Công nghệ chế tạo mẫu nhanh (rapid prototyping-RP)

Chia sẻ: Nguyen Ha | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

196
lượt xem 34
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tạo mẫu nhanh (rapid prototyping-RP) là quá trình tạo nhanh mẫu sản phẩm(mô hình vật lý) từ mô hình thiết kế 3D. Kĩ thuật RPcòn được biết đến với các thuật ngữ:

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Công nghệ chế tạo mẫu nhanh (rapid prototyping-RP)

3/29/2011 SLS SELECTIVE LASER SINTERING • Nguyên lý hoạt động 1 2 • Ưu nhược điểm 3 • Vật liệu 4 • Thiết bị 5 • Ứng dụng-Tình hình phát triển Tài liêu tham khảo: www.wikipedia.org ; www.windform.it ; www.3trpd.co.uk ; www.rp4baghdad.com 1
3/29/2011 CÔNG NGHỆ SLS 1.a.Giới thiệu chung: ệ g Tạo mẫu nhanh (rapid prototyping-RP) là quá trình tạo nhanh mẫu sản phẩm(mô hình vật lý) từ mô hình thiết kế 3D. Kĩ thuật RPcòn được biết đến với các thuật ngữ: SFF or solid freeform fabrication, FF or f f freeform f b i ti di it l fabrication, fabrication, digital f b i ti AFF or automated freeform fabrication, 3D printing, solid imaging, layer-based manufacturing, laser prototyping and additive manufacturing. CÔNG NGHỆ SLS 1.a.Giới thiệu chung: SLS là một kĩ thuật đắp vật liệu,sử dụng nguồn laser mạnh để làm nóng chảy các phần tử nhựa,kim loại,gốm,thủy tinh,..dạng bột thành các vật thể rắn mong muốn. 2
3/29/2011 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG www.bridgesmathart.org/art-exhibits/jmm08/bulatov2.jpg NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 3
3/29/2011 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG QUY TRÌNH TẠO MẪU ME 4210: Manufacturing Processes and Engineering 15 Prof. J.S. Colton 4
3/29/2011 QUY TRÌNH TẠO MẪU Laser CO2 nh Xylanh cấp liệu p ệ Xylanh tạo mẫu QUY TRÌNH TẠO MẪU Quy trình cơ bản tạo mẫu: Sản phẩm được chia thành các lát cắt từ file .STL •Bước1 : Một lớp vật liệu bột được đặt vào buồng chứa sản phẩm à b ồ hứ ả hẩ •Bước 2: Lớp vật liệu bột đầu tiên được quét bằng tia laser CO2 và đông đặc lại. Vật liệu bột không được xử lý sẽ được đưa trở về thùng chứa liệu. 5
3/29/2011 QUY TRÌNH TẠO MẪU QUY TRÌNH TẠO MẪU • Bước 3 : Khi lớp thứ nhất đã hoàn thành thì lớp vật c liệu bột thứ hai được cấp vào thông qua con lăn cơ khí chuẩn bị cho quá trình quét lớp thứ hai. • Bước 4: Bước hai và bước ba được lặp lại cho đến khi sản phẩm được hoàn thành. p ợ • Sau khi mẫu được tạo xong sẽ được lấy ra đem hậu xử lý. 6
3/29/2011 ƯU ĐIỂM • Số lượng vật liệu đưa vào quá trình cao ( i h Through-put) h (Hight h h ) giúp cho quá trình tạo mẫu nhanh chóng. • Vật liệu đa dạng, không đắt tiền, khá an toàn. • Không cần cơ cấu hỗ trợ (Support). • Không ầ hậu lưu hóa do á Khô cần hậ l hó d các mẫu SLS hình thành từ bột • Chế tạo cùng lúc nhiều chi tiết. Nhược điểm • Độ bó bề mặt thô. bóng ặt thô • Chi tiết ở trạng thái rỗ. • Lớp đầu tiên có thể đòi hỏi một đế tựa để giảm ảnh hưởng nhiệt (như uốn quăn). • Mật độ chi tiết không đồng nhất. • Thay đổi vật liệu cần phải làm sạch máy kỹ càng. • Cài đặt máy phức tạp • Giá thành thiết bị và bảo trì rất cao 7
