Tiểu luận máy móc và TBCNC trong sản xuất cơ khí

Có thểnói máy thiết bị và máy móc công nghệ cao trong nền kinh tế thế Trung Trung vàtrong công nghiệp cơ khí nói riêng, đóng một vai trò rất quan trọng đối với việchình thành ngành sản x

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành bài tiều luận môn học này, em xin cảm ơn thầy đã cung cấp cho emnhững kiến thức về môn học “Máy và Thiết bị công nghệ cao trong sản xuất cơkhí” Qua môn học này, em có thêm hiểu biết về xu hướng phát triển trong kỷnguyên Cách mạng Công nghiệp 4.0, IoT Hiểu biết thêm về điều khiển CNC,Robot công nghiệp Do kiến thức của em còn nhiều hạn chế và kinh nghiệm thực tếcòn ít nên không thể tránh khỏi những sai sót khi làm bài tiểu luận này Em rấtmong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của thầy để hoàn thiện hơn Emxin chân thành cảm ơn

Hà Nội, ngày 30 tháng 3 năm 2019

Học viên

Trần hải Nhu

LỜI NÓI ĐẦU Trong sự phát triển của nền kinh tế hiện nay, sự phát triển của ngành cơ khí là

lĩnh vực mũi nhọn Việt Nam cũng như các nước trên thế giới đang chú trọng Việcphát triển mũi nhọn ngành cơ khí ý thì thì đi kèm đó là nghiên cứu và phát triển vềthiết bị và máy móc công nghệ cao trong sản xuất sản xuất là rất quan trọng Có thểnói máy thiết bị và máy móc công nghệ cao trong nền kinh tế thế Trung Trung vàtrong công nghiệp cơ khí nói riêng, đóng một vai trò rất quan trọng đối với việchình thành ngành sản xuất dịch vụ mới hoặc hiện đại hóa, công nghiệp hóa cácngành sản xuất, dịch vụ đó

Trên cơ sở đã được học và đọc tài liệu môn máy và thiết bị công nghệ cao trongsản xuất cơ khí cùng với thời gian tìm đọc tài liệu trên mạng Em đã hoàn thành bàitiểu luận môn học về một số phần theo yêu cầu là công nghệ và công nghệ caotrong nền kinh tế, công nghiệp tạo mẫu nhanh, các nguyên lý tạo mẫu nhanh, robotcông nghiệp và vai trò của robot công nghiệp trong nền kinh tế tri thức, phân tíchchuyển động của robot kuka

Do kiến thức còn hạn hẹp và thời gian thực hiện không nhiều nên bài luận của emcòn nhiều sai sót và hạn chế mặc dù đã cố gắng tìm và đọc, nghiên cứu tài liệunhưng vẫn còn nhiều thiếu sót do chưa được thực tế và kiến thức và kinh nghiệmcòn hạn hẹp

em mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp thêm của thầy để bài luận của em đầy

đủ và hoàn thiện hơn để làm tài liệu học và nghiên cứu cho các bạn trong nghành

cơ khí nói riêng và các bạn sinh viên cũng như đọc giả nói chung

Em xin chân thành cảm ơn!

Học viên

Nhu

Trần Hải Nhu

I Công nghệ và công nghệ cao

Ở Việt Nam, cho đến nay công nghệ thường được hiểu là quá trình tiến hành mộtcông đoạn sản xuất là thiết bị để thực hiện một công việc (do đó công nghệ thường

là tính từ của cụm thuật ngữ như: qui trình công nghệ, thiết bị công nghệ, dâychuyển công nghệ) Cách hiểu này có xuất xứ từ định nghĩa trong từ điển kỹ thuậtcủa Liên Xô trước đây: “công nghệ là tập hợp các phương pháp gia công, chế tạo,làm thay đổi trạng thái, tính chất, hình dáng nguyên, vật liệu hay bán thành phẩm

sử dụng trong quá trình sản xuất để tạo ra sản phẩm hoàn chỉnh” Theo những quanniệm này, công nghệ chỉ liên quan đến sản xuất vật chất

