Công nghệ đắp vật liệu

CÔNG NGH FDMỆ FUSED DEPOSITION MODELING Công ngh đ p v t li u ệ ắ

ậ ệ

11/15/13 1

NGUYÊN LÝ FDM

11/15/13 2

NGUYÊN LÝ FDM

ạ

ề

ướ

• Robot d ng c u đi u khi n đ u ầ ể ầ đùn di chuy n theo hai h ng ể c a bàn ủ

• Bàn có th nâng lên hay h ạ

ể ầ

• S i nh a nhi

xu ng khi c n thi ệ ự

ẻ

t ệ

t ế t d o hay sáp c đùn qua đ u phun nh ỏ ầ c gia nhi c đ t trên n n ặ

ượ ượ

ề

ầ

ớ ố

• Đ u đùn đ

ố ợ đ ượ c a khuôn đã đ ủ • L p ban đ u đ ớ s p v i t c đ không đ i ổ ộ ố c đi u khi n theo ể ượ ầ

ề

c ướ

ị

• Sau l p đ u tiên bàn s đ

file đã đ nh tr ớ ầ ố

ế

c ẽ ượ h xu ng và l p ti p theo s ẽ ớ c hình thành đ

ạ ượ

11/15/13 3

ậ ự

ữ t d o đ ệ ẻ

ợ

ộ

ầ

ủ ộ ầ ườ ể

ườ

ữ

nhi

ượ

ở

ệ ộ ấ t d o hóa c ng nhanh. Sau đó,

ệ ẻ

ạ ớ

ầ

ằ

ớ

ố

NGUYÊN LÝ FDM  Trong k thu t này, nh ng s i dây nh đ ng kính 1,27 ỏ ườ ợ ỹ t đ c gia nhi c đùn ra t mm c a nh a nhi ệ ượ ừ ượ m t đ u di chuy n trong m t ph ng x-y. Gi ng nh m t ố ư ộ ẳ ặ ể i th bánh mì đang trang trí m t cái bánh, đi u ng ề khi n đ u đùn t o ra nh ng đ ng gân m ng c a v t ậ ủ ỏ ạ li u trên t m đ đ xây d ng hình d ng c a l p đ u ầ ủ ớ ạ ự ế ể ấ ệ t đ th p h n, đ tiên. T m đ này đ c duy trì ấ ể ơ ế t mấ đ h cho nh a nhi ỡ ạ ứ ự xu ng, đ u đùn t o l p th hai n m trên l p th nh t. ấ ứ ứ  Heä thoáng FDM ñöôïc coâng ty Stratasys Inc phaùt trieån vaøo naêm 1988 vaø ñöôïc ñöa vaøo thöông maïi naêm 1990.

11/15/13 4

NGUYÊN LÝ FDM

1) Cu n s i ch t d o m ng s c p v t li u cho đ u máy

ậ ệ

ẽ ấ

ẻ

ầ

ấ

ỏ

ợ

ộ FDM

t d o đ

c nóng ch y

ầ

ự

ệ ẻ

ượ

ả

2) Bên trong đ u FDM, s i nh a nhi ệ

c đùn qua đ u c a máy FDM

ủ

ộ ớ

ỏ

ấ ứ

ầ c cung c p thành m t l p m ng c đông c ng c hình thành và liên k t v i l p tr

ợ b i đ u gia nhi t đi n tr ở ệ t d o d ng s t đ ệ ượ ạ ệ ẻ ượ ượ ượ

ở ầ 3) Nh a nhi ự 4) V t li u đ ậ ệ 5) V t li u đ ậ ệ 6) L p sau đ ớ

ế ớ ớ

c ướ

11/15/13 5

NGUYÊN LÝ FDM

ầ

Model & Support Filaments

ị

ế

Đ u đùn đ

c gia nhi

ầ

ượ

ệ t

2. Đ u đùn t o l p đ ; ỡ 3. Đ u đùn t o l p chi

ạ ớ ạ ớ

m ẩ h p n ả S

ỡ đ n ầ h P

c trên

i 3 b đ t o l p k ti p.

1. Đ u đùn và c n nâng di chuy n đ n v trí ể b t đ u; ắ ầ ầ ầ t;ế ti 4. L p l ặ ạ ể ạ ớ

ướ ế ế

Elevator & Platform

11/15/13 6

NGUYÊN LÝ FDM

11/15/13 7

NGUYÊN LÝ FDM

ạ

ặ

FDM t o ra các m t c t ngang ắ

Filament

Heated FDM Head

Molten Filament

Supply

Notice that the FDM filament cannot cross itself, as this would cause a high spot in the given layer

11/15/13 8

NGUYÊN LÝ FDM

11/15/13 9

NGUYÊN LÝ FDM

11/15/13 10

NGUYÊN LÝ FDM

11/15/13 11

NGUYÊN LÝ FDM

a)S n ph m yêu c u có v t li u support b) c u trúc chung c a các support dùng trong các máy t o m u nhanh

