tài liệu tham khảo các phương pháp gia công KĨ THUẬT CHẾ tạo 3

tài liệu tham khảo các phương pháp gia công KĨ THUẬT CHẾ tạo 3 tài liệu tham khảo các phương pháp gia công KĨ THUẬT CHẾ tạo 3 tài liệu tham khảo các phương pháp gia công KĨ THUẬT CHẾ tạo 3 tài liệu tham khảo các phương pháp gia công KĨ THUẬT CHẾ tạo 3 tài liệu tham khảo các phương pháp gia công KĨ THUẬT CHẾ tạo 3

CHAPTER 20: Rapid-Prototyping Processes and Operations

Question 20.1 Sự khác nhau cơ bản giữa sản xuất bổ sung và tạo mẫu nhanh là gì?

Trả lời:

Đúng là tạo mẫu nhanh thường sử dụng các công nghệ bổ trợ sản xuất (cả máy công nghiệpphức tạp, chẳng hạn như khắc nổi, thiêu kết bằng lazer , và máy in 3D chi phí thấp), nhưng không phảilúc nào cũng vậy

Tạo mẫu nhanh đề cập trong thực tế để sản xuất nhanh của nguyên mẫu cho các mục đích khácnhau bao gồm các cuộc làm việc và trực quan, đánh giá hiệu quả chức năng, hỗ trợ các bộ phận làm việckhác Trong nhiều trường hợp, nguyên mẫu nhanh chóng như vậy cũng thu được bằng phương tiện tốc

độ cao máy tính gia công điều khiển số hoặc sử dụng các quá trình hình thức sao chép nhanh chóng, saukhi có mô hình ban đầu

Sản xuất bổ sung làm cho tham chiếu đến bất kỳ qui trình công nghệ sản xuất theo từng lớphoặc rã lớp Trong nhiều trường hợp, Công nghệ chế tạo bổ sung (Additive Manufacturing Technologies

- viết tắt AMTs ) được sử dụng cho việc thu thập mẫu, như chúng thường không được dùng theo hướngsản xuất hàng loạt lớn Tuy nhiên, trong những năm gần đây, ngày càng nhiều AMTs đang được sử dụngcho các bộ phận chính thức, đặc biệt là khi các mô hình hình học phức tạp hoặc cho sự kết hợp của cácchức năng đặc biệt

Question 20.2: Phương pháp tạo mẫu nhanh lập thể ( khắc nổi ) là gì?

Trả lời:

Phương pháp tạo mẫu nhanh lập thể ( khắc nổi ) là một trong một số phương pháp được sử dụng

để tạo các mẫu in 3D Quá trình này là dựa trên nguyên tắc của sự hóa rắn

(đông cứng) photopolymer lỏng sang một dạng định hình cụ thể Một thùng chứa có hệ truyềnđộng làm việc theo cơ chế có thể được hạ xuống và đưa lên được đổ đầy dung dịch lỏng photopolymer.Các chất lỏng là một hỗn hợp của monome acrylic, oligomer

(trung gian polymer), và một photoinitiator (một hợp chất tạo ra sau phản ứng hấp thụ ánh sáng)

Question 20.3 Phương pháp tạo mẫu ảo là gì? Nó khác với phương pháp phụ gia như thế nào? Trả lời:

Phương pháp tạo mẫu ảo là một dạng phần mềm hoàn toàn của mẫu có sử dụng tiên tiến đồ họa

và môi trường thực tế ảo cho phép các nhà thiết kế để kiểm tra một phần trong một cách, công nghệ

này được sử dụng bởi thông thường, các gói CAD thông thường để vẽ lại một một phần để các nhà thiết

kế có thể quan sát và đánh giá nó như nó được rút ra

Question 20.4 Phương pháp rãi dây nóng chảy là gì?

Trả lời:

Phương pháp rải dây nóng chảy (FDM) Sử dụng 1 giá đỡ robot điều khiển đầu phun di độngtheo hai hướng chính trên bàn Cánh tay robot có thể nâng cao hoặc hạ xuống nếu cần Cuộn dây nhựadẻo được phun thông qua đầu phun (heated build head) Ban đầu dây nhựa dẻo được phun ra dưới dạngbọt với tốc độ không đổi Khi layer đầu tiên hoàn thành, bàn đỡ hạ xuống, đầu phun tiếp tục phun xếpchống các layer sau lên layer đầu tiên

Tuy nhiên, có nhiều chi tiết khó có thể chế tạo trực tiếp vì đầu phun phải phun vào những vị trí

mà không có vật liệu đỡ bên dưới Để giải quyết vấn đề này, ta phun vật liệu để tạo giá đỡ như hình (b).Những lớp giá đỡ này có độ bền kém, dễ dàng phá bỏ khi hoàn thành chi tiết yêu cầu

Kích thước đầu phun từ 0,05-0,12mm Theo phương x – y, độ chính xác có thể đạt tới 0,025mm.Phương pháp FDM có thể dung dây phi kim hoặc kim loại Nếu dung dây kim loại thì cần phải

có laser để gia nhiệt và kết dính các phần lại với nhau

Nếu độ nhám bề mặt sản phẩm không tốt; người ta có thể cải thiện bằng cách nung nóng, đánhbóng bằng cát hoặc mạ lớp áo choàng (có thể là sáp)

Question 20.5 Giải thích ý nghĩa của công cụ nhanh ?

