Nghiên cứu thực nghiệm quá trình tạo khuôn nhanh theo công nghệ polyjet

CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

-----

&

-----

Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS ĐẶNG VĂN NGHÌN .

Cán bộ chấm nhận xét 1 : PGS.TS. PHẠM NGỌC TUẤN.

Cán bộ chấm nhận xét 2 : PGS.TS. NGUYỄN THANH NAM.

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SĨ -TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 28 tháng 07 năm 2009.


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

Tp.HCM, ngày 02 tháng 02 năm 2009

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên : BÙI NGỌC MINH TRƯỜNG

Phái

: Nam

Ngày, tháng, năm sinh : 12/01/1982

Nơi sinh : Bình Dương

Chuyên ngành : Công nghệ Chế tạo máy

MSHV : 00407233

I- TÊN ĐỀ TÀI :
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM QUÁ TRÌNH TẠO KHUÔN NHANH
THEO CÔNG NGHỆ POLYJET
II- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
- Giới thiệu đề tài nghiên cứu.
- Nghiên cứu khảo sát các phương pháp của công nghệ tạo khuôn nhanh và cơ sở lý
thuyết công nghệ Polyjet.
- Nghiên cứu thiết kế quy trình cơng nghệ tạo khn nhanh cho đế giày.
- Nghiên cứu thực nghiệm tạo khuôn nhanh cho đế giày và đúc sản phẩm.
III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : ngày 02 tháng 02 năm 2009
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : ngày 03 tháng 07 năm 2009
V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS.TS. ĐẶNG VĂN NGHÌN
Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chuyên môn thông qua .
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CN BỘ MƠN

QL CHUN NGÀNH

TRƯỞNG PHỊNG ĐT – SĐH

TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH


LỜI CẢM ƠN
-----WX----Xin kính lời cảm ơn PGS.TS. ĐẶNG VĂN NGHÌN đã tận tình hướng dẫn, quan
tâm giúp đỡ, và tạo những điều kiện thuận lợi nhất trong suốt quá trình thực hiện và
hồn chỉnh luận văn. Xin trân trọng cảm ơn:
-

Q thầy cơ Khoa Cơ Khí - Trường Đại Học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh đã
cung cấp, truyền thụ kiến thức và kinh nghiệm trong suốt thời gian học tập và
thực hiện luận văn.

-

Q thầy cơ phịng Quản Lý Khoa Học Sau Đại Học- Trường Đại Học Bách
Khoa TP. Hồ Chí Minh đã quan tâm, giúp đỡ trong quá trình học tập và thực
hiện luận văn.

-

Ban lãnh đạo, cán bộ kỹ thuật, nhân viên Phịng Thí Nghiệm Trọng Điểm
Quốc Gia đã giúp đỡ rất nhiều trong thời gian khai thác và thu thập dữ liệu
thực hiện luận văn.

-

Xin cảm ơn thầy HUỲNH LÊ QUỐC – Trưởng khoa Da Giày, trường Cao
Đẳng Cơng Thương Thành phố Hồ Chí Minh đã tư vần và cung cấp tài liệu
trong quá trình thực hiện luận văn.

-

Xin cảm ơn anh TRẦN ĐÌNH HIỆP – Cơng ty Dệt Phong Phú đã góp ý cung
cấp tư liệu cho tơi trong q trình thực hiện luận văn.

-

Xin cảm ơn cán bộ công nhân viên công ty giày CHÍ THANH đã hỗ trợ và
góp ý cho tơi trong quá trình thực hiện luận văn.

-

Xin cảm ơn các bạn cùng lớp cao học CNCTM 2007 đã giúp đỡ trong suốt
quá trình học tập và thực hiện luận văn.

Đặc biệt xin gửi lời cảm ơn và chia sẻ niềm vui đến gia đình và những người thân
đã động viên, hỗ trợ và khích lệ tinh thần cho tơi trong suốt quá trình học tập và
thực hiện luận văn.
TP HỒ CHÍ MINH, ngày 05 tháng 07 năm 2009

iii


MỤC LỤC

Trang

Lời nhận xét ......................................................................................................... i
Nhiệm vụ của luận văn......................................................................................... ii
Lời cảm ơn ........................................................................................................... iii
Tóm tắt nội dung luận văn ................................................................................... iv
Mục lục ................................................................................................................ v
Danh sách các từ viết tắt ...................................................................................... ix
Danh sách các bảng biểu...................................................................................... x
Chương 1

Giới thiệu về đề tài nghiên cứu ....................................................... 1

1.1

Tầm quan trọng của đề tài ............................................................... 1

1.2

Tình hình nghiên cứu cơng nghệ tạo khn nhanh ......................... 2

1.2.1

Sự phát triển công nghệ tạo khuôn nhanh ....................................... 2

1.2.2

Tình hình nghiên cứu ...................................................................... 3

1.3

Mục tiêu đề tài và nội dung nghiên cứu .......................................... 5

1.3.1

Mục tiêu của đề tài .......................................................................... 5

1.3.2

Nội dung nghiên cứu ....................................................................... 5

1.4

Phương pháp nghiên cứu................................................................. 5

Chương 2

Các phương pháp công nghệ tạo khuôn nhanh ............................... 6

2.1

Khái niệm về công nghệ tạo khuôn nhanh ...................................... 6

2.2

Nghiên cứu các phương pháp công nghệ tạo khuôn nhanh ............ 7

2.2.1

Phương pháp tạo khuôn nhanh gián tiếp ......................................... 7

2.2.2

Phương pháp tạo khuôn nhanh trực tiếp.......................................... 11

Chương 3

Tổng quan về công nghệ PolyJet..................................................... 19

3.1

Khái quát về công nghệ in 3 chiều (3DP) ....................................... 19

3.1.1

Quá trình phun Drop on Drop ......................................................... 20


3.1.2

Quá trình phun Drop on Powder ..................................................... 20

3.1.3

Quá trình thiêu kết liên tục.............................................................. 21

3.2

Cơ sở lý thuyết về công nghệ tạo khuôn nhanh PolyJet ................. 21

3.2.1

Nguyên lý làm việc của công nghệ polyjet ..................................... 23

3.2.2

Vật liệu dùng trong công nghệ PolyJet ........................................... 24