I.1 Khái niệm công nghệ và công nghệ cao

Công nghệ (tiếng Anh: technology) là sự phát minh, sự thay đổi, việc sử dụng,

và kiến thức về các công cụ, máy móc, kỹ thuật, kỹ năng nghề nghiệp, hệ thống, vàphương pháp tổ chức, nhằm giải quyết một vấn đề, cải tiến một giải pháp đã tồntại, đạt một mục đích, hay thực hiện một chức năng cụ thể Công nghệ cũng có thểchỉ là một tập hợp những công cụ như vậy, bao gồm máy móc, những sự sắp xếp,hay những quy trình Công nghệ ảnh hưởng đáng kể lên khả năng kiểm soát vàthích nghi của con người cũng như của những động vật khác vào môi trường tựnhiên của mình Thuật ngữ có thể được dùng theo nghĩa chung hay cho những lĩnhvực cụ thể, ví dụ như "công nghệ xây dựng", "công nghệ thông tin"

Công nghệ cao hay Kỹ thuật cao là công nghệ có hàm lượng cao về nghiên cứu

khoa học và phát triển công nghệ; được tích hợp từ thành tựu khoa học và côngnghệ hiện đại; nhằm tạo ra sản phẩm có chất lượng, tính năng vượt trội, trị giá giatăng cao và thân thiện với môi trường; đóng một vai trò rất quan trọng đối với việchình thành ngành sản xuất, dịch vụ mới hoặc hiện đại hóa, công nghiệp hóa cácngành sản xuất, dịch vụ hiện có

I.2 Bốn yếu tố trong công nghệ cao

Bốn yếu tố đánh giá trình độ công nghệ- T.H.I.O bao gồm công nghệ và kỹ thuậtchuyên nghành (Technoware), con người (Humanware), thông tin (Inforware), tổchức (Orgaware)

Trong đó:

Công nghệ hàm chứa trong dạng vật chất T, đó là phương tiện, thiết bị công nghệchuyên nghành máy móc, phương tiện vận chuyển, kết cấu hạ tầng, nguyên liệu,vật tư, kỹ thuật… Dạng công nghệ này được phân cấp theo các cấp sau: thủ công –

cơ khí hóa – vạn năng – chuyên dung – tự động cứng – linh hoạt – cơ điệntử(mechatronics) – tích hợp CIM Kỹ thuật là cốt lõi trogn bất kì công nghệ nào, docon người vận hành, T tang thì H.I.O tăng theo

Trình độ hiện đại đánh giá loạt sản xuất, độ chính xác và chất lượng sản phẩm, cácthao tác cần, hệ thống điều khiển, trình độ của dây chuyền công nghệ Công nghệthông tin là tiêu chuẩn cơ bản đánh giá trình độ phát triển của kỹ thuật đương đại.Công nghệ hàm chứa trong con người gồm kiến thức, kỹ năng, khôn ngoan, trínghề và tay nghề Năng lực con người tổng hợp từ sự sáng tạo và đạo đức Nhữngtác động của con người tới kỹ thuật gồm lắp đặt, vận hành, sửa chữa, sao chép,thích nghi, cải tiến, đổi mới, nghiên cứu, sáng chế, phát minh Con người là yếu tốchủ động trong công nghệ, nhưng lại chịu sự chi phối của I và O Kỹ năng côngnghệ của con người bao gồm học vấn, kỹ năng, trí lực( khả năng tư duy, IQ) Tài năng con người về công nghệ gồm:

