Chƣơng 3 HỆ THỐNG TẠO MẪU NHANH DÙNG VẬT LIỆU LỎNG
3.5. Hệ thống tạo hình khối của công ty Teijin Seiki
3.5.1. Giới thiệu
Hệ thống tạo hình khối (Solidform System) của công ty Teijin Seiki (thành lập năm 1944), dựa trên quá trình lưu hóa bằng tia laser của hệ thống SOMOS (Solid Modeling System), được phát triển bởi công ty Du Pont (Du Pont Image System). Thiết bị đầu tiên của công ty này được chuyển đến châu Á vào năm 1992. Năm 2001, Teijin xác nhập cùng với CMET và hiện cùng một chiến lược phát triển sản phẩm. Công ty Teijin Seiki sản xuất ra các dòng máy chính với nhãn hiệu là Solidform.
Hình 3.12: Hệ thống thiết bị Solidform 250B (Công ty Teijin Seiki Ltd.). 3.5.2. Quá trình
Quá trình của Solidform bao gồm những bước: ý tưởng thiết kế, thiết kế CAD, chuyển đổi dữ liệu, tạo hình khối sản phẩm và mô hình nhựa.
(1) Ý tưởng thiết kế: các nhà kỹ sư thiết kế sản phẩm tạo ra ý tưởng thiết kế, điều này
có thể không cần thiết được thực hiện trên máy tính.
(2) Thiết kế CAD: mô hình thiết kế 3 chiều (CAD 3D) của ý tưởng được tạo ở trạm
làm việc (SUN - workstation).
(3) Chuyển đổi dữ liệu: dữ liệu CAD 3D được chuyển đến phần mềm của thiết bị
Solidform để kiểm tra và chuyển đổi sang định dạng *.STL.
(4) Tạo khối sản phẩm: đây là bước xây dựng chi tiết, mô hình khối được tạo ra bằng
tia laser tử ngoại, từng lớp này sang lớp khác trong thiết bị tạo mẫu Solidform.
(5) Mô hình nhựa: đây là giai đoạn hậu xử lý (post-proccessing), chi tiết nhựa tạo ra
được tiếp tục lưu hóa trong một thiết bị để đạt được độ cứng tốt hơn.
Thiết bị Solidform gồm có những bộ phận chính như: trạm làm việc (SUN-EWS station), nguồn laser ion argon, bộ điều khiển, thiết bị quét để điều khiển tia laser, và thùng chứa nhựa polymer cảm quang.
3.5.3. Nguyên lý
Solidform tạo ra mô hình 3D từ nhựa dựa trên sự lưu hóa theo nguyên lý đã được trình bày trong mục 3.1.4. loại nhựa được sử dụng là acrylic-urethane của công ty Teijin, có độ nhớt là 40000 centapoise. Những yếu tố ảnh hưởng đến hình dạng và chức năng của chi tiết giống như đối với phương pháp SLA (mục 3.1.4). Tuy nhiên, đối với thiết bị Solidform, đặc tính của nhựa và độ chính xác của tia laser được xem là những yếu tố tác động chính.
3.5.4. Ứng dụng
Solidform được ứng dụng trong khá nhiều lĩnh vực như khuôn mẫu phun nhựa, khuôn đúc chân không, khuôn sáp và các lĩnh vực khác.
(1) Khuôn mẫu phun nhựa (khuôn chi phí thấp): Solidform có thể được sử dụng để tạo
những khuôn phun nhựa hoặc khuôn chi phí thấp theo một quá trình như ở Hình 3.13. So sánh với những phương pháp khác, quá trình này có thời gian chế tạo và phát triển sản phẩm ngắn hơn. Dữ liệu CAD được tạo ra có thể sử dụng cho khuôn để sản xuất hàng loạt. Nhựa polymer cảm quang được sử dụng có thể là SOMOS 2100 và SOMOS 5100 hoặc ABS.
Hình 3.13: Tạo chi tiết mẫu bằng phun nhựa (Công ty Teijin Seiki Ltd.).
(2) Khuôn chân không: mẫu được tạo từ khuôn chân không bằng Solidform giống như
quá trình ở Hình 3.13. Nhựa polymer cảm quang được sử dụng là SOMOS 2100, SOMOS 3100 và SOMOS 5100.
(3) Đúc: quá trình tạo chi tiết đúc giống như Hình 3.13, chỉ khác ở điểm duy nhất là mẫu
đúc cát thay cho phun nhựa, vật liệu sử dụng thường là SOMOS 3100.
(4) Mô hình bằng sáp: sự khác nhau chủ yếu là sáp được tạo hình, sau đó được đốt chảy
trước khi chi tiết kim loại được tạo ra. Vật liệu nhựa sử dụng là SOMOS 4100.
(5) Tạo mô hình và công cụ trực tiếp bằng ép phun chân không: quá trình này nhằm tạo ra
các mẫu khuôn để tạo chi tiết và khuôn chân không trong các máy ép phun nhựa như Hình 3.14.
Hình 3.14: Tạo chi tiết mẫu bằng phun nhựa trực tiếp SOLIFORM.
Hình 3.15: Khuôn và chi tiết trong quá trình chế tạo điện thoại cầm tay (Công ty Teijin Seiki Ltd.).
3.5.5. Ƣu nhƣợc điểm
Hệ thống Solidform có những ưu điểm về mặt công nghệ như sau:
Tốc độ quét nhanh và chính xác: tốc độ quét có thể đạt đến 24 m/s, nhanh nhất trong
servo encoder kỹ thuật số (digital encoder servomotor).
Chi tiết chế tạo có độ chính xác cao.
Có một dãy rộng các loại nhựa cảm quang (photo resin) được sử dụng để áp dụng cho
nhiều dạng sản phẩm khác nhau.
Hệ thống Solidform có những nhược điểm sau:
Cần có bộ phận đỡ chi tiết khi chế tạo các chi tiết phức tạp.
Cần có quá trình xử lý sau khi chế tạo chi tiết để loại bỏ bộ phận đỡ, loại bỏ phần vật
liệu không cần thiết. Việc làm này mất thời gian và có thể làm hỏng mô hình.
Cần có quá trình lưu hóa sau khi để bảo đảm chi tiết được xử lý hoàn toàn và tạo nên
sự đồng nhất trong toàn bộ sản phẩm.