Trả lời: Một vài phương pháp được sản xuất nhờ các dụng cụ sản xuất nhanh cũng như ý nghĩa của quá

trình tạo mẫu nhanh Lợi thế của dụng cụ nhanh bao gồm những điều:

1 Giá cao nhân công và kĩ thuật cho việc tạo mẫu nhanh được khắc phục

2 Dẫn đến ít tiêu tốn thời gian

3 Những thiết kế rỗng có thể được thực hiện dễ dàng với việc đúc những chi tiết nhẹ có thể dễdàng hơn

4 Tích hợp công nghệ CAD cho phép khuôn mẫu với dụng cụ khuôn nền và chế tạo những miếnginsert Kĩ thuật tạo mẫu nào tương lại sẽ giảm chi phí dụng cụ cho sản xuất

5 Kênh làm mát và nguội được đặt trong khuôn có thể được tối ưu hóa , giảm thời gian quá trìnhsản xuất

6 Sự co rút khi đông đặc hay co rút về nhiệt có thể được bù trừ tự động thông qua phần mềm đểsản xuất dụng cụ hợp lý và sản xuất được những chi tiết mong muốn

Khuyết điểm chính của phương pháp này là giảm độ bền của công cụ hoặc những bộ phận của côngcụ

Question 20.6 Tại sao Photopolymer lại được dùng chủ yếu cho ở phương pháp stereolithography?

Trả lời : Vì chi phí thấp, chất lượng cao, có thể thao tác vì độ bền dẻo.

Question 20.7 Giải thích ý nghĩ của những cụm từ sau đây: (a) 3DP, (b) LOM,(c) STL, (d) SGC, (e) FDM, và (f) LENS.

Trả lời: Three-dimensional-printing (3DP): In 3D là một quá trình làm cho khối 3D từ một tập tin kỹ

thuật số Việc tạo ra một đối tượng 3D in được thực hiện bằng cách sử dụng các quy trình phụ

Stereolithography (STL) : Phương pháp tạo mẫu nhanh lập thể ( khắc nổi ) là một trong một sốphương pháp được sử dụng để tạo các mẫu in 3D Quá trình này là dựa trên nguyên tắc của sự hóa rắn

(đông cứng) photopolymer lỏng sang một dạng định hình cụ thể Một thùng chứa có hệ truyền động làmviệc theo cơ chế có thể được hạ xuống và đưa lên được đổ đầy dung dịch lỏng photopolymer.

Solid-ground curing (SGC): Quá trình này độc đáo ở chỗ toàn bộ lát một phần được sản xuất tạimột thời gian.Kết quả là, một thông lượng lớn đạt được, so đó với các qui trình tạo mẫu nhanh khác

Fused deposition modeling (FDM): phương pháp rãi dây nóng chảy là một công nghệ sản xuấtphụ gia thường được sử dụng cho các ứng dụng mô hình, tạo mẫu và sản xuất Nó là một trong những

kỹ thuật được sử dụng để in ấn 3D

Laser-engineered net shaping (LENS): phương pháp tạo hình bằng lazer được dựa trên côngnghệ hàn laser và lớp sơn phủ

Laminated-object manufacturing (LOM): sản xuất nhiều lớp đối tượng

Question 20.8: Nguyên liệu ban đầu được sử dụng trong phương pháp tạo mẫu rãi dây nóng chảy

là gì ? Trong in 3D?

Trả lời:

FDM hoạt động trên một nguyên tắc "chồng lớp" bằng cách đặt từng lớp xuống tạo thành sảnphẩm; sử dụng một sợi dây nhựa hoặc kim loại được quấn thành cuộn

Trong in 3D, vât liệu dạng bột thường được sử dụng là hỗn hợp của các polyme và sợi, cát đúc,

và các kim loại ( kim loại phổ biến được sử dụng trong SDP là thép không gỉ, nhôm, và titan.)

Question 20.9 M ột số nguyên công làm sạch, hoàn thiện sản phẩm trong tạo mẫu nhanh? Tại sao chúng lại cần thiết?

Tr ả lời :

- Một số nguyên công như : phun cát, phủ bề mặt, phun nước, xử lí nhiệt

- Những nguyên công này là cần thiết Ví dụ : phun cát, phủ bề mặt để tăng độ nhẵn bề mặt; phun nước

để lấy phần vật liệu hỗ trợ, xử lí nhiệt để làm tăng độ bền, độ cứng

Question 20.10 Xem xét một tách cà phê gốm và xác định trong đó định hướng bạn sẽ chọn để sản xuất chi tiết nếu bạn đang sử dụng (a) phương pháp sản xuất hợp nhất-lắng đọng hoặc (b) sản xuất nhiều lớp đối tượng.

Trả lời: Trong hợp nhất-lắng đọng mô hình hóa các cốc cà phê sẽ được tạo nguyên mẫu trong cùng một

định hướng như khi nó giữ cà phê; Định hướng này được chọn để giảm thiểu khối lượng hỗ trợ vật chất

và cấu trúc cần thiết (xem Hình 20.5 trên p 532) Trong nhiều lớp đối tượng sản xuất cốc cà phê sẽđược đặt trên mặt của nó để giảm thiểu số lượng các lớp từ vật liệu "hỗ trợ" luôn được sản xuất Lưu ý,

tuy nhiên, các bộ phận này thường phù hợp với một không gian làm việc có chứa nhiều phần, vì vậy cáctùy chọn này có thể không luôn luôn được theo sau.

