BÁO CÁO HỌC PHẦN VẬT LIỆU VÀ CÔNG NGHỆ KIM LOẠI CHỦ ĐỀ TẠO MẪU NHANH BẰNG VẬT LIỆU LỎNG CBHD Mai Vĩnh Phúc Sinh viên thực hiện_Nguyễn Nhật Linh B2012513_Các phương pháp tạo mẫu nhanh bằng vật liệu lỏng: SLA, SGC, SCS.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TRƯỜNG BÁCH KHOA BÁO CÁO HỌC PHẦN VẬT LIỆU VÀ CÔNG NGHỆ KIM LOẠI CHỦ ĐỀ TẠO MẪU NHANH BẰNG VẬT LIỆU LỎNG CBHD: Mai Vĩnh Phúc Sinh viên thực hiện: Nguyễn Nhật Linh Nguyễn Mạnh Hà Trịnh Chí Bằng Trần Văn Khang Lê Nhật Em Cần Thơ, 04/2022 B2012513 B2012497 B2012486 B2012507 B2012496 Nội dung báo cáo I Tạo mẫu nhanh gì? II Hệ thống tạo mẫu nhanh sử dụng vật liệu lỏng III Phương pháp tạo hình lập thể – SLA (của 3D Systems) IV Phương pháp xử lý dạng khối – SGC (của Cubital) V Phương pháp lưu hóa tạo mẫu khối – SCS (của Sony) VI Kết luận phương pháp tạo mẫu nhanh vật liệu lỏng VII Việt Nam tiếp cận ứng dụng công nghệ in 3D I Tạo mẫu nhanh gì? Khái niệm tạo mẫu nhanh Tạo mẫu nhanh nhóm kỹ thuật sử dụng để chế tạo cách nhanh chóng mơ hình thu nhỏ phận vật lý lắp ráp cách sử dụng liệu thiết kế ba chiều có hỗ trợ máy tính Các chi tiết hay cụm lắp ráp chế tạo công nghệ in 3D hay sản xuất lớp bồi đắp Sản phẩm tạo mẫu nhanh I Tạo mẫu nhanh gì? Các nhân tố cấu thành tạo mẫu nhanh Sơ đồ công nghệ tạo mẫu nhanh I Tạo mẫu nhanh gì? Phân loại Dựa vào dạng vật liệu tạo mẫu, trình tạo mẫu nhanh chia thành ba loại sau : • Dựa sở vật liệu dạng lỏng ( SLA, SGC, SCS…) • Dựa sở vật liệu dạng khối ( LOM, FDM, SSM…) • Dựa sở vật liệu dạng bột ( SLS, 3DP, EOSINT…) II Hệ thống tạo mẫu nhanh sử dụng vật liệu lỏng Giới thiệu chung: Vật liệu lỏng sử dụng để chế tạo mẫu hệ thống tạo mẫu nhanh Quá trình tạo mẫu trình lưu hóa, làm cho vật liệu chuyển đổi từ dạng lỏng sang dạng rắn Các phương pháp tạo mẫu nhanh chủ yếu dùng vật liệu lỏng gồm: - Thiết bị tạo mẫu lập thể SLA công ty 3D Systems - Thiết bị xử lí dạng khối SGC công ty Cubital - Thiết bị tạo mẫu dạng khối SCS công ty Sony II Hệ thống tạo mẫu nhanh sử dụng vật liệu lỏng Giới thiệu nguyên lí chung Trong hệ thống tạo mẫu nhanh dùng vật liệu lỏng, chi tiết chế tạo bể chứa, chất lỏng lưu hóa hóa rắn tác dụng tia laser, thường dãy UV - Tia laser lưu hóa lớp nhựa gần bề mặt hóa rắn tạo nên lớp chi tiết Khi lớp chi tiết chế tạo xong, bệ đỡ hạ xuống nhờ vào hệ thống nâng hạ, cho phép lớp nhựa tạo thành mặt cắt Quá trình tiếp tục lặp lại chi tiết chế tạo xong II Hệ thống tạo mẫu nhanh sử dụng vật liệu lỏng Giới thiệu nguyên lí chung Có số khác biệt kĩ thuật hệ thống tạo mẫu nhanh khác do: • Các thiết bị tạo nhà sản xuất khác • Phụ thuộc vào loại tia laser • Phương pháp quét phơi sáng, • Loại vật liệu nhựa lỏng • Dạng cấu nâng hạ hệ thống quang học sử dụng II Hệ thống tạo mẫu nhanh sử dụng vật liệu lỏng Máy in 3D sử dụng công nghệ SLA cơng ty 3D Systems III Phương pháp tạo hình lập thể SLA Giới thiệu Công nghệ “Tạo hình nhờ tia laser” (stereolithography – SLA) phát triển Chuck Hull, công nghệ in 3D xuất công nghệ in 3D chi tiết chuẩn xác nhất, có sai số thấp công nghệ in 3D khác