Nghiên cứu ứng dụng công nghệ SDM

1MỤC LỤC Giới thiệuKhái niệmĐặc điểmCác phương pháp tạo lớpThiết bị sử dụng trong công nghệ SDMCác tính chất vật liệu Quy trình chế tạo Thí nghiệmKết luận Tài liệu tham khảo2GIỚI THIỆUCông nghệ SFF (Solid Free Form Fabrication) là quá trình chế tạo chi tiết 3D dưới dạng từng lớp từ mô hình CAD trên máy tính một cách nhanh chóng. Các giới hạn trong công nghệ SFF:Giới hạn về vật liệuTính chất vật liệu không phù hợp công dụng của chi tiếtTạo thành hình bậc thang trên các mặt nghiêng (hình)Trường đại học Carnegie Mellon (CMU) đã phát triển một công nghệ mới để khắc phục những nhược điểm trên, đó là công nghệ SDM (Shape Deposition Manufacturing) Back3BỀ MẶT BẬC THANG VÀ BỀ MẶT ĐƯỢC GIA CÔNGBack4KHÁI NIỆMCông nghệ SDM cơ bản bao gồm một chu trình thêm vật liệu và lấy vật liệu đi (hình). Chi tiết được xây dựng từ dưới lên trên cho đến khi được hoàn thành. Ở những cấu trúc của chi tiết bị công-xôn thì cần phải xây dựng lớp vật liệu đỡ và phần vật liệu này được lấy ra sau khi hoàn thành. Quá trình thêm vật liệu có nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp đùn, phương pháp đúc, phương pháp hàn, phương pháp dùng chất đông rắn Quá trình lấy đi vật liệu thường sử dụng phương pháp gia công cắt gọt trên máy phay CNC 3 trục hoặc 5 trục.Back5NGUYÊN LÝ CÔNG NGHỆ SDMBackQUÁ TRÌNH SDM7ĐẶC ĐIỂMBề mặt nghiêng của chi tiết không có hình hạng bậc thang do được gia công cắt gọt Quá trình xây dựng chi tiết của công nghệ SDM là dạng 3D. Do đó, tùy vào hình dạng chi tiết mà mô hình CAD được cắt thành những lớp có bề dày không bằng nhau làm cho năng suất được tăng lên.Phạm vi sử dụng vật liệu rộng rãi làm tăng khả năng ứng dụng của chi tiết tạo ra.Trong một chi tiết sử dụng được nhiều loại vật liệu khác nhau. Đặc biệt, có thể cấy những cảm biến vào chi tiết trong quá trình xây dựng. Chu trình gồm bốn bước có thể cấy cảm biến vào trong chi tiết (hình). Back8CHU TRÌNH XÂY DỰNG GỒM 4 BƯỚCBackPHAÂN LOAÏICó hai dạng SDM :HEÄ THOÁNG THÖÙ NHAÁTHệ thống được ghép bởi nhiều thiết bị :Một robot.Một máy phay CNC.Một máy lắng đọng.Một máy bắn bi.Một máy làm sạch.HEÄ THOÁNG SDM THÖÙ NHAÁTHEÄ THOÁNG SDM THÖÙ NHAÁTSDM Robotic Implementation at Carnegie Mellon universityHEÄ THOÁNG SDM THÖÙ HAIHệ thống được tích hợp máy phay CNC và máy lắng đọng vật liệu.HEÄ THOÁNG SDM THÖÙ HAIIntegrated CNC Shaping/Deposition MachinePHÖÔNG HÖÔÙNGBước đầu : Ghép các giai đoạn với nhau gồm hai máy : Máy phay CNC 3 trục.Máy lắng đọng vật liệu.16CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO LỚPTạo lớp bằng phương pháp đùn nhựa.Tạo lớp bằng phương pháp đông rắn của vật liệu epoxy.Tạo lớp bằng phương pháp đúc sáp.Tạo lớp bằng phương pháp kết đông vật liệu photocurable bằng tia cực tím.Tạo lớp bằng phương pháp vi đúc.Tạo lớp