3.2.3

Ưu, nhược điểm của công nghệ PolyJet.......................................... 28

Chương 4

Thiết kế quy trình cơng nghệ tạo khn nhanh cho đế giày ........... 29

4.1

Quy trình tổng quát sản xuất giày dép............................................. 29

4.1.1

Các giai đoạn trong quy trình sản xuất giày.................................... 29

4.1.2

Quy trình tổng quát ........................................................................ 34

4.1.3

Một số hệ thống phục vụ cho thiết kế giày ..................................... 36

4.1.4

Quy trình cơng nghệ của các cơng ty .............................................. 39

4.2

Thiết kế quy trình cơng nghệ tạo khuôn nhanh cho đế giày ........... 44

4.2.1

Những cơ sở để xây dụng quy trình ................................................ 44

4.2.2

Quy trình tổng quát tạo khuôn nhanh cho đế giày từ phom giày.... 46

4.3

Quy trình tạo khn nhanh của các cơng ty .................................... 53

4.4

Thiết kế quy trình thực nghiệm tạo khn nhanh cho đế giày........ 61

Chương 5

Thực nghiệm tạo khuôn nhanh cho đế giày .................................... 62

5.1

Thiết kế đế giày từ phom giày......................................................... 62

5.1.1

Chuyển đổi và hiệu chỉnh phom giày.............................................. 62

5.1.2

Thiết kế đế giày ............................................................................... 65

5.1.3

Kết quả ............................................................................................ 78

5.2

Thiết kế khuôn đế giày .................................................................... 80

5.2.1.

Thiết kế khuôn và tách khuôn đế giày............................................. 81

5.2.2

Kết quả ............................................................................................ 84


5.3

Gia công khuôn trên máy tạo mẫu nhanh........................................ 86

5.3.1

Vật liệu và thiết bị thực nghiệm ...................................................... 86

5.3.2

Quy trình cơng nghệ gia công ......................................................... 87

5.3.3

Kết quả ............................................................................................ 90

5.4

Đúc khuôn sản phẩm đế giày .......................................................... 92

5.4.1

Vật liệu đúc khn .......................................................................... 92

5.4.2

Quy trình đúc khuôn........................................................................ 93

5.4.3

Kết quả ............................................................................................ 94

Chương 6

Kết luận ........................................................................................... 96

6.1

Những công việc đã thực hiện......................................................... 96

6.2

Đề xuất hướng phát triển của đề tài ................................................ 96
Tài liệu tham khảo...........................................................................
Lý lịch trích ngang ..........................................................................
Phụ lục.............................................................................................


DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
3D

Three Dimensional: ba chiều

3DP

Three Dimensional Printing: in ba chiều

ABS

Acrylonitrile Butadiene Styrene: nhựa ABS

AIM

Accurate clear epoxy solid Inject Molding: khuôn phun ACES

CAD

Computer Aided Design: thiết kế có sự trợ giúp máy tính

CAM

Computer Aided Machining: sản xuất có sự trợ giúp máy tính

CNC

Computer Numerical Control: điều khiển số

DMLS

Direct Metal Laser Sintering: thiêu kết kim loại trực tiếp bằng laser

FDM

Fused Deposition Modeling: mơ hình thiêu kết nóng chảy

LOM

Laminated Object Manufacturing: tạo mẫu dạng tấm mỏng

LENS

Laser Engineering Net Shaping: tạo hình bằng kỹ thuật laser

PolyJet

Photopolymer Phase Change Inkjets

PolyJetTM

Tên 1 công nghệ của công ty Objet Geometries Inc.

RIM

Reaction Injection Molding: khuôn phun phản ứng

RP

Rapid Prototyping: tạo mẫu nhanh

RPM

Rubber Plaster Molding: khuôn nhựa thạch cao

RT

Rapid Tooling: tạo khuôn nhanh

SLA

Stereolithography Apparatus: tạo mẫu lập thể

SLS

Selective Laser Sintering: thiêu kết laser chọn lọc

SMT

Spray Metal Tooling: khuôn phun kim loại

.STL

Stereolithography (file format): tên riêng


DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 1

Phân loại các vật liệu sử dụng cho hệ thống tạo mẫu nhanh của Objet

25

Bảng 2

Trình tự các cơng việc cần làm trong các giai đoạn sản xuất giày.

32


CBHD: PGS.TS ĐẶNG VĂN NGHÌN

1

CHƯƠNG 1:
GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
1.1.

TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐỀ TÀI
Ngày nay, sản phẩm hàng hóa được các nhà sản xuất cung cấp ra thị trường

ngày càng đa dạng về chủng loại, chất lượng, mẫu mã và cả về độ phức tạp của sản
phẩm. Các cơng ty cịn có xu hướng mở rộng thị trường ra toàn cầu, do vậy sản
phẩm của họ phải đáp ứng nhanh nhu cầu khách hàng. Mặc khác do nhu cầu cạnh
tranh giữa các mặc hàng với nhau, các nhà sản xuất phải tìm cách thay đổi mẫu mã,
rút ngắn thời gian của quá trình thiết kế, chế tạo sản phẩm càng nhanh càng tốt [5].
Từ những nhu cầu bức xúc trên, công nghệ tạo mẫu nhanh ra đời đã góp phần rất
lớn, đã rút ngắn được thời gian sản xuất sản phẩm đưa sản phẩm ra thị trường, đáp
ứng nhanh được nhu cầu của khách hàng.
Với ưu thế của tạo mẫu nhanh mang lại, tạo khuôn nhanh được xem như là
một bước phát triển tiếp theo của tạo mẫu nhanh. So với q trình tạo khn truyền
thống, cơng nghệ tạo khuôn nhanh đã tạo nên sự thay đổi trong ngành chế tạo máy,
không chỉ được ứng dụng trong ngành cơ khí chế tạo, mà cịn mở rộng ứng dụng
trong các lĩnh vực khác như trong y học (tạo các chi tiết cấy ghép), an ninh (điều tra
tội phạm), …
Một ví dụ điển hình so sánh thời gian sản xuất khuôn cho sản phẩm của công
nghệ CNC truyền thống và công nghệ tạo mẫu nhanh (ứng dụng từ công nghệ tạo
mẫu nhanh) của hãng Objet. Ta thấy, công nghệ tạo mẫu nhanh từ q trình thiết kế
mơ hình 3D đến giai đoạn hoàn tất sản phẩm đã rút ngắn được 18 giờ so với công
nghệ CNC truyền thống.

