›
›

Bài giảng Công nghệ LOM (Laminated Object Manufacturing )

ppt 69 trang hapham 100
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Công nghệ LOM (Laminated Object Manufacturing )", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pptbai_giang_cong_nghe_lom_laminated_object_manufacturing.ppt

Nội dung text: Bài giảng Công nghệ LOM (Laminated Object Manufacturing )

  1. CƠNG NGHỆ LOM (LAMINATED OBJECT MANUFACTURING )
  2. NGUYÊN LÝ
  3. NGUYÊN LÝ CƠNG NGHỆ LOM 1. Tấm giấy bị kéo căng từ con lăn cung cấp đến con lăn cuộn; 2. Con lăn gia nhiệt trên lớp mỏng của tấm để dán lớp cũ với lớp mới; 3. Laser sẽ cắt lớp theo biên dạng và các nét gạch chéo để sau này lấy đi; 4. Ba bước trên được lặp lại để tạo nên một lớp mới.
  4. NGUYÊN LÝ CƠNG NGHỆ LOM • Bước1 . Mỗi một tấm sẽ được lắp trên một khối, dùng nhiệt và áp suất để tạo một lớp mới. Vật liệu tấm được cung cấp liên tục nhờ con lăn ở một bên của máy và được cuộn ở một phía bên kia của máy. Con lăn được gia nhiệt để cung cấp áp lực và nhiệt để tạo lớp. • Bước 2. Sau khi một lớp đã tạo, laser được di chuyển theo cơng tua tương ứng với mặt cắt ngang. Thường cơng suất laser 25 or 50 wat. Khác với các quá trình khác chỉ cĩ cơng tua là được quye1eye1t nên nhanh hơn. • Bước 3. Vùng diện tích ngồi vùng cơng tua sẽ được nguồn laser tạo các mặt cắt gạch chéo để lấy phần vật liệu dư một cách dễ dàng. • Bước 4. Bước 1-3 được lặp lại cho đến khi lớp trên cùng của chi tiết được tạo ra và cắt. • Bước 5. Sau khi tất cả các lớp đã được tạo ra và cắt. Phần vật liệu dư sẽ được lấy đi theo các được gạch chéo. • Bước 6. sản phẩm cĩ thể được phủ nhờ sealant để trống ẩm.
  5. NGUYÊN LÝ CƠNG NGHỆ LOM
  6. NGUYÊN LÝ CƠNG NGHỆ LOM
  7. NGUYÊN LÝ CƠNG NGHỆ LOM
  8. NGUYÊN LÝ CƠNG NGHỆ LOM
  9. NGUYÊN LÝ CƠNG NGHỆ LOM (a) (b)
  10. NGUYÊN LÝ CƠNG NGHỆ LOM
  11. NGUYÊN LÝ CƠNG NGHỆ LOM Laminate Precise Addition of Material Optics Heated Roller New Layer X-Y positioning Laser device Layer outline Laser Bonding and crosshatch Laminating Roller Cutting Take-up Sheet Roll Material Part Block Platform Material Supply Roll 8
  12. NGUYÊN LÝ CƠNG NGHỆ LOM
  13. NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN LƯU Ý • Vật liệu khi tiếp xúc với con lăn nhiệt sẽ xuất hiện tình trạng bị cong lên. • Hệ thống phải duy trì chiều cao thích hợp của vật thể đang gia cơng để áp lực từ con lăn tác dụng lên dán lớp tiếp theo vào. • Phải duy trì những thơng số thiết lập giữa khối vật thể và cơng cụ giữ khối đĩ nếu khơng sẽ những vấn đề về độ bền hay kết cấu vật thể cĩ thể xảy ra. • Khuynh hướng xuất hiện những nếp nhăn, nếp uốn khi gia cơng những lớp liên tiếp theo phương pháp dán những lớp với nhau. Sẽ dẫn đến sự khơng liên tiếp giữa các lớp với nhau.
  14. NGUYÊN LÝ CƠNG NGHỆ LOM Thiết bị tạo mẫu nhanh bằng laser - Máy tạo mẫu nhanh LOM chạy trên phần mềm Window NT hoặc MS-DOS. Phần mềm LOMSliceTM cĩ 32 bit, giao diện với người sử dụng menu và hộp thoại. Đây là một phần mềm hồn chỉnh, đủ các chức năng để điều khiển máy tạo mẫu nhanh thực hiện hồn chỉnh mơ hình. LOMSliceTM điều khiển suốt quá trình tạo mẫu và duy trì độ chính xác theo phương Z, cũng như khắc vạch song song và biên dạng mơ hình.