ậ ệ

ủ

ạ

ẫ

ầ

ẩ

ả

ấ

11/15/13 12

V T LI U FDM Ệ

Ậ

11/15/13 13

U NH

C ĐI M

Ư

ƯỢ

Ể

Do SCOTT CRUMP phaùt trieån vaø ñöôïc taäp ñoaøn STRATASYS baùn maùy FDM töø 1991

Vaät lieäu laø daïng daây ñöôøng kính

0.05”

Caùc file .STL ñöôïc caét laùt vôùi ñoä

daøy 0.002 ñeán 0.034”

Khi thay daây caàn haâm noùng ñaàu

phun trong vaøi phuùt

11/15/13 14

ƯỢ

Ể

C ĐI M Kích thöôùc nhoû goïn Nhieät ñoä gia coâng

thaáp

ầ

ế

U NH Ư Vaät lieäu deã kieám Deã thay vaät lieäu, laø vaät coù theå lieäu chaát deûo. Caùc maãu saùp taïo tröïc tieáp

Nhanh và rẻ Không c n quan tâm đ n ñeán caùc chaát thaûi ñoäc haïi,lasers hoaëc caùc chaát loûng hoùa hoïc trong beå chöùa.

Giaù baûo trì thaáp Nhöõng vaät moûng laøm ra raát nhanh

sai côõ +/-

Dung 0.005”

Khoâng caàn phaûi

giaùm sát

lieäu

khoâng

Vaät ñoäc

11/15/13 15

U NH

C ĐI M

ƯỢ

Ể

Ư

Fused Deposition Modelling (FDM):

•Vaät lieäu duøng trong coâng ngheä FDM raát roäng raõi thöôøng duøng nhaát laø ABS. coù theå thay ñoåi maàu vaø vieäc thay ñoåi laø deã daøng do cuoän caáp lieäu

•Caùc chi tieát moûng coù theå taïo raát nhanh vaø dung sai laø – 0.12. vaät lieäu khoâng ñoäc haïi vaø quaù trình laøm vieäc ôû nhieät ñoä thaáp.

11/15/13 16

U NH

C ĐI M

Ư

ƯỢ

Ể

lôùp

Keùm cöùng vöõng theo phöông vuoâng goùc vôùi truïc xaây duïng

Dieän tích maët caét thôøi gian caøng lôùn xaây döïng moâ hình caøng laâu

gia coá ộ

ị

ụ

Giöõa caùc coù veát gaãy Ñaàu phun phaûi di chuyeån lieân tuïc, neáu khoâng vaät lieäu seõ ñuøn leân Caàn phaûi coù söï Đ chính xác b gi i ớ h n do hình dáng c a ủ ạ li u s d ng, v t ử ệ ậ ng kính c a dây là đ ủ ườ 1,27 mm

Ñoä beàn cuûa chi tieát theo phöông thì yeáu vuoâng goùc vôùi truïc taïo saûn phaåm. Neáu ñaàu ñuøn khoâng di chuyeån ñoàng boä thí coù theå coù choã bò loài trong moät soá maët caét ngang

Ñoä beàn cô hoïc bò

giôùi haïn

11/15/13 17

U NH

C ĐI M

Ư

ƯỢ

Ể

Phaàn ñôõ phaûi Phaàn ñôõ phaûi laáy ñi laáy ñi Ñoä nhaùm beà Ñoä nhaùm beà maët keùm maët keùm Maät doä khoâng Maät doä khoâng ñoàng nhaát ñoàng nhaát Thuaän lôïi nhaát Thuaän lôïi nhaát cho nhöïa nhieät cho nhöïa nhieät deûo deûo

18 11/15/13

SO SAÙNH VÔÙI CAÙC PHÖÔNG PHAÙP KHAÙC

•

11/15/13 19

MÁY FDM

Stratasys FDM 2000 http://www.stratasys.com/

11/15/13 20

MÁY FDM C A Genisys™ Ủ

ự

• Nguyên t cắ – Đùn nh a nóng ch y thông ả th ng đ u phun ầ ồ máy FDM )

c t o cùng v i v t ớ ậ c đ ớ ỗ ượ

ậ ệ

ướ c s n ph m :

qua h ệ ng t (t ươ ự • Đ c tính ặ – v t li u cung c p lên bàn ấ ậ ệ – Ph n đ đ ỡ ượ ạ ầ li u s n ph m cùng v i l ẩ ả ệ khoan • Các v t li u – Polyester • Kích th – Kích th ướ

c và đ chính xác ả

ộ ẩ 203x203x203 mm³ – Đ chính xác : +/-0.3 mm ộ • Giá thành – kho ng . 45 000 US$ ả

11/15/13 21

MÁY FDM C A ModelMaker™

Ủ

Nguyên t cắ

ả ệ ụ ứ

ệ

ộ ắ • – ng d ng trong vi c nóng ch y sáp dùng trong công ngh ink jet – T c đ c t m i l p là không đ i ổ ỗ ớ ươ

ẩ ầ ỡ

ố theo ph ng z – hai v t li u: s n ph m và ph n đ ậ ệ ả • Đ c tính ặ – Đ chính xác cao ộ – Dùng t o m u, ho c lõi trong ặ ẫ ạ

công ngh đúc ệ • V t li u ậ ệ – sáp • c s n ph m và đ ộ ẩ ả

– c s n ả ph m: ẩ ướ

Kích th ướ chính xác th Kích 305x152x229 mm³ – Đ chính xác: 0.02 mm ộ • Giá thành – Kho ng. 67 000$ ả