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HVTH: BÙI NGỌC MINH TRƯỜNG


CBHD: PGS.TS ĐẶNG VĂN NGHÌN

2

Hình 1: Bảng so sánh thời gian hồn thành sản phẩm của phương pháp gia
cơng CNC và phương pháp Polyjet

1.2.

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ TẠO KHUÔN NHANH

1.2.1.

SỰ PHÁT TRIỂN CỦA TẠO MẪU NHANH

Trong những năm gần đây, tạo mẫu nhanh được xem như là một thành công
to lớn của các nhà khoa học, tạo nên một bước thay đổi lớn trong công nghệ chế tạo
máy. Sự phát triển của cơng nghệ tạo khn nhanh có quan hệ mật thiết với sự phát
triển của công nghệ tạo mẫu nhanh, là bước phát triển tiếp theo của tạo mẫu nhanh.
Được phát triển vào những năm 1980 công nghệ tạo mẫu nhanh đã cho thấy
được khả năng tạo ra sản phẩm từ mơ hình CAD 3 chiều. Năm 1984, Charles Hull
chính là cha đẻ của ngành tạo mẫu nhanh, ông đã nhận bằng sáng chế cho việc chế
tạo ra sản phẩm 3 chiều bằng phương pháp lập thể – SLA.
Năm 1986, hệ thống 3DSystem ra đời đánh dấu sự thay đổi to lớn trong
ngành tạo mẫu nhanh.
Năm 1987, Carl Deckard, nhà nghiên cứu tại Đại học Texas, là người đầu

tiên đề xuất ý tưởng chế tạo sản phẩm theo từng lớp. Ông đã chế tạo ra được sản
phẩm bằng cách dùng tia laser để làm nóng chảy bột kim loại sau đó làm đơng đặc
lại tạo thành một lớp, và tiếp tục thực hiện lập lại theo từng lớp. Deckard đã phát
triển ý tưởng này thành một kỹ thuật gọi là “Thiêu kết laser chọn lọc – SLS”.

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HVTH: BÙI NGỌC MINH TRƯỜNG


CBHD: PGS.TS ĐẶNG VĂN NGHÌN

3

Cho đến ngày nay, cơng nghệ tạo mẫu nhanh đã được ứng dụng rất nhiều
trong các lĩnh vực như ngành chế tạo máy, các ngành sản xuất hàng tiêu dùng,
ngành nhựa, giày da, và cả trong y học và trong quốc phòng, an ninh.
Việc ứng dụng cơng nghệ tạo mẫu nhanh trong q trình tạo khn nhanh đã
làm thay đổi mạnh mẽ q trình làm khn bằng máy CNC truyền thống trước đây.
Tạo khn nhanh có thể được xem như là một ứng dụng cao hơn, đặc biệt hơn của
tạo mẫu nhanh, bởi vì nó dựa trên các mơ hình 3 chiều của tạo mẫu nhanh, dựa trên
các phương pháp của tạo mẫu nhanh.
1.2.2.

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

1.2.2.1.

CƠNG NGHỆ TẠO KHN NHANH TRÊN THẾ GIỚI

Sản xuất khn trực tiếp từ mơ hình CAD 3 chiều được xem như là một
phương pháp quan trọng để giảm thiểu chi phí và thời gian phát triển sản phẩm mới.
Trên thế giới có rất nhiều nhà nghiên cứu đã tìm cách ứng dụng các ưu điểm của tạo
mẫu nhanh trong quá trình tạo khn nhanh. Tạo khn nhanh đã trở thành vấn đề
trọng tâm nghiên cứu của các nhà phát triển sản phẩm, các kỹ sư, các nhà nghiên
cứu và cả các viện sĩ. Điển hình như: B. Vaupotič, M. Brezočnik, J. Balič
(Slovenia)với các bài báo “Use of PolyJet technology in manufacture” [5]
“Improving The Accuracy Of Rapid Prototyping” [13] khai thác công nghệ tạo mẫu
nhanh Polyjet để ứng dụng trong sản xuất và nghiên cứu nâng cao độ chính xác cho
cơng nghệ tạo mẫu nhanh. Mike Durham, Accelerated Technologies Inc.,
Kentucky với bài “Rapid Prototyping SLA SLS Polyjet” [10] đã nghiên cứu và đưa
ra các khái niệm, so sánh các phương pháp tạo mẫu nhanh SLA, ALS, Polyjet.
Zoltan-Gabor BAKI-HARI, Carmen Gabriela BĂCILĂ, Oradea University [3];
T. Wohlers, Wohlers Associates Inc. USA [1]; Nagahanumaiah. B. Ravi, N.P.
Mukherjee (Bangalore) [18]; Montgomery, Eva; DSM Somos®, Elgin Illinois với
bài báo “Rapid Tooling via Stereolithography” [14] ứng dụng công nghệ tạo mẫu
lập thể SLA để tạo khuôn nhanh. Avi Cohen, Objet Geometries Ltd. với bài báo
“Rapid Tooling Applications” [7] đưa ra một số ứng dụng trong tạo khuôn nhanh
bằng các công nghệ tạo mẫu nhanh, …

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HVTH: BÙI NGỌC MINH TRƯỜNG


CBHD: PGS.TS ĐẶNG VĂN NGHÌN

4

Ba cơng nghệ tiêu biểu, điển hình cho hệ thống tạo mẫu nhanh và hệ thống

tạo khuôn nhanh là Công nghệ tạo mẫu lập thể (SLA – Stereolithography
Apparatus, 3D System Inc.), Công nghệ thiêu kết laser chọn lọc (SLS – Selective
Laser Sintering, DTM Corp.) và Công nghệ PolyJet (Objet Geometries Ltd.) [10].
1.2.2.2.

