Nhựa in 3D (filament) là gì? Các loại phổ biến

Máy in FDM (Fused Deposition Modeling, còn gọi là FFF) có một bộ đùn (extruder) kẹp sợi nhựa bằng bánh răng và đẩy nó vào đầu nóng (hotend). Tại đây nhựa được nung tới trạng thái chảy dẻo, ở nhiệt độ mà nhà sản xuất công bố cho từng loại nhựa, rồi đi qua đầu phun (nozzle) có lỗ khoảng 0,4 mm. Đầu phun di chuyển theo đường đi do phần mềm slicer tính sẵn, đắp một lớp nhựa mỏng, nguội lại, rồi tiếp tục lớp kế tiếp.

Vì cả quá trình dựa vào việc nung chảy và đông cứng lặp lại, filament phải là nhựa nhiệt dẻo: mềm ra khi nóng và cứng lại khi nguội mà không bị phân hủy. Mỗi loại nhựa có dải nhiệt độ in, độ co ngót và mức bám dính riêng, nên cùng một máy nhưng đổi vật liệu thì thường phải đổi cài đặt. Bảng nhiệt độ tham khảo cho từng loại có trong bài Bảng nhiệt độ đầu phun và bàn in.

Filament có hai đường kính phổ biến. Loại 1.75 mm được hầu hết máy in để bàn hiện nay sử dụng. Loại 2.85 mm (đôi khi gọi tắt là “3 mm”) xuất hiện ở một số dòng máy cũ hoặc máy chuyên dụng. Hai loại không dùng thay cho nhau được: bộ đùn, ống dẫn và đầu nóng được thiết kế cho đúng một cỡ sợi, nên bạn cần kiểm tra thông số máy trước khi mua.

Ngoài con số danh nghĩa, điều quan trọng là dung sai đường kính, tức sợi lệch khỏi 1.75 mm bao nhiêu dọc theo cả cuộn. Slicer tính lượng nhựa đùn ra dựa trên đường kính giả định; nếu sợi lúc to lúc nhỏ, lượng nhựa sẽ lúc thừa lúc thiếu, gây bề mặt gợn hoặc lớp in hở. Toàn bộ filament Tony Swift đang bán là loại 1.75 mm, cuộn 1 kg.

Cuộn 1 kg là cỡ thông dụng nhất; ngoài ra thị trường còn có cuộn nhỏ 250-500 g để thử màu và cuộn lớn 2-5 kg cho xưởng in nhiều. Con số ghi trên nhãn thường là khối lượng tịnh của nhựa, chưa tính lõi cuộn bằng nhựa hoặc bìa.

Cùng 1 kg nhưng chiều dài sợi khác nhau theo khối lượng riêng của vật liệu: nhựa càng nhẹ thì sợi càng dài. Với sợi 1.75 mm, 1 kg PLA (khoảng 1,24 g/cm³) dài khoảng 330 m, PETG (khoảng 1,27 g/cm³) khoảng 325 m, còn ABS (khoảng 1,04 g/cm³) dài khoảng 400 m. Đây là ước tính hữu ích khi slicer báo một bản in cần bao nhiêu mét nhựa và bạn muốn biết cuộn còn đủ hay không.

• PLA: dễ in nhất, ít cong vênh, ít mùi, bề mặt đẹp; nhược điểm là chịu nhiệt thấp và khá giòn. Đây là vật liệu khởi đầu cho đa số người mới — xem chi tiết ở Nhựa PLA là gì và nhóm nhựa PLA.
• PETG: dai và chịu va đập hơn PLA, chịu nhiệt khá hơn, ít bị ảnh hưởng bởi nước; dễ kéo sợi và hút ẩm hơn. Phù hợp đồ dùng chức năng — xem Nhựa PETG là gì và nhóm nhựa PETG.
• ABS: chịu nhiệt và chịu va đập tốt, có thể xử lý bề mặt bằng hơi acetone, nhưng co ngót mạnh nên dễ cong vênh và cần máy có buồng kín; khi in phát sinh mùi styrene nên cần thông gió. Xem nhóm nhựa ABS.
• TPU: nhựa dẻo đàn hồi như cao su, độ cứng thường ghi theo thang Shore (ví dụ 95A); in chậm và hợp với bộ đùn trực tiếp (direct drive). Xem nhóm nhựa TPU.
• Composite (vật liệu pha): nhựa nền như PLA hoặc PETG trộn sợi carbon cắt ngắn, cho bề mặt mờ và độ cứng vững cao hơn; sợi carbon mài mòn đầu phun đồng nên cần đầu phun thép tôi. Ví dụ CAILAB PLA Sợi Carbon.
• PLA hiệu ứng: cùng nền PLA nhưng thêm phụ gia tạo bề mặt mờ (Matte), bóng lụa (Silk), ánh kim, ánh trai, chuyển màu cầu vồng theo chiều dài sợi hoặc dạ quang. Cách in gần giống PLA thường nhưng mỗi loại có vài lưu ý riêng.

Nhãn cuộn nhựa chứa gần như mọi thông tin bạn cần để cài đặt máy. Hãy tập thói quen đọc nhãn trước khi lắp cuộn mới:

1. Loại vật liệu và tên dòng: ví dụ PLA, PETG, hoặc tên dòng như PLA Matte, PLA+. Tên dòng như “PLA+” do từng nhà sản xuất tự đặt, không có định nghĩa chung, nên tính chất có thể khác nhau giữa các hãng.
2. Đường kính và dung sai: ví dụ 1.75 mm kèm dung sai dạng ± vài phần trăm milimét. Dung sai càng nhỏ, lượng nhựa đùn ra càng đều.
3. Khối lượng tịnh: thường 1 kg; giúp bạn ước tính chiều dài sợi còn lại.
4. Dải nhiệt độ đầu phun và bàn in: đây là điểm xuất phát, không phải con số cố định. Ví dụ dòng CAILAB PLA+ Sinh Học có đầu phun 195-220°C và bàn 45-60°C theo thông số trên trang sản phẩm CAILAB PLA Orange.
5. Màu, mã màu và số lô: hữu ích khi bạn cần mua thêm đúng màu cho một dự án nhiều phần, vì màu giữa các lô có thể lệch nhẹ.

Nếu bạn mới có máy in, hãy bắt đầu với PLA hoặc một dòng PLA cải tiến: tỷ lệ in thành công cao, dễ cài đặt và cho phép bạn làm quen với slicer trước khi xử lý những vật liệu khó hơn. Các bước chọn vật liệu theo loại máy và mục đích sử dụng được trình bày trong Cách chọn filament cho người mới bắt đầu; nếu bạn đang phân vân giữa hai loại phổ biến nhất, xem So sánh PLA và PETG.

Khi đã xác định được vật liệu, bạn có thể xem toàn bộ các nhóm nhựa và thông số đi kèm tại trang Vật liệu hoặc duyệt theo màu trong danh mục sản phẩm.