BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

TIỂU LUẬN MƠN HỌC
KỸ THUẬT KHUÔN MẪU
ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ TẠO KHUÔN MẪU NHANH RT
RAPID TOOLING
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Minh Tuấn
Sinh viên thực hiện: Nhóm 7A
Số TT

Họ và Tên

MSSV

Số điện thọai

1

Đặng Ngọc Phương

18030221

0855820379

2

Nguyễn Mạnh Hùng

18049591

0947250409

3

Cao Hồng Gia Lễ

18039361

0786797985

4

Vũ Tiến Dũng

18038081

0522074355

TP. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2021

1


MỤC LỤC
I) GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ TẠO KHUÔN MẪU NHANH
RT.................................................................................................................................
1. Khái niệm Tạo khuôn mẫu nhanh.....................................................................
2. Phân loại...............................................................................................................

II.TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP TẠO KHN NHANH TRỰC
TIẾP..............................................................................................................................
1. Các khn đúc áp lực ACESTM trực tiếp (AIMTM)...........................................
2. Các khuôn đúc sản xuất vật thể dạng lớp (LOM)..........................................
3. Phương pháp DTM RapidToolTm.....................................................................
4. Phương pháp EOS DirectToolTM......................................................................
5. Tạo khuôn đúc kim loại trực tiếp bằng cách sử dụng 3DPTM........................
III. PHÂN TÍCH SO SÁNH.....................................................................................
1.Công cụ AIM trực tiếp.......................................................................................
2.Dụng cụ thiêu kết bằng laser.............................................................................
3.Dụng cụ Polyamide đồng...................................................................................
4.DMLS (thiêu kết laser kim loại trực tiếp)........................................................
5.Dụng cụ nhiều lớp...............................................................................................
IV. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TẠO MẪU NHANH...........................................
1.Đúc khuôn vỏ mỏng............................................................................................
2.Chế tạo dụng cụ..................................................................................................
3.Tạo mẫu nhanh trong chế tạo sản xuất............................................................
4. Tạo mẫu nhanh với các công nghệ truyền thống............................................
5. Tạo mẫu nhanh trong những ứng dụng y học................................................
V. KẾT LUẬN...........................................................................................................
1. Sự khác biệt giữa Dụng cụ nhanh và dụng cụ thông thường là:...................
2. Lý do sử dụng cơng cụ nhanh chóng...............................................................
3. Lợi ích của cơng cụ nhanh chóng.....................................................................
VI) TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................

2


CÔNG NGHỆ TẠO KHUÔN MẪU
NHANH RT RAPID TOOLING

I) GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ TẠO KHUÔN MẪU NHANH
RT
1. Khái niệm Tạo khuôn mẫu nhanh
Công nghệ tạo mẫu nhanh là một lĩnh vực đã được phát triển từ khá lâu.
Hiện nay công nghệ này càng được phát triển mạnh mẽ về qui mơ và sự đa
dạng.Từ đó có thể cho phép tạo ra các chi tiết có độ chính xác cao với vật liệu
được đổi mới kèm theo thời gian và chi phí ngày càng đuợc cải thiện. Do đó một
cơng nghệ mới ra đời: Công nghệ tạo khuôn mẫu nhanh RT – Rapid Tooling. Cơ
sở căn bản của phương pháp này là hoặc sử dụng các mẫu RP để tạo ra một
khuôn mẫu (phương pháp gián tiếp) hoặc sử dụng các q trình cơng nghệ tạo
mẫu nhanh RP để tạo ra trực tiếp các lịng khn (phương pháp trực tiếp).
Phương pháp này có các uu điểm hơn hẳn các cơng nghệ tạo khuôn truyền thống
(khuôn kim loại) ở chỗ thời gian và chi phí tạo khn thấp hơn nhiều lần. Tùy
thuộc vào kích cỡ và độ phức tạp của khn mà thời gian có thể chỉ mất dưới
1/5 và chi phí có thể dưới 5% chi phí tạo khn theo phương pháp thông
thường. Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là độ bền và độ chính xác
của khn thấp hơn so với khuôn thông thường.