  15. NGUYÊN LÝ CƠNG NGHỆ LOM Thiết bị tạo mẫu nhanh bằng dao cắt Từ cơng nghệ cắt bằng laser, 1 số cơng ty đã biến thể bằng việc sử dụng dao cắt như: hãng KIRA sử dụng dao để cắt từng lớp và áp dụng bám dính các lớp bằng quá trình xerographic.Solido Ltd của Israel(trước đây là Solidimension) cũng sử dụng 1 con dao nhưng kết dính lớp phim nhựa với dung mơi. Các biến thể khác bao gồm Thick Layer Lamination từ Stratoconception của Pháp,Precision Machining Stratiform từ Ford Research và phát triển bởi Adaptive-Layer Lamination Landfoam Topographics. -Dao cắt (loại dao Carbide) là loại dao dùng để cắt các loại giấy trong ngành quảng cáo. Dao cắt carbide cĩ bề mặt được phủ bởi lớp cacbua rất mỏng (2-15 micromet) nhằm nâng tính chống mịn,giảm lực cắt và nhiệt cắt trên lưỡi cắt vì thế tăng đáng kể tốc độ cắt và tuổi thọ của dao.
  16. NGUYÊN LÝ CƠNG NGHỆ LOM Thiết bị tạo mẫu nhanh bằng dao cắt Các loại dao cắt -Gĩc dao summa, dgi, pcut từ 0,25 đến 0,35 độ giá bán 120.000 đ/dao. -Gĩc dao roland, ioline, ana, Graphtec từ 0,45 đến 0,6 độ giá bán 150.000 đ/cây dao.
  17. NGUYÊN LÝ CƠNG NGHỆ LOM So sánh hai phương pháp dùng dao và laser
  18. NGUYÊN LÝ CƠNG NGHỆ LOM • Phương pháp LOM của hãng Helisys được mô tả qua các quá trình sau:
  19. NGUYÊN LÝ CƠNG NGHỆ LOM • Hình 2.1. Các bước của tiến trình tạo mẫu nhanh theo phương pháp của hãng Helisys. Các hình vẽ mang ý nghĩa sau (từ trái qua phải từ trên xuống dưới): • 1.Hệ thống cuốn giấy lên và sẵn sàng gia công • 2. Con lăn nhiệt (Laminating roller) chạy qua và làm chảy lớp keo trên giấy • 3. Tia laser cắt biên dạng của vật cần gia công cùng các đường ngang dọc hỗ trợ giúp dễ lấy vật • 4. Bàn máy hạ xuống đưa bề mặt vừa gia công xuống dưới • 5. Một lớp giấy mới được cuộn lên và quá trình lập lại đến khi hoàn thành sản phẩm.
  20. NGUYÊN CƠNG HỒN TẤT
  21. NGUYÊN CƠNG HỒN TẤT
  22. NGUYÊN CƠNG HỒN TẤT Laminated Object Manufacture (LOM) 9
  23. NGUYÊN CƠNG HỒN TẤT Removal of waste material by hands
  24. NGUYÊN CƠNG HỒN TẤT
  25. ƯU NHƯỢC ĐIỂM
  26. ƯU ĐIỂM • Vật liệu đa dạng, rẻ tiền. Về nguyên tắc cĩ thể sử dụng các loại vật liệu: giấy, chất dẻo, kim loại, composites và gốm. • Tốc độ gia cơng cao các phương pháp tạo lớp khác( Do khơng cần quá trình lưu hĩa, khơng cần phần đỡ, đơn giản khi sử dụng) • Tốc độ cao và nhanh hơn. • Khơng cần kết cấu hỗ trợ.
  27. ƯU ĐIỂM ▪ Khơng cĩ sự biến đổi pha trong quá trình chế tạo chi tiết nên tránh được sự co rút của vật liệu. ▪ Có thể tạo các vật thể khá lớn do không có quá trình tác động hóa học. ▪ Cĩ đặc tính giống như gỗ ▪ Dể dàng làm sạch bằng tay ▪ Khơng độc hại và ơ nhiễm mơi trường.
