Các quá trình tạo mẫu nhanh nhất là gì?

Quy trình tạo mẫu nhanh

Tạo mẫu nhanh là một quá trình được sử dụng để nhanh chóng tạo ra các nguyên mẫu vật lý của sản phẩm bằng cách sử dụng dữ liệu thiết kế hỗ trợ máy tính 3D (CAD). Nó cho phép lặp lại và cải tiến nhanh hơn trong quá trình phát triển sản phẩm. Có nhiều quy trình tạo mẫu nhanh khác nhau, mỗi quy trình đều có những ưu điểm và hạn chế riêng. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá một số quy trình tạo mẫu nhanh nhất và ứng dụng của chúng trong các ngành khác nhau.

In li-tô lập thể (SLA)

In li-tô lập thể (SLA) là một trong những quy trình tạo mẫu nhanh lâu đời nhất và được sử dụng rộng rãi nhất. Nó liên quan đến việc sử dụng tia laser công suất cao để củng cố các lớp nhựa photopolymer lỏng. Bệ xây dựng được hạ xuống trong nhựa lỏng và tia laser sẽ vạch ra mô hình mặt cắt ngang của bộ phận, làm cứng từng lớp nhựa. Sau khi bộ phận hoàn thành, nó được lấy ra khỏi nhựa, làm sạch và xử lý sau để cải thiện các tính chất cơ học của nó.

SLA phổ biến vì độ chính xác cao và độ hoàn thiện bề mặt, khiến nó phù hợp để tạo ra các bộ phận phức tạp và chi tiết. Nó thường được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô, hàng không vũ trụ và y tế để tạo nguyên mẫu các bộ phận và nguyên mẫu chức năng. Tuy nhiên, hạn chế chính của SLA là thời gian xây dựng tương đối chậm, đặc biệt đối với các bộ phận lớn và phức tạp.

Mô hình lắng đọng hợp nhất (FDM)

Mô hình lắng đọng hợp nhất (FDM) là một quy trình tạo mẫu nhanh được sử dụng rộng rãi, hoạt động bằng cách ép đùn các sợi nhựa nhiệt dẻo theo từng lớp để tạo thành phần cuối cùng. Các sợi này được làm nóng và sau đó lắng đọng qua một vòi phun lên bệ in, nơi chúng đông đặc lại. FDM được biết đến với tốc độ và hiệu quả về mặt chi phí, khiến nó trở thành lựa chọn phổ biến để tạo mẫu nhanh.

FDM thường được sử dụng để tạo ra các nguyên mẫu chức năng, mô hình ý tưởng và các bộ phận sản xuất số lượng thấp trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Nó cũng được biết đến với tính linh hoạt của vật liệu, với nhiều loại vật liệu nhựa nhiệt dẻo có sẵn để sử dụng. Tuy nhiên, các bộ phận FDM có thể có các đường lớp nhìn thấy được và độ chính xác tương đối thấp hơn so với các quy trình tạo mẫu nhanh khác.

Thiêu kết Laser chọn lọc (SLS)

Thiêu kết Laser chọn lọc (SLS) là một quá trình tạo mẫu nhanh sử dụng tia laser công suất cao để kết hợp có chọn lọc các vật liệu dạng bột, chẳng hạn như nylon, thành một lớp rắn. Nền xây dựng được hạ xuống và một lớp bột mới được trải khắp khu vực xây dựng. Sau đó, tia laser sẽ nung chảy bột theo mặt cắt ngang của bộ phận đang được chế tạo và quá trình này được lặp lại từng lớp cho đến khi bộ phận đó hoàn thành.

SLS được biết đến với khả năng tạo ra các hình dạng phức tạp và các bộ phận có tính chất cơ học tuyệt vời. Nó thường được sử dụng trong sản xuất các nguyên mẫu chức năng, các bộ phận sử dụng cuối và các bộ phận có tính năng bên trong phức tạp. Tuy nhiên, hạn chế chính của SLS là cần phải xử lý hậu kỳ để loại bỏ bột thừa, việc này có thể tốn nhiều thời gian và công sức.

In 3D PolyJet

In 3D PolyJet là một quy trình tạo mẫu nhanh sử dụng công nghệ in phun để phun các lớp photopolymer lỏng lên nền tảng xây dựng. Mỗi lớp được xử lý bằng tia UV ngay sau khi được lắng đọng, cho phép tạo ra các bộ phận đa vật liệu và nhiều màu sắc trong một bản dựng duy nhất. PolyJet được biết đến với độ chính xác cao, chi tiết đẹp và bề mặt mịn, khiến nó phù hợp để tạo ra các nguyên mẫu và mô hình trực quan thực tế.

PolyJet thường được sử dụng trong thiết kế sản phẩm, hàng tiêu dùng và ứng dụng y tế để tạo ra các nguyên mẫu có yêu cầu thẩm mỹ và chức năng cao. Khả năng in các bộ phận có đặc tính vật liệu khác nhau cũng cho phép mô phỏng quá trình đúc khuôn và lắp ráp đa vật liệu. Tuy nhiên, các bộ phận PolyJet có thể không có các đặc tính cơ học giống như các bộ phận được sản xuất bằng các quy trình tạo mẫu nhanh khác.

Thiêu kết Laser kim loại trực tiếp (DMLS)

Thiêu kết Laser kim loại trực tiếp (DMLS) là một quá trình tạo mẫu nhanh sử dụng tia laser công suất cao để nung chảy có chọn lọc bột kim loại thành một bộ phận rắn. DMLS cho phép tạo ra các bộ phận kim loại phức tạp với các đặc tính cơ học tuyệt vời, khiến nó phù hợp với các nguyên mẫu chức năng, dụng cụ và các bộ phận sử dụng cuối trong ngành hàng không vũ trụ, ô tô và y tế.

DMLS mang lại những lợi thế về tự do thiết kế, giảm thời gian thực hiện và khả năng sản xuất các bộ phận có hình dạng phức tạp khó hoặc không thể sản xuất bằng các phương pháp truyền thống. Tuy nhiên, hạn chế chính của DMLS là chi phí cao liên quan đến bột kim loại và quá trình xử lý sau cần thiết để đạt được bề mặt hoàn thiện và tính chất cơ học mong muốn.

Tóm lại, các quy trình tạo mẫu nhanh đóng một vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy phát triển và đổi mới sản phẩm trong các ngành công nghiệp khác nhau. Mỗi quy trình tạo mẫu nhanh đều có những ưu điểm và hạn chế riêng, điều quan trọng là các kỹ sư và nhà thiết kế phải xem xét cẩn thận các yêu cầu và ứng dụng cụ thể của mình khi chọn quy trình phù hợp nhất cho dự án của mình. Bằng cách tận dụng khả năng tạo mẫu nhanh, các công ty có thể giảm thời gian tiếp thị, giảm thiểu chi phí và đạt được các nguyên mẫu chức năng, chất lượng cao và các bộ phận sử dụng cuối.