Hiện 3D Systems hãng nắm quyền thương mại công nghệ in 3D Công nghệ in 3D SLA công nghệ in 3D hoạt động theo nguyên tắc “đắp lớp” có đặc điểm khác biệt với cơng nghệ khác dùng tia UV làm cứng lớp vật liệu in (chủ yếu nhựa lỏng) IV Phương pháp xử lý dạng khối SGC Ưu nhược điểm phương pháp SGC Nhược điểm • • • • u cầu có khơng gian làm việc lớn: kích thước hệ thống SGC lớn nhiều so với hệ thống khác với kích thước chế tạo chi tiết Sáp bị dính vào góc cạnh đường hở: khó để loại bỏ sáp khỏi chi tiết có hình dáng phức tạp Nhiều phế phẩm: q trình đánh bóng sinh phế liệu nên cần phải làm Tiếng ồn: làm việc, hệ thống SGC gây tiếng ồn cao nhiều so với hệ thống khác IV Phương pháp xử lý dạng khối SGC Các lĩnh vực ứng phương pháp SGC • • • • Những ứng dụng chung như: kiểm tra kỹ thuật, phân tích chức năng, trưng bày sản phẩm, nghiên cứu thị trường… Tạo mẫu đúc tạo công cụ: đúc khuôn mẫu chảy, đúc khuôn cát, sản xuất tự công cụ nhanh vật liệu nhựa… Tạo khuôn công cụ: tạo công cụ vật liệu Silicon-Rubber, epoxy, phun kim loại, acrylic, khuôn đúc thạch cao Ứng dụng y học: phẫu thuật, thiết kế phận giả thay thế… IV Phương pháp xử lý dạng khối SGC Ứng dụng SGC thiết kế Tạo khuôn mẫu cho mô hình phận thay V Phương pháp lưu hóa tạo mẫu khối – SCS Giới thiệu Hệ thống tạo vật thể rắn (Solid Creation System - SCS) liên kết phát triển công ty SONY Corporation, Japan Synthetic Rubber (JSR) Corporation D-MEC Corporation Phần mềm phần cứng tạo SONY, nhựa lưu hóa tia tử ngoại (UV Curable resin) cung cấp JSR, cơng nghệ tạo hình sử dụng công ty D-MEC (Nhật Bản).Dựa nguyên lý dùng tia laser lưu hóa nhựa polymer cách chế tạo lớp, D-MEC công ty đưa kích thước thùng chứa 0,5 m3 với tốc độ quét lên đến m/s Sản phẩm chủ yếu q trình có tên Solid Creator, sử dụng nhà chế tạo ô tô công nghiệp điện tử Các model máy gồm có SCS 1000HD, SCS 2000, SCS 3000, SCS 8000, SCS 9000 số loại khác V Phương pháp lưu hóa tạo mẫu khối – SCS Một số máy in 3D Sony Máy in SCS 8100 Máy in SCS 1000HD V Phương pháp lưu hóa tạo mẫu khối – SCS Q trình SCS tạo nên mơ hình chiều tia laser lưu hóa chất polymer lớp Q trình bao gồm bước: tạo mơ hình CAD, cắt mơ hình CAD chuyển liệu, qt bề mặt nhựa, hạ thấp phận nâng hạ, hoàn thành mẫu xử lý • Mơ hình CAD thường mơ hình khối thiết kế từ hệ thống CAD thương mại CADDS5, CATIA Pro/Engineer Trong trình phân lớp, liệu CAD chiều chi tiết chuyển sang liệu mặt cắt ngang lớp mà SCS sử dụng để tạo chi tiết Q trình sửa chữa cần thiết lớp khơng chia Cả hai q trình thực trực tuyến (on-line) khơng trực tuyến (off-line) Kế tiếp, liệu mặt cắt lớp chuyển đến điều khiển tia laser q trình lưu hóa tia UV V Phương pháp lưu hóa tạo mẫu khối – SCS Quá trình • • Tia laser tử ngoại (UV) qt bề mặt nhựa thùng chứa để tạo nên mặt cắt ngang dựa liệu nhận Những vùng bề mặt nhựa tiếp xúc với tia laser lưu hóa hóa cứng để tạo hình dáng chi tiết Bộ phận nâng hạ hạ xuống lớp chế tạo theo trình tương tự Quá trình lặp lại toàn lớp chế tạo chi tiết 3D hoàn thành Sau cùng, chi tiết chế tạo xong, phận nâng hạ nâng