Nghiên cứu tiết lộ sản lượng thực tế của 1kg sợi in 3D

Hãy tưởng tượng bút in 3D của bạn tạo ra cả thế giới với mỗi nét vẽ. Nhưng bạn đã bao giờ tự hỏi một kilogam sợi in có thể đi được bao xa chưa? Câu trả lời không phải là một con số đơn giản mà là một phép tính phức tạp bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố.

Khi công nghệ in 3D ngày càng dễ tiếp cận, nhiều loại vật liệu khác nhau đã xuất hiện. Trong in 3D FDM để bàn, các loại sợi nhựa này đặc biệt phổ biến, mỗi loại có các đặc tính và ứng dụng riêng:

• PLA (Axit Polylactic): Một vật liệu sinh học có nguồn gốc từ các nguồn tài nguyên tái tạo như tinh bột ngô. PLA được ưa chuộng vì dễ in, độ bền tốt và lớp hoàn thiện bóng, đặc biệt thích hợp để in ở nhiệt độ thấp.
• ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene): Bền và linh hoạt hơn PLA nhưng yêu cầu nhiệt độ in cao hơn. Thường được sử dụng cho các bộ phận cơ khí.
• PETG (Polyethylene Terephthalate Glycol): Cung cấp khả năng kháng hóa chất tuyệt vời và chứng nhận tiếp xúc với thực phẩm của FDA, khiến nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng liên quan đến thực phẩm.
• Nylon: Được biết đến với độ bền và độ bền đặc biệt, mặc dù dễ hấp thụ độ ẩm và khó in. Bề mặt nhẵn của nó làm tăng thêm độ khó khi in.
• PC (Polycarbonate): Có khả năng chịu nhiệt và độ bền cơ học cao nhưng đòi hỏi nhiều hơn từ thiết bị in, thường yêu cầu máy in nhiệt độ cao kín.
• TPU (Thermoplastic Polyurethane): Một loại sợi dẻo hoàn hảo cho các bộ phận đàn hồi, đầu nối dẻo và dụng cụ bền.

Các vật liệu này thường được bán với hai đường kính tiêu chuẩn: 1,75mm và 2,85mm. Biến thể 1,75mm được sử dụng rộng rãi hơn do khả năng đạt được bản in chính xác hơn.

Sợi được quấn trên các ống chỉ có kích thước từ 50 gram đến các cuộn công nghiệp 10 kilogam. Đối với in 3D để bàn, 1 kilogam là thông số kỹ thuật phổ biến nhất.

Sau khi xác định trọng lượng và loại vật liệu, chiều dài sợi chủ yếu phụ thuộc vào đường kính. Các đường kính phổ biến bao gồm 1,75mm và 2,85mm.

Mật độ vật liệu ảnh hưởng trực tiếp đến lượng sợi có thể được quấn trên một ống chỉ có trọng lượng cố định. Các vật liệu có mật độ thấp hơn như PLA (khoảng 1,24g/cm³) tạo ra chiều dài dài hơn cho cùng một trọng lượng. PETG, với mật độ cao hơn (khoảng 1,27g/cm³), tạo ra các cuộn ngắn hơn.

Các loại sợi đặc biệt như CopperFill có chứa bột kim loại có mật độ thậm chí còn cao hơn (lên đến 3,9g/cm³ trở lên), làm giảm đáng kể chiều dài. Ví dụ, 1 kilogam CopperFill có thể chỉ cung cấp khoảng 107 mét.

Như dữ liệu cho thấy, chiều dài của 1 kilogam sợi phụ thuộc vào mật độ và đường kính của vật liệu.

Cần bao nhiêu sợi để in một mẫu 3D cụ thể? Điều này phụ thuộc vào các cài đặt cắt khác nhau bao gồm thể tích in, tỷ lệ lấp đầy và chiều cao lớp.

• Các mẫu lớn hơn tự nhiên cần nhiều vật liệu hơn. Các mẫu cao hơn cần nhiều sợi hơn theo chiều dọc.
• Tỷ lệ lấp đầy cao hơn có nghĩa là nội thất đặc hơn, tiêu thụ nhiều nhựa hơn. Lấp đầy thưa thớt giúp tiết kiệm vật liệu.
• Chiều cao lớp nhỏ hơn tạo ra nhiều lớp hơn, sử dụng nhiều sợi hơn để có độ phân giải tốt hơn.

May mắn thay, hầu hết phần mềm cắt như Cura có thể ước tính việc sử dụng sợi trước khi in. Ngoài ra còn có các máy tính sợi trực tuyến cung cấp các ước tính dựa trên kích thước mẫu và cài đặt in.

Theo một tham chiếu sơ bộ, việc in một mẫu cao 6 inch với 15% lấp đầy có thể sử dụng 10-15 mét sợi 1,75mm. Ước tính chính xác sẽ tối đa hóa hiệu quả.

Để giảm chi phí và giảm thiểu lãng phí khi mua và sử dụng sợi, hãy xem xét các khuyến nghị sau:

• Mua các thương hiệu chất lượng: Các loại sợi cao cấp duy trì đường kính và mật độ nhất quán, đảm bảo bạn nhận được chiều dài được ghi trên nhãn. Các tùy chọn rẻ hơn có thể khác nhau nhiều hơn.
• Tối ưu hóa cài đặt cắt: Bật "lấp đầy thưa thớt", "lấp đầy trước tường" và giảm chiều cao lớp để tiết kiệm vật liệu trong khi vẫn duy trì chất lượng in.
• Làm khô sợi đúng cách: Một số vật liệu (như nylon) hấp thụ độ ẩm. Sấy khô trước khi sử dụng sẽ ngăn ngừa bong bóng và duy trì độ đặc.
• Tái chế nhựa: Nghiền các bản in bị lỗi và sợi còn lại thành viên, sau đó sử dụng máy tái chế để đùn sợi của riêng bạn.

Tối đa hóa hiệu quả sợi cho phép mỗi ống chỉ tạo ra nhiều mẫu hơn. Thời gian dành để tối ưu hóa sẽ dẫn đến việc sử dụng vật liệu hiệu quả hơn.

• Một ống chỉ 1kg sợi 1,75mm thường chứa từ 107 đến 400 mét, với chiều dài thay đổi theo mật độ.
• Tỷ lệ lấp đầy, kích thước mẫu và chiều cao lớp là những yếu tố chính ảnh hưởng đến yêu cầu về sợi.
• Tối đa hóa hiệu quả phụ thuộc vào vật liệu chất lượng, cài đặt được tối ưu hóa và tái chế nhựa khi có thể.

Biết chính xác có bao nhiêu mét trên một ống chỉ sẽ giúp ước tính nhu cầu vật liệu cho các dự án in 3D đã lên kế hoạch. Việc kết hợp số lượng sợi với khối lượng công việc in của bạn sẽ giúp tránh lãng phí.