Question 20.11 Làm cách nào để sản xuất nhanh dụng cụ cho quá trình ép phun ? Giải thích những khó khăn gặp phải.

Trả lời:

Ép phun Acetal clear epoxy solid (ACES) hay còn gọi là AIM, thường dùng công nghệ tạo mẫunhanh để sản xuất trực tiếp khuôn thích hợp ( thường dùng công nghệ khắc laze) cho ép phun.Khuôn làmột cái vỏ ở cuối được mở ra cho phép điền đầy vật liệu như epoxy, , aluminum-filled epoxy, hoặc kimloại nóng chảy thấp

Phụ thuộc vào vật liệu nhựa sử dụng trọng ép phun, tuổi thọ của khuôn có thể là 10 chi tiết ,hoặc có thể là 100 chi tiết cho một khuôn

Question 20.12 Giải thích ý nghĩa của công cụ tạo mẫu nhanh.

Trả lời :

Công cụ tạo mẫu nhanh có tiềm năng về cơ bản thay đổi quy trình sản xuất như rèn, đúc chết và

PM hoạt động Theo truyền thống, các quá trình này có giới hạn cho các ứng dụng của họ, vì các chi phídụng cụ cao và thời gian dài Các chi phí dụng cụ cao là do chi phí nguyên liệu, nhưng chủ yếu là đểgia công và hoàn thiện; thời chì cao là do kết hợp với thời gian dài để làm lại khi cần thiết Với công cụnhanh chóng, chi phí và thời gian giao hàng cho dụng cụ giảm mạnh Những lợi ích kinh tế là quan trọngnhất cho vừa phải để chạy sản xuất thấp, nơi rèn, đúc chết, PM, vv, thậm chí không thể được xem là sửdụng các phương pháp sản xuất truyền thống chết vì cân nhắc kinh tế Tuy nhiên, với công cụ nhanhchóng, quá trình đó có thể được sử dụng cho một phạm vi rộng lớn hơn của các bộ phận và thời giansản xuất

Question 20.13 Liệt kê các quá trình được mô tả trong chương này là thích hợp nhất cho việc sản xuất các bộ phận bằng gốm Giải thích.

Trả lời :

Đối với sản xuất trực tiếp các bộ phận bằng gốm, in ba chiều có thể là sự lựa chọn tốt nhất Vớicác chất kết dính thích hợp, điều này cũng có thể được thực hiện bằng mô hình hợp nhất-lắng đọng, vàcũng có thể bằng cách chọn lọc thiêu kết laser Tuy nhiên, các hạt gốm sẽ mài mòn các dụng cụ trongFDM và đòi hỏi nhiều nhiệt để cầu chì trong SLS Phương pháp in 3D, nơi một chất kết dính được phunlên các hạt gốm, là cách tiếp cận tốt nhất để làm mảng xanh, mà sau đó được nung trong lò để cầu chìbột

Question 20.14: Vài bộ phận trong các sản phẩm thương mại hiện nay thì trực tiếp sản xuất thông qua các quá trình tạo mẫu nhanh Giải thích.

Trả lời: Hai lý do chính tại sao rất ít bộ phận được sản xuất bởi quá trình tạo mẫu nhanh là chi

phí sản xuất và thời gian sản xuất Lưu ý rằng các vật liệu sử dụng trong tạo mẫu nhanh là rất đắt tiền;cũng có, mặc dù chúng có thể được sản xuất một cách nhanh chóng so với các quá trình tạo mẫu thôngthường (trừ quá trình gia công phức tạp và thiết bị CNC đắt tiền) thì việc sản xuất hàng loạt không phải

là thực tế Có một lời châm biếm rằng việc sản xuất sản phẩm rèn đầu tiên mất sáu tháng và một triệu

đô la, nhưng sản phẩm rèn thứ hai thì gần như miễn phí và chỉ mất vài giây để sản xuất Với tạo mẫunhanh, phần đầu tiên mất một vài giờ Phần thứ hai sẽ mất một vài giờ, và như vậy, không có quy môkinh tế Các quá trình này rất lý tưởng để làm ví dụ duy nhất của sản phẩm, nhưng không dành cho sảnxuất hàng loạt

Question 20.15 Bộ phận nhanh tạo nguyên mẫu có thể được làm bằng giấy không? giải thích

Trả lời: Có, bộ phận nhanh tạo nguyên mẫu có thể được làm bằng giấy Sản xuất nhiều lớp đối

tượng quá trình sản xuất các bộ phận từ giấy hoặc nhựa

Question 20.16 Cẩn thận phân tích một chi tiết tạo mẫu nhanh đã chỉ ra rằng nó được tạo thành lớp với một đường bao sợi phân biệt có thể nhìn thấy trên mỗi lớp Là nguyên liệu chất dẻo nhiệt rắn hay nhựa nhiệt dẻo? Giải thích.

Trả lời:

Các phác thảo chi tiết cho thấy rằng các tài liệu được sản xuất trong mô hình hợp nhất-lắngđọng Quá trình này đòi hỏi lớp liền kề để hợp sau khi được ép đùn Đùn và liên kết rõ ràng là có thểvới nhựa nhiệt nhưng rất khó khăn cho một phản ứng nhiệt

Question 20.17 Tại sao những chi tiết kim loại trong in 3D thường được thấm bởi những kim loại khác ?