CÔNG NGHỆ TẠO KHUÔN NHANH Ở VIỆT NAM

Sự xuất hiện công nghệ tạo khuôn nhanh trong những năm gần đây đã góp
phần thiết thực trong việc hỗ trợ các nhà kỹ thuật, nhà thiết kế, đồng thời cũng là
tâm điểm cho rất nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới. Ở Việt Nam, công nghệ này
tuy khơng cịn xa lạ gì đối với các nhà nghiên cứu trong nước, nhưng nó vẫn đang là
đề tài nghiên cứu cho rất nhiều nhà nghiên cứu trong các trường Đại học, các cán bộ
kỹ thuật của nhiều công ty nhằm khai thác các ưu điểm của công nghệ này mang lại.
Công ty liên doanh sản xuất giày Adidas Việt Nam là một đơn vị đang ứng
dụng công nghệ tạo khn nhanh trong quy trình sản xuất giày, bằng việc sử dụng
máy tạo mẫu nhanh Eden 500 của hãng Objet Geometries để tạo ra các khuôn đúc
cho sản phẩm đế giày, góp phần rút ngắn thời gian tạo mẫu và làm khn cho sản
phẩm. Bên cạnh đó, một số đơn vị sản xt giày như Cơng ty Giày Thái Bình
(TBS), công ty vàng bạc đá quý Phú Nhuận (PNJ), công ty Honda Viet Nam, …
cũng đã ứng dụng công nghệ tạo khn nhanh trong quy trình sản xuất các sản
phẩm của họ.
PGS. TS Đặng Văn Nghìn, KS. Bùi Anh Quốc và một số cán bộ Khoa Cơ
Khí – Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh đã phối hợp với một số
y bác sĩ Bệnh viện Chợ Rẫy, bệnh viện 115, bệnh viện nhân dân Gia Định thực hiện
cơng trình “Ứng dụng cơng nghệ tạo mẫu nhanh để tạo chi tiết cấy ghép sọ não”
Phịng thí nghiệm trọng điểm (Đại học Quốc Gia thành phố Hồ Chí Minh)
đặt tại trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh là đơn vị tiên phong
trong lĩnh vực nghiên cứu về công nghệ Tạo mẫu nhanh và Tạo khuôn nhanh. Hàng
năm, rất nhiều đề tài nghiên cứu của các học viên cao học, nghiên cứu sinh, mà đặc
biệt là các cơng trình nghiên cứu của các vị Giáo sư, Phó giáo sư – Tiến sĩ trong và

ngoài nhà trường, đã đóng góp rất nhiều thành tựu trong lĩnh vực nghiên cứu và
khai thác các công nghệ tạo khuôn nhanh.
LUẬN VĂN THẠC SĨ

HVTH: BÙI NGỌC MINH TRƯỜNG


CBHD: PGS.TS ĐẶNG VĂN NGHÌN

1.3.

5

MỤC TIÊU ĐỀ TÀI VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

1.3.1.

MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Với mục tiêu là nghiên cứu công nghệ tạo khuôn nhanh Polyjet (Objet
Geometries Ltd.) từ đó ứng dụng vào quy trình thực nghiệm để tạo ra bộ khuôn
nhanh cho sản phẩm là đế giày. Tơi tiến hành đề tài “Nghiên cứu thực nghiệm q
trình tạo khuôn nhanh theo công nghệ PolyJet”.
1.3.2.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Để đạt được mục tiêu trên, tôi tiến hành nghiên cứu cơ sở lý thuyết công
nghệ PolyJet và thực nghiệm tạo bộ khuôn nhanh cho sản phẩm cụ thể, với các nội
dung như sau:

1. Tham khảo tài liệu.
2. Giới thiệu các phương pháp của công nghệ tạo khuôn nhanh.
-

Khái niệm về công nghệ tạo khuôn nhanh.

-

Giới thiệu các phương pháp công nghệ tạo khuôn nhanh.

3. Nghiên cứu khảo sát các phương pháp của công nghệ tạo khuôn nhanh và cơ
sở lý thuyết công nghệ Polyjet.
4. Nghiên cứu thực nghiệm công nghệ tạo khuôn nhanh PolyJet để tạo bộ
khuôn nhanh cho đế giày.
1.4.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

-

Thu thập tài liệu từ các sách, bài báo, tạp chí khoa học trong và ngồi nước.

-

Các tài liệu từ internet, các trang web liên quan, …

- Đề tài được nghiên cứu trên cơ sở các số liệu thực tế thực nghiệm, thiết kế
sản phẩm bằng máy vi tính, gia cơng sản phẩm trên máy tạo mẫu nhanh.

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HVTH: BÙI NGỌC MINH TRƯỜNG


CBHD: PGS.TS ĐẶNG VĂN NGHÌN

6

CHƯƠNG 2:
CÁC PHƯƠNG PHÁP CƠNG NGHỆ TẠO KHUÔN NHANH
2.1.

KHÁI NIỆM VỀ CÔNG NGHỆ TẠO KHUÔN NHANH
Thuật ngữ Tạo khuôn nhanh (Rapid Tooling - RT) được dùng để mơ tả một

q trình sử dụng mơ hình của tạo mẫu nhanh (Rapid prototyping - RP) như là vật
mẫu để tạo ra khn một cách nhanh chóng hoặc sử dụng quá trình tạo mẫu nhanh
trực tiếp để tạo ra khn có thể tích lịng khn là vật mẫu [1].
Cơng nghệ tạo khuôn nhanh tiền thân được hiểu là khả năng tạo ra khuôn và
lõi khuôn như là một sản phẩm của q trình tạo mẫu nhanh. Khn có thể được tạo
ra nhanh hơn nhiều so với phương pháp tạo khuôn bằng gia công cắt gọt truyền
thống, xu hướng này hiện nay vẫn đúng, thế nhưng trong vài năm gần đây, cơng
nghệ tạo khn nhanh cịn hướng vào việc tạo khn có chu kỳ nhanh hơn 40% khả
năng cơng nghệ truyền thống trong thiết kế khn chính xác. Ứng dụng cơng nghệ
tạo khn nhanh mới này có thể giảm thiểu hoặc loại trừ biến dạng và ứng suất bên
trong gây nên bởi q trình làm nguội khơng tốt [7].
Nền tảng của công nghệ tạo khuôn nhanh:
a.

Mẫu hay một bộ phận chi tiết được thiết kế trên hệ thống CAD/CAM.

Mẫu phải thể hiện đầy đủ tính chất cơ tính, loại vật liệu, hình dáng hình học như sản
phẩm thật thể hiện bằng những mặt cong khép kín với kích thước giới hạn rõ ràng.
Đó là phải xác định các dữ liệu bên trong, bên ngoài và cả phạm vi giới hạn của
mẫu. Yêu cầu này đảm bảo rằng tất cả các mặt cắt ngang đều là những đường cong
kín để tạo ra khối vật thể.
b.