3/29/2011 So sánh Phương pháp SLS với SLA SLS SLA Tính chất vật liệu sử dụng bột polymer, là loại bột mà khi Chỉ sử dụng được loại nhựa cảm quang thiêu kết thì chất lượng gần như tương (thường giòn) đương với nhựa dẻo nóng loại tốt Bề mặt sau gia có dạng bột, có độ nhám cao do quá có độ bóng và đồng nhất cao. công trình nóng chảy không đồng nhất. Xét về tổng thể thì phương pháp SLA cho Ngoài ra, nếu nhiệt độ của bột chưa chất lượng bề mặt tốt hơn và độ chính lưu hóa quá cao có thể tạo ra lượng dư kích thước trên bề mặt sản phẩm xác cao hơn do giãn nỡ nhiệt. Độ chính xác kích Cao hơn đối với sản phẩm mới hoàn Bền hơn khi sử dụng lâu dài. Kích thước thước thành. Kích thước theo phương z thiếu theo phương z thiếu chính xác,nhưg khó chính xác. kiểm soát hơn vì có nhiều loại vật liệu khác nhau và nhiều thông số quá trình. Gân hỗ trợ Nhờ đặc tính kết dính của bột nên ko Thường cần gân hỗ trợ vì vật liệu là chất cần lỏng Đặc tính gia công Dễ gia công. Vật liệu giòn và khó gia công Kích thước Cùng kích thước, nhưng đối với những Cùng kích thước sản phẩm có độ phức tạp và phân mảnh cao thì SLS đáp ứng tốt hơn (vì đặc tính kết dính tốt hơn) VẬT LIỆU Một số loại vật liệu thường dùng: Polycacbonate Nylon Sáp Bột kim loại Bột gốm Glass filled nylon Vật liệu đàn hồi ……. 8
3/29/2011 VẬT LIỆU ị ệ ộ , Polycarbonate (PC): Chịu nhiệt độ tốt, có khả y ( ) năng chịu được sự va đập cường độ cao, có trọng lượng nhẹ, khả năng chịu lực rất tốt Nylon: mỏng, nhẹ, không thấm nước, độ bền hóa học cao và tính đàn hồi tốt. VẬT LIỆU Sáp: rẻ, độ bền hóa học cao nhưng độ bề h h đ bền nhiệt kém. Bột kim loại (copper polyamide, rapid steel): có độ cứng cao và nhiệt độ làm việc rất cao Bột gốm (ceramic): rất cứng, giòn, nhiệt độ làm việc cao, chịu nén tốt, độ bền hóa học cao 9
3/29/2011 VẬT LIỆU Nhựa nhiệt dẻo (PVC, ABS,..): tạo dáng dễ dàng và có tính ki h ế khi i ô Ch kỳ i hi à là kinh tế khi gia công. Chu kỳ gia nhiệt và làm nguội có thể i ó hể lặp lại nhiều lần mà không có sự phân hủy nào đáng kể. Vật liệu đàn hồi (elastomer): Ngoài cơ tính đặc trưng cho các vật liệu kết cấu ( độ bền, độ déo, độ dai, độ bền mỏi), không biến dạng dư khi tải trọng tĩnh lớn, tuần hoàn hay va đập. Có độ bền cao (để chống lại biến dạng dẻo) VẬT LIỆU NYLON (POLYAMIDE PA2200) GLASS FILLED NYLON (POLYAMIDE PA3200) POLYSTYRENE (PRIMECAST 100) ALUMIDE 1) Composite nylon. Thaønh phaàn: 50/50 glass/nylon. Kích thöôùc haït trung bình: 50 µm. Haït coù daïng hình caàu. Nhieät ñoä laøm vieäc: 180 0C. Lôïi Lôi Caûi thieän ñoä cöùng. Ñieåm noùng chaûy: 380 0F. Baát lôïi Keùm khaû naêng taùi saûn xuaát. 8 -10” ñöôøng kính ñaép. 10
3/29/2011 VẬT LIỆU Nylon LN-4010 vaø LNF-5000 LNF-5000, 50 µm k h thöôùùc trung bình haït. 5000 kích h bì h h LN-4010, 85 µm kích thöôùc trung bình haït. Nhieät ñoä laøm vieäc 180 0C. Ñoä beàn cao oån ñònh nhieät. ben cao, on Tính chaát vaät lieäu gioáng vôùi nylon. Thuận lợi cho caùc chi tiết khi laøm caùc laép gheùp Good for snap fit parts. VẬT LIỆU Polycarbonate LPC-3000 Kích thöôùc trung bình haït 90 µm. thöôc hat µm Khoâng phaûi hình caàu. Glass transition temperature 302 0F Lôïi. Thôøi gian ñaép nhanh. Baát lôïi. Chi tieát khoaûng 65 – 75% tyû trong tiet khoang ty troïng. Beà maët gia coâng tinh khoâng toát. Ñoä co khoâng ñeàu. ÖÙng duïng. Laøm maãu khuoân ñuùc voû moûng. Duøng laøm maãu. 11
