Mẫu được hỡnh thành từ những lớp giấy đặt xen kẽ với cỏc lớp polyme nhạy cảm nhiệt. Những lớp giấy sau khi được cắt từ cuộn giấy nhờ tia laze sẽ được xếp chồng lờn nhau và liờn kết lại với nhau nhờ một con lăn đó nung núng. Tia laze chạy trờn
đường bao của từng “lớp” của chi tiết do CAD đó vẽ từ trước.
c. Quy trỡnh cụng nghệ một số phương phỏp cụng nghệ cơ bản nhất: Hỡnh 11.1 Hỡnh 11.1 Phương phỏp hạt cầu Hỡnh 11.2 Phương phỏp lắng động núng chảy Hỡnh 11.3 Phương phỏp in hỡnh nổi Hỡnh 11.4 Thiờu kết bằng laze Hỡnh 11.5 Phương phỏp lớp giấy
Trường Đại học kỹ thuật cụng nghiờp Thỏi Nguyờn
Phương phỏp SLA (hỡnh 1.1)
Đõy là phương phỏp cụng nghệ tạo mẫu nhanh đầu tiờn trờn thế giớị
Trong số những phương phỏp tạo mẫu nhanh thỡ SLA được sử dụng nhiều nhất, chiếm 30% thị phần tạo mẫu nhanh trờn thế giới
Cỏc mỏy tạo mẫu nhanh loại này: SLA190, SLA250, SLA350, SLA500, SLA700,
SLA3500, SLA5000, SLA7000, Viper Si2 v.v…
Bản chất của phương phỏp: Dưới tỏc dụng của chựm tia laser, vật liệu nhựa quang húa sẽ đụng cứng lại (vật liệu nhựa quang húa là SL5170, SL5190). Hệ thống gồm cú một thựng (Vat) chứa dung dịch quang húa (Liquid Photopolymer) trong suốt,
một tấm đế (Platform) nhỳng trong bể cú khả năng nõng lờn và hạ xuống nhờ một thiết bịđiều khiển được (Elevator) một hệ thống cung cấp nguồn laser (HeCd Laser), cựng với hệ thấu kớnh (Lenses) và gương phản xạ (Mirror), dựng làm đụng cứng nhựa lỏng và một gương để kiểm tra mức nhựa trong thựng, một hệ thống dao gạt (Sweeper) dựng gạt nhựa trờn tấm để tạo ra một lớp nhựa đồng đềụ
Sơđồ nguyờn lý (hỡnh 1.1):
Quỏ trỡnh tạo mẫu xảy ra như sau:
- Dưới tỏc dụng của chựm tia laser được chiếu từ hệ thống thấu kớnh và gương phản xạ (được điều khiển từ mỏy tớnh), một lớp nhựa lỏng đầu tiệ sẽ bị đụng cứng lạị
- Khi tạo xong lớp đầu tiờn, tấm đế sẽ hạ xuống một nấc cho nhựa lỏng tràn lờn lớp trước với chiều dầy 0,1 ữ 0,5 mm tựy theo yờu cầụ
- Tiếp theo chựm tia laser sec quột lờn bề mặt lớp nhựa lỏng (theo tiết diện lớp cắt của mụ hỡnh 3D) để làm đụng cứng và dớnh kết với lớp trước đú.
Quỏ trỡnh cứ tiếp tục lặp lại cho đến khi tạo xong lớp cuối cựng của mẫụ
Ưu điểm của phương phỏp:
- Tự động húa cao: hệ thống này được tự động húa hoàn toàn mà khụng đũi hỏi bất kỳ sự tham gia nào trong suốt quỏ trỡnh vận hành.
- Độ chớnh xỏc caọ
Trường Đại học kỹ thuật cụng nghiờp Thỏi Nguyờn
- Độ búng bề mặt cao: Chi tiết cú bề mặt trơn lỏng. Nhược điểm:
- Dễ hư hỏng: Mẫu cú thể bị mềm ra ở nhiệt độ caọ
- Vật liệu bị hạn chế: phương phỏp này mới chỉ sử dụng được vật liệu nhựa quang húạ
- Cỏc gõn hỗ trợ: Cỏc gõn hỗ trợ luụn cần thiết trong quỏ trỡnh tạo mẫụ
Phương phỏp SLS Sơđồ nguyờn lý hỡnh 1.2 Hệ thống bao gồm một xy lanh tạo mẫu ở giữa và hai xy lanh cấp bột ở hai bờn. Đầu tiờn vật liệu từ xy lanh cấp bột nõng lờn cao khỏi mặt bàn và được con lănn gạt bột sang xy lanh tạo mẫu với bề dầy khoảng 0,05 ữ 0,38 mm. Ởđõy vật liệu được nung núng và thiờu kết bởi chựm tia laser CO2 qua cỏc hệ thấu kớnh và gương phản xạ. Bước tiếp theo xy lanh tạo mẫu sẽ hạ xuống một lớp với bề
mặt dày tương ứng với bề dày của
lớp bột đó được thiờu kết. Chu kỳ của quỏ trỡnh được thực hiện lại tương tự như trờn. Tại bàn tạo mẫu lớp vật liệu thứ hai được nung núng, thiờu kết và dớnh vào lớp thứ
nhất. Quỏ trỡnh cứ tiếpd tục như vậy cho đến khi tạo được mẫu hoàn chỉnh.