bằng phương pháp hàn MIG.Tạo lớp bằng phương pháp phun phủ.Back17TẠO LỚP BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÙN NHỰA Back18TẠO LỚP BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÔNG RẮN VẬT LiỆU EPOXYBack19TẠO LỚP BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC SÁPBack20TẠO LỚP BẰNG PHƯƠNG PHÁP KẾT ĐÔNG VẬT LiỆU PHOTOCURABLE BẰNG TIA CỰC TÍMBack21TẠO LỚP BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI ĐÚCBack22TẠO LỚP BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÀN MIGBack23TẠO LỚP BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHUN PHỦBack24THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ SDMDạng trạm làm việc có hổ trợ cánh tay robot: Các bước trong chu trình được đặt ở các tram ở các vị trí khác nhau, cánh tay robot có nhiệm vụ di chuyển một tấm đế để xây dựng chi tiết từ trạm này đến trạm khác theo chương trình thiết kế sẵn (hình).Dạng tích hợp: Các bước trong chu trình được thực hiện ở một ví trí cố định (hình).Back25DẠNG TRẠM LÀM VIỆC CÓ HỔ TRỢ CỦA CÁNH TAY ROBOTBack26DẠNG TÍCH HỢPBack27CÁC TÍNH CHẤT VẬT LiỆU Các tính chất vật liệu liên quan đến quá trình đắp thêm vật liệu :Độ co rút, độ nhớt, độ kết dính các lớp cùng vật liệu, độ kết dính các lớp khác vật liệu, tính sinh nhiệt khi đông rắn, độ sâu đông rắn, thời gian đông rắn. Các tính chất vật liệu liên quan đến quá trình gia công :Tính dẻo của vật liệu.Tính mềm của vật liệu. Các tính chất của vật liệu liên quan đến quá trình lấy vật liệu đỡ :Nhiệt độ chảy của vật liệu.Đặc tính chảy lỏng của vật liệu.Đặc tính hòa tan của vật liệu. Back28QUY TRÌNH CHẾ TẠO Back29THÍ NGHIỆMThiết kế mô hình CAD Lựa chọn hướng xây dựng chi tiết Tách lớp và tách khối mỏngLập quy trình chế tạo.Tạo mã G-codeChi tiết sau khi chế tạoBack30MÔ HÌNH CADBack31LỰA CHỌN HƯỚNG XÂY DỰNGBack32TÁCH LỚP VÀ TÁCH KHỐI MỎNGBack33LẬP QUY TRÌNH CHẾ TẠOBack34MÁY VMC 50035ĐỒ GIÁ 36CHI TIẾT SAU KHI CHẾ TẠO37MỘT SỐ CHI TIẾT KHÁC38KẾT LUẬNCông nghệ SDM có thể thực hiện trên những thiết bị sẵn như máy phay CNC làm cho giá thành chế tạo giảm. Công nghệ SDM có thể được ứng dụng để chế tạo những chi tiết phức tạp trong robot, những chi tiết không lắp ghép làm cho kích thước trở nên nhỏ gọn, đồng thời với việc sử dụng nhiều loại vật liệu nên làm tăng khả năng ứng dụng. Back39TÀI LIỆU THAM KHẢOĐoàn Thị Minh Trinh, Công nghệ CAD/CAM, NXB KHKT, 1998 Đặng Văn Nghìn và nhiều tác giả, Hội thảo nghiên cứu và ứng dụng công nghệ tạo mẫu nhanh lần 3, 2003 Friedrich B.Prinz và nhiều tác giả, Rapid prototyping in Europe and Japan, Japanese and World Technology Evaluation Centers, 1997 D.T.Pham, S.S.Dimov, Rapid Manufacturing, Springer, 2001 P N Rao, CAD/CAM Principles and Applications, Mc Graw–Hill, 2002 W. S. Potter, Epoxide resins, The plastics institute. Back