+ Tiềm năng sáng tạo

+ Kỹ thuật công nghiệp và tiêu chuẩn hóa

+ Hiệu suất làm việc

+ Đảm bảo độ chính xác, chất lượng

+ Tác phong công nghiệp

Ngày nay, tăng hàm lượng chất xám chứ không phải tăng hàm lượng vật chất trong

1 đơn vị sản phẩm Trong đó, nắm vững công nghệ thông tin là nền tảng

Công nghệ hàm chứa trong tài liệu (I) là các dữ liệu kỹ thuật, sách tài liệu kỹ thuật,thông tin và công nghệ thông tin Các đặc tính của yếu tố I gồm đặc tính, mổ tả,đặc trưng, sử dụng, nhận thức, tổng quát, đánh giá, quyết định (xử lý thông tin –kinh doanh) Ứng dụng công nghệ thông tin để tư liệu hóa, số hóa, bí quyết, phầnmềm, mạng Chức năng thông tin gồm tri thức tích lũy là rút ngắn thời gian cùngthiết bị và trang thiết bị, với trình độ sản phẩm thực hiện khác nhau, đưa ra bí quyếtđương đại của công nghệ Vòng đời yếu tố này trải qua: tìm kiếm, phân tích, đặtcâu hỏi, trả lời câu hỏi, lựa trọn thông tin, tổ chức lưu trữ, chế tạo sản phẩm thôngtin, đưa ra thông tin có thể dung cho nhiều sản phẩm khác

Độ phức tạp của thông tin: Thông tin báo hiệu như hình ảnh, mô hình , thông tin

mô tả như nguyên lý hình ảnh…., thông tin lắp đặt: đặc tính lắp đặt, nguyên liệu…,thông tin chuyển giao: hướng dẫn vận hành, ăn toàn, bảo dưỡng, sửa chữa, phầnmềm…, thông tin để thiết kế: các chi tiết, nguyên liệu, thương hiệu Trong đó bốnthông tin cuối cùng là bí quyết để bảo vệ thu hồi chi phí nghiên cứu khoa học.Yếu tố công nghệ hàm chứa trong thể chế (O) là tổ chức sản xuất quản lý điềuhành, các mối liên kết để tạo ra một cơ cấu tổ chức Các tính chất trong yếu tố gồmphấn đấu, rằng buộc, mạo hiểm, ổn định, triển vọng, lãnh đạo Yếu tố tổ chức đóngvai trò điều hòa 3 yếu tố trên để tạo ra hiệu quả, quản lý tốt, phát triển thương hiệu,xây dựng chiến lược doanh nghiệp, gọi vốn đầu tư… Yếu tố tổ chức mang tínhđộng lực và thay đổi theo thời gian

Đánh giá tổ chức công nghệ theo:

+ Tồn tại được, tự quản lý, quy mô nhỏ

+ Tồn tại vững: làm chủ phương tiện, sản xuất ổn định, giảm chi phí, mởrộng, tăng lợi nhuận

+ Bảo toàn: tìm hiểu được sản phẩm mới, thị trưởng mới Ứng dụng phươngtiện hiện đại lợi nhuận trung bình

+ Ổn định: liên tục cải tiến chất lượng sản phẩm và chủng loại sản phẩm,nâng cao trình độ công nghệ, thương hiệu tạo ra sức cạnh tranh

+Nhìn xa: thường xuyên đổi mới tạo sản phẩm mới, công nghệ tiên tiến, lợinhuận cao, có nghiên cứu phát triển

+ Dẫn đầu: đạt tới giới hạn công nghệ, chuyển giao công nghệ, đầu tưnghiên cứu và phát triển, trình độ cao, lợi nhuận rất cao

Hiệu quả của tổ chức doạnh nghiệp:

+ Trình độ lãnh đạo và quản trị

+ Mức độ tự trị và phát triển

+ Định hướng phát triển sản xuất và kinh doanh

+ Quan tâm lợi ích xã hội và môi trường

+ Khả năng đáp ứng nhu cầu và sức cạnh tranh thị trường

+ Đổi mới: hiện đại hóa, đổi mới công nghệ

+ Thích nghi và linh hoat trong sản xuất, kinh doanh.

Trên bốn yếu tố đã trình bày thì 3 yếu tố H.I.O được coi là phần mềm của côngnghệ, T là phần cứng của công nghệ Trong đó cai trò của công nghệ thôn tin là yếu