3


2. Phân loại
Có hai phương pháp tạo khn mẫu nhanh RT đó là phương pháp trực
tiếp và phương pháp gián tiếp. Trong mỗi loại lại có rất nhiều phương pháp cụ
thể riêng biệt Để có cái nhìn tổng quan chúng ta xem sơ đồ minh họa dưới đây:

4


 Phương pháp trực tiếp:


5


 Phương pháp gián tiếp:

6


II.TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP TẠO KHUÔN NHANH TRỰC
TIẾP
Các phương pháp RT trực tiếp cho phép tạo ra các khuôn đúc có thể thực
hiện hàng chục nghìn chu kỳ và là lựa chọn tốt hơn đối với các công nghệ làm
khuôn đúc truyền thống. Độ bền hoặc tuổi thọ dự tính của các khn đúc tạo ra
bởi các phương pháp này thay đổi đáng kể tuỳ thuộc vào vật liệu và phương
pháp RT sử dụng. Điều này khiến cho lĩnh vực ứng dụng của các phương pháp
RT trực tiếp rất rộng bao chùm tạo khuôn đúc bằng mẫu, tạo khuôn đúc bằng tái
tạo và tạo khuôn đúc sản xuất. Tuỳ theo ứng dụng, các phương pháp RT trực
tiếp có thể được chia thành hai nhóm chính.
Chế tạo khn nhanh theo phương pháp trực tiếp được chia thành hai nhóm,
nhóm thứ nhất bao gồm các phương pháp có chi phí thấp và thời gian thực hiện
ngắn hơn thích hợp với yêu cầu chế tạo các vật đúc ít và thời gian ngắn. Phương
pháp này giúp đánh giá nhanh sản phẩm chế tạo để có những điều chỉnh cần
thiết trước khi chi phí cho sự thay đổi trở nên quá lớn. Phương pháp tạo khuôn
RT trực tiếp này đáp ứng các yêu cầu trên gọi là phương pháp “tạo khuôn đúc
bắc cầu”. Phương pháp tạo khuôn RT dùng để lấp khoảng trống giữa tạo khuôn
đúc mềm và khuôn đúc cứng, tạo ra các khn đúc có khả năng đúc loạt nhỏ từ
50 đến 100 chi tiết.
Nhóm thứ hai bao gồm các phương pháp tạo khuôn RT cho phép chế tạo các
dụng cụ dùng cho các khuôn đúc tiền sản xuất và khuôn đúc sản xuất cần xây

dựng. Phương pháp này được gọi là “Khuôn cứng –Hard tooling”. Hiện tại các
giải pháp sẵn có cho “Khn cứng –Hard tooling” dựa trên việc sản xuất các
khuôn đúc dạng bột kim loại thiêu kết (thép, gang và đồng), bột được thấm đồng
hoặc đồng thiếc (các hệ thống 3D của KeltoolTM, phương pháp DTM
RapidtoolTM, Kim loại EOSINT của EOS, in 3D cho các chi tiết kim loại của
Soligen).

7


1. Các khuôn đúc áp lực ACESTM trực tiếp (AIMTM)
Khuôn đúc epoxy được dùng trong đúc áp lực các chi tiết nhựa nhiệt dẻo.
Do độ bền nhiệt của các nhựa epoxy lưu hoá khoảng 2000 độ C và các chất dẻo
được phun ở các nhiệt độ 3000 độ C (5720 độ F) nên kiểu khuôn đúc áp lực này
phải tuân theo quy trình riêng. Khn đúc áp lực được vẽ bằng phần mềm 3D
CAD, Sau đó, các đậu rót vào chốt đẩy được bổ sung và khuôn đúc được bọc
với chiều dày thích hợp (khoảng 1,27mm). Khn đúc sau đó được xây dựng
trên máy tạo hình lập thể. Các chân đỡ sau đó được tháo bỏ và khn đúc được
đánh bóng. Khả năng dẫn nhiệt của nhựa tạo hình lập thể thấp hơn thép khuôn
đúc thông thường khoảng 300 lần. Để giảm nhiệt trong khuôn đúc và giảm thời
gian phun, đường ống đồng làm mát bằng nước được đặt thêm trong khuôn và
mặt sau của khuôn đúc được điền đầy bằng hỗn hợp với 30% thể tích hạt nhơm
và 70% của nhựa epoxy. Việc làm mát khuôn đúc được thực hiện bằng thổi khí
trên các bề mặt khn đúc khi chúng được tách riêng sau khi thực hiện đúc áp
lực.