Mơ hình dạng khối hay mơ hình bề mặt sẽ được chuyển sang file định

dạng .STL (StereoLithography) mà loại file này thường được dùng cho các hệ thống
in 3 chiều. File định dạng .STL xấp xỉ các bề mặt dưới dạng các đa giác.
c.

Máy tính sẽ phân tích file .STL để xác định rõ ràng mơ hình cho sản

xuất và cắt thành các lớp mỏng theo mặt cắt ngang. Trong q trình gia cơng, sản
phẩm được tạo ra theo phương pháp hạ dần xuống theo phương thẳng đứng trong
suốt q trình làm nóng chảy rồi hóa cứng của vật liệu lỏng hay bột và sau đó kết
LUẬN VĂN THẠC SĨ

HVTH: BÙI NGỌC MINH TRƯỜNG


CBHD: PGS.TS ĐẶNG VĂN NGHÌN

7

hợp thành mẫu sản phẩm 3D. Một khả năng khác là bề mặt cắt ngang có thể là
những lớp mỏng hay ở dạng khối, những lớp mỏng này sẽ được xếp chồng với nhau

để hình thành nên một mẫu 3D. Các phương pháp tạo mẫu tương tự khác cũng có
thể dùng cho cơng việc tạo khn.
2.2.

NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP CƠNG NGHỆ TẠO KHN
NHANH
Tạo khn nhanh có thể phân ra thành 2 phương pháp bao gồm phương pháp

gián tiếp và phương pháp trực tiếp. Phương pháp gián tiếp sử dụng vật mẫu của tạo
mẫu nhanh để tạo ra khn nhanh, cịn phương pháp trực tiếp là tạo ra hệ thống
khuôn và lõi khuôn trực tiếp bằng hệ thống tạo mẫu nhanh. Khuôn cao su silicon và
khuôn nhựa epoxi là ví dụ điển hình cho phương pháp gián tiếp. Trong phương
pháp trực tiếp, quá trình tạo mẫu nhanh có thể tạo ra khn nhanh bằng vật liệu
photopolymer hay khuôn nhanh bằng kim loại với các phương pháp như thiêu kết
laser chọn lọc (SLS), in 3 chiều (3DP), …
2.2.1.

PHƯƠNG PHÁP TẠO KHUÔN NHANH GIÁN TIẾP

Nhu cầu sử dụng khuôn nhanh để tạo ra sản phẩm ngày càng nhiều hơn, cần
độ chính xác hơn đã dẫn đến kết quả là có rất nhiều phương pháp tạo khn nhanh
ra đời. Một vài trong số đó đã được thương mại hóa, trong khi một số khác vẫn còn
đang trong giai đoạn thử nghiệm và phát triển. Mỗi một phương pháp những ưu
điểm và hạn chế riêng. Tuy nhiên nhiều công ty vẫn sẵn sàng thử nghiệm q trình
tạo khn nhanh vì nhu cầu thị trường rất lớn.
2.2.1.1.

Khn lưu hóa cao su silicon ở nhiệt độ phịng (RTV):

Sản xuất khn nhanh silicone bằng phương pháp lưu hóa ờ nhiệt độ phịng

là một trong những ứng dụng tạo khuôn nhanh phổ biến nhất. Silicone được sử
dụng bởi vì khả năng tạo ra khn nhanh sau khi đã có vật mẫu để tạo ra lịng
khn. Thơng thường mẫu của phương pháp này được tạo ra bằng các phương pháp
tạo mẫu nhanh. Việc tạo khuôn nhanh bằng cao su silicone có ưu điểm là tạo ra
khn nhanh chóng (thời gian đơng đặc của khn từ 18 – 24 giờ), khơng đắt tiền
và có nhiều khả năng lựa chọn sử dụng nhiều vật liệu khác nhau để làm vật mẫu.
Cơng nghệ này thích hợp cho các chi tiết nhỏ và vừa. Điểm yếu đầu tiên của công
LUẬN VĂN THẠC SĨ

HVTH: BÙI NGỌC MINH TRƯỜNG


CBHD: PGS.TS ĐẶNG VĂN NGHÌN

8

nghệ là các đặc tính của các vật liệu urethane khác với đặc tính của các vật liệu
nhựa chịu nhiệt được sử dụng trong sản xuất. Mặc dù vậy, việc tạo khuôn nhanh
bằng cao su silicone vẫn được sử dụng rộng rãi trong công nghệ sản xuất khuôn
nhanh, và được ứng dụng rất nhiều trong thực tế.

Hình 2: Khn lưu hóa cao su silicone ở nhiệt độ phịng RTV và sản phẩm

2.2.1.2.

Khn phun kim loại Spray Metal Tooling:

Khuôn phun kim loại sử dụng hợp kim nhôm hoặc kẽm để phun phủ lên bề
mặt vật mẫu. Vật mẫu có thể được làm từ gỗ, kim loại hay là vật mẫu của tạo mẫu
nhanh SLA. Việc chuẩn bị vật mẫu là điều trước tiên và là một trong các bước quan

trọng nhất trong công nghệ này. Tuỳ thuộc vào sự hồn thiện của vật mẫu, bởi vì tất
cả các khuyết tật bề mặt vật mẫu sẽ trở thành khuyết tật trong phần khn được
phun. Điển hình là mẫu của phương pháp SLA, LOM… phải được làm sạch bằng
tay đạt chất lượng được mong muốn trước khi dùng cho làm khuôn nhanh. Trong
hầu hết các trường hợp, khuôn silicone và việc tái sản xuất urethane được làm thành
vật mẫu bởi vì các thay đổi của mẫu này sẽ bị phá huỷ. Công nghệ này liên quan tới
việc phun một lớp vỏ mỏng dày khoảng 2mm trên một vật mẫu và bọc bên ngồi
bằng nhựa epoxy để cho nó cứng chắc. Với hầu hết các kỹ thuật tạo mẫu nhanh, các
vật mẫu được sản xuất có nhiệt độ chuyển tiếp sang tinh thể thấp (có nghĩa là nhiệt
độ lúc vật liệu bắt đầu thay đổi sang cấu trúc không định hình mềm). Vì thế, điều
quan trọng là giữ nhiệt độ khuôn trong khi phun càng thấp càng tốt. Nếu nhiệt độ
của khn q cao, nó sẽ bắt đầu giãn ra và méo mó, dẫn đến kết q là khn
khơng cịn độ chính xác. Một cách khác là dùng mẫu của tạo mẫu nhanh để tạo ra
LUẬN VĂN THẠC SĨ

HVTH: BÙI NGỌC MINH TRƯỜNG


CBHD: PGS.TS ĐẶNG VĂN NGHÌN

9

một khn cao su silicone mà sau đó được sử dụng để phun ceramic làm nền lót của
khn. Mặc dù chất nền ceramic có thể chịu đựng được việc phun kim loại nhiệt độ
cao, công nghệ này làm tăng thời gian và chi phí.