tố quyết định

Vai trò của máy móc trong nền công nghiệp phát triển kinh tế nói chung và nềncông nghiệp cơ khí nói riêng cực kỳ quan trọng, nó là khung xương vững chắc,máy móc thiết bị hiện đại sẽ làm cho năng suất tăng lên cùng với đó là chất lượngsản phẩm sản xuất ra cũng tăng lên, có khả năng đáp ứng được những đòi hỏi ngàycàng khắt khe của thị trường cả về chất lượng sản phẩm cũng như mẫu mã, chủngloại Việc nâng cao chất lượng sản phẩm kết hợp với hạ giá bán sẽ làm tăng sứccạnh tranh của doanh nghiệp trên thị trường, điều này càng có ý nghĩa hơn trongbối cảnh nền kinh tế Việt Nam đang có những thay đổi theo chiều hướng hội nhập.Tóm lại muốn đạt được mục tiêu lợi nhuận, nâng cao vị thế của mình, mỗi doanhnghiệp cần phải tăng năng lực sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm , tăng khảnăng cạnh tranh Điều đó cũng đồng nghĩa với sự cần thiết phải đầu tư đổi mớimáy móc thiết bị công nghệ đối với mỗi doanh nghiệp

Con người là nhân vật trung tâm của xã hội, là chủ thể chân chính sáng tạo ra mọigiá trị vật chất - tinh thần để phục vụ lại chính đời sống của mình Trong mọi hoạtđộng của xã hội, đặc biệt là hoạt động sản xuất kinh tế không thể thiếu vắng bàntay khối óc của con người

Nói nhân tố con người là nói đến những phẩm chất, thuộc tính, tri thức, kinhnghiệm, năng lực, thói quen… của con người được biểu hiện trong các dạng thứchoạt động khác nhau, qua đó ảnh hưởng đến quá trình sản xuất kinh tế Một quanđiểm cơ bản của Hồ Chí Minh về quản lý kinh tế là nguyên tắc hạch toán kinh tế,làm ăn phải hiệu quả

Phương thức sản xuất là một trong những yếu tố rất quan trọng làm thay đổi phầnlớn các thể chế chính thức, trong đó có thể chế kinh tế Việc chuyển từ phươngthức sản xuất này sang phương thức sản xuất khác sẽ làm thay đổi căn bản thể chếnói chung của một thuốc gia, do sự khác biệt cơ bản về tính chất và trình độ củalực lượng sản xuất, sự thay đổi các quan hệ về sở hữu, phân phối, trao đổi và tiêudùng, sự khác biệt về cơ cấu bộ máy nhà nước, sự thay đổi trong địa vị của nhữngngười ban hành và cả những người thực thi thể chế Chế độ sở hữu và cơ cấuquyền tài sản là những yếu tố rất quan trọng tác động tới thể chế mà trước hết làthể chế kinh tế Hệ tư tưởng là nền tảng tinh thần làm thay đổi nhận thức của conngười về thế giới quan, nhân sinh quan Hệ tư tưởng có tác động lớn tới việc giảithích thế giới xung quanh và các hoạt động kinh tế Chính vì vậy, hệ tư tưởng có

tác động rất lớn tới hệ thống thể chế nói chung, thể chế quản lý kinh tế nói riêng.

Mô hình kinh tế cũng có tác động mạnh tới thể chế Sự khác biệt giữa các mô hìnhkinh tế, chẳng hạn như giữa mô hình kinh tế thị trường với mô hình kinh tế kếhoạch hoá tập trung cũng tạo ra sự khác biệt lớn trong thể chế kinh tế Ngoài ra, sựkhác nhau giữa các mô hình kinh tế thị trường (kinh tế thị trường tự do, kinh tế thịtrường xã hội, kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa ) cũng tạo ra sựkhác biệt lớn trong thể chế kinh tế Cơ cấu quyền lực chính trị, sự tập trung quyềnlực hay phân quyền sẽ tạo ra sự khác nhau cơ bản dẫn tới khác nhau đáng kể trong

cả tổ chức nhà nước lẫn thể chế kinh tế Trình độ của chủ thể quản lý vĩ mô thểhiện trình độ nhận thức các quy luật khách quan, nhận thức về kinh tế - xã hội, conngười, nhận thức về đối tượng điều chỉnh Điều này có tác động lớn đến chấtlượng của thể chế kinh tế, vì các thể chế do con người tạo lập ra Các tập tục thông

lệ cũng có tác động mạnh tới các thể chế chính thức của quốc gia, trong đó có thểchế kinh tế Thể chế kinh tế thị trường có vai trò to lớn trong phát triển kinh tế – xãhội Đặc biệt chúng ta phát triển nền kinh tế thị trường định hướng xã hội chủnghĩa Nghiên cứu thể chế kinh tế và các nhân tố ảnh hưởng tới thể chế kinh tế,nhất là kinh tế thị trường định hướng XHCN chúng ta sẽ có được các chủ trương,chính sách hợp lý để xây dựng và phát triển nó