  28. ƯU ĐIỂM Cơng nghệ LOM là một trong những cơng nghệ tạo mẫu nhanh rất thích hợp cho các phịng thí nghiệm, viện nghiên cứu và phù hợp với cơng tác nghiên cứu cũng như đào tạo.
  29. NHƯỢC ĐIỂM • Khơng thu hồi được vật liệu dư. • Chi tiết thường bị cong vênh sau khi chế tạo. • Độ chính xác theo chiều trục Z là 0,002 inch (~0,05mm) trong khi độ chính xác tổng cộng là khoảng 0,005 inch (~0,125mm). • Khĩ khăn trong việc lấy phần thừa ra Pattern for Investment-Cast Nozzle khỏi mẫu. • Độ bĩng bề mặt khơng cao.
  30. ỨNG DỤNG
  31. ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ LOM ➢ Application areas: - Visual representation; - Concept modeling; - Pattern for sand casting;
  32. ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ LOM
  33. ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ LOM Half-tubes in block Completed Manifold
  34. ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ LOM
  35. ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ LOM
  36. KIRA SOLID CENTER Portable phone prototype Kira process: paper + cutter Free form prototype
  37. ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ LOM 1) Tạo mẫu nhằm mục đích giới thiệu sản phẩm, kiểm tra nhu cầu khách hàng
  38. ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ LOM 2) Mơ hình chính xác (Form Fit and Function) cĩ khả năng kiểm tra kích thước, đánh giá hiệu năng, kiểm tra ứng suất từ đĩ giúp nhà sản xuất cĩ thể thay đổi thơng số cũng như đánh giá lại đặc tính thẩm mỹ của mẫu.
  39. ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ LOM 3) Tạo mẫu ban đầu phục vụ cho các quá trình tạo khuơn silicon, sáp, đúc kim loại và đúc cát, khuơn ép phun, phun kim loại. 4) Tạo cơng cụ nhanh.
  40. VẬT LIỆU
  41. VẬT LIỆU • Tấc cả vật liệu dạng tấm đều cĩ thể sử dụng cho hệ thống LOM, thường dùng là: giấy, plastic, gốm và vật liệu composit. • Vật liệu dạng tấm phải thỏa mãn 2 yêu cầu: – Vật liệu cĩ khả năng tạo lớp. Bởi vì LOM sẽ chia vật liệu ra nhiều lớp và dán chúng lại với nhau sau khi cắt, cũng cĩ khả năng chia ra từng lớp trước khi bắt đầu quá trình – Vật liệu phải cĩ khả năng dán lại với nhau sau khi cắt, thơng qua quá trình lăn nhiệt. Vì lý do này mà mỗi vật liệu phải phủ một lớp mỏng chất dính nhiệt bên ngồi, thơng thường là thermalplastic hoặc keo.
  42. VẬT LIỆU Vì hai yêu cầu này nên giấy thường được sử dụng. Khi hồn thành nĩ cĩ đặc tính như một khối gỗ. Các tấm giấy thường cĩ độ dày từ 0,05  0,50mm. LOM modelers use paper w/ polyester adhesive. sheet material such as paper, plastic, ceramic, composite etc.
  43. THIẾT BỊ LOM • Trong các hệ thống máy tạo mẫu nhanh đã giới thiệu ở trên, các hệ thống của Kira tương đối phức tạp, các hệ thống khác thì có rất ít thông tin vì vậy trong phần này ta sẽ giới thiệu các thành phần cơ bản của máy LOM do hãng Helisys chế tạo. • Trong hai dòng máy của hãng Helisys chế tạo, ta sẽ tập trung hơn vào dòng máy Helisys-1015 do thiết kế nhỏ gọn, kết cấu đơn giản hơn các dòng máy khác.
  44. THIẾT BỊ LOM
  45. THIẾT BỊ LOM
  46. THIẾT BỊ LOM
  47. THIẾT BỊ LOM • Ta có thể thấy trong sơ đồ nguyên lý của một máy tạo mẫu nhìn từ phía trước, cuộn giấy cấp phía bên phải qua một hệ thống cấp giấy, con lăn đổi hướng và thu giấy để tới cuộn thu phía bên trái, phần phía trên là phần cắt của máy, tại đây có hệ thống chạy x-y để đưa đầu laser cắt biên dạng cần, phía dưới là bàn máy để nâng, hạ giấy sau quá trình gia công. Ngoài ra còn có con lăn nhiệt để làm chảy keo trên bề mặt giấy giúp liên kết các lớp giấy lại với nhau.
