ trong những cơ cấu tải nhẹ, tốc độ chậm và không chạy liên tục. Bánh răng chịu tải lớn hoặc chạy suốt ngày nên dùng kim loại hoặc nhựa khối gia công. Bánh răng in rất tốt để thử nghiệm cơ cấu.
Có máy in 3D kim loại cho xưởng nhỏ không?
Máy in kim loại thực sự hiện nay thường rất đắt và cần điều kiện vận hành đặc biệt. Có những cách trung gian như in nhựa pha bột kim loại rồi thiêu kết, nhưng quy trình phức tạp. Với xưởng nhỏ, đặt in kim loại từ dịch vụ chuyên nghiệp thực tế hơn.
Làm sao biết một chi tiết nên in hay nên gia công?
Hỏi bốn câu: có chịu lực lớn hay liên quan an toàn không, có chịu nhiệt hay mài mòn không, có cần chính xác cao không, và cần bao nhiêu cái. Có một câu trả lời có thì cân nhắc gia công hoặc mua sẵn.
In 3D bản mẫu rồi mới gia công có lợi gì?
Bạn kiểm tra được kích thước, cách lắp, thao tác thực tế trước khi tốn tiền và công gia công kim loại. Sai thì sửa bản vẽ và in lại rất nhanh. Đây là một trong những cách dùng máy in hiệu quả nhất.
Chi tiết in có dùng ngoài trời lâu dài được không?
Tuỳ loại nhựa và cách dùng. Nắng và nhiệt làm nhiều loại nhựa giòn hoặc mềm dần. Chọn nhựa chịu tia cực tím, sơn phủ, và đừng dùng cho chỗ chịu lực an toàn.