8


Các bước chế tạo khuôn đùn ép bằng phương pháp trực tiếp

AIMTM.
Nhược điểm chính của khn đúc AIM TM trực tiếp là số lượng các chi tiết
có thể sản xuất được bằng khn này tuỳ thuộc nhiều vào hình dạng và kích cỡ
của chi tiết được đúc cũng như các kỹ năng của kỹ thuật viên. Do phải hoàn
thiện các hình dạng bên trong của khn đúc, phương pháp này khó hơn các
phương pháp gián tiếp (ở phương pháp này mơ hình nằm ở ngồi). Ngồi ra, góc
nghiêng thành khn phải từ 1/2 đến 10 và nên dùng chất trợ tháo khuôn trong
mỗi chu kỳ phun để đảm bảo tháo chi tiết dễ dàng.
Mặc dù thời gian phun từ 3 đến 5 phút là dài so với phương pháp đúc áp
lực thông thường (5 đến 15 giây), khuôn đúc AIM TM trực tiếp thích hợp cho sản
lượng đúc khoảng 100 chi tiết và chỉ mất một tuần để có sản phẩm mới kể từ khi
nhận được bản thiết kế.
Để tăng cả độ bền mòn và khả năng dẫn nhiệt của khuôn đúc AIM TM, 1
lớp đồng 25m được lắng đọng của trên bề mặt khn đúc. Hiện cũng đã có các
khuôn đúc áp lực làm bằng nylon được chế tạo bằng phương pháp SLS hoặc
bằng hoá rắn nhựa uretan dùng trong tạo hình điền các hạt thuỷ tinh
9


2. Các khuôn đúc sản xuất vật thể dạng lớp (LOM).
Phương pháp LOM ban đầu tạo ra các chi tiết làm mẫu và mơ hình bằng
các tấm giấy, nhưng hiện nay có nhiều cơng ty đang chào bán cơng nghệ và thiết
bị đi kèm có khả năng chế tạo dụng cụ trực tiếp bằng phương pháp LOM.

Thiết bị theo công nghệ LOM của CAM-LEM và quá trình hoạt động.
Tuy vậy, các khn chế tạo bằng phương pháp trên chỉ có thể dùng cho
các nhựa dẻo nhiệt có nhiệt độ nóng chẩy thấp mà khơng thích hợp cho đúc áp
lực hoặc phun bằng các chất dẻo nhiệt thơng thường. Vì vậy, người ta đã dùng
các vật liệu mới dựa trên epoxy hoặc gốm để có thể chịu được các điều kiện làm
việc khó khăn hơn. Các composit polyme đang được nghiên cứu và có khả năng

được đưa vào ứng dụng trong thời gian tới.
- Các tấm polyme: các tấm này bao gồm sợi thuỷ tinh và gốm trong nền
epoxy B-star. Các chi tiết được làm bằng vật liệu này đòi hỏi hậu xử lý ở 175 0C
trong 1 giờ. Ngay khi xử lý xong, chúng có độ bền nén tốt và chỉ bị biến dạng ở
nhiệt độ 2900C.
- Các tấm gốm: Hai vật liệu gốm đã được phát triển cho LOM, gốm AIN
có thể thiêu kết và SiC gốm có thể thâm nhập silicon. Hai vật liệu vật liệu trộn
với 55% thể tích chất liên kết polyme.
Phương pháp bằng hợp chất polyme đang được kiểm tra và ứng dụng
công nghiệp đầu tiên. Phương pháp gốm có ít ưu điểm hơn và đòi hỏi sự thay
đổi phần mềm cho máy LOM.