lên, chi tiết lấy thực q trình xử lý để hồn thiện chi tiết V Phương pháp lưu hóa tạo mẫu khối – SCS Nguyên lý Hệ thống tạo mẫu nhanh SCS công ty D-MEC dựa nguyên lý lưu hóa nhựa polymer việc phơi sáng tia sáng tử ngoại UV chế tạo lớp Nguyên lý kỹ thuật giống phương pháp SLA Tuy nhiên, D-MEC gọi phương pháp phương pháp tạo hình quang học (Optical Shaping Method) V Phương pháp lưu hóa tạo mẫu khối – SCS Ứng dụng • Mơ hình thiết kế sản phẩm • Nghiên cứu thiết kế tạo mơ hình thu nhỏ cho phát triển sản phẩm • Sử dụng chi tiết không cần sửa đổi sản xuất lơ sản phẩm nhỏ • Làm cơng cụ tạo khn đơn giản cho q trình đúc q trình tương tự V Phương pháp lưu hóa tạo mẫu khối – SCS Một số mẫu tạo cơng nghệ SCS V Phương pháp lưu hóa tạo mẫu khối – SCS Ưu nhược điểm Ưu điểm • Thể tích khơng gian chế tạo lớn: với kích thước bình chứa chất lỏng lớn, chế tạo chi tiết mẫu có kích thước lớn • Có độ xác cao: chi tiết chế tạo có độ xác cao V Phương pháp lưu hóa tạo mẫu khối – SCS Ưu nhược điểm Nhược điểm • Cần có phận hỗ trợ để đỡ chi tiết trình chế tạo, phận thiết kế chế tạo với phần chi tiết • Cần có q trình hậu xử lý để bỏ phận đỡ chi tiết, loại bỏ vật liệu thức khơng cần thiết khác Q trình tốn thời gian gây hư hại chi tiết • Cần có q trình lưu hóa sau chế tạo để bảo đảm chi tiết lưu hóa (hóa rắn) hồn tồn có cấu trúc hồn chỉnh VI Kết luận phương pháp tạo mẫu vật liệu lỏng Kết luận: • Độ xác đạt cao SLA thấp SGC • Nhìn chung ta thấy tính đến chi phí đầu tư cơng dụng ưu nhược điểm cơng nghệ SLA có nhiều ưu điểm dùng phổ biến 2115 thiết bị, chiếm 31% giới • Phương pháp SGC trình tạo mẫu xử lý xảy song song tiết kiệm thời gian đến 25-50% tạo lúc nhiều sản phẩm VII Việt Nam tiếp cận ứng dụng công nghệ in 3D Giữa năm 90, nhà khoa học Việt Nam bắt đầu tiếp cận công nghệ in 3D Đến có nhiều nghiên cứu liên quan đến cơng nghệ in 3D như: • Thiết kế chế tạo máy tạo mẫu nhanh công nghệ SLA, tác giả Phan Huỳnh Lâm • Ứng dụng phương pháp thiết kế sản phẩm theo mô-đun thiết kế máy tạo mẫu nhanh thiêu kết lazer (Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM) • Đại học Bách khoa TP.HCM có nghiên cứu như: Nghiên cứu cơng nghệ đúc xác nhanh nhờ công nghệ tạo mẫu nhanh SLA, tác giả Thái Thị Thu Hà • Năm 2013, Đại học Bách khoa TP.HCM kết hợp với Bệnh viện Chợ Rẫy, Bệnh viện 115 Bệnh viện Nhân dân Gia Định nghiên cứu ứng dụng công nghệ in 3D tạo chi tiết cấy ghép sọ não ứng dụng thành công thực tế… THANKS FOR WATCHING ! ... Sản phẩm tạo mẫu nhanh I Tạo mẫu nhanh gì? Các nhân tố cấu thành tạo mẫu nhanh Sơ đồ công nghệ tạo mẫu nhanh I Tạo mẫu nhanh gì? Phân loại Dựa vào dạng vật liệu tạo mẫu, q trình tạo mẫu nhanh. .. hóa tạo mẫu khối – SCS (của Sony) VI Kết luận phương pháp tạo mẫu nhanh vật liệu lỏng VII Việt Nam tiếp cận ứng dụng công nghệ in 3D I Tạo mẫu nhanh gì? Khái niệm tạo mẫu nhanh Tạo mẫu nhanh. .. chung: Vật liệu lỏng sử dụng để chế tạo mẫu hệ thống tạo mẫu nhanh Quá trình tạo mẫu q trình lưu hóa, làm cho vật liệu chuyển đổi từ dạng lỏng sang dạng rắn Các phương pháp tạo mẫu nhanh chủ yếu