II Công nghệ tạo mẫu nhanh:

II.1 Sơ lược về nghành tạo mẫu nhanh

Trước những đòi hỏi về hiệu quả sản xuất, người ta đã nghiên cứu ra nhữngphương pháp tạo mẫu nhanh (Rapid Prototyping ) với nhiều công nghệ và thiết bịkhác nhau Đặc biệt, in 3D là công nghệ tạo mẫu nhanh tiên tiến mới mẻ và có sứcbùng nổ nhất trong số các phương pháp chế tạo sản phẩm nhanh hiện nay

Tạo mẫu nhanh (Rapid prototyping) là phương pháp gia công đơn chiếc thông quacác máy công cụ tự động ( CNC, 3DPrinter, ) Cần phải nhấn mạnh tính “đơnchiếc” để phân biệt với sản xuất hàng loạt với nhiều nguyên công riêng lẻ Tạomẫu nhanh có thể được thực hiện bằng cách cắt gọt hoặc bồi đắp vật liệu để thànhhình hài vật thể Tạo mẫu nhanh còn được biết đến với những cái tên khác

như: chế tạo khối rắn dạng tự do (Solid free-form manufaturing), sản xuất tự động hóa (Automated manufacturing), hay là sản xuất theo lớp (Layer manufacturing)

… Tạo mẫu nhanh được áp dụng trong rất nhiều lĩnh vực từ sản xuất, y tế, giáodục cho đến giải trí…

Máy CNC (computer numerical controlled) là những công cụ gia công hết sức tinhxảo, cứng cững, độ chính xác cao Ta có thể bắt gặp CNC dưới dạng máy tiện, máyphay, máy cắt laze, máy cắt tia nước có hạt mài, máy đột rập và nhiều công cụcông nghiệp khác

Hình 01: Cấu trúc tổng thể máy CNC

IN 3D là phương pháp đắp từng lớp vật liệu tương ứng với mô hình 3D CAD thôngqua các máy in 3D Để thực hiện quy trình đó, dữ liệu thiết kế được xử lý vàchuyển về dạng lưới tam giác STL ( Stereolithography),rồi phần mềm chuyên dụng

đi kèm theo máy in 3D sẽ chia mô hình thành các lớp phục vụ cho quá trình tạomẫu

Đặc điểm của phần lớn các phương pháp PRT là chế tạo ra các mẫu bằng cách đắpthêm vật liệu theo từng lớp Muốn vậy phải cắt mô hình 3D đã thiết kế bằng CAD

ra thành các lớp có chiều dày xác định Để cho thuận tiện, trước khi cắt lớp, người

ta chuyển mô hình 3D sang dạng tệp đặc biệt, ví dụ tệp STL

Cho đến nay có hàng chục phương pháp RPT phụ thuộc vào khả năng tạo lớp củavật liệu được sử dụng Dưới đây trình bày sơ lược về bản chất của một số phươngpháp thông dụng:

Phương pháp SLA (Stereo lithography apparatus) tạo ra các mẫu từ vật liệu cao subắt sáng (photocurable resin) lỏng Khi nguồn laser, được điều khiển theo tín hiệucủa máy tính, quét phủ mặt cắt ngang của mô hình 3D làm hoá cứng một lớp Sau

đó thùng đựng cao su lỏng hạ xuống một nấc và cứ thế dần dần sẽ hình thành mẫutheo từng lớp một

Phương pháp SGC (Solid Ground Curing) cũng là phương pháp làm khô cứng từnglớp Khác với SLA, ở đây không sử dụng nguồn laser điểm mà dùng chùm ánhsáng cực tím chiếu lên toàn bề mặt, đã được che chắn qua một mặt nạ (mask) Phầnvật liệu hở sáng sẽ đông cứng thành một lớp Mặt nạ là một tấm phim âm bản củatiết diện được cắt