10


3. Phương pháp DTM RapidToolTm
Phương pháp này áp dụng công nghệ SLS để chế tạo các chi tiết của
khuôn mẫu. Hai loại vật liệu mới nhất của phương pháp này là LaserForm và
RapidSteel
Copper Polyamide. Mỗi trong số các vật liệu này địi hỏi các cơng nghệ thực
hiện khác nhau mặc dù cả hai vật liệu này được thiết kế để sử dụng cho thiết bị
DTM Sinterstation.

Các bước chế tạo dụng cụ nhanh theo công nghệ của DTM RapidToolTm
* LaserFormTM Đây là loại bột làm từ các hạt thép không rỉ 420, được
phủ bằng chất kết dính nhựa nhiệt dẻo. Phương pháp này có thể chia thành 2 giai
đoạn. Giai đoạn đầu (giai đoạn sơ chế), các chi tiết của khuôn được xây dựng
từng lớp bằng cách nung chẩy chất kết dính trong máy SLS. Trong giai đoạn thứ
2 (giai đoạn nung), chi tiết sơ chế được nung thành dạng kim loại có cấu trúc
chặt bằng cách điền đầy các khe hở bằng đồng thanh. Trong giai đoạn nung, ở

11


khoảng nhiệt độ 450 - 650 0 C polyme bay hơi và từ 700 0 C bắt đầu quá trình
thiêu kết thép. Các chi tiết gia cơng sau đó được nung đến nhiệt độ 1070 0 C, ở
nhiệt độ này đồng được điền đày trong chi tiết bằng quá trình mao dẫn. Để tránh
bề mặt chi tiết bị oxy hóa, tồn bộ q trình đều được thực hiện ở trong mơi
trường Nitơ. Sản phẩm cuối cùng của q trình này là các chi tiết có cấu trúc
chặt với 60% thép không rỉ và 40 % đồng thanh. Các chi tiết này có thể gia cơng
bằng các phương pháp cắt gọt thơng thường để nâng cao độ chính xác và chất
lượng bề mặt.
*RapidSteel 1.0.
Sản phẩm đầu tiên, bột RapidSteel 1.0 được làm bằng các hạt thép carbon
thấp với đường kính trung bình 55m. Các hạt được phủ bằng chất liên kết dẻo
nhiệt. Q trình RapidSteed 1.0 mơ tả trên H.3.61 có thể được chia thành ba giai
đoạn
Giai đoạn 1: Sản xuất chi tiết trung gian (phương pháp SLS):
Chất liên kết có điểm nóng chảy thấp cho phép vật liệu xây dựng liên kết
lại với nhau trong máy SLS để tạo ra khn đúc sơ bộ mà khơng cần làm nóng
bàn đỡ chi tiết. Các khuôn đúc được tạo trong giai đoạn trung gian được xây
dựng từng lớp một.

Quy trình tạo khn RT trực tiếp.

12


Giai đoạn 2. Liên kết ngang:
Trong chu kỳ nung sau đó, lớp phủ nhựa nhiệt rắn được làm chảy và dùng
như chất bôi trơn giữa các hạt thép. Để tránh biến dạng trong giai đoạn này, chi

