Tiểu luận hệ thống sản xuất tiên tiến công nghệ tạo mẫu nhanh bằng in 3d

Đây là một trong những phương pháp tạo mẫu nhanh, vật thể được tạo ra bằng cách thiêu kết các lớp vật liệu bột lại với nhau bằng cách thiêu kết lớp vật liệu tại vị trí cần thiết.. 3DP l

CÔNG NGHỆ TẠO MẪU NHANH BẰNG

PHƯƠNG PHÁP IN 3D

GVHD: PGS.TS ĐẶNG VĂN NGHÌN

HVTH: TRẦN HOÀNG PHONG – MSHV: 11040395

Công nghệ in 3D ( Three Dimensional Printing (3DP) )

đã được phát triển tại học viện công nghệ

Massachusetts ( MIT ) vào năm 1993 Đây là một trong những phương pháp tạo mẫu nhanh, vật thể được tạo ra bằng cách thiêu kết các lớp vật liệu bột lại với nhau

bằng cách thiêu kết lớp vật liệu tại vị trí cần thiết

3DP là một quá trình tạo mẫu nhanh cực kì hữu dụng và

đa chức năng, nó có thể tạo ra những vật thể có biên

dạng và kết cấu phức tạp đáp ứng nhu cầu của nhiều

lĩnh vực khác nhau Ngày nay, 3DP không chỉ ứng dụng được đối với polymer mà còn có thể ứng dụng trên

nhiều loại vật liệu khác nhau, kể cả hợp kim.

3DP hoạt động theo nguyên lý phân lớp vật thể cần in thành từng lớp đồng thời kết dính các lớp vật liệu lại với nhau (layer by layer) nhờ vào đầu thiêu kết vật liệu Thay vì in lên giấy như công nghệ in 2D, 3DP thực hiện quá trình in bằng cách quét đầu in qua một lớp bột in nằm bên dưới và thực hiện quá trình thiêu kết lớp bột này theo đúng tiết diện mặt cắt ngang của chi tiết cần in được xuất ra từ máy tính

Phương pháp này rất giống với phương pháp kết tinh laser

chọn lọc (SLS), chỉ khác là tia laser được thay thế bằng một đầu phun (Ink-Jet Head)

 Đầu phun nhiều tia (A) phun một dung dịch hỗn hợp chất kết dính lên trên mặt của lớp nền bột vật liệu chế tạo chi tiết (B) Những phần tử bột sẽ liên kết với nhau ở những miền

có chất kết dính

Hình 6.19 Nguyên lý làm việc của 3DP.

 Khi một lớp đã hoàn thành, piston (C) sẽ dịch chuyển xuống dưới bằng độ dày một lớp Giống như SLS, hệ thống cung cấp bột vật liệu (E) sẽ cung cấp cho xylanh chế tạo Trong trường hợp này, piston cung cấp vật liệu bột di chuyển lên trên để tăng lượng bột cung cấp cho quá trình; trục lăn (D) sẽ trải và ép bột lên trên xylanh chế tạo Quá trình được lặp lại đến khi toàn bộ vật thể được chế tạo xong trong nền bột Sau khi hoàn thành, chi tiết được nâng lên và bột dư được quét ra khỏi chi tiết

Bước 1: Đầu in sẽ phủ lên bàn in một lớp bột

Bước 2: Đầu in thực hiện quá trình thiêu kết vật liệu theo

tiết diện mặt cắt của vật thể

Bước 3: Bàn in (chứa bột in ) sẽ di chuyển đi xuống, đầu in tiếp

tục phủ lên bàn in một lớp bột

Quá trình tiếp tục lặp lại bước 2 và bước 3 cho tới khi hoàn thành chi tiết.

Đầu in di chuyển theo phương X, Y thực hiện quá trình phủ và thiêu kết các lớp bột in, bàn in di chuyển đi xuống theo phương Z để tạo layer mới.

VIDEO MINH HỌA

 3DP có thể thực hiện trên nhiều loại vật liệu khác nhau: nhựa, gốm, kim loại… ( hình 5a, 5b, 5c)

Hình 5b: Bình

bằng gốm.

Hình 5a: Nắp

thùng xăng

bằng nhôm.

Hình 5c: Ghế

bành bằng muose xốp.

 Có thể tạo ra các chi tiết có hình dáng từ đơn giản tới phức tạp một cách dễ dàng (hình 6)

Hình 6: Mô hình vỏ hộp giảm tốc có biên dạng phức tạp

được tạo ra bằng phương pháp 3DP.

Có thể tạo ra các sản phẩm có tính dẻ dai và nhiều màu sắc ( hình 7a, 7b)

Hình 7a: Giày thể thao Hình 7b: Đế giày

Có thể tạo ra các sản phẩm có cả nhãn – mác đồng thời trên sản phẩm ( hình 8)

Hình 8: Các sản phẩm có nhãn – mác đồng thời trong quá

trình in 3D

 Có thể dễ dàng trực tiếp tạo ra sản phẩm đúc hoặc khuôn

đúc sản phẩm (hình 9)

Hình 9: Sản phẩm và khuôn đúc được tạo ra bằng công

nghệ 3DP

Lợi ích của công nghệ 3DP:

các phương pháp tạo mẫu nhanh khác.

kế.

phát hiện sớm các lỗi trong sản phẩm và giúp việc điều chỉnh thiết kế được linh hoạt hơn.

túi tiền người sử dụng.

chế tạo khuôn hay đồ gá…

Ứng dụng của 3DP:

chi phí thấp cho các chiến dịch marketing sản phẩm của các công ty.

sản phẩm mới.

nhân.

học tập và nghiên cứu.

trong lĩnh vực xây dựng và kiến trúc.