in 3D bằng phương pháp FDM

Đánh giá

1. Ưu điểm của công nghệ in 3D FDM

Nhiều công ty thấy được lợi ích mà các công nghệ tạo mẫu nhanh mang lại cho hãng để sản xuất ra các chi tiết thay cho việc thiết kế sơ bộ, công đoạn kiểm tra và tạo mẫu chuyên dụng. Các hệ thống Stereolithography và Lazer Sintering không thể được thực hiện trong văn phòng.

cong nghe in 3D FDM
Sơ đồ nguyên lý của máy in 3D FDM

Các máy Stereolithography sử dụng chất lỏng cơ khí ô nhiễm, chúng phải được xử lý cẩn thận. Phương pháp Lazer Sintering sử dụng các hạt kim loại nhỏ hoặc bột plastic có thể gây ô nhiễm. Cả hai quá trình này đều sử dụng năng lượng tia lazers có thể gây nguy hiểm cho mắt. Những đặc điểm này đã nói nên hê thống Stereolithography và Lazer Sintering được lắp đặt cho một phần các thiết bị từ phòng kỹ thuật.

Từ việc các công ty muốn tạo ra các mẫu nhanh nhưng lại không muốn tốn nhiều kinh phí cho việc lắp đặt một bộ phận thực hiện việc tạo mẫu nhanh FDM có thể cung cấp một sự lựa chọn tốt nhất. So sánh với phương pháp Stereolithography và Lazer Sintering thì có vẻ như FDM rõ ràng là một công nghệ thấp.

2. Nguyên lý hoạt động công nghệ in 3D FDM

Thay cho tia lazers và các vật liệu, FDM xây dựng bằng cách kéo dài nhựa nóng chảy rồi hoá rắn từng lớp tạo nên cấu trúc chi tiết đặc. Vật liệu xây dựng trong cấu trúc của một sợi đặc mảnh, được dẫn từ một cuộn tới đầu chuyển động điều khiển bằng động cơ servo. Khi sợi này tới đầu dò nó được nung chảy bởi nhiệt độ sau đó nó được đẩy ra qua vòi phun lên mặt phẳng chi tiết.

Khi vật liệu nóng chảy được đẩy ra, nó được san bằng nhờ vòi phun theo cách mà thợ hàn hay hoạ sỹ sử dụng mũi ống để trải vật liệu. Độ rộng của đường trải có thể thay đổi trong khoảng từ 0,0076 đến 0,038 inc ( từ 0,193 đến 0,965mm ) và được xác định bằng kích thước của miệng phun.Miệng phun không thể thay đổi trong quá trình tạo mẫu, vì thế việc phân tích mô hình phải được chọn lựa trước.

Khi kim loại nóng chảy được san đều nó nguội nhanh khoảng 1/10(s) và đông cứng lại. Khi một lớp được phủ hoàn thành mặt phẳng giá đỡ di chuyển xuống phía dưới một lớp mỏng thông thường từ 0,005 đến 0,01 inc
( từ 0,178 đến 0,356mm) và quá trình được lặp lại

Cũng như phương pháp Stereolithography và Lazer Sintering, hệ thống FDM đọc file STL theo đầu vào tiêu chuẩn của tất cả các phương pháp tạo mẫu nhanh. File STL bao gồm một lưới tam giác kín được tạo ra từ mặt phẳng của mô hình CAD. Phần mền trong hệ thống FDM sẽ cắt file STL thành chuỗi các mặt cắt ngang, nó được đồ lại bởi đầu phun vật liệu.

Để tạo ra chi tiết chính xác, nó điều khiển nhiệt độ tới hạn của buồng và quá trình hình thành chi tiết. Nhiệt độ của buồng phải được giữ thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của vật liệu vì thế chỉ cần một lượng nhiệt nhỏ cũng đủ nung chảy sợi tóc đẩy ra và hình thành chi tiết không bị lún xuống hoặc biến dạng. Chi tiết phải được giữ đủ lạnh để vật liệu nóng chảy hoá cứng và liên kết lại với nhau.

3. Vật liệu support in 3D

Phần nhô ra hoặc phần cách ly của các chi tiết FDM đòi hỏi trợ giúp chung gian trong quá trình xây dựng. Các máy FDM sử dụng miệng phun thứ hai bên cạnh miệng phun cơ bản để phun vật liệu phụ trợ cần thiết. ?(Stratasys) cung cấp 2 loại vật liệu phụ trợ. Vật liệu loại sáp cho các máy với giá thấp và loại vật liệu tan trong nước với máy có giá đắt hơn. Sáp phụ trợ có thể bị phá hỏng từ chi tiết nhưng rất khó gỡ bỏ từ các rãnh bên trong hoặc các chi tiết nhỏ. Vật liệu phụ trợ tan trong nước có thể bị hoà tan trong một bể được khuấy. Các phụ trợ khác đều được loại bỏ, chi tiết FDM không cần khâu hậu xử lý.