tiết xanh được thấm bằng nhũ tương acrylic ẩm và được làm khô ở khoảng 60 0C.
Nhũ tương acrylic có tác dụng như một chất liên kết tạo ra độ bền cho chi tiết
trung gian khi polyme bị đốt cháy trong lò nung. Thời gian làm khơ tuỳ thuộc
vào kích cỡ chi tiết; đối với các chi tiết lớn, nó có thể lên đến 48 giờ.
Giai đoạn 3. Xử lý trong lò nung :
Trong giai đoạn này, chi tiết trung gian được biến đổi thành chi tiết kim
loại có mật độ cao nhờ thấm đồng nóng chảy. Để loại bỏ oxit ra khỏi bề mặt
thép quá trình nung được thực hiện trong hỗn hợp hydrogen và nitrogen. ở nhiệt
độ 350 và 4500C, polyme bay hơi. Sau đó, nhiệt độ được tăng lên 1000 0C để
thiêu kết bột thép. Cuối cùng, chi tiết được làm nóng tới 1120 0C để thấm đồng
xảy ra nhờ tác dụng mao dẫn.
Các chi tiết RapidSteel 1.0 thành phẩm cấu trúc mịn chặt với thành phần
60% thép và 40% đồng có thể được hồn thiện nhờ các cơng nghệ bề mặt bao
gồm mài, phay, khoan cắt dây, EDM, đánh bóng và mạ bề mặt.
Chi tiết có thể được chế tạo ra bằng phương pháp SLS Khơng có hạn chế
nào về độ phức tạp dạng hình học. Tuy nhiên, khn đúc chế tạo bằng phương
pháp RapidTool phải thoả mãn:
- Vật liệu thừa phải được bổ sung lên các mặt phân khuôn, các mặt bên
của các khuôn đúc và các bước gia cơng sau đó cần được thực hiện để đạt được
chất lượng bề mặt tốt.
- Đế phẳng khi thấm
- Trong một số trường hợp, có thể bỏ qua một vài kết cấu đơn giản ngay
trong thiết kế khuôn đúc nếu chúng có thể được gia cơng dễ dàng hoặc bổ sung
sau đó. Điều này cần đặc biệt lưu ý cho các kết cấu nhỏ hơn 1mm khó có thể
13


xây dựng và có thể dễ dàng bị phá vỡ hoặc hư hại trong quá trình làm sạch của
chi tiết trung gian. Ngoài ra, giá trị bù được sử dụng cho chùm tia laze có thể
cao như 0,4mm cũng giới hạn độ phân giải tối đa có thể đạt được.

- Các đặc điểm địi hỏi độ chính xác vị trí hoặc dung sai rất cao và dễ gia
cơng, hoặc có thể dễ dàng bổ sung, như các vấu, phải được loại bỏ khỏi mơ hình
CAD trước khi phương pháp SLS.
- Trong lị nung, giữa giai đoạn khơng liên kết và thiêu kết, hình dạng chi
tiết duy trì được chỉ bằng lực ma sát giữa các hạt thép. Các đặc điểm như liên
kết ngang toàn bộ chi tiết hoặc các đường làm mát phải được tránh vì chúng làm
yếu, làm nó biến dạng hay vỡ vụn chi tiết. Trong mỗi bước thực hiện, các chi
tiết chịu sự biến đổi kích thước.
Độ chính xác kích thước giảm xuống sau mỗi bước của quy trình khi sự
thay đổi phân bố tăng lên. Sự thay đổi này ảnh hưởng khơng chỉ kích thước chi
tiết, mà một phần hình dạng của chi tiết cũng có thể thay đổi. Mặc dù co ngót
nhiều hơn trong chu kỳ nung, đối với tất cả các giai đoạn, việc làm khơ bằng
acrylic là khó khăn vì bề mặt chi tiết khô quá nhanh sẽ ngăn không cho bên
trong co ngót tự do. Điều này dẫn tới biến dạng chi tiết do ứng suất bên trong.
Sự co ngót có vẻ tuyến tính so với kích thước chi tiết và bù đắp nhờ ứng dụng hệ
số tỷ lệ xác định trước. Tuy nhiên, kinh nghiệm cho thấy rằng độ co ngót có thể
thay đổi từ chi tiết tới chi tiết khác phụ thuộc vào các yếu tố như trọng lượng và
hình dáng hình học của chi tiết. Nhờ xây dựng chi tiết với tính tốn các yếu tố
hệ số và giá trị bù, có thể đạt được độ chính xác  0,1%. Tuy nhiên, phương
pháp này tốn thời gian và chi phí xử lý chi tiết. Ngồi ra khơng thể lặp lại cho
mỗi chi tiết. Tuy vậy theo kinh nghiệm, sự thay đổi hình dạng chi tiết khơng
ln dự báo được và cách tốt nhất để tăng độ chính xác chi tiết là giảm đáng kể
độ co ngót xảy ra trong tồn bộ q trình. Cần bù cho sự hụt kích thước nhờ điều
chỉnh hệ số tỷ lệ và bằng cách sử dụng các giá trị bù khác nhau tuỳ thuộc vào
liệu chi tiết có hình dáng hình học, đỉnh nhọn hoặc lõm. Độ chính xác của
phương pháp này được đề nghị bởi nhà sản xuất là  0,25%.
14