3/29/2011 VẬT LIỆU TrueForm™ PM Acrylic copolymer. Kích thöôùc haït töø 35 - 50µm. Daïng haït hình caààu. Nhieät ñoä laøm vieäc 60 0C. Lôïi. Speed equivalent to SLA500 QuickCast™ parts. Caûi thieän ñoä chính xaùc. Chaát löôïng beà maët Ñoä co ruùt vaät lieäu thaáp ( 0.9 – 1.5%) Baá lôïi B át lôi. Ñoä beàn keùm. Taêng thôøi gian ñaép. Öùng duïng. Laøm maãu khuoân voû moûng. Laøm maãu cho khuoân RTV. VẬT LIỆU RapidTool™. Polymer phuû steel. Kích thöôùc haït 35µm. Lôïi. Giaûm giaù laøm tin nhaén. Produce tooling directly. Baát lôïi. Caàn thuøng hydrogen. Theâ Th âm nhieààu böôùc haääu xöõ hi h öõ lyù. Öùng duïng. Laøm khuoân naû vaø cuùng. 12
3/29/2011 VẬT LIỆU SandForm™ Zr . Polymer phuû Zircon. Öùng duïng. Laøm khuoân vaø loõi cho khuoân caùt. Hướng phát triển về vật liệu cho SLS DuraForm PA và DuraForm GF Làm ừ hấ liệu h dẻo Là từ chất liệ nhựa dẻ DuraForm PA phù hợp cho sản phẩm cần chất lượng bề mặt cao,có thể sử dụng làm mẫu và thủ nghiệm các thiết bị phẫu thuật DuraForm GF có độ cứng cao hơn PA có khả năng chịu nhiệt SLS - somos 201 •Làm từ chất liệu nhựa dẻo có khả năng dàn hồi •Phù hợp cho sản xuất đệm, ống, con dấu 13
3/29/2011 Hướng phát triển về vật liệu cho SLS •LaserForm ST-100 •Làm từ chất liệu thép không rỉ do vậy đặc tính tương tự như thép Tính dẫn nhiệt cao Có thể được mạ và gia công •Dùng để tạo khuôn đúc các dụng cụ kim loại phức tạp CastForm PS •Được làm tù chất liệu bột,nhựa dẻo •Dùng để tạo ra các mẫu đúc phức tạp.các mẫu đúc kim loại phản ứng như titan, nhôm, magiê, kẽm THIẾT BỊ ME 4210: Manufacturing Processes and Engineering 15 Prof. J.S. Colton 14
3/29/2011 THIẾT BỊ Laser CO2 nh Xylanh cấp liệu p ệ Xylanh tạo mẫu CAÁU TAÏO CÔ BAÛN Caùc cuïïm thieát bò cô baûn cuûa heää thoáng taïïo maãu nhanh SLS: ò 1. Cuïm thieát bò laser. 2. Cuïm thieát bò ñieàu khieån. 3. Cuïm cung caáp boät. 4. Cuïm thieát bò hoå trôï thieâu keát boät. 15
3/29/2011 CẤU TẠO CƠ BẢN Cụm thiết bị Laser 16
3/29/2011 Cụm Điều Khiển Cuïm thieát bò ñieàu khieån bao goàm: Moät maùy tính 40. Boä xöû lyù 50. Thieát bò ñieän 48 vaø 49. Hai H i taáám göông 46 vaø 47 Cụm Cung Cấp Bột Cuïm cung caáp boät bao goàm: Moät caùi pheãu chöùa boät 104. Moät tang troáng vaø moät motor 116 116. Caùc cô caáu daãn höôùng vaø caùc ñoäng cô 126. 17
3/29/2011 Cuïm thieát bò ñieàu khieån nhieät ñoä vaø hoå trôï thieâu keát boät. Cuïm thieát bò hoå trôï thieâu keát boät bao goàm: Moät caùi buoàng 138. Nguoàn cung caáp vaø ñieàu hoøa nhieät 142. Boä phaän ñònh höôùng doøng nhieät (khoâng bieåu dieãn). Boä phaän daãn nhieät 148 dan 148. Boä phaän huùt nhieät 141. Thuøng chöùa boät vaø vaät theå ñang ñöôïc thieâu keát Ứng Dụng và Tình Hình Phát Triển 18
3/29/2011 Một số sản phẩm của CN SLS Một số sản phẩm của SLS: Dura form 19
3/29/2011 Một số sản phẩm của SLS: Rapid steel Một số sản phẩm của SLS: Mould made by SLS 20