Hình 3: Khn phun kim loại SMT và sản phẩm

2.2.1.3.

Phương pháp 3D Keltool:

Phương pháp 3D Keltool sử dụng sản phẩm vật mẫu của tạo mẫu nhanh
(thường được tạo ra từ phương pháp ACES SLA ) để tạo ra khuôn và lõi khuôn
bằng cách phun phủ lên bề mặt vật mẫu một lớp hợp kim đồng để tạo ra một bề mặt
có đủ độ cứng và độ bền cần thiết, dùng các vật liệu làm khuôn bao quanh vật mẫu
đã được phủ này, sau đó tách khn và lấy vật mẫu ra, ta sử dụng khn này để làm
khn nhanh cho sản phẩm.

Hình 4: Khuôn nhanh và sản phẩm
bằng phương pháp 3D Keltool

2.2.1.4.

Khuôn đúc chân không:

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HVTH: BÙI NGỌC MINH TRƯỜNG


CBHD: PGS.TS ĐẶNG VĂN NGHÌN

10

Khn silicone là một phương pháp rất phổ biến để sản xuất ra nhiều các chi
tiết nhỏ, có thể lên đến 20 chi tiết cùng lúc. Quá trình này sinh ra một âm bản của
vật mẫu mà có thể được tạo bởi các kỹ thuật như tạo mẫu lập thể hoặc thậm chí cả
gia cơng cắt gọt. Sơ đồ dưới đây mô tả từng bước quá trình tạo khn bằng đúc
chân khơng. Trong q trình này, vật mẫu được tạo thành bằng phương pháp lập

thể, và sau đó làm khn nhanh sililcone.

Vật mẫu

Đổ khn silicone
bao quanh vật mẫu

Ráp khn
silicone

Rót ngun liệu
trong mơi trường
chân khơng

Vật mẫu bằng phương
pháp tạo mẫu nhanh

Cấp nhiệt làm
đông cứng khuôn

Cấp nhiệt cho sản
phẩm đông cứng

Tách khuôn, lấy
vật mẫu ra

Tách khuôn, lấy
sản phẩm

Sản phẩm bằng phương

pháp đúc chân khơng

Hình 5: Quy trình làm khuôn đúc
chân không

2.2.1.5.

Khuôn phun phản ứng:

Khuôn phun phản ứng (RIM) là một quá trình sử dụng hệ thống phun nhựa
đơn giản với 2 buồng áp suất. Quá trình diễn ra phản ứng hóa học trong khn.
Nhựa được dùng trong trường hợp này là nhựa nhiệt nóng, kể cả polyurethanes và
bọt polyurethanes. Khn silicon được điền đầy bởi một vịi phun ở áp suất khí trời
cho đến khi nhựa xuyên qua các lỗ thốt khí.
LUẬN VĂN THẠC SĨ

HVTH: BÙI NGỌC MINH TRƯỜNG


CBHD: PGS.TS ĐẶNG VĂN NGHÌN
2.2.1.6.

11

Khn mạ điện (Electroforming):

Tạo hình dáng bằng cách mạ điện bao gồm mạ 1 lớp dày lên mơ hình mẫu
(vài milimet). u cầu để tạo mạ được là bề mặt của mơ hình phải có tính dẫn điện,
do đó, nếu bề mặt của vật mẫu khơng dẫn điện được thì 1 lớp vecni có tính truyền
dẫn điện được phun lên mẫu. Ngay khi lớp mạ được hồn thành, lớp vỏ được bỏ đi,

sau đó bao bọc bởi vật liệu phù hợp. Kỹ thuật tạo hình bằng điện có thể được dùng
để sản xuất khn nhanh cho sản phẩm đế giày tử mơ hình mẫu sáp.
Nikel là vật liệu phổ biến cho việc tạo hình bằng mạ điện bởi vì nó truyền
dẫn nhiệt tốt và chịu lực tốt. Phương pháp này có khả năng tái sử dụng các mẫu
nhưng nó lại bị giới hạn khi mạ lên các lỗ hoặc khe hẹp sâu.
2.2.1.7.

Khuôn phun sáp:

Khuôn silicone được chia thành khuôn 2 tấm được ghép lại làm khuôn phun
áp suất thấp cho sáp parafin điền đầy. Khuôn silicone được điền đầy bởi sáp nửa
nóng chảy sử dụng hệ thống phun áp suất thấp. Sau đó khn được làm lạnh cho
đến khi sáp đơng đặc hồn tồn, lúc đó mẫu sáp được lấy ra, và quá trình lại tiếp
tục. Do sáp rất dễ vỡ nên cần phải cẩn thận khi lấy mẫu ra khỏi khuôn silicone.
2.2.1.8.

Khuôn thạch cao:

Đúc khuôn thạch cao, cịn gọi là đúc khn nhựa thạch cao (RPM), là
phương pháp làm khuôn nhôm hoặc kẽm bằng cách đổ kim loại lỏng vào trong
khuôn thạch cao, thay thế cho khn cát. Q trình đúc khn thạch cao có trị giá
khuôn thấp, chất lượng bề mặt vật đúc tốt, có khả năng sử dụng cho chi tiết lớn. Tuy
nhiên, vì vật liệu có tỉ lệ làm mát thấp hơn, cơ tính cũng thấp hơn bình thường. Dẫn
đến chi tiết có sức bền uốn thấp hơn q trình đúc bình thường 20%. Ta nhận thấy
rằng vật liệu sử dụng cho khuôn thạch cao yếu hơn so với khuôn đúc.
2.2.2.