Phương pháp LOM (Laminated Object Manufacturing) dùng vật liệu dạng tấm cóphủ keo dính (chủ yếu là giấy nhưng cũng có thể dùng tấm nhựa, tấm kim loạiv.v.) Nguồn Laser tạo ra từng lớp mặt cắt bằng cách cắt tấm vật liệu theo đườngbiên của mặt cắt vật thể Các lớp mặt cắt được dán lần lượt chồng lên nhau nhờ hệthống con lăn gia nhiệt

Phương pháp SLS (Selective Laser Sintering) là phương pháp thiêu kết bằng tiaLaser Sau khi con lăn trải ra trên mặt bàn công tác một lớp bột với chiều dày đãđịnh trước, nguồn Laser sẽ quét phủ trên bề mặt cần tạo lớp ở vùng đó các hạt vậtliệu sẽ dính kết vào nhau tạo thành một lớp Mỗi bước di chuyển thẳng đứng của

hệ thống thiết bị sẽ hình thành ra lớp tiếp theo.Phương pháp 3D Printing hoạt động theo nguyên tắc in “phun mực” Một loại mựckeo đặc biệt được phun lên lớp bột nhựa đã được trải phẳng và hoá cứng Như thế

là chúng đã tạo ra một lớp và từng lớp dần dần tạo ra vật thể

Phương pháp in 3D FDM (Fused Deposition Manufacturing) dùng vật liệu dạng

dây dễ chảy, ví dụ nhựa in 3D ABS, PLA Như mô tả trên hình 4, sợi dây qua đầu

gia nhiệt sẽ hoá dẻo và được trải lên mặt nền theo đúng biên dạng mặt cắt của mẫu,theo từng lớp có chiều dày bằng chiều dày lớp cắt Nhựa dẻo sẽ liên kết theo từnglớp cho đến khi tạo xong mẫu

Trên đây giới thiệu một số phương pháp điển hình trong công nghệ tạo mẫu nhanh

sử dụng các dạng vật liệu khác nhau (lỏng, bột, tấm, dây) với những đặc tính khácnhau Cái chung là đều xử lý qua từng lớp một Các việc cắt lớp, tạo lớp và đo lớpđều không đơn giản và có ảnh hưởng lớn đến độ chính xác tạo hình Vì thế đòi hỏithiết bị phải có độ chính xác cao, nên rất đắt tiền Ngoài ra cần có chương trìnhphần mềm đủ mạnh, ví dụ, để xử lý ngay thông tin cập nhật về độ dày của lớp vậtliệu vừa tạo ra và sau khi co ngót so với độ dày danh nghĩa khi phân lớp trên máytính Thuận tiện hơn là kiểm tra định kỳ độ cao của vật thể sau khi hoàn thành thaotác được một số lớp vật liệu

Tạo mẫu nhanh là một ý tưởng rất thiết thực phục vụ cho việc rút ngắn chu kỳ rađời của một sản phẩm và đã đem lại hiệu quả kinh tế không nhỏ ở những nơi biếtkhai thác đúng bản chất của công nghệ này một cách linh hoạt.

Thực chất đây là công nghệ tạo lớp tuỳ theo các đặc điểm của vật liệu và dạng hìnhhọc của vật thể Sai số tạo hình không những phụ thuộc vào cách cắt lớp, độ dàyphân lớp, mức di chuyển tạo độ dày từng lớp, mà quan trọng hơn là phần mềm xử

lý khi được cập nhật thông tin về độ dày thực tế Vì vậy việc nâng cao độ chính xáctạo hình vẫn được quan tâm nhiều nhất

II.2 Nguyên lý cơ bản của thiết bị tạo mẫu nhanh

1. Mô hình CAD

Đây là bước đầu tiên trong quá trình tạo mẫu nhanh, áp dụng cho tất cả các hệthống tạo mẫu nhanh khác nhau, nó gắn liền với việc tạo mô hình 3D của vật thểthiết kế bằng máy tính

