Nguyên lý kỹ thuật của dây in chứa kim loại
Dây in chứa kim loại (Metal Filled Filament) là một loại dây in composite được tạo ra bằng cách trộn bột kim loại với chất kết dính polymer. Hàm lượng bột kim loại thường là 80-90% (theo thể tích), phần còn lại là sáp, polymer và các thành phần kết dính khác. Sau khi tạo hình bằng in FDM, sản phẩm sẽ được khử chất kết dính (loại bỏ chất kết dính) và thiêu kết (làm nóng chảy, làm đặc bột kim loại), cuối cùng thu được các chi tiết kim loại gần như đặc hoàn toàn.
Quy trình kỹ thuật này thường được gọi là Metal FDM hoặc Bound Metal Deposition (BMD), là một giải pháp thay thế chi phí thấp cho các công nghệ in 3D kim loại truyền thống (như SLM, EBM).
Phân loại và đặc tính của dây in chứa kim loại
Dây nền đồng
| Thông số | Giá trị điển hình |
|---|---|
| Hàm lượng kim loại | 85-90% theo thể tích |
| Nhiệt độ in | 200-230°C |
| Nhiệt độ bàn nhiệt | 50-60°C |
| Khối lượng riêng sau thiêu kết | 95-98% khối lượng riêng lý thuyết |
| Độ dẫn điện | Sau thiêu kết có thể đạt 70-85% đồng nguyên chất |
| Ngoại hình | Màu đồng đỏ hoặc màu đồng thiếc |
Dây nền đồng thích hợp cho các ứng dụng như chi tiết dẫn điện, bộ trao đổi nhiệt, đồ trang trí, tác phẩm nghệ thuật, v.v. Khả năng in tương đối dễ, nhiệt độ thiêu kết thấp (khoảng 900-1000°C).
Dây nền thép không gỉ
| Thông số | Giá trị điển hình |
|---|---|
| Hàm lượng kim loại | 85-90% theo thể tích |
| Nhiệt độ in | 200-240°C |
| Nhiệt độ bàn nhiệt | 50-70°C |
| Khối lượng riêng sau thiêu kết | 96-99% khối lượng riêng lý thuyết |
| Độ bền cơ học | Sau thiêu kết gần tương đương thép không gỉ rèn |
| Ngoại hình | Màu xám bạc, có thể đánh bóng tới gương |
Dây nền thép không gỉ thích hợp cho các chi tiết kết cấu cường độ cao, chi tiết chức năng, đồ gá, kẹp chặt, v.v. Nhiệt độ thiêu kết cao hơn (khoảng 1300-1400°C), cần lò thiêu kết chuyên dụng.
Các hệ kim loại khác
- Dây hợp kim titan: ứng dụng hàng không và y tế, nhiệt độ thiêu kết trên 1500°C
- Dây thép dụng cụ: chế tạo khuôn mẫu, có thể xử lý nhiệt để tăng độ cứng sau thiêu kết
- Dây kim loại quý: trang sức vàng bạc, sản xuất tùy chỉnh số lượng nhỏ
Các điểm chính của quy trình in FDM
Yêu cầu thiết bị
Yêu cầu đối với máy in khi dùng dây in chứa kim loại:
- Hệ thống đùn: vòi phun thép tôi cứng hoặc vòi phun ruby (bột kim loại gây mài mòn vòi phun đồng rất nghiêm trọng)
- Cơ cấu đùn: khuyến nghị loại truyền động trực tiếp, vì dây in khá giòn và dễ gãy
- Nhiệt độ đầu nóng: máy in thông thường là đủ (200-240°C)
Thông số in
| Thông số | Giá trị khuyến nghị | Giải thích |
|---|---|---|
| Nhiệt độ vòi phun | 200-230°C | Điều chỉnh theo hướng dẫn của dây in |
| Nhiệt độ bàn nhiệt | 50-60°C | Giúp bám dính lớp đầu tiên |
| Tốc độ in | 20-40mm/s | Tốc độ thấp để đảm bảo đùn ổn định |
| Chiều cao lớp | 0.1-0.2mm | Chiều cao lớp mỏng hơn giúp thiêu kết đồng đều |
| Tỷ lệ lấp đầy | 100% | In đặc; cấu trúc rỗng sẽ bị sụp khi thiêu kết |
| Độ dày thành | ≥2mm | Quá mỏng dễ bị biến dạng sau thiêu kết |
Lưu ý đặc biệt
- Mài mòn vòi phun: bột kim loại sẽ làm mòn vòi phun bằng đồng, khuyến nghị dùng vòi phun thép tôi cứng (ký hiệu HS) hoặc vòi phun ruby
- Tính giòn của dây in: kim loại
Gửi mô hình, bản vẽ, hình ảnh hoặc ghi chú bằng văn bản. Kỹ sư sẽ xem xét vật liệu, quy trình, hoàn thiện và giao hàng dựa trên sử dụng thực tế.