4. Độ chính xác và chất lượng bề mặt in 3D FDM

Hệ thống FDM của hãng Stratasys với cấp chính xác nằm trong dải +/- 0,005 inc ( +/- 0,127 mm). Độ nhám bề mặt của chi tiết FDM không tốt bằng chi tiết chế tạo từ phương pháp Stereolithography nhưng cao hơn so với những chi tiết sản xuất bằng Lazer Sintering. Nhưng ngược lại các chi tiết dung phương pháp chiếu có kết cấu mịn. Chi tiết FDM xuất hiện gân bởi vì cả các lớp ngang và đường dịch chuyển đều xuất hiện lặp lại.

5. Vật liệu in 3D

Những năm qua, Stratasys đã phát triển một số vật liệu bột nhựa cho hệ thống FDM. Một loại để sản xuất ra chi tiết có chất lượng cao là ABS. Một số loại vật liệu khác gồm sáp dùng cho khuôn xung quanh chi tiết, polycacbonate cho các chi tiết bền, và polyphenyl sulfones dùng cho các ứng dụng chịu nhiệt. Chi tiết FDM do được chế tạo từ các vật liệu đã qua nóng chảy và đông đặc, thể hiện đặc tính vật lý đóng so với các chi tiết làm từ vật liệu tương tự nhưng bằng phương pháp khác.

6. Tốc độ in 3D

Bởi vì hệ thống FDM tạo chi tiết bằng cách kéo dài thu hẹp các hạt vật liệu, chi tiết rộng, dạng khối hoặc có thành dày phải mất một thời gian dài mới hoàn thành. Những chi tiết nhỏ hoặc thành mỏng có thề được tạo ra khá nhanh. Thời gian cần thiết để chế tạo chi tiết phụ thuộc vào tốc độ đông đặc của hệ thống FDM ( xác định bằng kích thước của vòi phun),chiều cao của chi tiết ( số lượng lớp ) kích thước chiều ngang của chi tiết ( thời gian cần thiết để đông đặc mỗi lớp) , số lượng và độ phức tạp của phụ gia đòi hỏi ( phụ gia cho mỗi lớp tạo thanh một bước riêng biệt).

7. Lựa chọn sử dụng máy in 3D

Các chi tiết FDM cứng và bền hơn so với các chi tiết sản xuất bằng stereolithography nhưng chúng có chất lượng bề mặt kém và không sắc cạnh. Vật liệu ASB, polycacbonate, polyphenyl sulfone có khẩ năng chịu nhiệt, cơ học, và chịu ẩm do vậy chi tiết FDM có thể sử dụng cho giới hạn rộng các mẫu chuyên dụng, phụ thuộc vào từng ứng dụng. Chi tiết FDM không bị rỗ và không cần thấm tôi lần hai. Không như stereolithography hoặc Lazer sintering, máy FDM có thể được sử dụng trong môi trường văn phòng và vật liệu FDM không cần nhiều xử lý đặc biệt. Nhiều hệ thống FDM có giá rẻ hơn so với stereolithography và Lazer sintering. Đối với những công ty muốn sản xuất ra những mẫu bền và chính xác cho hãng. FDM có thể là một lựa chọn tốt

8. Lưu ý công nghệ in 3D FDM

Khi đặt ra môt trinh tự tao chi tiết bằng phương pháp nung chảy cô đặc,tính toán:

+Kích thước chi tiết: Có thể chi tiết được tạo ra từ một phôi đơn giản nhờ máy cung cấp. Chi tiết lớn có thể được tạo ra từ nhiều phôi sau đó gắn chúng lại với nhau nhưng mất nhiều thời gian và giản độ chính xác.

+Loại bỏ phụ trợ: Có nhiều chỗ trong chi tiết của bạn mà phụ trợ không thể xâm nhập được?Nếu vậy nên sử dụng phụ trợ hoà tan được trong nước

+Đặc điểm của kích thước: Chi tiết của bạn có nhiều phần mà kích thước xuất hiện trong quá trinh hình thành như độ dày không?Hệ thống FDM có thề tạo ra các bộ phận rất nhỏ.

+Chiều dày lớp: Các lớp mỏng có thể giảm thời gian cho xử lý cuối, nhưng cần nhiều thời gian máy gây phí tổn.Tăng kích thước hạt và chiều dày lớp làm tốc độ tăng lên nhưng nên dùng cho một phần chi tiết.

Leave A Reply

Your email address will not be published.