Kỹ thuật in 3D và sự ảnh hưởng trực tiếp đối với khối ngành kỹ thuật

Nội dung bài viết trình bày các phương pháp chế tạo cơ khí hiện nay: Gia công bằng dao, gia công bằng tia laser, gia công bằng tia nước v.v. Các phương pháp gia công chế tạo linh kiện điện tử: phương pháp khắc li tô, phương pháp li tô quang v.v. Mời các bạn tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kỹ thuật in 3D và sự ảnh hưởng trực tiếp đối với khối ngành kỹ thuật KỸ THUẬT IN 3D VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG TRỰC TIẾP ĐỐI VỚI KHỐI NGÀNH KỸ THUẬT Lưu Lê Thanh Bảo, Đào Duy Đạt Viện Công nghệ Việt-Nhật, Trường Đại học Công nghệ TP.Hồ Chí Minh GVHD: TS. Hà Minh TuấnTÓM TẮTCác phương pháp chế tạo cơ khí hiện nay: Gia công bằng dao, gia công bằng tia laser, gia côngbằng tia nước v.v. Các phương pháp gia công chế tạo linh kiện điện tử: phương pháp khắc li tô,phương pháp li tô quang v.v.Các phương pháp trên đều có chung một điểm đều là chế tạo theo phương thức từ trên xuống.Phương pháp này đang tồn tại 1một số nhược điểm và trong tương lai gần những nhược điểm đósẽ gây cản trở cho sự phát triển của các ngành kỹ thuật, đó là rất khó để có thể tạo được những linhkiện điện tử nhỏ như nguyên tử và không thể chế tạo những chi tiết phức tạp. Nhưng những điềunày đối với phương pháp in 3D thì có thể làm được trong tương lai. Những lợi ích do phương phápchế tạo mới này mang lại sẽ thay đổi hoàn toàn ngành kỹ thuật.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ IN 3DCông nghệ in 3D bao gồm một loạt các quá trình và công nghệ cung cấp đầy đủ khả năng để sảnxuất các chi tiết và sản phẩm từ các loại vật liệu khác nhau. Về cơ bản, tất cả các quy trình côngnghệ đều có điểm chung là cách thức thực hiện sản xuất, là quá trình điền đầy các lớp của chấtphụ gia, trái ngược hoàn toàn với quy trình sản xuất truyền thống như làm khuôn.Công nghệ in 3D là quá trình tạo ra các mô hình vật lý (mẫu thực) từ mô hình số hóa (file thiết kế 3Dtrên máy tính) một cách tự động thông qua các máy in 3D.Về cơ bản, để phân biệt nguyên lý phía sau công nghệ in 3D đó là quá trình sản xuất chất phụ gia.Và điều này thực sự là chìa khóa vì in 3D là một phương pháp hoàn toàn khác dựa trên công nghệtiên tiến là xây đắp, xếp chồng các lớp vật liệu để tạo ra mô hình sản phẩm.Đối với nhiều ứng dụng của quá trình thiết kế truyền thống và quá trình sản xuất vẫn có những hạnchế chưa thể khắc phục được như, việc bao gồm chi phí đắt tiền để mua dụng cụ cắt, máy mócthiết bị, đồ gá có thể dẫn tới 90% vật liệu ban đầu sử dụng bị lãng phí.Ngược lại, công nghệ in 3D là quá trình tạo ra đối tượng một cách trực tiếp, bằng cách xếp tầng cáclớp vật liệu theo các cách khác nhau tùy thuộc vào công nghệ sử dụng trong in 3D. Cách hiểu đơngiản về công nghệ in 3D cho bất cứ ai đang cố gắng để hiểu về khái niệm này thì công nghệ in 3Dgiống như việc xây dựng một số thứ với các khối Lego một cách tự động.8982 NHỮNG LOẠI MÁY IN 3D TÁC ĐỘNG TRỰC TIẾP VÀO NGÀNH KỸ THUẬT2.1 Fused Deposition Modeling (FDM) Hình 1: Mô hình hoạt động máy in 3D FDMFDM là quá trình bồi đắp vật liệu bằng cách nung nhựa sợi nóng chảy dẻo rồi tạo từng lớp theomặt cắt 2D sau mỗi lớp trục Z sẽ nâng lên độ cao bằng độ cao của một lớp in để dần tạo nên cấutrúc chi tiết. Vật liệu in là sợi nhựa dẻo (PLA, ABS…) được dẫn từ một cuộn tới đầu chuyển động điềukhiển bằng động cơ và hệ thống cuốn. Khi sợi nhựa tới đầu đùn nó được nung chảy bởi nhiệt độsau đó được đùn theo vòi đầu đùn và in biến dạng theo mặt cắt của chi tiết.Vật liệu in: Sợi nhựa PLA, ABS…Ưu điểm: Là công nghệ in 3D giá rẻ, chi phí cho thiết bị và vật liệu thấp. Thường sử dụng trong cácsản phẩm cần chịu lực, sản phẩm có độ cứng cao. Tốc độ tạo hình 3D nhanh.Nhược điểm: Ít khi dùng trong lắp ghép vì độ chính xác không cao, do sai số đường kính sợinhựa. Khả năng chịu lực không đồng nhất.2.2 Stereolithography (SLA) Hình 2: Mô hình hoạt động máy in 3D SLA 899SLA là kỹ thuật dùng tia laser làm đông cứng nguyên liệu lỏng để tạo các lớp mặt cắt cho đến khisản phẩm hoàn tất. Có thể hình dung kỹ thuật này như sau: đặt một bệ đỡ trong thùng chứanguyên liệu lỏng, chùm tia laser di chuyển lên mặt trên cùng của nguyên liệu lỏng theo hình mặtcắt ngang của sản phẩm làm lớp nguyên liệu này cứng lại. Bệ đỡ chứa lớp nguyên liệu đã cứngđược hạ xuống để tạo một lớp mới, các lớp tiếp theo được thực hiện tiếp tục đến khi sản phẩmhoàn tất.Vật liệu: Nhựa lỏng Resin.Ưu điểm: Công nghệ SLA có khả năng tạo ra các mô hình có độ phân giải cao, sắc nét và chínhxác. Sử dụng nguồn laser nên tốc độ in nhanh hơn các công nghệ FDM. Tiết kiệm được nguyên liệuso với các phương pháp gia công truyền thống, nhựa lỏng thừa khi in xong chi tiết vẫn dùng để táisử dụng trong các lần in tiếp theo.Nhược điểm: Chi phí cho thiết bị và vật liệu in 3D khá đắt, sản phẩm in 3D bị giảm độ bền khi đểlâu dưới ánh sáng mặt trời.2.3 Digital Light Processing (DLP) Hình 3: Mô hình hoạt động của máy in 3D DLPCơ bản công nghệ này gần như giống vớ ...