Trả lời:

Những chi tiết được tạo ra bằng phương pháp in 3D thì khá là xốp vì vậy có thể thiếu độ bền

In 3D với bột kim loại cũng có thể được thiêu kết với sự kết hợp của kim loại thấm để tạo nên chi tiếtchắc chắn Với giải thích như trên hình 20.10, ở đây chi tiết được tạo ra giống như trước – bột được kếtdính lại Tuy nhiên trình tự tiếp theo là sự thiêu kết bằng cách nung chảy chất kết dính và sự chảy ra củabột kim loại

20.18 Tạo một danh sách những ưu điểm và hạn chế của mỗi phương pháp tạo mẫu nhanh được

mô tả trong chương này

Mô hình lắng đọng nung chảy - Không cần bảo dưỡng bổ

sung

- Vật liệu đa dạng

- Dễ dàng thay đổi vật liệu

- Không tốt cho các tính năngnhỏ, chi tiết và các bứctường mỏng

- Hoàn thiện bề mặt

- Môi trường văn phòng thânthiện.

- Sản phẩm cấp thấp, máymóc ít tốn kém

- Yêu cầu hỗ trợ trên một sốvật liệu / hình học

- Hỗ trợ thiết kế / hội nhập /loại bỏ là rất khó khăn

- Trục Z yếu

- Chậm đối với phần lớn vàdày

Chế tạo quang - Đạt độ chính xác trong

công nghiệp

- Có độ chi tiết cao và tườngmỏng

- Chiếm thị phần và sự hiệndiện trong công nghiệp

- Lớp bề mặt tốt

- Yêu cầu bảo dưỡng bổsung

- Vật liệu bị giới hạn(photopolymers)

- Một số bị cong vênh, co rút

và uốn do biến đổi pha

- Cơ chế hỗ trợ là cần thiết.Thiếu chúng có thể gặp khókhăn

- Độ phân giải cao

- Tiến độ ngắn

- Các bộ phận có thể đượcsơn, gia công, khoan hoặc

mạ crom

- Bộ phận không bền theothời gian và hạn chế tínhchất cơ học

- Không làm việc với các vậtliệu tiêu chuẩn

Thiêu kết bằng laser chọn lọc - Ưu điểm chính là nguyên

mẫu chế tạo xốp (thường là60% tỉ trọng của các bộphận đúc), do đó làm yếu độbền và bề mặt của chúng

- Nhiều biến dựng, hoạt độngphức tạp

- Vật liệu chuyển đổi khókhăn so với FDM và SLA

- Yêu cầu hậu xử lý, kết thúc

- Có tính chất cơ học củaNylon and Polycarbonate

Điện tử nóng chảy - 95% hiệu suất

- Đang phát triển cho hợpkim, thép không gỉ , nhôm

và đông

- Không làm được trên vậtliệu bằng nhựa

- Thời gian ngắn để chuyểnthiết kế thành các nguyênmẫu tương ứng

- Chi phí sản xuất thấp

- Xoá bỏ chi phí lưu trữ

- Tạo ra các cơ hội việc làm

- Một tiềm năng cho sản xuấttốc độ cao

- Yêu cầu hậu sản xuất

- Yêu cầu tiến trình thứ 2

Câu hỏi 20.19 Khi đưa ra một nguyên mẫu của một chiếc ô tô đồ chơi, liệt kê các hoạt động hoàn thiện hậu-nhanh chóng tạo mẫu mà bạn nghĩ rằng sẽ là cần thiết Giải thích.

Phụ thuộc vào quá trình tạo mẫu nhanh-đặc biệt được sử dụng để tạo ra các đồ chơi Hãy xem

ví dụ, hợp nhất, lắng đọng mô hình hóa: Nó có thể được mong muốn để cát hoặc kết thúc bề mặt vì cáckết cấu bề mặt mà tồn tại từ dây tóc ép đùn Một lớp cơ sở và lớp sơn sau đó có thể được áp dụng, theosau là sơn trang trí chi tiết, nếu muốn Stereolithography thể yêu cầu (và nói chung nó làm như vậy) saubảo dưỡng, tiếp theo roughening (chẳng hạn như bằng cách chà nhám) để cho phép sơn dính chặt, tiếptheo là vẽ tranh, như ở trên

Question 20.20: Giả sử polymer lỏng có giá $160/lít, hãy ước lượng giá của một con chuột máy tính được chế tạo bằng phương pháp tạo mẫu nhanh.

Trả lời

Nhận thấy rằng một con chuột phần lớn là rỗng, với một lớp vỏ dày khoảng 3 mm, và từ kích thước tổngthể của chuột, khối lượng nhựa trong đó có thể được tính như khoảng 20.480 mm3(Các kích thước củachuột sẽ thay đổi tùy theo nhà sản xuất chuột) Khi một lít tương đương với 106mm3, các chi phí củanhựa ở chuột sẽ là $ 3,28 (đó là một phần rất nhỏ trong chi phí của con chuột)

Câu hỏi 20.21 Phần đầu đùn trong cài đặt làm mẫu nung chảy-lắng đọng có đường kính 1,25 mm

và tạo ra những lớp dày 0,25 mm Nếu vận tốc đầu đùn và polymer extrudate đều là 50 mm / s, ước tính thời gian sản xuất cho các thế hệ của một 38-mm khối rắn Giả sử rằng có một sự chậm trễ 10 giây giữa hai lớp là người đứng đầu đùn được di chuyển trên một bàn chải sắt để làm sạch Trả lời:

