Một chi tiết in 3D có thể chịu lực tốt theo hướng này nhưng gãy dễ dàng theo hướng khác. Hiểu hiện tượng này là chìa khóa để thiết kế chi tiết bền.
Cơ tính dị hướng là gì?
Dị hướng (anisotropy) nghĩa là cơ tính khác nhau theo các hướng khác nhau. Vì in 3D đắp từng lớp, mối liên kết giữa các lớp (phương Z) thường yếu hơn liên kết trong một lớp (phương XY).
Với FDM, độ bền kéo theo phương Z chỉ đạt khoảng 50–80% so với phương ngang. Với SLA nhẹ hơn, còn SLS/MJF gần như đẳng hướng nhất.
Vì sao xảy ra?
Trong một lớp, vật liệu liền mạch. Giữa hai lớp, lớp mới phải hàn dính lên lớp cũ đã nguội một phần — mối hàn này là điểm yếu. Chi tiết chịu lực kéo vuông góc với các lớp sẽ có xu hướng "tách lớp".
Nguyên tắc chọn hướng in
Đặt hướng in sao cho lực chính nằm trong mặt phẳng lớp, không kéo tách các lớp.
Ví dụ: một cái móc treo chịu lực kéo dọc — nếu in đứng (lực dọc theo phương Z), nó dễ gãy ở mối lớp; nếu in nằm (lực trong mặt phẳng lớp), nó bền hơn nhiều.
Đánh đổi cần cân nhắc
Chọn hướng in không chỉ vì cơ tính. Còn phải cân nhắc:
- Bề mặt: mặt nào cần đẹp nên đặt hướng lên hoặc tránh support
- Support: hướng in quyết định lượng support
- Thời gian: chi tiết cao (nhiều lớp) in lâu hơn
Đôi khi phải thỏa hiệp giữa cơ tính, bề mặt và chi phí.
Với chi tiết chịu tải đa hướng
Nếu chi tiết chịu lực từ nhiều hướng và không có hướng in nào tối ưu, hãy cân nhắc chuyển sang công nghệ gần đẳng hướng hơn (SLS, MJF) hoặc vật liệu kim loại.
Kết luận
Hướng in là một quyết định thiết kế, không phải chi tiết kỹ thuật nhỏ. Khi thiết kế hoặc đặt in một chi tiết chịu lực, hãy luôn nghĩ: lực chính đi theo hướng nào, và các lớp in nên xếp theo hướng nào để chống lại lực đó.