PHƯƠNG PHÁP TẠO KHN NHANH TRỰC TIẾP

Các phương pháp tạo khn nhanh được mơ tả ở phần trên có liên quan đến

q trình tạo khn nhanh gián tiếp từ vật mẫu của tạo mẫu nhanh. Vấn đề quan
tâm của các phương pháp tạo khn nhanh này chính là thời gian cần thiết để hồn
tất mẫu sản phẩm, thêm vào đó, các phương pháp tạo khuôn nhanh trước đây được
biết đến đều là khơng đạt độ chính xác cao. Nhiều cơng ty cuối cùng sử dụng
LUẬN VĂN THẠC SĨ

HVTH: BÙI NGỌC MINH TRƯỜNG


CBHD: PGS.TS ĐẶNG VĂN NGHÌN

12

phương pháp tạo khn nhanh trực tiếp thơng qua các máy tạo mẫu nhanh. Đặc tính
nổi bậc nhất của tạo mẫu trực tiếp là hình dạng của những kênh dẫn nguội (hoặc
nóng) cho phép làm nguội (hoặc làm nóng) tại những điểm cần thiết thay vì các
đường dẫn chỉ được khoan ơ những nơi thuận tiện. Nghiên cứu vấn đề này cho thấy
hình dáng các đường dẫn cho phép giảm thời gian cho một chu kỳ phun ép khuôn là
40% [1].
2.2.2.1.

Khuôn phun ACES trực tiếp (AIM):

Trong quy trình tạo khn phun AIM, khn nhanh được hình thành bằng
việc sử dụng quá trình tạo mẫu lập thể SLA. 3D System của Valencia, California,
phát triển công nghệ AIM trực tiếp (khuôn phun ACES (Accurate Clear Epoxy
Solid) trực tiếp). Với sự hỗ trợ của phương pháp AIM, có thể phun vật liệu nhựa
dẻo nóng vào lịng khn để tạo ra các chi tiết. Quy trình tạo khn nhanh loại này
tương tự như chi tiết SLA thông thường nhưng là âm bản và được chia làm hai
phần. Quy trình được thực hiện bằng cách đưa chi tiết mẫu vào, thiết kế khn phun

bao quanh chi tiết mẫu đó, sau đó tách khn tạo nên các lịng khn bằng hệ thống
SLA. Sau đó nhựa nóng chảy được bơm vào các lịng khn để tạo nên các chi tiết.
Hiện tại, chỉ có những polymer có điểm nóng chảy thấp và độ mài mòn thấp được
sử dụng, nhưng những nhà nghiên cứu hứa hẹn cải thiện vật liệu cho những ứng
dụng này trong thời gian ngắn. Trong một số trường hợp chi tiết đúc được sản xuất
trong vòng 4 – 5 ngày khi có được dữ liệu CAD. Các mẫu Stereolithography là sản
phẩm của nhựa nhân tạo sẵn có trên thị trường theo tiêu chuẩn. Tuy nhiên các
khn có thể được làm đầy với nhiều loại vật liệu khác nhau như nhựa phản ứng
nhiệt, nhơm epoxi, gốm, kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp. Một lần có thể đúc
được tối đa 500 chi tiết mặc dù trong thực tế sản xuất chỉ cần 10 – 50 chi tiết. Tuy
nhiên do sử dụng nhựa phản ứng nhiệt và quá trình làm nhanh, nên độ bền thấp và
tỷ lệ hỏng cao là bất lợi của phương pháp gia công này.
2.2.2.2.

Tạo khuôn đúc bằng phương pháp Copper Polyamide:

Gia công bằng phương pháp Copper Polyamide của DTM (Austin, Texas) là
quá trình thiêu kết laser chọn lọc SLS của hỗn hợp đồng thau và nhựa polyamide
hình thành khn đúc nhanh. Q trình thiêu kết giữa các phần tử bột Polyamide tạo
nên khn đúc hồn chỉnh với các hốc khn và các lõi. Khơng có q trình nung
LUẬN VĂN THẠC SĨ

HVTH: BÙI NGỌC MINH TRƯỜNG


CBHD: PGS.TS ĐẶNG VĂN NGHÌN

13

nóng xảy ra và khn được lắp ghép bằng máy. Đối với các dạng có quan hệ hình

học đơn giản khơng khe trượt hay lõi ở cạnh bên thì mẫu có thể hồn tất trong vịng
1 tuần. Đồng cho những đặc tính cho phép chạy mẫu với áp suất và nhiệt độ gần
với điều kiện sản xuất. Độ bền vật liệu thấp vẫn là một bất lợi lớn cho phương pháp
tạo khuôn copper polyamide
2.2.2.3.

Phương pháp thiêu kết kim loại trực tiếp bằng tia lazer:

Phương pháp thiêu kết kim loại trực tiếp bằng tia lazer (DMLS) của EOS gia
công trực tiếp bột kim loại bằng máy thêu kết lazer. Phương pháp này thiêu kết pha
lỏng của kim loại thành chi tiết cứng sử dụng kim loại có độ nóng chảy thấp làm
chất liên kết. Thơng qua việc tối ưu thông số, độ co rút cơ bản được bù trừ sao cho
trong q trình nung nóng kim lọai nở ra thì thể tích thực khơng thay đổi trong q
trình thiêu kết, do đó đảm bảo độ chính xác cao. Trong nhiều trường hợp nghiên
cứu cho thấy phương pháp DMLS có thể sử dụng cho khn phun với các thông số
tiêu chuẩn cho các bề mặt không cần quá trình hậu xử lý. Có hai loại vật liệu được
sử dụng cho phương pháp DMLS: Hợp kim đồng được sử dụng cho khuôn phun đạt
1000 chi tiết với nhiều loại vật liệu khác nhau. Thép hợp kim: sử dụng cho khuôn
ép đạt 10000 chi tiết với vật liệu nhựa. Phương pháp DMLS cho độ nét cao mặc dù
bột hỗn hợp kim loại hình thành chậm hơn. Phiên bản mới nhất sử dụng bột đồng &
thép tạo nên lớp có bề dày 50µm.
Kính
Gương chỉnh X-Y
Đầu phát laser

Chùm tia laser
Chi tiết gia cơng

Con lăn

Ngun liệu

Bồn cấp liệu

Hình 6: Mơ hình ngun lý
phương pháp DMLS

Piston nâng
Vách ngăn

2.2.2.4.