Để tạo ra mô hình vật thể thiết kế, người thiết kế có thể xây dựng mô hình nhờphần mềm CAD, hoặc tạo dựng vật thể theo tọa độ mà máy đo tọa độ cung cấp.Đây là bước quan trọng nhất quyết định đến chất lượng và độ chính xác của sảnphẩm

Hìn

h Nguyên lý chung của quá trình tạo mẫu nhanh

2/ Xuất sang dạng file “.stl”

Thông thường 1 file CAD cần chuyển đến bộ dịch của máy tạo mẫu nhanh Bướcnày đảm bảo dữ liệu CAD đưa vào máy tạo mẫu nhanh được định dạng stl, dạng

mô hình biểu diễn mặt biên gồm nhiều mảnh tam giác rất nhỏ Đây là định dạngtiêu chuẩn của máy tạo mẫu nhanh.

3/ Tạo các chân đỡ sản phẩm

Bước này nhằm tạo chân đỡ và được lưu trong 1 file CAD riêng Các nhà thiết kếCAD có thể trực tiếp thực hiện nhiệm vụ này hoặc bằng các phần mềm chuyêndụng của tạo mẫu nhanh Việc thiết kế chân đế nhằm:

• Đảm bảo các lưỡi phủ không bị va vào bàn đặt chi tiết

• Đảm bảo bất cứ biên dạng nhỏ nào của bàn đặt chi tiết cũng không ảnhhưởng đến quá trình chế tạo chi tiết

• Cung cấp phương thức đơn giản nhất cho việc lấy sản phẩm ra khỏi tấm

đế khi chế tạo xong

4/ Cắt lát

Cả chi tiết và chân đỡ đều phải cắt lát Chi tiết được cắt lát toán học bằng máy tínhthành 1 chuỗi các mặt phẳng song song với nhau Cũng trong bước này cần phảilựa chọn các thông số như chiều dày lớp cắt, chiều sâu lưu hóa, khoảng cách bướcquét cần thiết

5/ Chế tạo

Đây là giai đoạn polyme hóa nhựa hay thiêu kết vật liệu và kết quả cuối cùng làmột vật thể 3D được tạo ả Tùy theo phương pháp gia công chế tạo được thực hiệnvới phần cứng và phần mềm với vật liệu thích hợp Nhưng quá trình chế tạo vẫntuân theo nguyên tắc gia công vật liệu theo từng lớp, lớp này kế tiếp lớp kia Vậtthể được hình thành theo cách bồi đắp vật liệu hay tách bỏ vật liệu theo lớp Kếtcấu đỡ được chế tạo trước hoặc được chế tạo cùng với chi tiết Tùy theo phươngpháp, bàn đỡ được hạ xuống hoặc nâng lên để gia công lớp tiếp theo Chuyển độngcủa bàn đỡ và dụng cụ đều được lập trình và điều khiển bằng máy tính

6/ Loại bỏ vật liệu thừa, hoàn thiện và làm sạch vật thể chế tạo

Sau khi kết thúc quá trình chế tạo, vật liệu thừa ( bột thừa trong thiêu kết, nhựalỏng thừa, các lớp vật liệu đã được cắt bỏ trong phương pháp LOM…) được lấy đikhỏi vùng gia công Vật thể sau khi chế tạo được lấy ra khỏi vùng gia công vàđược làm sạch bằng cách phương pháp như phun khí, sửa và làm sạch bằngphương pháp cơ khí

8/ Hoàn thiện chi tiết

Tùy theo mục đích sử dụng, có thể dùng nhiều mức hoàn thiện chi tiết nhằm môhình hóa quan sát và mô hình hóa khái niệm, chỉ cần loại bỏ các chân đỡ là được

Để linh hoạt và tối ưu hơn có nhiều phương pháp hoàn thiện như bằng tay, phuncác hạt có kích thước nhỏ, hay biện pháp tích hợp cả 2 phương pháp trên Các chitiết cũng có thể được đánh bóng, sơn hay phủ kim loại