Trước tiên, nếu độ dày của khối lập phương là 38 mm, và các lớp dày 0,25 mm, có 152 lớp, vớitổng số 'không hoạt động' thời gian (152) (15 s) = 2280s Cũng lưu ý rằng các mặt cắt ngang của sợi épđùn trong trường hợp này là hình elip, và do đó hình dạng của nó không dễ dàng xác định từ thông tinđược đưa ra trong các vấn đề Tuy nhiên, chúng ta biết rằng tốc độ extrudate polymer là 50 mm / s vàđường kính lỗ là 1,25 mm, do đó tốc độ dòng chảy khối lượng là

Q = vA = (50 mm / s) [π / 4 (1,25 mm) ^ 2] = 61,36 mm3 / secCác khối lập phương có khối lượng (38) (38) (38) = 54.900 mm ^ 3 và thời gian cần thiết để extrudekhối lượng này là 54.900 / 61,36 = 895 s Do đó tổng thời gian sản xuất là 895 s + 2280 s = 3175 s = 52phút

Câu hỏi 20.22 Sử dụng dữ liệu cho vấn đề 20,21 và giả định rằng độ xốp cho các vật liệu hỗ trợ là 50%, tính toán tốc sản xuất để làm một 100-mm (4 in.) Cốc cao với đường kính ngoài 90 mm (3.5

in.) Và một ống dày 4 mm (0,16 in.) Hãy xem xét các trường hợp (a) với các đầu kín và (b) với sự kết thúc đóng xuống.

Trả lời:

Closed-end xuống Đối với trường hợp này, không có tài liệu hỗ trợ cần thiết Có 400 lớp, 'khônghoạt động' thời gian là 6000S Khối lượng chén tường là

) 4 )(

100 )(

90 ( ) 4 ( ) 90 ( 4 4

2 2

mm mm mm

mm mm

2

000 , 601 ) 100 ( ) 5 87 (

h

d

Từ các tài liệu hỗ trợ có độ rỗng 50% (vì vậyVeff= 300, 500), thời gian cần thiết để extrude các tài liệu

hỗ trợ là t = 300, 500 / 61,36 = 4900 s = 1,36 giờ Vì vậy, tổng thời gian để sản xuất một phần và hỗ trợ

là 2,6 + 1,36 = 3,96, tương đương khoảng bốn giờ

Câu hỏi 20.23 Quan sát bảng 20.2 so sánh các số liệu được cho của vật liệu trong bảng với các vật liệu kim loại hay các vật liệu khác trong phần 1 của cuốn sách này Bình luận trên quan điểm của bạn.

Trả lời:

Đây là một vấn đề mở, và sinh viên cần được khuyến khích phát triển các câu trả lời của riêng mình.Như một ví dụ về một so sánh tốt, những con số dưới đây cho thấy một biểu đồ hai tham số của độ bềnkéo và mô đun đàn hồi cho các vật liệu trong Bảng 20.2 cũng như đối với các vật liệu khác được lựachọn Khi một loạt các giá trị được đưa ra, giá trị trung bình được sử dụng trong biểu đồ này Lưu ý rằngbảng 17.5 trên p.456 cung cấp một so sánh tốt cho Ti-6Al-4V, đó là một vật liệu phôi cho chùm electronnóng chảy

Trong hình này, lưu ý rằng hình vuông tương ứng với vật liệu tạo nguyên mẫu nhanh chóng,hình tròn với các vật liệu từ các quá trình khác Vật liệu xanh là các kim loại, các vật liệu màu đỏ là bahình thức polycarbonate Lưu ý rằng các tính chất cơ học của vật liệu từ các hoạt động tạo mẫu nhanh

có thể so sánh, nhưng hơi thấp hơn, tương đương với các quá trình khác

Câu hỏi 20.24 Máy tạo mẫu nhanh đại diện cho một nguồn vốn đầu tư lớn; do đó, rất ít công ty có thể mua các hệ thống của mình Vì vậy, các công ty dịch vụ sản xuất các bộ phận dựa trên bản vẽ của khách hàng đã trở nên phổ biến Tiến hành một cuộc điều tra chính thức của công ty dịch vụ như vậy, xác định các loại máy tạo mẫu nhanh mà họ sử dụng, và xác định việc sử dụng tỷ lệ phần trăm của từng loại.

Trả lời :

TẠO MẪU NHANH BẰNG PHƯƠNG PHÁP FDM

Nguyên lý hoạt động

FDM ( Fused Deposition Modling) 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 từmột cuộn tới đầu chuyển động điều khiển bằng động cơ servo Khi sợi này tới đầu dò nó được nungchảy bởi nhiệt độ sau đó nó được đẩy ra qua vòi phun lên mặt phẳng chi tiết

Lớp cắt nhỏ nhất :

Khi kim loại nóng chảy được san đều nó nguội nhanh khoảng 1/10(s) và đông cứng lại Khi mộtlớp được phủ hoàn thành mặt phẳng giá đỡ di chuyển xuống phía dưới một lớp mỏng thông thường từ

( từ 0,178 đến 0,356mm) và quá trình được lặp lai

Vật liệu chi tiết

Những năm qua, Stratasys đã phát triển một số vật liệu bột nhựa cho hệ thống FDM Một loại đểsản xuất ra chi tiết có chất lượng cao là ABS Một số loại vật liệu khác gồm sáp dùng cho khuôn xungquanh 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