  48. THIẾT BỊ LOM • Như vậy ta cĩ thể chia máy LOM làm 5 thành phần chính: • 1. Phần cắt giấy. • 2. Phần nâng hạ bàn máy. • 3. Hệ thống cấp và thu giấy. • 4. Phần con lăn nhiệt. • 5. Phần điều khiển.
  49. THIẾT BỊ LOM • Phần cắt giấy: • Có tác dụng tạo biên dạng của vật. Cấu trúc của phần cắt giấy của máy tạo mẫu nhanh LOM thực chất là một hệ chuyển động x-y có gắn hệ thống quang học để đưa tia laser từ nguồn phát đến đúng nơi cần cắt. • Đặc điểm của hệ thống tương tự hệ thống laser trong máy khắc laser. Đầu laser dùng trong phần cắt giấy của máy tạo mẫu LOM là loại phát laser khí CO2, công suất của nguồn laser được thay đổi và cân chỉnh để có thể cắt chính xác trên một lớp giấy hoặc hơn (2 hay 3 lớp), giấy của máy LOM cũng có khả năng chịu nhiệt để không bị cháy dưới tác dụng của tia laser. Máy LOM-1015Plus sử dụng nguồn laser 25W.
  50. THIẾT BỊ LOM Nguồn laser bao gồm ống phóng và RF DRIVE (radio frequency drive signal) và quá trình phát laser CO2
  51. THIẾT BỊ LOM
  52. THIẾT BỊ LOM Máy tạo mẫu nhanh LOM-1015 nhìn từ phía trên.
  53. THIẾT BỊ LOM • Phần nâng hạ: • Trong máy LOM, phần nâng hạ bàn máy có tác dụng đưa lớp giấy đã cắt xong xuống để cuốn lớp giấy mới và tiếp tục gia công, ngoài ra phần nâng hạ bàn máy cũng đóng vai trò đỡ lớp giấy khi gia công. Các lớp giấy chỉ có độ dày từ 0,08 – 0,15 mm, như vậy thì bàn máy cũng phải có khả năng dịch chuyển một lượng nhỏ nhất khoảng 0,02 – 0,05 mm để có thể đảm bảo cho quá trình gia công liên tục.
  54. THIẾT BỊ LOM • Hệ thống cấp và thu giấy: • Như tên gọi, hệ thống cấp và thu giấy có tác dụng đưa giấy vào cho phần gia công tiến hành. Giấy nguyên liệu là một cuộn giấy, loại giấy này có keo sẵn trên bề mặt và có khả năng chịu nhiệt để không bị cháy khi tia laser cắt biên dạng. Yêu cầu của hệ thống cấp giấy và thu giấy là phải trang bị các encoder để đo lượng giấy đã cấp và giấy trên hệ thống phải căng khi gia công. Kết cấu của hệ thống cấp và thu • giấy bao gồm các phần để giữ cuộn giấy cấp (trước khi gia công) và cuộn giấy thu (sau khi gia công), một bộ cuốn giấy, các con lăn đổi hướng, encoder đo lượng giấy cấp.
  55. THIẾT BỊ LOM • Phần con lăn nhiệt: • Con lăn nhiệt có tác dụng cung cấp nhiệt để làm chảy lớp keo trên bề mặt giấy. Nhiệt độ để lớp keo trên bề mặt giấy (loại giấy LPH042 do Helisys sản xuất) đạt được độ kết dính tốt là khoảng 77oC hoặc hơn nữa, nhiệt độ giấy chịu được mà • không bị phá hủy vào khoảng 200oC, nhưng quá trình lăn qua của con lăn nhiệt rất nhanh nên nhiệt độ trên con lăn nhiệt phải tương đối cao khoảng trên 200oC để có thể làm nhiệt độ bề mặt giấy tăng lên đủ để lớp keo tạo ra được lực dính cần thiết.