Vật liệu bột ở đõy cú thể sử dụng nhựa dẻo, ABS, PVC, nylon, sỏp, gốm và bột kim loạị
Ưu điểm:
- Phương phỏp SLS cú khả năng tạo mẫu từ nhiều loại vật liệu khỏc nhau hoặc từ
những vật liệu tổ hợp núi trờn. - Khụng cần hậu lưu húa cho cỏc mẫu SLS hỡnh thành từ bột. - Khụng cần gõn hỗ trợ khi tạo mẫụ Nhược điểm: - Mật độ của mẫu khụng đồng đềụ - Độ búng bề mặt thấp. - Cài đặt mỏy phức tạp.
Trường Đại học kỹ thuật cụng nghiờp Thỏi Nguyờn
Phương phỏp LOM
Cấu tạo mỏy gồm phần cứng và phần mềm của mỏy tớnh, nguồn laser, hệ thống quang học, thiết bị điều chỉnh theo trục XY, đỏy và cơ cấu nõng hạ theo phương
đứng, hệ thống dỏt mỏng, thệ thống cứng cấp vật liệu và cuốn vật liệụ
Cụ thể mỏy gồm 2 rulụ trong đú một rulụ cấp vật liệu, rulụ cũn lại cuốn vật liệụ Mẫu được hỡnh thành trờn bàn mỏy (tấm đế). Đầu tiờn vật liệu tấm được con lăn gia nhiệt cỏn dớnh vào tấm
đế. Chựm tia laser được
điều khiển bằng mỏy tớnh sẽ cắt lớp vật liệu
đú theo profile cần thiết của mặt cắt. Phần vật liệu cũn lại sẽ được cắt thành những hỡnh vuụng nhỏ, trong quỏ trỡnh hỡnh thành mẫu chỳng cú tỏc dụng đỡ
(sau khi mẫu được hỡnh thành cần phải loại bỏ
chỳng đi). Tiếp theo ru lụ sẽ cuốn vật liệu tấm theo một bước nhất
định. Quỏ trỡnh này
được lặp đi lặp lại cho đến khi mẫu được hỡnh thành.
Cụng nghệ này cú thể sử dụng cỏc vật liệu khỏc nhau như giấy, gỗ, chất dẻo, lim loại, v.v… ở dạng tấm. Sơđồ nguyờn lý của mỏy hỡnh 1.3: Ưu điểm: - Sử dụng nhiều loại vật liệu khỏc nhaụ - Thiết bị rẻ tiền. - Khụng cần hậu lưu húạ - Chi phớ vật liệu thấp. Nhược điểm:
- Chất lượng của mẫu khụng cao vỡ vật liệu giấy, gỗ rất nhạy cảm với mụi trường
ẩm ướt.