V ật liệu đỡ

Giá thành phải thấp hơn vật liệu tạo mẫu

- Đầy đủ yêu cầu về cơ tính tương đương với vật liệu tạo mẫu

- Nhiệt độ đông đặc phải thấp hơn vật liệu tạo mẫu

- Dễ dàng bóc tách khỏi vật liệu tạo mẫu sau khi đã hoàn thành sản phẩm

Độ chính xác và chất lượng bề mặt

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 Stereolithographynhưng cao hơn so với những chi tiết sản xuất bằng Lazer Sintering Nhưng ngược lại các chi tiết dungphương pháp chiếu có kết cấu mịn Chi tiết FDM xuất hiện gân bởi vì cả các lớp ngang và đường dịchchuyển đều xuất hiện lặp lại

Máy in FDM OMB201

3D-Taiwan San Yi Technology Co., Ltd

Câu hỏi 20.25 Một trong những lợi thế lớn của stereolithography là nó có thể sử dụng polyme trong suốt, do đó chi tiết nội bộ của các bộ phận dễ dàng có thể nhận thấy Liệt kê và mô tả một

số bộ phận trong đó tính năng này rất có giá trị.

Trả lời :

Các tính năng trong suốt là đặc biệt hữu ích đối với (a) hình dung dòng chảy, chẳng hạn như vớimột thiết kế trao đổi nhiệt mới; (b) điều tra các bộ phận giao phối để đảm bảo giao diện như dự định; và(c) các thiết bị y tế cấy dưới da, nơi mà cơ thể p stereolithography cho hình dung như thế nào các chứcnăng thiết bị

Câu hỏi 20.26 Một kỹ thuật sản xuất đang được đề xuất có sử dụng một biến thể của phương pháp tạo mẫu rãi dây nóng chảy, trong đó có hai sợi polymer được nấu chảy và trộn lẫn nhau trước khi được ép đùn để làm chi tiết Có những thuận lợi gì khi thực hiện phương pháp này?

Trả lời:

Một số lợi thế để thực hiện phương pháp này, bao gồm:

* Nếu các polyme có màu sắc khác nhau (ví dụ, màu đen và màu trắng hoặc màu xanh và trắng) phatrộn các polyme có thể sản xuất chi tiết với thiết kế màu có sẵn.

* Nếu các polyme có tính chất cơ học khác nhau, các vật liệu phân loại theo chức năng có thể được sảnxuất, đó là, vật liệu được tạo ra từ hỗn hợp nhiều cơ tính

* Giá sản xuất cao hơn và cơ tính phôi đạt được chất lượng

* Nếu các polymer thứ hai có thể được rửa trôi, nó có thể được phát triển thành một kỹ thuật cho sảnxuất polyme xốp hoặc những loại chi tiết có phần này nằm bên trong phần kia

Câu hỏi 20.27 Xác định các quá trình tạo mẫu nhanh được mô tả trong chương này có thể được thực hiện với nguyên liệu sẵn có trong nhà của bạn hoặc bạn có thể mua dễ dàng với chi phí thấp Giải thích bạn sẽ làm thế nào Hãy dung các nguyên liệu như mỏng ván ép, giấy dày, keo, và bơ, cũng như việc sử dụng các công cụ khác nhau và nguồn năng lượng.

Trả lời:

Ví dụ như:

* Giấy, ván ép, hoặc các tông có thể được cắt và dán lại với nhau để tạo thành các đối tượng ba chiều,giống với những người thực hiện bằng cách sản xuất nhiều lớp đối tượng

* Keo dán, bơ, hoặc sô cô la có thể được Rưới hoặc đặt lên giấy sáp, và ướp lạnh Lớp ướp lạnh sau đó

có thể được gắn liền với các lớp khác, do đó mô phỏng làm mẫu nung chảy-lắng đọng hoặc in ba chiều

* Cát có thể được đặt trên một tờ giấy, và Rưới lên trên bằng keo để làm cho các lớp, tương tự như in

ba chiều

Câu hỏi 20.28 Thiết kế một máy sử dụng công nghệ tạo mẫu nhanh tạo ra tác phẩm điêu khắc đá.

Mô tả các tính năng cơ bản của nó, cho ý kiến về tác dụng của kích thước và hình dạng phức tạp trên thiết kế của bạn.

Trả lời:

Một số máy có thể được thiết kế, bao gồm:

* Một máy có thể sử dụng các nguyên tắc của sản xuất hạt đạn đạo để phun những giọt nước nhỏ vàomột cơ sở đông lạnh và sản xuất các tác phẩm điêu khắc theo từng lớp

* Tấm băng có thể được sản xuất và sau đó cắt bằng laser Để làm như vậy, nó có khả năng là các hạtnhỏ lơ lửng trong nước đá sẽ được cần thiết để gây nóng cục bộ, hoặc người nào khác cắt nước máy bayphản lực (xem Phần 27.8 trên p 778) có thể sản xuất các lớp.

* Lớp đá bào có thể được phun bằng cách sử dụng một máy bay phản lực nước, tương tự như in bachiều

Câu hỏi 20.29 Do trong suốt quá trình sấy hình dạng của chi tiết còn ứng suất dư, những phần nhô ra không được hỗ trợ trong công nghệ in phun trở nên bị cong Đề ra phương pháp điều chỉnh hay loại bỏ vấn đề trên.