  56. THIẾT BỊ LOM
  57. TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN
  58. TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN • Lịch sử phát triển của công nghệ tạo mẫu nhanh LOM • Máy tạo mẫu nhanh LOM được phát minh bởi Michael Feygin năm 1985 và thương mại hóa bởi công ty Helisys, California, Mỹ. Hiện nay, hai hãng sản xuất nổi tiếng nhất trong lĩnh vực sản xuất máy tạo mẫu nhanh LOM là Helisys (Mỹ) và Kira Corp (Nhật bản). Ngoài ra còn có một số công ty khác đã và đang phát triển các máy tạo mẫu nhanh dựa trên nền tảng của công nghệ LOM là Kinergy • (Singapore), Solidimension (Israel), Mcortechnologies (Ireland), Wuhan Binhu Mechanical & Electrical Co.,LTD (Trung Quốc) và nhiều hệ thống khác đã và đang được phát triển. Tuy nhiên hiện nay chỉ còn một số công ty còn sản xuất các hệ thống máy LOM.
  59. GIỚI THIỆU CÁC MÁY HIỆN CÓ TRÊN THẾ GIỚI • Hiện tại, hai hãng sản xuất máy LOM hàng đầu trên thế giới là Helisys và Kira Corp, các dòng máy hiện nay bao gồm LOM- 1015Plus, LOM-2030H của Helisys và KATANA PLT-20 của Kira Corp. Ngoài ra hai hãng trên cũng sản xuất một số dòng máy khác trước đây.
  60. Máy Lom 1015 • Thơng số kỹ thuật: • Khơng gian gia cơng: 5x10x14 inch. • Trọng lượng của mẫu tối đa: 32 kg. • Dụng cụ cắt: Laser CO2 cường độ 25mw, đường kính tia là 0.2 – 0.25 mm • Động cơ của trục x,y là động cơ servo tốc độ di chuyển là 457mm/s. • Nhiệt độ con lăn nhiệt: 66 – 3430C. • Lực ép của con lăn nhiệt là 18kg. • Độ dày của giấy là 0.08 – 0.25 mm • Độ chính xác của máy: 0.0508 mm
  61. Máy LOM 2030 • Thơng số kỹ thuật • Khơng gian gia cơng: 32x22x20 inch. • Trọng lượng của mẫu tối đa:204 kg. • Dụng cụ cắt: Laser CO2 cường độ 25mw, đường kính tia là 0.2 – 0.25 mm • Động cơ của trục x,y là động cơ servo tốc độ di chuyển là 457mm/s. • Nhiệt độ con lăn nhiệt: 66 – 3990C. • Lực ép của con lăn nhiệt là 18kg. • Độ dày của giấy là 0.08 – 0.25 mm • Độ chính xác của máy: 0.0508 mm
  62. Máy LOM 2030
  63. MÁY LOM PLT-20 của Kira Corp • Thơng số kỹ thuật • Khơng gian gia cơng: 300x200x150 • Trọng lượng của mẫu tối đa:30 kg. • Dụng cụ cắt: dao cắt, đường kính dao: 0.5 – 0.75 mm • Động cơ của trục x,y là động cơ servo tốc độ di chuyển là 150 mm/s. • Nhiệt độ con lăn nhiệt: 88 – 1500C. • Lực ép của con lăn nhiệt là 17kg. • Độ dày của giấy là 0.08 – 0.25 mm • Độ chính xác của máy: 0.051 mm
  64. Máy LOM PLT-20
  65. PHƯƠNG PHÁP SAHP CỦA KIRA
  66. PHƯƠNG PHÁP SAHP CỦA KIRA • Các bước tiến hành phương pháp:
  67. PHƯƠNG PHÁP SAHP CỦA KIRA Hình 3D mô tả tổng quan về kết cấu máy PLT sử dụng phương pháp SAHP, 3. Máy ở trạng thái ban đầu, 4. Máy cuốn giấy lên và dao cắt chạy cắt giấy theo chiều dài yêu cầu, 5. Bàn máy đẩy lên đưa giấy lên tấm gia nhiệt để làm chảy keo,
  68. PHƯƠNG PHÁP SAHP CỦA KIRA • 6. Bàn máy hạ xuống lại để dao cắt tạo biên dạng, sau đó bàn máy hạ xuống và lấy lớp giấy tiếp, 7. Chi tiết được lấy ra khỏi máy.
  69. PHƯƠNG PHÁP SAHP CỦA KIRA • Các thành phần trong máy tạo mẫu Kira PLT