In 3D mẫu chai lọ trước khi mở khuôn thổi: quy trình duyệt mẫu cho ngành bao bì

In 3D mẫu chai lọ là bước rẻ nhất để chốt dáng chai, cổ chai, vị trí nhãn và cảm giác cầm tay trước khi đặt khuôn thổi bằng kim loại. Với ngành bao bì, một lần sửa khuôn thép tốn hơn nhiều lần so với vài vòng in mẫu, nên quy trình duyệt mẫu cần làm kỹ ngay từ đầu.

Bài này đi theo góc nhìn của bộ phận phát triển bao bì: cần mấy loại mẫu, duyệt theo thứ tự nào, làm mẫu trong suốt ra sao và khi nào nên in luôn khuôn thổi thử.

Vì sao phải có mẫu chai trước khi mở khuôn thổi

Chai lọ nhựa thường được làm bằng ba kiểu thổi. Theo hướng dẫn về blow molding của Formlabs, thổi đùn (EBM) đơn giản và rẻ nhất nhưng khó kiểm soát độ dày thành, hợp với can, bình lớn. Thổi phun (IBM) ép một phôi trước rồi mới thổi, cho dung sai chặt hơn. Thổi phun có kéo giãn (ISBM) thêm một thanh kéo phôi trước khi thổi khí, làm được chai vuông, chai nhiều cạnh, chai trong và bền, nhưng chi phí khuôn cao nhất.

Khuôn thổi truyền thống thường gia công từ nhôm, kẽm hoặc thép. Nếu phát hiện sai sau khi khuôn đã xong, ví dụ cổ chai không khớp nắp, vai chai làm nhãn bị nhăn, hay thể tích lệch so với dung tích ghi trên nhãn, doanh nghiệp phải sửa khuôn hoặc làm lại. Mẫu in 3D giúp đưa những lỗi này lên bàn họp trước khi tiền khuôn được chi ra.

Một lợi ích ít được nhắc: mẫu thật giúp phòng marketing, phòng mua hàng và nhà cung cấp nắp, nhãn cùng nhìn một vật, thay vì mỗi bên hiểu bản vẽ theo một kiểu.

Ba cấp mẫu chai và việc mỗi cấp trả lời

Không phải dự án nào cũng cần đủ ba cấp. Chọn cấp mẫu theo câu hỏi cần trả lời ở từng vòng duyệt.

Mẫu dáng nên làm sớm và làm nhiều phương án. Mẫu chức năng cần file 3D có đủ ren cổ chai theo chuẩn nắp mà dự án đã chọn. Cấp thứ ba chỉ đáng làm khi chai có hình dạng mới, cần thử vật liệu thật hoặc cần mẫu để thử nghiệm vận chuyển.

Quy trình duyệt mẫu 6 bước

Một quy trình mẫu có thể áp dụng như sau:

1. Chốt brief: dung tích danh định, loại nhựa dự kiến, chuẩn cổ chai, loại nắp hoặc vòi bơm, kích thước nhãn, dây chuyền chiết rót sẽ dùng.
2. Dựng CAD và tính thể tích: dựng mặt ngoài, đặt độ dày thành giả định, tính thể tích trong để biết mức đầy và khoảng trống đầu chai.
3. In mẫu dáng: in 2–4 phương án, đặt cạnh sản phẩm đối thủ trên kệ thử, lấy ý kiến người cầm thật.
4. In mẫu chức năng: in rỗng, thử vặn nắp, thử bơm, rót nước đo dung tích, dán nhãn thật lên vai và thân chai.
5. Sửa CAD và đóng băng thiết kế: ghi lại mọi thay đổi theo phiên bản, ký duyệt với các bên liên quan.
6. Chuyển file cho xưởng khuôn: gửi file STEP cùng danh sách kích thước quan trọng như cổ chai, chiều cao, đường kính thân.

Bước 4 là nơi lộ ra nhiều lỗi nhất. Nhãn co nhiệt hay nhãn dán thường bị nhăn ở vùng vai cong gấp, và chỉ khi dán lên mẫu thật mới thấy rõ.

Làm mẫu chai trong suốt: chà nhám và phủ bóng

Chai PET trong là yêu cầu phổ biến của mỹ phẩm và đồ uống. Mẫu in SLA từ resin trong vẫn hơi mờ ngay sau khi in, vì bề mặt có vân lớp và vết chân đỡ. Muốn gần với chai thật, cần hậu xử lý kỹ.

Theo hướng dẫn hậu xử lý bản in SLA của Formlabs, nên chà nhám từ giấy nhám thô sang mịn dần. Ở khoảng 3.000 grit bề mặt bắt đầu bóng, còn quanh 12.000 grit chi tiết có thể phản chiếu ánh sáng. Chà ướt giúp giảm bụi và dễ làm ở vùng khó. Với resin trong, Formlabs khuyên có thể bỏ bước sấy UV trước khi phủ bóng vì sấy đôi khi làm mẫu ngả vàng; thay vào đó để mẫu khô tự nhiên sau khi rửa, rồi phun 2–3 lớp phủ bóng trong phòng sạch bụi.