Piston nâng
Piston nâng

Bồn cấp liệu

Phương pháp thêu kết laser chọn lọc SLS:

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HVTH: BÙI NGỌC MINH TRƯỜNG


CBHD: PGS.TS ĐẶNG VĂN NGHÌN

14

Phương pháp pháp thêu kết laser chọn lọc được tạo thành trực tiếp thông qua
phương pháp lập thể, nó cũng có thể làm khn nhanh sử dụng phương pháp thiêu

kết laser. Bột kim loại bao gồm thép khơng rỉ 316L, đồng và hạt kết dính Polymer.
Tia lazer làm đơng cứng chất kết dính thành từng lớp, kim loại được giữ trong lớp
kết dính. Mẫu được tạo thành ở bước này gọi là mẫu tươi, các mẫu tươi được nung
trong lò nung để loại bỏ chất kết dính và đồng ngấm vào khn qua hiện tượng mao
dẫn. Sản phẩm trở thành mẫu đông cứng chứa 40% đồng và 60% thép. Cuối cùng
khi khn hồn tất, các ti lói được khoan vừa với khn. Sản phẩm là khn có độ
bền cao có thể sử dụng cho khn phun ép, cũng như các ứng dụng trong đúc
khn.

Hình 7: Mơ hình nguyên lý
phương pháp

2.2.2.5.

Phương pháp dát lớp mỏng Laminated:

Phương pháp laminated là một phương pháp tạo khuôn trực tiếp từ máy tạo
mẫu nhanh sử dụng nguyên lý phương pháp LOM. Ở phương pháp này, các lớp kim
loại được cuộn thành cuộn và được cắt thành từng lớp theo mơ hình CAD bằng
công nghệ cắt laser hay cắt tia nước.

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HVTH: BÙI NGỌC MINH TRƯỜNG


CBHD: PGS.TS ĐẶNG VĂN NGHÌN

15

Hình 8: Mơ hình ngun
lý phương pháp
Laminated

Hình 9: Làm sạch sản phẩm được làm bằng phương pháp Laminated

Để tạo ra khn nhanh, mơ hình CAD phải có hình dáng khn theo u cầu.
Bằng cách cắt thành từng lớp kim loại thành tấm mỏng từ mơ hình CAD, sau đó kẹp
chặt hay kết dính các lớp kim loại tạo nên mơ hình mẫu rắn giả bằng thép dụng cụ
cứng. Do sử dụng những lát mỏng tương đối dày 1mm nên bề mặt tinh tương đối
kém, cần phải gia công tinh bằng máy. Tuổi thọ vật mẫu phụ thuộc vào vật liệu tấm
ban đầu, vật liệu có thể được biến cứng sau khi được cắt và dát mỏng. Tuy nhiên sự
phức tạp của chi tiết bị giới hạn bởi độ dày của lớp kim loại. Một trong những thuận
lợi của phương pháp laminated là khả năng thay đổi hình dạng các chi tiết một cách
nhanh chóng. Các đường dẫn làm nguội có thể dễ dàng đặt trong mẫu thiết kế.
Phương pháp laminated phù hợp với các mẫu có kích thước lớn. Phương pháp này
được sử dụng thành cơng cho nhiều công nghệ như: khuôn đúc áp lực, khuôn thổi
và tạo hình nhiệt.
2.2.2.6.

Phương pháp tạo hình bằng kỹ thuật laser (LENS):

Hệ thống LENS của Optomec đầu tiên được phát triển tại phịng thí nghiệm
quốc gia Sandia (New Mexico). Chi tiết được hình thành bởi bột kim loại dưới tác
dụng của tia laser. Tia laser có cơng suất lớn (YAG laser) được sử dụng làm tan
LUẬN VĂN THẠC SĨ

HVTH: BÙI NGỌC MINH TRƯỜNG

CBHD: PGS.TS ĐẶNG VĂN NGHÌN

16

nóng chảy bột kim loại và tập trung thành điểm nhỏ khi được chiếu bởi tai laser qua
thấu kinh hội tụ. Q trình gia cơng xảy ra trong mơi trường khí argon áp suất thấp
oxy hóa tự do. Hệ thống chuyển động di chuyển bệ làm tia laser di chuyển theo mặt
cắt ngang của chi tiết. Sau khi một lớp được hình thành, đầu cung cấp bột kim loại
quét ngang qua tạo ra lớp kế tiếp. Thông thường các kim loại được sử dụng là thép
không rỉ 316, 304, các siêu hợp kim nickkel như inconel 625, 690 và 718, thép dụng
cụ H13, Vonfram, hợp kim titan Ti-6Al-4V được sử dụng trong công nghiệp. Ưu
điểm của phương pháp này nằm ở khả năng chế tạo các chi tiết kim loại nặng có đặc
tính luyện kim tốt với tốc độ gia công hợp lý. Các chi tiết được chế tạo gần giống
hình dáng thực nhưng cần gia công tinh thêm. Các chi tiết này đạt được cấu trúc hạt
tốt và có các đặc tính tương tự hoặc tốt hơn vật liệu thực.

Hình 10: Sơ đồ nguyên lý
phương pháp LENS

2.2.2.7.

Làm khuôn bằng công nghệ in 3 chiều (3D Printing):

Đây là phương pháp tạo khuôn nhanh được sử dụng rộng rãi, phương pháp
này sử dụng đầu in phun để phun ra các lớp vật liệu lỏng hay nóng chảy, sau đó làm
đơng đặc lại thành từng lớp bằng ánh sáng có bước sóng ngắn., gồm có các q
trình cơ bản sau: FDM; MJM; PolyJet; ThermoJet; SolodScape.

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HVTH: BÙI NGỌC MINH TRƯỜNG


CBHD: PGS.TS ĐẶNG VĂN NGHÌN

17
Các đầu
phun

Sản phẩm
được tạo
thành theo
từng lớp

Hình 11: Sơ đồ nguyên lý
phương pháp 3D Printing

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HVTH: BÙI NGỌC MINH TRƯỜNG