Kỹ thuật xử lý hậu kì in 3D - Giúp nâng tầm sản phẩm

Xử lý hậu kì in 3D là bước quan trọng không thể thiếu để biến những sản phẩm in thô thành các tác phẩm hoàn chỉnh, đẹp mắt và bền bỉ. Sau khi in 3D, sản phẩm thường còn tồn tại nhiều khuyết điểm như bề mặt thô ráp, chi tiết chưa sắc nét hoặc độ cứng chưa đạt yêu cầu. Chính vì vậy, kỹ thuật xử lý hậu kì giúp cải thiện đáng kể chất lượng, tăng tính thẩm mỹ và độ bền cho sản phẩm, từ đó nâng tầm giá trị và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong bài viết này, hãy cùng 3D Maker tìm hiểu chi tiết về quy trình và các kỹ thuật xử lý hậu kì in 3D hiệu quả nhất.

1. Xử lý hậu kì in 3D là gì?

Xử lý hậu kì in 3D (Post-Processing) là quá trình hoàn thiện sản phẩm ngay sau khi in 3D kết thúc nhằm loại bỏ các khuyết điểm bề mặt, tăng độ bền và cải thiện tính thẩm mỹ cho sản phẩm. Đây là bước quan trọng giúp sản phẩm in 3D không chỉ đạt yêu cầu kỹ thuật mà còn đáp ứng được các tiêu chuẩn về mặt ngoại quan và chức năng sử dụng.

Xử lý hậu kỳ in 3D

Quá trình này bao gồm nhiều kỹ thuật khác nhau như làm sạch, loại bỏ các cấu trúc chống đỡ, sửa chữa các lỗi nhỏ, đóng rắn hoặc làm cứng sản phẩm, hoàn thiện bề mặt bằng cách chà nhám, làm bóng, sơn phủ và tô màu để tạo ra sản phẩm cuối cùng sắc nét, bền chắc và đẹp mắt hơn. Tùy vào công nghệ in 3D sử dụng (FDM, SLA, SLS, MJF...) mà quy trình xử lý hậu kì sẽ có những bước và kỹ thuật phù hợp riêng

2. Tại sao cần xử lý hậu kì cho sản phẩm in 3D?

Sản phẩm in 3D thường có bề mặt thô ráp, các lớp in lộ rõ, hoặc còn tồn dư vật liệu hỗ trợ (support) gây ảnh hưởng đến tính thẩm mỹ và chất lượng. Ngoài ra, một số công nghệ in như SLA, DLP, SLS cần xử lý thêm để tăng độ cứng, ổn định kích thước và đảm bảo an toàn khi sử dụng. Xử lý hậu kì giúp:

• Loại bỏ các vật liệu thừa, cấu trúc chống đỡ

• Cải thiện bề mặt, làm mịn và giảm nhám

• Tăng độ bền và độ cứng cho sản phẩm

• Tô màu, hoàn thiện thẩm mỹ theo yêu cầu

• Đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn kỹ thuật và thẩm mỹ cao nhất

• Loại bỏ các vết nứt nhỏ, lỗ hổng hoặc các khuyết điểm phát sinh trong quá trình in

• Tăng khả năng chịu lực, chống mài mòn và kéo dài tuổi thọ cho sản phẩm cuối cùng.

Đặc biệt, với những sản phẩm phục vụ cho ngành y tế, kỹ thuật hay sản xuất khuôn mẫu, xử lý hậu kì còn đảm bảo tính an toàn và độ tin cậy khi sử dụng trong môi trường thực tế.

3. 5 bước xử lý hậu kì in 3D

Xử lý hậu kì in 3D là bước quan trọng giúp hoàn thiện sản phẩm, nâng cao chất lượng và tính thẩm mỹ sau khi in. Quy trình xử lý hậu kì thường bao gồm 5 bước cơ bản sau đây, giúp loại bỏ các khuyết điểm, tăng độ bền và tạo bề mặt mịn màng, bóng đẹp cho sản phẩm.

Bước 1: Vệ sinh

Vệ sinh là bước đầu tiên và quan trọng trong quy trình xử lý hậu kỳ, nhằm loại bỏ các vật liệu thừa và tạp chất còn sót lại trên sản phẩm in 3D, giúp sản phẩm sạch sẽ và chuẩn bị cho các bước hoàn thiện tiếp theo.