Vài lưu ý thực tế khi làm mẫu chai trong:

• Đặt hướng in để chân đỡ nằm ở đáy chai hoặc trong lòng chai, tránh mặt nhìn chính.
• Mặt trong của chai rất khó đánh bóng, nên nếu cần nhìn xuyên rõ, có thể tách mẫu làm hai nửa rồi dán.
• Mẫu trong suốt chỉ để duyệt ngoại quan, không dùng để đánh giá độ trong của PET thật.

Các bước gỡ support, chà nhám và sơn phủ chi tiết hơn có trong bài hậu xử lý bản in 3D cho FDM, SLA, MJF, SLM. Nếu cần chọn máy và vật liệu resin cho mẫu chi tiết cao, xem thêm in 3D resin SLA cho mẫu sản phẩm.

Khi nào nên in luôn khuôn thổi thử

Khi dáng chai đã ổn nhưng cần biết nhựa thật có phân bố đều ở góc vuông, ở đáy hay không, mẫu in không còn đủ. Lúc này có thể in khuôn thổi bằng resin cứng để thổi một loạt chai thử nhỏ.

Formlabs dẫn trường hợp Unilever và Serioplast đã kiểm chứng khuôn in SLA cho thổi kéo giãn số lượng ít, dùng máy Form 3L và vật liệu Rigid 10K, thử trên chai 750 ml. Cũng theo nguồn này, Serioplast cho biết tiết kiệm tới 70% thời gian và 90% chi phí so với khuôn thử tiêu chuẩn; trước đây khách hàng có thể chờ tới 12 tuần cho một thiết kế, nay cùng khoảng thời gian đó làm được năm thiết kế.

Cần hiểu đúng giới hạn: khuôn in là khuôn thử, không thay khuôn sản xuất. Phôi PET được gia nhiệt khoảng 100 °C trước khi thổi, nên vật liệu khuôn phải chịu được nhiệt và áp lực lặp lại. Số chu kỳ mỗi khuôn chịu được phụ thuộc vật liệu và điều kiện thổi, cần thử thực tế.

Tính chi phí: mẫu in so với rủi ro sửa khuôn

Chi phí một mẫu chai in 3D phụ thuộc thể tích, công nghệ, mức hậu xử lý và số phương án. Mẫu dáng FDM rẻ và nhanh nhất; mẫu SLA trong suốt tốn công đánh bóng nhất; khuôn thổi thử tốn nhất trong ba cấp nhưng vẫn là phần nhỏ so với một bộ khuôn kim loại.

Cách so sánh hợp lý là đặt chi phí in mẫu cạnh chi phí của một lần sửa khuôn và thời gian dây chuyền phải chờ. Nếu ba vòng mẫu loại được một lần sửa khuôn, khoản đầu tư đã có lời. Các yếu tố làm tăng giá in và cách tối ưu ngân sách được phân tích trong bài chi phí tạo mẫu nhanh và in 3D.

Mẹo tiết kiệm: in mẫu dáng ở tỷ lệ thật nhưng đặc ruột bằng FDM cho vòng đầu, chỉ chuyển sang SLA rỗng khi đã chốt còn 1–2 phương án.

Câu hỏi thường gặp

Mẫu chai in 3D có chứa được nước để đo dung tích không?

Được, nếu in rỗng bằng SLA hoặc MJF với thành đủ dày và không có lỗ rò. Nên rót nước rồi cân để tính thể tích thật, so với số liệu từ CAD. Mẫu FDM dễ thấm qua khe giữa các lớp, chỉ nên dùng khi đã phủ kín bề mặt.

Mẫu SLA trong suốt có giống chai PET thật không?

Gần giống về ngoại quan sau khi chà nhám và phủ bóng, nhưng không giống hoàn toàn. Độ trong, độ dày thành và cảm giác bóp tay của chai PET thổi khác với resin in. Mẫu trong suốt dùng để duyệt dáng, nhãn và trưng bày, không dùng để duyệt vật liệu.

Cần gửi gì để xưởng in mẫu chai?

Tốt nhất là file STEP có ren cổ chai, kèm dung tích mục tiêu, loại nắp, kích thước nhãn và yêu cầu bề mặt (mờ, bóng hay trong). Nếu chỉ có chai mẫu của đối thủ để tham khảo, có thể scan 3D làm điểm xuất phát rồi chỉnh dáng riêng.

Khuôn thổi in 3D dùng được bao nhiêu lần?

Không có con số chung. Tuổi thọ phụ thuộc vật liệu khuôn, nhiệt độ phôi, áp lực thổi và hình dạng chai. Khuôn in phù hợp cho loạt thử nhỏ và nên thử thực tế để biết số chu kỳ; muốn sản xuất ổn định vẫn cần khuôn kim loại.

Nguyễn Cường tổng hợp