- Độ bền của mẫu khụng caọ - Độ phức tạp hỡnh học khụng caọ
Trường Đại học kỹ thuật cụng nghiờp Thỏi Nguyờn Phương phỏp Z – PRINTER Nguyờn lý làm việc của mỏy là ứng dụng kỹ thuật in phun cho kớch thước 3D: Pit tụng cấp bột thực hiện chuẩn bị nền (fill bed) sau khi nhận dữ liệu in từ phần mềm, pit tụng cấp bột nõng lờn một lớp để tấm gạt bột từ ngăn cấp bột sang ngăn in, đồng thời pớt tụng in hạ xuống một lớp và đầu in thực hiện phun mực theo tọa độ
2D. Sau khi hoàn thành một lớp, pittoong in hạ xuống theo phương Z và quỏ trỡnh tạo mẫu lớp kế tiếp được lặp lại đến khi hoàn thành chi tiết. Sơ đồ nguyờn lý mỏy: Hỡnh 1.4 4 Luyện kim bột
4.1 Khỏi niện về luyện kim bột
Khỏc với phương phỏp luyện kim loại thụng thường, luyện kim bột là quỏ trỡnh chế tạo chi tiết từ bột kim loại hoặc bột cỏc hợp chất của kim loạị Nguyờn lý cơ bản là làm thế nào để tạo được liờn kết bền giữa cỏc hạt mà bản chất của chỳng hoàn toàn khỏc biệt. Quy trỡnh cụng nghệ sản xuất chi tiết bằng phương phỏp luyện kim bột bao gồm cỏc cụng đoạn sau:
- Sản xuất bột kim loại, hợp kim hoặc bột gốm. - Trộn bột với chất dớnh và chất phụ giạ
- Tạo hỡnh sản phẩm: tạo ra sản phẩm cú hỡnh dỏng theo yờu cầu nhưng chưa cú liờn kết bền giữa cỏc hạt bột vật liệụ
- Thiờu kết (gia cụng nhiệt): tạo liờn kết giữa cỏc hạt vật liệu và độ bền cần thiết cho chi tiết.
- Gia cụng tinh: tinh chỉnh kớch thước, ộp lại, nhiệt luyện v.v…
Ứng dụng: Vật liệu kim loại bột thường được sử dụng trong cỏc lĩnh vực sau:
- Dựng làm vật liệu kết cấu: chi tiết bằng bột đồng, bột sắt, đồng thanh, đồng thau v.v…
- Tạo hợp kim đặc biệt: vớ dụ vật liều từ cứng AlNiCo; từ mềm Fe – Ni; F – Si; Tiếp điểm W-Ag; Vật liệu chịu nhiệt Ta – C; Al – Ni; vật liệu siờu dẫn Nb3Sn.
Trường Đại học kỹ thuật cụng nghiờp Thỏi Nguyờn
- Compozit kim loại: đõy là cỏc loại hợpkim cứng mà thành phần chớnh là cacbit kim loại như WC, TiC, TaC với chất dớnh coban kim loạị Một họ compozit kim loại mà nền là những kimm loại như nhụm, sắt v.v… pha tăng cường là những vật liệu phi kim loại hoặc kim loại khỏc.
- Vật liệu chịu nhiệt cao: Cỏc cấu tử cơ bản thường là Mo2C, SiC, ZrB2 , Si3N4 . - Vật liệu xốp cú độ xốp khoảng 25% vớ dụ như: ổ trượt tự bụi trơn, tấm lọc,
màng lọc xốp (độ xụpx khoảng 35 ữ 40%), xương nhõn tạo v.v…
4.2 Cỏc phương phỏp sản xuất kịm loại bột. ạ Phương phỏp cơ học ạ Phương phỏp cơ học
- Nghiền: chỉ ỏp dụng cho vật liệu dũn như phoi kim loại, cỏc loại o xýt, cỏc bớt … Thiết bị nghiền là cỏc mỏy nghiền bị
- Tạo bột từ kim loại lỏng:
+ Cho kim loại lỏng rơi lờn đĩa quay ly tõm bụi kim loại văng vào nước tạo thành bột
+ Phun nước hoặc khớ (khớ trơ) cú ỏp lực cao vào dũng kim loại và xộ vụn kim loại tạo thành bột.
+ Phương phỏp “ hiệu ứng hỳt” .
b. Phương phỏp húa lý
- Hoàn nguyờn o xýt: dựng cỏc loại khớ hoặc than để hoàn nguyờn o xýt cỏc kim loại sau đú nghiền, tạo bột kim loạị
- Hoàn nguyờn cỏc loại muối bằng kim loạị
- Điện phõn: Quỏ trỡnh ngược với mạ, tạo ra lớp mạ rất xốp bỏm dớnh vào õm cực.
- Nhiệt phõn hay cũn gọi là phương phỏp cỏc bonyl: phun khớ CO cú ỏp suất 200 atm vào dõy Fe hoặc Ni đó nung đến 150 ữ 250oC sản phẩm thu được đem nung lờn bị nhiệt phõn tạo thành bột kim loại cú đường kớnh 1 ữ 50μm.
- Phương phỏp bay hơi: Cho kim loại bay hơi trong khớ trơ hoặc chõn khụng rồi cho hơi ngưng tụ trờn đĩa quay tẩm silicon sẽ tạo được bột kim loại siờu mịn cơ hạt 0,01 ữ 1 μm.
4.3 Tạo hỡnh