Hồn thiện khn đúc cũng quan trọng để đạt được độ chính xác cho chi

tiết đúc. Thơng thường, bề mặt tốt nhất để thực hiện làm chuẩn gia công cho các
khuôn đúc là mặt phẳng đáy. Độ nhấp nhô của các bề mặt tự do tuỳ thuộc vào
độ dốc. Sự ăn mịn bởi qt hoặc khí nén trong q trình làm sạch chi tiết cũng
làm giảm độ nhấp nhơ. Hồn thiện và đánh bóng ban đầu các khn đúc trước
chu kỳ nung có thể đạt được độ nhám 0,3m Ra.
* RapidSteel 2.0
RapidSteel 2.0 (công bố 5/1998) [DTM, 1998al thực hiện một số các sửa
đổi so với RapidSteel 1.0:
- Hạt kim loại là thép không gỉ 316
- Kim loại điền đầy là đồng thay cho đồng thau
- Chất liên kết là nhựa phản ứng nhiệt.
Kết quả của những thay đổi này, quá trình RapidSteel 2.0 khác với quá
trình RapidSteel 1.0, và bao gồm các bước sau:
Bước 1. Chi tiết trung gian trong phương pháp SLS được làm nóng tới
nhiệt độ 1000C
Bước 2. Chu kỳ thiêu kết có nhiệt độ được tăng lên tới 1050 0C, giữ trong
2 giờ và giảm xuống nhiệt độ phịng trong mơi trường được khống chế.
Các chi tiết gia công bằng vật liệu RapidSteel 2.0 với thành phần 53%
thép khơng gỉ 47% đồng cũng có thể được gia công bằng các phương pháp cắt
gọt thông thường
Kinh nghiệm cho thấy việc giảm kích thước hạt trung bình giúp nâng cao
chất lượng bề mặt và do đó làm giảm thời gian cần để hồn thiện. Giảm kích
thước hạt cịn làm tăng độ phân giải chi tiết nhờ đó cho phép tạo hình các mép
nhọn. Tuy nhiên, kích thước tối thiểu cần lớn hơn 1mm. Lý do là mặc dù đường
kính chùm tia laze nhỏ, song khả năng dẫn nhiệt của bột thép làm chùm tia thiêu
kết một vùng rộng hơn đường kính của nó.
Các đặc tính của đồng làm chi tiết dễ dàng đánh bóng và có đặc tính ma
sát tốt hơn cho các khn đúc. Ngồi ra, việc thay đổi đế kim loại từ thép
cacbon thành thép không gỉ 316 làm tăng độ bền mịn khn đúc.