Loại bỏ vật liệu hỗ trợ (đối với công nghệ FDM và phun vật liệu)

Trong quá trình in 3D bằng công nghệ FDM hoặc các công nghệ phun vật liệu khác, các phần nhô ra trên mô hình thường cần có cấu trúc hỗ trợ để giữ cố định trong quá trình in. Những cấu trúc này có thể được in cùng loại vật liệu với mô hình hoặc bằng vật liệu hỗ trợ đặc biệt nếu máy in hỗ trợ đa vật liệu.

Loại bỏ vật liệu hỗ trợ

Có hai loại vật liệu hỗ trợ phổ biến:

• Vật liệu hỗ trợ không hòa tan: Thường là cùng loại vật liệu với mô hình, có độ cứng nhất định và chỉ có thể loại bỏ bằng các dụng cụ cơ học như dao, kìm hoặc nhíp. Việc loại bỏ cần thực hiện rất cẩn thận để tránh làm hỏng chi tiết hoặc loại bỏ nhầm các bộ phận nhỏ quan trọng trên sản phẩm.

• Vật liệu hỗ trợ hòa tan: Loại vật liệu này có thể được hòa tan trong nước hoặc dung môi chuyên dụng, giúp giảm thiểu nguy cơ hư hại sản phẩm khi loại bỏ. Ví dụ, HIPS thường được dùng làm vật liệu hỗ trợ hòa tan cho ABS, trong khi PVA là vật liệu hỗ trợ hòa tan phổ biến cho PLA.

Loại bỏ bột dư (đối với công nghệ SLS và Powder Bed Fusion)

Với các sản phẩm in bằng công nghệ kết dính bột như SLS, mô hình được tạo thành từ các hạt bột nhựa hoặc kim loại. Sau khi in, bột dư thường bám vào bề mặt hoặc nằm sâu trong các lỗ, kênh phức tạp bên trong chi tiết.

Loại bỏ bột dư của sản phẩm in 3D

Việc loại bỏ bột dư có thể thực hiện thủ công bằng cách thổi hoặc chải, tuy nhiên hiện nay đã có các thiết bị tự động như máy rung hoặc máy quay đa chiều giúp loại bỏ bột hiệu quả hơn, tương tự như hoạt động của máy ly tâm, giúp làm sạch sâu và nhanh chóng.

Rửa sạch sản phẩm (đối với công nghệ SLA và các phương pháp quang trùng hợp)

Các chi tiết in bằng công nghệ SLA hoặc các phương pháp quang trùng hợp khác thường cần được rửa sạch để loại bỏ nhựa lỏng dư thừa trên bề mặt sau khi in. Thông thường, dung dịch cồn isopropyl (IPA) được sử dụng phổ biến để làm sạch.

Bước 2: Sửa chữa

Sau khi vệ sinh, kiểm tra kỹ sản phẩm để phát hiện các lỗi nhỏ như vết nứt, lỗ hổng hoặc các phần bị hỏng trong quá trình in. Việc sửa chữa có thể dùng keo dán chuyên dụng, chất trám hoặc vật liệu phù hợp với loại nhựa hoặc bột in 3D. Đây là bước quan trọng để đảm bảo sản phẩm có độ bền và tính đồng nhất cao trước khi bước tiếp theo.

Bước 3: Đóng rắn hoặc làm cứng

Một số công nghệ in như SLA cần bước đóng rắn bằng tia UV để tăng độ bền và ổn định sản phẩm. Sản phẩm được chiếu tia UV hoặc phơi dưới ánh sáng mặt trời để hoàn thiện quá trình đóng rắn nhựa, giúp tăng độ cứng, giảm biến dạng và đảm bảo an toàn khi sử dụng.

Đóng rắn bằng tia UV làm tăng độ bền và ổn định sản phẩm

Bước 3: Hoàn thiện bề mặt

Sau khi đã loại bỏ vật liệu hỗ trợ, làm sạch và xử lý các khuyết điểm cơ bản, bước hoàn thiện bề mặt đóng vai trò then chốt để nâng cao tính thẩm mỹ và chất lượng cho sản phẩm in 3D, đặc biệt khi sản phẩm hướng đến thị trường tiêu dùng.

