TẠO MẪU SẢN PHẨM & CÔNG NGHỆ IN 3D
CÁC CÔNG NGHỆ TẠO MẪU SẢN PHẨM
Chúng ta sẽ xem xét các công nghệ tạo mẫu sản phẩm trong phần này. Để tạo mẫu, có thể dùng nhiều cách, từ các mơ hình máy tính đến các cách truyền thống như dùng bìa các tơng, dùng bọt, dùng đất sét, thạch cao...
Hình 11.8. Mẫu bằng xốp
Hiện nay, người ta dùng 2 cơng nghệ chính: đồ họa máy tính (3D) và tạo mẫu nhanh
Mẫu làm bằng máy tính
Như đã nói qua ở phần mẫu phân tích, mẫu làm bằng máy tính có thể:
Trực quan hóa hình dạng 3D của sản phẩm
Có giao diện với các cơng cụ tính tốn kỹ thuật (FEA).
Dị và phát hiện xung đột hình học.
Tạo danh mục vật tư (BOM-Bill of Material).
Hình 11.9. Mẫu sản phẩm dựng trên phần mềm 3D Studio Max
Nguồn: Rathish Ravi/Wkimedia Commons
Có rất nhiều phần mềm máy tính hỗ trợ cơng tác tạo mẫu này như: SolidWorks, CATIA, Pro Engineer (Creo Elements), Artcam,... Thơng tin về các phần mềm này có thể tìm hiểu thêm trên diễn đàn MES Lab.
Các phương pháp tạo hình cổ điện như dùng đất sét, thạch cao, bìa carton...cũng khơng được xem xét chi tiết ở đây.
Công nghệ tạo mẫu nhanh
Trong phần này, chúng ta sẽ lần lượt điểm qua một số công nghệ tạo mẫu nhanh phổ biến. Các bài viết chi tiết về các cơng nghệ này, có thể xem trên MES Lab, tại mục “Công nghệ tạo mẫu nhanh” ở địa chỉ...
Công nghệ tạo mẫu nhanh SLA (Stereolithography)
Đây là công nghệ giúp chuyển mẫu sản phẩm từ dạng file 3D thành mẫu vật lý nhờ sự kết hợp sử dụng chùm tia laser, phản ứng quan hóa và phần mềm điều khiển. Trong công nghệ SLA này, một chùm tia laser tử ngoại được chiếu và bề mặt thùng chứa polymer quang học dạng lỏng. Tia laser sẽ dò theo bề mặt của part và biến lớp mỏng của polymer ở dạng lỏng thành rắn nhờ phản ứng quang hóa. Sau khi lớp mỏng trên
hóa rắn, bề mặt của part hạ xuống thấp và được phủ bằng lớp polymer lỏng. Lớp phủ mới này lại được chiếu laser và lại hóa rắn.
Q trình trên diễn ra lặp đi lặp lại và kết quả thu được là mẫu sản phẩm dạng rắn. Vì quá trình diễn ra như trên, cơng nghệ này có tên là Stereolithography nghĩa như là “khắc nổi” (khác với “khắc chìm”). Hình 11.0 minh họa nguyên lý hoạt động của cơng nghệ này.
Hình 11.10. Ngun lý hoạt động của phương pháp SLA.
Nguồn: Materialgeeza/Wikimedia Commons.
Hình 11.11. Mẫu làm bằng phương pháp SLA.
Cơng nghệ tạo mẫu nhanh FDM (Fused Deposition Modelling)
Nguyên lý của phương pháp FDM là tạo ra mẫu sản phẩm bằng cách “thêm” từng lớp, từng lớp mỏng vật liệu. Vật liệu dùng cho phương pháp FDM có thể là dây nhựa hoặc dây kim loại, được dẫn trong các ống và có dầu phun được gia nhiệt để làm chảy vật liệu. Đầu phung này có vị trí được điều chỉnh tọa đơ bằng phần mềm máy tính dựa trên biên dạng hình của mẫu 3D được in. Đầu phun di chuyển theo biên dạng in và “vẽ” lên sản phẩm theo từng lớp. Vật liệu sau đó đơng đặc lại và chúng ta thu được sản phẩm ở thế rắn.
Vật liệu cho công nghệ in FDM khá phong phú: ABS, Polycarbonate, kim loại dễ cháy...
Hình 11.12 minh họa một thiết bị tạo mẫu tự chế dùng cơng nghệ FDM.
Hình 11.12. Thiết bị dùng phương pháp FDM trong dự án RepRap.
Hình 11.3: Sản phẩm tạo ra theo phương pháp FDM. Mẫu cấu tạo từ các “lớp” vật liệu xếp chồng lên nhau theo chiều từ đỉnh nhọn xuống đế.
Công nghệ tạo mẫu nhanh SLS (Selective Laser Sintering)
Về mặt nguyên lý, công nghệ SLS tương đối giống với công nghệ SLA. Phương pháp SLS (thiêu kết laser chọn lọc) sử dụng chùm tia laser làm tan chảy các hạt nhỏ vật liệu ở các vị trí bề mặt của part và khiến các hạt này dính kết với nhau để tạo thành khối rắn. Các liên kết này được phát triển theo từng lớp tương tự như ở phương pháp SLA và dần thành hình dạng sản phẩm rắn nằm trong thùng đựng vật liệu dạng hạt nhỏ. Ưu điểm cơ bản của SLS là vật liệu đa dạng: kim loại (thép, titan...), polymer (nylon), composite...phương pháp này cịn có thể tạo ra các mẫu sản phẩm có cơ tính tốt, có thể dùng để sản xuất đơn chiếc.
Hình 11.14. Nguyên lý của phương pháp SLS.
Hình 11.15. Sản phẩm từ phương pháp SLS
Nguồn: Popular Mechanics.