II.3 Tổng quát 12 nguyên lý tạo mẫu nhanh

Quá trình tạo mẫu là một quá trình lưu hóa, vật liệu chuyển tử trạng thái lỏng quatrạng thái rắn Sau đây là một số nguyên lý tạo mẫu nhanh dựa trên cơ sở vật liệudạng lỏng

+ Thiết bị tạo mẫu lập thể SLA của 3D Systems

+ Thiết bị xử lý dạng khối SGC của Gubital

+ Thiết bị tạo mẫu dạng khối SCS của Sony

+ Thiết bị in sử dụng tia tử ngoại tạo vật thể dạng khối SOUP của Misuibish.+ Thiết bị tạo ảnh nổi của EOS

+ Thiết bị tạo ảnh khối của Teijin Seiki

+ Thiết bị tạo mẫu nhanh của Meiko cho nghành công nghiệp đồ trang sức.+ Thiết bị tạo mẫu nhanh SLP của Denken

+ Thiết bị tạo mẫu nhanh COLAMM của Mitsui

+ Thiết bị tạo mẫu nhanh LMS của Fockele và Schwarze

+ Thiết bị điêu khắc bằng ánh sáng.

+ Thiết bị hai chùm tia Laser

Trong đó: Nguyên lý tạo mẫu nhanh của thiết bị tạo mẫu lập thể SLA của 3DSystems khá phổ biến

Ngoài ra, dựa trên cơ sở dữ liệu dạng khối ta có một số phương pháp tạo mẫunhanh sau Các hệ thống tạo mẫu nhanh với vật liệu cơ bản dạng khối có liên quantới tất cả các hình thức vật liệu dạng khối, bao gồm các dạng: dây, cuộn, dát mỏng

và dạng viên

Một số phương pháp tạo mẫu nhanh tượng trưng cho phương pháp này:

+ Thiết bị tạo mẫu nhanh LOM của Helisys

+ Thiết bị phun nhiều lớp FDM của Stratasys

+ Thiết bị dập nóng có sử dụng chất liên kết SAHP của KiRa

+ Thiết bị tạo mẫu nhanh của Kinergy

+ Thiết bị tạo mẫu nhiều đầu phun MJM của 3D Systems.

+ Hệ thống tạo mẫu nhanh RPS cảu IBM

+ Thiết bị tạo mẫu nhanh MM-6B của công ty Sanders Pototype

+ Thiết bị tạo mẫu nhanh Hot Plot của Sparx AB’s

+ bị tạo mẫu nhanh Laser CAMM của Scale Model Unlimited

Và một số thiết bị tạo mẫu nhanh dựa trên cơ sở dạng bột:

+ Thiết bị thiêu kết bằng laser SLS của DTM

+ Thiết bị đúc khuôn vỏ mỏng trực tiếp DSPC của Soligen

+ Thiết bị định hình nhiều giai đoạn hóa cứng MJS của Fraunhoter

+ Hệ thống các thiết bị EOSINT của EOS

+ Thiết bị in phun (Ink – ket) hay còn gọi là BPM của BPM Technology.+ Thiết bị in ba chiều 3DP của MIT

II.4 Phương pháp thiêu kết laser chọn lọc SLS (Selective Laser Sintering)

Phương pháp này được phát minh bởi Carl Deckard vào năm 1986 ở trường đạihọc Texas và được bằng sáng chế 1989, được đưa ra thị trường bởi tập đoàn DTM (được thành lập 1987) Thiết bị đầu tiên được thương mại hoá vào 1992 Đây là một trong những phương pháp đầu tiên và được công nhận sau SLA Phương pháp này cũng dựa trên quá trình chế tạo từng lớp nhưng chất polymer lỏng được thay bằng vật liệu bột

Nguyên lý làm việc

Phương pháp SLS sử dụng tính chất của vật liệu bột là có thể hóa rắn dưới tác dụng của nhiệt (như nylon, elastomer, kim loại) Một lớp mỏng của bột nguyên liệuđược trải trên bề mặt của xy lanh công tác bằng một trống định mức Sau đó, tia laser hóa rắn (kết tinh) phần bột nằm trong đường biên của mặt cắt (không thực sự làm chảy chất bột), làm cho chúng dính chặt ở những chỗ có bề mặt tiếp xúc