Chà nhám

Chà nhám là phương pháp phổ biến để loại bỏ các đường lớp in hoặc các điểm tiếp xúc nơi cấu trúc hỗ trợ gắn vào mô hình. Quá trình này thường bắt đầu bằng giấy nhám có độ nhám thô, sau đó chuyển dần sang các loại giấy nhám mịn hơn để đạt được bề mặt mượt mà. Chà nhám thủ công tuy tốn nhiều thời gian và công sức, đồng thời có thể gây ra sự không đồng đều, nhưng vẫn là cách hiệu quả để làm phẳng bề mặt, đặc biệt với các sản phẩm in bằng công nghệ FDM, nơi các lớp in thường rất rõ nét. Hiện nay, các thiết bị đánh bóng tự động cũng được ứng dụng để cải thiện độ đồng đều và tiết kiệm thời gian.

Chà nhàm sản phẩm in 3D

Làm mịn bằng hơi hoặc hóa chất

Một số vật liệu như ABS hoặc PLA có thể được làm mịn bề mặt bằng cách sử dụng hơi hóa chất phản ứng với lớp ngoài của sản phẩm. Phương pháp này làm tan chảy nhẹ các đường lớp in, tạo nên bề mặt bóng mịn và đồng nhất hơn. Acetone là dung môi phổ biến cho nhựa ABS, trong khi Tetrahydrofuran (THF) cũng được sử dụng để làm mịn bề mặt.

Tuy nhiên, kỹ thuật này đòi hỏi sự kiểm soát chặt chẽ vì các chi tiết nhỏ có thể bị ảnh hưởng hoặc biến dạng do quá trình làm mịn. Ngoài ra, hơi hóa chất có thể gây độc hại nếu hít phải, nên việc thực hiện thường được tiến hành trong các buồng kín hoặc máy làm sạch chuyên dụng để đảm bảo an toàn cho người thực hiện.

Bước 4: Tô màu

Tô màu là bước cuối cùng để hoàn thiện sản phẩm, giúp tạo ra màu sắc và hiệu ứng thẩm mỹ theo yêu cầu thiết kế. Mặc dù một số sản phẩm có thể được in trực tiếp bằng vật liệu màu hoặc in đa vật liệu, nhưng việc sơn phủ vẫn là phương pháp phổ biến để nâng cao chất lượng màu sắc và bề mặt.

Sản phâm in 3D sau khi được tô màu

Trước khi sơn, sản phẩm thường được phủ một lớp sơn lót nhằm tăng độ bám dính và tạo bề mặt mịn màng. Việc sơn có thể thực hiện thủ công bằng cọ hoặc bình xịt, hoặc sử dụng các hệ thống phun sơn tự động để đảm bảo độ phủ đều và hiệu quả cao. Ngoài ra, các loại sơn chuyên dụng như sơn epoxy hoặc sơn phủ bảo vệ cũng được áp dụng để tăng độ bền và chống chịu môi trường cho sản phẩm.

4. Lưu ý khi xử lý hậu kì in 3D

Khi thực hiện xử lý hậu kỳ in 3D, cần đặc biệt chú ý đến các yếu tố sau để đảm bảo an toàn và chất lượng sản phẩm:

• Dung môi như Acetone rất dễ cháy và có thể gây độc hại nếu hít phải. Vì vậy, thao tác cần được thực hiện trong môi trường thoáng khí, đồng thời trang bị đầy đủ bảo hộ cá nhân như găng tay, khẩu trang và kính bảo hộ.

• Khi gỡ bỏ các cấu trúc hỗ trợ, nên sử dụng dụng cụ chuyên dụng và thao tác nhẹ nhàng để tránh làm hỏng hoặc làm biến dạng chi tiết in.

• Lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp với từng loại vật liệu và công nghệ in 3D cụ thể nhằm đạt hiệu quả tối ưu và tránh gây hư hỏng cho sản phẩm.

• Sau mỗi công đoạn xử lý, cần kiểm tra kỹ lưỡng sản phẩm để phát hiện và khắc phục kịp thời các lỗi hoặc khuyết điểm, đảm bảo sản phẩm cuối cùng đạt chất lượng cao nhất.

Kết luận

Xử lý hậu kì in 3D là bước không thể thiếu để nâng cao chất lượng và giá trị sản phẩm in 3D. Qua các bước vệ sinh, sửa chữa, đóng rắn, hoàn thiện bề mặt và tô màu, sản phẩm không chỉ đẹp mắt mà còn bền chắc, đáp ứng đầy đủ yêu cầu kỹ thuật và thẩm mỹ. Việc nắm vững kỹ thuật xử lý hậu kì giúp bạn tận dụng tối đa tiềm năng của công nghệ in 3D, tạo ra những sản phẩm ấn tượng và chuyên nghiệp.