15


Mặc dù phương pháp này đòi hỏi hai chu kỳ nung do nhiệt độ thiêu kết
cao hơn nhiệt độ thấm, với mỗi chu kỳ khoảng 20 giờ nhưng vẫn nhỏ hơn tổng
chu kỳ nung 48 giờ khi gia công bằng RapidSteel 1.0. Việc sửa đổi vật liệu liên
kết loại bỏ yêu cầu cho giai đoạn liên kết ngang. Điều này giảm đáng kể tổng
thời gian xử lý nhờ tiết kiệm tới 48 giờ cho các chi tiết lớn và tăng độ chính xác
của q trình nhờ loại bỏ được sự biến dạng của các chi tiết trong q trình làm
khơ vật liệu thấm polyme.
Đặc điểm hình học bên trong và bên ngồi của chi tiết được xác định dựa
vào tính tốn các hệ số co ngót và các giá trị bù. Tuy nhiên, chi tiết làm bằng
RapidSteel 2.0 dường như ít nhạy cảm với hình dáng hình học chi tiết và trọng
lượng chính vì loại trừ giai đoạn liên kết ngang và giảm các thay đổi kích thước.
Thay vì độ co ngót khoảng 4-5%, thay đổi ước tính cho tồn bộ quá trình là giãn
nở 0 – 0,5%. Điều này là do phần trăm của thép thấp hơn sau khi thấm mặc dù
kích thước của các hạt đã giảm xuống.
* Polyamit đồng.
Ngồi nhóm vật liệu RapidTool, DTM đã phát triển vật liệu (SandForm M)
để chế tạo trực tiếp các khuôn và thao đúc cát áp lực thấp. Đồng PA là hỗn hợp
chất dẻo kim loại mới được phát hiện cho các ứng dụng tạo khuôn đúc nhanh
gồm vài trăm chi tiết (100 – 400 chi tiết) từ các chất dẻo thông thường. Các
khuôn đúc được tạo ra trực tiếp trong máy SLS với chiều dày lớp bằng 75m và
chỉ sau đó hồn thiện là cần thiết trước khi ghép chúng trong đế khn đúc.
Khơng địi hỏi chu kỳ nung và có thể tạo ra các khn đúc trong một ngày.
Trong giai đoạn CAD, các khuôn đúc đồng PA được bọc và các đường
làm nguội, các bộ phận dẫn hướng chốt đẩy, các cửa, và các máng tháo được
tính tới trong thiết kế và được xây dựng trực tiếp trong phương pháp SLS. Sau
đó, các bề mặt khn đúc được bịt kín bằng epoxy và được hồn thiện bằng giấy
ráp, và cuối cùng các khuôn đúc bọc được phủ bằng hợp kim.

Các khuôn đúc từ đồng PA dễ gia công và hoàn thiện. Độ chịu nhiệt và
khả năng dẫn nhiệt của chúng tốt hơn hầu hết các vật liệu khuôn đúc bằng chất
16


dẻo. Thời gian chu kỳ của các khuôn đúc sử dụng các khuôn đúc bằng đồng PA
giống với các khuôn đúc cho khuôn đúc kim loại.
Các vật liệu SandFormTM Zr & Si có thể được sử dụng để xây dựng các
khuôn đúc và các thao đúc trực tiếp từ các dữ liệu CAD 3D sử dụng phương
pháp SLS. Các khuôn đúc cát và các khoang tạo ra có độ chính xác tương
đương, và có đặc tính gióng với các thao đúc chế tạo theo các phương pháp
thông thường. Các khuôn đúc và các thao tác đúc SandFormT’’ có thể được sử
dụng cho đúc cát áp lực thấp. H.7.14 thể hiện thao đúc của chi tiết động cơ máy
bay tạo ra bởi DTM dùng cho các khách hàng công nghiệp.
4. Phương pháp EOS DirectToolTM.
DirectToolTM là phương pháp tạo khuôn đúc nhanh của EOS GmbH. Sản
phẩm của dòng thiết bị này là các khuôn chế tạo từ cát hạt bọc polyme hay các
mẫu chẩy dùng polystyrene.