11/15/13 22

MÁY FDM (Stratasys)

ng, đ chính xác 375 microns

ệ ố

ướ

ộ

• patent 1992 • Có h th ng d n h ẫ • v t li u: sáp, polyolefin, ABS

ậ ệ

11/15/13 23

ả

ẩ

• FDM 8000

ướ 457X457X609mm

• Đ chính xác :

ộ

c máy:

• Kích th

– 0.127...0.254mm ướ

1486x1905x1003mm

ng: 392kg

ố ượ ề ộ ầ ề

• Kh i l • Chi u r ng: 0.254-2.54mm • Chi u d y: 0.05-0.762 • GIAÙ 200.000 ÑEÁN

220.000 USD

11/15/13 29

FDM 2000

c s n ph m:

• Kích th

ẩ

– 0.127mm

ả ướ 254X254X254 • Đ chính xác: ộ • Kích th

c máy:

ướ 660x914x1067mm • Kh i l ng: 160kg • Chi u r ng: 0.254-

ố ượ ề ộ 2.54mm ề

• Chi u d y: 0.05-0.762 ầ • GIAÙ 115.000

ÑEÁN 125.000 USD

11/15/13 30

FDM 1650

• BUILD SIZE:

254X254X254

• ACCURACY:– 0.127mm • SIZE: 660x914x1067mm • Weight: 160kg • Width: 0.254-2.54mm • Thickness: 0.05-0.762 • GIAÙ 100.000

ÑEÁN 115.000USD

11/15/13 31

MÁY FDM

11/15/13 32

CÁC NG D NG

ử ụ

ủ

ể ạ

ầ

ượ

ằ

ầ

ả ắ ấ ề ế

ấ

ệ ủ

ạ

ạ ệ ạ ộ ớ ằ

ặ ư

ề

ậ ể ạ

ằ

ề

ầ

ụ

ầ

ằ

ộ

ộ ượ

ớ ớ

ế

c s n xu t t

• Các nhà nghiên c u IFAM (Frauhofer Institute of Applied Materials Research) s d ng quá trình mô hình nóng ch y l ng (FDM) c a hãng Stratasys đ t o nên các c các ch t n n. Quá trình này g n gi ng nh làm ng ố t yêu c u b ng cách s d ng quá trình m đi n chi ti ử ụ t ho c ng su t trên kim lo i, s mà không t o ra nhi ặ ứ ử ạ t. Sau khi t o m t l p kim d ng cho m t l ng c a chi ti ế ụ ặ ư lo i trên b m t l ng, chi ti c đi n đ y b ng v t t đ ầ ế ượ ạ li u Epoxy nhôm b ng cách phun lên v t li u đ t o ậ ệ ệ thành khuôn phun có chi u d y 3mm gi a khuôn và ữ trình hóa r n ch n l c b ng tia ử d ng quá ph n rót. S ọ ọ ắ đã ch t o khuôn laser, các nhà nghiên c u c a IFAM ế ạ ủ ứ v i b t Electrolux và sau đó đi n đ y v i PbAg2Sn2. ầ ề ớ Đi u này cho phép t o nên m t l t ng l n các chi ti ề đ ấ ừ ụ ượ

ạ d ng c . ụ

ả

11/15/13 46

Ứ

NG D NG Ụ

11/15/13 47

Ứ

NG D NG Ụ

11/15/13 48

c thi

ể

ế ế

ấ

ả

ủ

NG D NG Ụ Ứ • S phát tri n c a máy móc mà đ ượ ủ ự

ấ

ổ

ờ

ầ

ừ

ộ

ợ ả

ằ

ẳ

ỏ

ệ

ấ

ộ

ẫ

ư ả

ấ

ả

ẽ ả ế

ả ủ

ộ

ố

ằ

ệ ở ả

ủ

ầ

ẽ ả ệ ự ộ

t k cho ự s n xu t nhanh s làm gi m s đóng góp c a ẽ ả chi phí máy móc t i các chi phí s n xu t thành ả ớ t quá th i gian. T đây m t ph n t ng h p v ượ quá trình gi m đáng k trong chi phí máy móc ể b ng cách mô ph ng theo máy thêu k t b ng ế laser cho vi c s n xu t m t kh i l ng l n c a ủ ớ ố ượ ả s đ n khuôn m u. H n n a vi c thu nh kinh t ế ẽ ế ỏ ệ ữ nh s n xu t nhanh phát tri n r ng rãi h n, đi u ề ơ ể ộ đó s gi m chi phí cho c máy móc và v t li u. ậ ệ Các k t qu c a m t chu kỳ dài gi ng nhau ch ỉ ra r ng chi phí nhân công s bao g m vi c gia ồ tăng thành ph n c a chi phí s n xu t t o b i s n ấ ạ xu t nhanh nh ng vi c t đ ng hòan thành có th làm gi m đi u này. ả

ư ề

ấ ể 11/15/13