Thiết kế & Phát triển sản phẩm

TẠO MẪU SẢN PHẨM & CÔNG NGHỆ IN 3D P2

Bài viết này được trích từ bộ sách “Thiết kế và phát triển sản phẩm” nhằm chia sẻ kiến thức về Thiết kế, Nghiên cứu & Phát triển tới cộng đồng. Nội dung các bài viết chỉ dừng ở mức cơ bản, các bài chuyên sâu hơn xin xem ở link https://meslab.vn/rdi

Đối với các khách hàng đã mua sách cũ, MES LAB có chương trình hoàn tiền mua sách khi đặt mua tài liệu mới. Chi tiết xin xem tại https://meslab.vn/rdi-toolkit

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 mô hình máy tính đến các cách truyền thống như dùng bìa carton, dùng bọt, dùng đất sét, thạch cao…

Hiện nay, người ta dùng 2 công 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
    • Tự động tính toán các thông số vật lý: khối lượng, thể tích…
    • Có giao diện với các công cụ tính toán kỹ thuật (FEA)
    • Dò và phát hiện các xung đột hình học
    • Tạo Danh mục vật tư (BOM – Bill of Materials)
Mẫu sản phẩm dựng trên phần mềm 3D Studio Max. Nguồn: Rathish Ravi/Wikimedia Commons.

Có rất nhiều phần mềm máy tính hỗ trợ công tác tạo mẫu này như: SolidWorks, CATIA, Pro Engineer (Creo Elements), Artcam,… Thông tin về các phần mềm này có thể tìm hiểu thêm trên diễn đàn MES Lab.

Các phương pháp tạo hình cổ điển như dùng đất sét, thạch cao, bìa carton…cũng không 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 công nghệ này, có thể xem trên MES Lab. tại mục “Công nghệ tạo mẫu nhanh” ở địa chỉ http:// meslab.org/mes/forums/285

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 quang hóa và phần mềm điều khiển. Trong công nghệ SLA này, một chùm tia laser tử ngoại được chiếu vào 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.

Quá 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, công nghệ  này có tên là Stereolithography nghĩa như là “khắc nổi” (khác với “khắc chìm”). Hình 11.10 minh họa nguyên lý hoạt động của công nghệ này.

Mẫu làm bằng phương pháp SLA. Nguồn: Wizard191/Wikimedia Commons.

Công nghệ tạo mẫu nhanh FDM (Fused Deposition Modeling)

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 đầu phun được gia nhiệt để làm chảy vật liệu. Đầu phun này có vị trí được điều chỉnh tọa độ bằng phần mềm máy tính dựa trên biên dạng hình học 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 đông đặc lại và chúng ta thu được sản phẩm ở thể rắn.

Vật liệu cho công nghệ in FDM khá phong phú: ABS, Polycarbonate, kim loại dễ chảy…

Thiết bị dùng phương pháp FDM trong dự án RepRap. Nguồn: CharlesC/Wikimedia Commons.

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 tạo 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  còn  có thể tạo ra các mẫu sản phẩm có mật độ vật liệu cao như phương pháp gia công khác (đúc) nên mẫu làm ra có cơ tính tốt, có thể dùng để sản xuất đơn chiếc.

Copyright © 2019 MES LAB. Address: An Lac Building, 368B Quang Trung Street, Ha Dong District, Ha Noi, Vietnam
Hotline: 0917.51.9900 | Email: meslab@meslab.vn

To Top