Trả lời:

In phun có thể dùng loại vật liệu để hỗ trợ yếu hơn Trong in phun cấu trúc đỡ có dạng rỗng.Sau khi hoàn thành , chi tiết được lấy ra khỏi đế , vết của nó được xóa sạch nhờ dung dịch cồn Tiếptheo cấu trúc đỡ được loại bỏ và chi tiết cuối cùng nhận được là chi tiết trong quá trình sấy mong muốn

Question 28.1 Xác định các điều khoản wafer , chip, khuôn , thiết bị , mạch tích hợp, chiều rộng đường, đăng ký , bề mặt gắn kết , thử nghiệm acceleratedlife , năng suất.

Gói Surface -mount đã trở nên phổ biến đối với mạch tích hợp ngày hôm nay Một số ví dụ được trìnhbày trong hình 28.31c , ở đâu có thể thấy rằng sự khác biệt chính giữa chúng là trong hình dạng của cáckết nối Các kết nối DIP cho Ban mặt là ngạnh z / ia (được chèn vào các lỗ tương ứng ) , trong khi một

bề mặt gắn kết được hàn lên một pad hoặc đất một hàn lớn lên nền tảng chế tạo đặc biệt cho mối liênkết giữa các thành phần trong một bảng mạch in

Bởi vì thời gian sống của điện thoại được rất lâu Một phương pháp nghiên cứu thất bại một cách hiệuquả là tăng tốc thử nghiệm cuộc sống , trong đó có việc thúc đẩy các điều kiện có hiệu ứng gây ra sự cốthiết bị Cyclic biến nhiệt độ , độ ẩm , điện áp, và hiện nay được sử dụng để nhấn mạnh các thành phần.

Câu 28.2: why is silicon the semiconductor most used in IC technology ?.

Trả lời :

silicon dioxide is the most widely used oxide in ic technology today, and its excellent characteristics areone of the major reasons for the widrspread use of silicon aside from its effectiveness in dopan maskingand device isolation ,silicon dioxide most critical role is that of the gate oxide material.silicon surfaceshave an extremely high affinity for oxygen, and a freshly sawed slice of silicon will grow a native oxide

of 30 to 40 A thickness ( A=10^-7 mm)

silicon dioxide là oxit sử dụng rộng rãi nhất trong công nghệ IC ngày hôm nay, và đặc tính tuyệt vời của

nó là một trong những lý do chính cho việc sử dụng rộng rãi của silicon ngoài hiệu quả của nó trongmặt nạ miền và cô lập thiết bị, silicon dioxide vai trò quan trọng nhất là của các oxit cửa bề mặtmaterial.silicon có áp lực rất cao so với oxy, và một lớp mới silicon sẽ phát triển hơn oxit bản địa 30-

40 A độ dày ( A=10^-7 mm)

Question 28.3 Các chữ viết tắt BJT, MOSFET, VLSI, IC, CVD, CMP, và DIP là gì?

Trả lời:

BJT: là một loại transistor bán dẫn dựa trên sự tiếp xúc của hai loại bán dẫn cho các hoạt động của

nó BJTs có thể được sử dụng như các bộ khuếch đại, công tắc, hoặc dao động BJTs có thể được tìmthấy hoặc như các thành phần rời rạc riêng lẻ, hoặc với số lượng lớn như các bộ phận của mạch tích hợp.MOSFET: Các bước chính trong chế tạo một oxit kim loại-bán dẫn hiệu ứng trường transistor(MOSFET), nào là một trong những thiết bị chi phối được sử dụng trong công nghệ vi mạch hiện đại.VLSI: các công nghệ mới hiện nay cho phép mật độ trong khoảng 10 triệu thiết bị trên mỗi chip (Hình.28.1) Độ lớn này của hội nhập có được gọi là tích hợp quy mô rất lớn

IC: Vi điện tử đã đóng một vai trò ngày càng tăng trong cuộc sống của chúng tôi kể từ khi mạch tíchhợp (IC) công nghệ trở thành nền tảng cho máy tính, đồng hồ đeo tay, điều khiển cho các thiết bị giadụng và xe ô tô, hệ thống thông tin, viễn thông, robot, không gian du lịch, CVD: phim gửi bằng cáchphản ứng và / hoặc phân hủy các hợp chất khí

CMP: tiêu chuẩn ngày nay cho liên kết nối planarizing mật độ cao có nhanh chóng trở thành hóa chấtđánh bóng cơ khí

DIP: Đặc trưng bởi chi phí thấp và dễ xử lý

28.4 : giải thích quá trình ăn mòn khô và ướt

A wet etching

- Ăn mòn ướt không đẳng hướng

Vật liệu ăn mòn tinh thể lỏng ở các mức độ khác nhau tùy thuộc vào bề mặt tiếp xúc với chất ăn mòn Trong đó tỷ chất ăn mòn tùy thuộc vào silicon trong hình 1 :

a Hoàn thành không đẳng hướng

b.Nhiều dị hướng

c Ăn mòn đẳng hướng của silicon trong 2 mặt phẳng tih thể

Trong vật liệu silicon cho phép bất đẳng hướng rất cao, ngoài ra trong vật liệu silicon còn có potassiumhydroxide (KOH), ethylenediamine pyrocatechol (EDP), or tetramethylammonium hydroxide (TMAH)

- Ăn mòn ướt đẳng hướng :