Thiết bị EOSINT và dụng cụ chế tạo bằng phương pháp trực tiếp.
Phương pháp tạo khuôn đúc trực tiếp sử dụng các bột kim loại thiêu kết
chọn lọc bằng laze, EOSINT M 250. Các chi tiết đã thiêu kết xốp và thường
được thấm bằng nhựa epoxy để tăng độ bền. Sau khi thấm, bề mặt chi tiết được
đánh bóng có thể đạt được chất lượng yêu cầu cho đúc áp lực. Năm 2001, EOS
giới thiệu phương pháp DirectToolTM thứ hai cùng với máy EOSINT M 250
Xtended mới. Ngồi các vật liệu có các điểm nóng chảy thấp, máy mói có thể thực
hiện bằng bột thép cho lần đầu tiên.
17



Phương pháp DirectToolTM được sử dụng chính cho tạo khn đúc nhanh
các khuôn đúc phức tạp mà các bề mặt của nó khơng thể được giao cơng trực
tiếp. Phương pháp được xem như mọi tuỳ chọn có thể thực hiện được cho các
ứng dụng tạo khuôn đúc mẫu và tiền sản xuất cần cho sản xuất một vài nghìn chi
tiết từ các chất dẻo công nghệ thông thường.
Bảng 1.2. Các thơng số của phương pháp DirectToolTM.
Kích thước xây dựng

250 x 250 x 185mm3

Laze

CO2, min.200W

Tốc độ quét laze

3m/s

Tốc độ xây dựng

2-15mm1/s (vật liệu)

Chiều dày lớp

0,05 – 0,1mm

Nguồn điện

400V, 32A


Các kích thước

1950 x 1100 x 1850mm3

Trọng lượng

900kg

Trạm làm việc

Silicon Graphics Indigo

PC

Windows 95, Windows NT

Giao tiếp với CAD

Chuẩn : STL, CLI
Tuỳ chọn : VDA – F’S, IGES,
CATIA

Các bột mới, DirectToolTM 50 – VI và DirectMetalTM 50 –V2, cho phép
các khuôn đúc với chiều dày lớp 50m cho phép tái tạo các kết cấu và các chi
tiết phức tạp. EOS giới thiệu bột khác, DirectMetan TM 100 – V3, kích thước hạt
tối đa 100m, để sử dụng ở các tốc độ xây dựng cao hơn. Các khuôn đúc được
xây dựng từ vật liệu DirectMetal 50 – V1 và một loạt các chi tiết dẻo đã được
đúc phun thành công ở polyamide gia cường sợi thuỷ tinh 50% chịu mài mòn
cao.


18


Các khuôn đúc và các thao đúc tạo ra bởi phương pháp này có thể được sử
dụng để đúc các mẫu kim loại hoặc một loạt các chi tiết sản xuất nhỏ bằng tất cả
các vật liệu đúc cát thông thường.
5. Tạo khuôn đúc kim loại trực tiếp bằng cách sử dụng 3DPTM
Phương pháp in 3D phát triển bởi MIT có thể được sử dụng để xây dựng
các chi tiết kim loại cho đúc áp lực các khuôn đúc tạo khn đúc từ mơ hình
CAD bằng nhóm các vật liệu bao gồm thép không gỉ, tungsten và tungsten
cacbit. Phương pháp này cho phép sản xuất các chi tiết với phần lồi, các rãnh cắt
và thể tích bên trong chỉ cần có chu trình thốt cho bột rời khơng sử dụng. Việc
tạo ra các chi tiết kim loại bao gồm các bước sau:
Bước 1. Xây dựng chi tiết bằng cách kết hợp bột và chất liên kết sử dụng
phương pháp 3DPTM.
Bước 2. Việc thiêu kết các chi tiết in trong lò nung để tăng độ bền
Bước 3. Thấm các chi tiết đã thiêu kết với các hợp kim có điểm nóng chảy
thấp để tạo ra toàn bộ các chi tiết chặt.
Phương pháp 3DPTM có thể tạo ra các chi tiết bằng các hệ thống vật liệu
khác nhau, ví dụ hỗn hợp kim loại/gốm với vật liệu mới. