Tin tức, Dự án

In 3D Hạt Nhựa (Công Nghệ FGF): Xu Hướng In 3D Công Nghiệp Mới

In 3D Hạt Nhựa (Công Nghệ FGF): Xu Hướng In 3D Công Nghiệp Mới

Nếu công nghệ FDM (in 3D sợi nhựa) quen thuộc giống như một cây súng bắn keo nóng tỉ mỉ, cẩn thận “vẽ” nên từng chi tiết nhỏ, thì công nghệ in 3D hạt nhựa FGF (Fused Granulate Fabrication) chính là một cỗ máy công nghiệp hạng nặng, có thể “đùn” ra cả một bộ khuôn xe ô tô hay một chiếc ghế sofa chỉ trong vài giờ.

Thế giới sản xuất bồi đắp (Additive Manufacturing) đang chứng kiến một cuộc dịch chuyển ngoạn mục từ tạo mẫu nhanh (prototyping) sang sản xuất thực thụ. Và in 3D dùng hạt nhựa (pellet 3D printing), với tên gọi kỹ thuật là FGF (Fused Granulate Fabrication), chính là một trong những động lực chính thúc đẩy xu hướng in 3D công nghiệp quy mô lớn.

In 3D hạt nhựa (FGF) là gì – Khi nguyên liệu gốc lên ngôi

In 3D hạt nhựa, hay Fused Granulate Fabrication (FGF) là một công nghệ in 3D đùn vật liệu (Material Extrusion), nhưng thay vì sử dụng sợi nhựa (filament) đã được kéo sẵn, nó sử dụng trực tiếp hạt nhựa (pellet) – nguyên liệu thô gốc của ngành công nghiệp ép phun.

Về cơ bản, nguyên lý hoạt động của FGF có thể hình dung như một “máy xay thịt công nghệ cao” kết hợp ép phun:

  1. Nạp liệu: Hạt nhựa (kích thước từ 1-5mm) được nạp vào một phễu chứa lớn, thường có cơ chế nạp tự động.
  2. Gia nhiệt & Đùn: Một trục vít (extruder screw) hạng nặng bên trong đầu in sẽ vừa nén, vừa gia nhiệt (lên tới 350°C – 450°C) làm nóng chảy các hạt nhựa này.
  3. Tạo hình: Nhựa nóng chảy được đùn qua một vòi phun (nozzle) có kích thước rất lớn (đường kính từ 1mm đến 8mm, thậm chí 12mm), bồi đắp từng lớp để tạo thành vật thể.

Về bản chất, FDM (in sợi) và in 3D hạt nhựa (FGF) đều là “anh em” trong gia đình đùn vật liệu, nhưng FGF được sinh ra để phục vụ một mục đích hoàn toàn khác: tốc độ và quy mô công nghiệp.

In 3D hạt nhựa là một mảnh ghép quan trọng trong bức tranh toàn cảnh của ngành. Để hiểu rõ hơn về vị trí của nó so với các công nghệ khác, bạn có thể tham khảo bài viết Các Công Nghệ In 3D Hiện Nay: FDM, SLA, SLS Và Hơn Thế Nữa (2025)

Ưu điểm vượt trội của FGF trong sản xuất công nghiệp

Sự trỗi dậy của công nghệ in 3D hạt nhựa không phải là ngẫu nhiên. Nó giải quyết trực tiếp ba “nỗi đau” lớn nhất của in 3D truyền thống trong môi trường nhà máy: chi phí, tốc độ và kích thước.

1. Chi phí vật liệu siêu rẻ

Đây là ưu điểm “ăn tiền” nhất. Hạt nhựa (pellet) là nguyên liệu đầu vào của hầu hết mọi quy trình sản xuất nhựa. Việc loại bỏ bước trung gian (kéo hạt nhựa thành sợi filament) giúp giảm chi phí vật liệu xuống mức đáng kinh ngạc, thường rẻ hơn từ 5 đến 10 lần so với sợi filament kỹ thuật tương đương.

2. Tốc độ in “chóng mặt”

Máy FDM công nghiệp thông thường đùn vài trăm gram nhựa/giờ.. Trong khi đó, các hệ thống máy in 3D công nghiệp FGF có thể đùn hàng chục kilogram nhựa mỗi giờ. Điều này cho phép sản xuất các bộ phận cực lớn (nặng hàng trăm kg) trong thời gian ngắn không tưởng.

3. Quy mô không giới hạn (Large-Scale 3D Printing)

Vì tốc độ đùn cao, FGF là công nghệ nền tảng cho Large-Scale Additive Manufacturing (LSAM). Các nhà sản xuất có thể in các vật thể có kích thước 1.8m , 2.4m, hoặc thậm chí lớn hơn khi gắn đầu in lên robot. Các công ty tiên phong  đang sử dụng FGF để in các bộ khuôn (tooling) khổng lồ cho ngành hàng không, đóng tàu và ô tô.

“Với những ứng dụng đa dạng này, FDM là lựa chọn hàng đầu cho R&D và sản xuất. Tại Hoài Tín, chúng tôi cung cấp các dòng máy in 3D hạt nhựa FGF chuyên nghiệp  với hiệu suất và độ ổn định cao. Khám phá ngay!”

 

4. Đa dạng vật liệu và tính bền vững

FGF có thể xử lý gần như mọi loại nhựa nhiệt dẻo ở dạng hạt, bao gồm:

  • Nhựa thông dụng: PLA, PETG, ABS, PC, PA, HDPE, TPU.
  • Vật liệu composite: Dễ dàng sử dụng vật liệu gia cường sợi carbon (CF) hoặc sợi thủy tinh (GF) để tăng độ cứng và độ bền.
  • Nhựa kỹ thuật cao: Các loại vật liệu hiệu suất cao, chịu nhiệt và hóa chất tốt như PPS, PPSU, PEI.
  • Vật liệu tái chế: in 3D hạt nhựa FGF là lựa chọn lý tưởng để sử dụng hạt nhựa tái chế, thúc đẩy kinh tế tuần hoàn và giảm chi phí.

Thách thức và hạn chế hiện nay của công nghệ FGF

Mặc dù mang tính cách mạng, in 3D hạt nhựa FGF không phải là “viên đạn bạc” cho mọi ứng dụng. Công nghệ này vẫn còn những hạn chế cố hữu:

  • Đầu tư ban đầu lớn: Đây là các hệ thống máy móc hạng nặng, đồ sộ (như máy Kings FGF-1800 nặng 1300kg), không phải là máy in để bàn.
  • Độ chi tiết bề mặt thấp: Do sử dụng vòi phun rất lớn (lên đến 8mm hoặc 12mm) và lớp in dày, bề mặt vật thể in ra khá thô. Hầu hết các ứng dụng (như làm khuôn) đều yêu cầu bước gia công nguội (như phay CNC) để làm mịn bề mặt.
  • Kiểm soát nhiệt phức tạp: In một vật thể càng lớn, rủi ro cong vênh (warping) do co ngót nhiệt càng cao. Quản lý nhiệt độ của một khối nhựa khổng lồ là một bài toán kỹ thuật cực kỳ phức tạp.
  • Vật liệu tái chế: Dù có thể in vật liệu tái chế, nhưng độ đồng nhất của hạt nhựa tái chế (kích thước, độ ẩm, tạp chất) thường không cao, có thể ảnh hưởng đến chất lượng và sự ổn định của quá trình in.

So sánh In 3D hạt nhựa (FGF) và In 3D sợi nhựa (FDM) 

Để dễ hình dung, hãy xem bảng so sánh nhanh giữa hai công nghệ “anh em” này:

Nếu FDM là lựa chọn hoàn hảo cho mẫu thử, thì in 3D hạt nhựa là “con quái vật” được sinh ra để sản xuất cuối, đặc biệt là các chi tiết siêu lớn. (Tất nhiên, bạn cũng có thể tham khảo các dòng dùng sợi PEEK/PEI cho các chi tiết kỹ thuật cao, độ chính xác tốt hơn).

Ứng dụng thực tế của công nghệ In 3D hạt nhựa

In 3D hạt nhựa (FGF) không còn là lý thuyết, nó đang được ứng dụng mạnh mẽ trong các nhà máy và xưởng sản xuất quy mô lớn. Các ví dụ thực tế rất đa dạng, từ nghệ thuật đến công nghiệp nặng:

  • Sản xuất khuôn mẫu (Tooling): Đây là ứng dụng “sát thủ” của FGF. Các công ty ô tô, hàng không dùng FGF để in khuôn composite (gia cường sợi carbon) , khuôn hút chân không, khuôn ép nóng… nhanh hơn và rẻ hơn hàng chục lần so với gia công khuôn kim loại truyền thống.
  • Kiến trúc & Điêu khắc: In các bức tường ốp dị hình (như dự án tại Sân bay Hồng Kông) , các tác phẩm điêu khắc ngoài trời (như tại Universal Studios Bắc Kinh) , hoặc các công trình cảnh quan phức tạp.
  • Nội thất & Đạo cụ: Sản xuất đồ nội thất tùy chỉnh (bàn, ghế) hoặc các đạo cụ triển lãm, gian hàng kích thước lớn.
  • Ô tô & Hàng hải: In các đồ gá (jig & fixture) khổng lồ, các bộ phận prototype kích thước 1:1, hoặc thậm chí các bộ phận thân vỏ (như hình ảnh mẫu xe, thuyền trong tài liệu).
Một cảnh quan tại Ân Thi- Trung Quốc ứng dụng công nghệ in 3D FGF

Tương lai của In 3D hạt nhựa – Bước đệm cho LSAM

Tương lai của công nghệ in 3D hạt nhựa gắn liền với tự động hóa và sản xuất hybrid (lai). Thay vì đứng yên, đầu đùn FGF ngày nay thường được gắn trên các cánh tay robot 6 trục (như hệ thống AM Flexbot của CEAD) hoặc các hệ thống gantry khổng lồ.

Một xu hướng đột phá là hệ thống “Tăng-Giảm vật liệu” (Additive-Subtractive). Các máy này kết hợp:

  1. Đầu in FGF (Tăng): Đắp vật liệu với tốc độ cực nhanh.
  2. Đầu phay CNC (Giảm): Tự động gia công, phay lại bề mặt ngay sau khi in để đạt được độ chính xác và độ láng mịn yêu cầu.

Xu hướng này, kết hợp với các vật liệu composite hiệu suất cao (như PEI+CF, PPS+CF), đang đưa FGF lên một tầm cao mới. Chúng cho phép in ra các chi tiết vừa nhẹ, vừa siêu cứng, đủ sức thay thế các bộ phận kim loại trong nhiều ứng dụng.

FGF đang thực sự kéo in 3D ra khỏi phòng thí nghiệm và đặt nó vào trung tâm của nhà máy sản xuất hiện đại.

Để hiểu rõ hơn FGF chỉ là một phần của bức tranh lớn như thế nào, hãy đọc lại bài viết tổng quan của chúng tôi: .Các Công Nghệ In 3D Hiện Nay: FDM, SLA, SLS Và Hơn Thế Nữa (2025)