Một hổn hợp một hỗn hợp của axit flohydric, axit nitric và axit axetic (HNA) là dung môi chất ăn mònphổ biến nhất cho vật liệu silicon Nồng độ chất ăn mòn xác đinh tỷ lệ ăn mòn Silicon dioxide hoặcsilicon nitride thường được sử dụng như một vật liệu của bề mặt chống HNA Khi phản ứng xảy ra, vậtliệu được lấy theo chiều ngang với tốc độ tương tự với tốc độ của quá trinhg ăn mòn xuống Quá trình

ăn mòn ngang và đi xuống này có nơi thậm chí có khắc khô đẳng hướng được mô tả trong phần ăn mònkhô khắc hóa học ướt nói chung là đẳng hướng, mặc dù một khuôn mẫu là bề mặt từ các chất ăn mònướt có thể thâm nhập vào bên dưới khuôn mẫu Trong đó định hướng là rất quan trọng đối với độ phângiải cao chuyển giao mô hình, khắc hóa ướt thường không được sử dụng

Những chất ăn mòn thường được sử dụng rộng rãi cho :

° Loại bỏ các bề mặt bị hư hỏng

° Làm tròn các góc sắc nhọn tránh ứng suất dư

° Giảm độ nhám sau khi khắc dị hướng

° Cấu tạo trong đơn tinh thể lát

° Đánh giá khuyết tật

B Ăn mòn khô:

Ăn mòn vật lý : Đòi hỏi năng lượng năng lượng cao động (ion, điện tử, hoặc photon) dầm để khắc tắt

các nguyên tử bề mặt Khi các hạt năng lượng cao đánh bật các nguyên tử từ bề mặt chất nền, vật liệu

bốc hơi sau khi rời khỏi bề mặt Không có phản ứng hóa học diễn ra và do đó chỉ có các tài liệu đượclột mặt nạ sẽ được gỡ bỏ Các phản ứng vật lý diễn ra được minh họa trong hình 3.

Ăn mòn hóa chất : (còn gọi là hơi giai đoạn khắc) không sử dụng hóa chất lỏng hoặc chất ăn mòn Quá

trình này liên quan đến một phản ứng hóa học giữa khí để ăn mòn tấn công các bề mặt silicon Quá trìnhkhắc khô hóa học thường là đẳng hướng và đưa ra lựa chọn cao Dị hướng ăn mòn khô có khả năng ănmòn với độ phân giải tốt hơn và tỉ lệ cao hơn so với khắc đẳng hướng Do tính chất định hướng của khắckhô, làm hạ có thể tránh được Hình 4 cho thấy một biểu hiện của phản ứng xảy ra trong khắc khô hóahọc Một số các ion được sử dụng trong khắc khô hóa học là tetrafluoromethane (CH4), sulfurhexafluoride (SF6), nitơ trifluoride (3NF), khí clo (Cl2), hay flo (F2)

Reactive Ion Etching: sử dụng cả hai cơ chế vật lý và hóa học để đạt được cấp độ cao của độ phân giải.

Quá trình này là một trong những quá trình đa dạng nhất và được sử dụng rộng rãi nhất trong ngànhcông nghiệp và nghiên cứu Kể từ khi quá trình này kết hợp cả hai tương tác vật lý và hóa học, quá trìnhnày nhanh hơn nhiều Sự va chạm năng lượng cao từ các ion hóa giúp phân tách các phân tử ăn mòn vàocác loài phản ứng hơn

28.12 Describe how n-type and p-type dopants differ.

- N-type semiconductors :

N-type semiconductors have a larger electron concentration than hole concentration The phrase 'n-type' comes from the negative charge of the electron In n-type semiconductors, electrons are the majority carriers and holes are the minority carriers N-type semiconductors are created by doping an intrinsic semiconductor with donor impurities (or doping a p-type semiconductor as done in the making of CMOS chips) A common dopant for n-type silicon is phosphorus In an n- type semiconductor, the Fermi level is greater than that of the intrinsic semiconductor and lies closer to the conduction band than the valence band.

- P-type semiconductors :

As opposed to n-type semiconductors, p-type semiconductors have a larger hole concentration than electron concentration The phrase 'p-type' refers to the positive charge of the hole In p-type semiconductors, holes are the majority carriers and electrons are the minority carriers P-type semiconductors are created by doping an intrinsic semiconductor with acceptor impurities (or doping a n-type semiconductor) A common p-type dopant for silicon is boron For p-type semiconductors the Fermi level is below the intrinsic Fermi level and lies closer to the valence band than the conduction band.

28.5 Trả lời: Những mục đích của prebaking và postbaking trong in đá là gì?

Prebaking tấm mỏng để tách dung môi khỏi lớp cản quang và hóa rắn nó lại Bước này đượcthực hiện trên 1 tấm gia nhiệt khoảng 100 độ C Kiểu dáng được truyền cho tấm mỏng thông qua động

cơ bước hoặc những hệ thống quét từng bước

Postbaking tấm mỏng để loại dung môi, làm bền và tăng độ kết dính của chất bảo vệ còn lại.Thông thường, xử lý bằng tia cực tím (sấy tấm mỏng từ khoảng 150-200 độ C trong tia cực tím) để tăngtính bền của lớp bảo vệ nhằm chống lại lực đóng vào và khắc axit

28.6 Xác định và chọn lọc đẳng hướng và tầm quan trọng của họ liên quan đến ăn mòn?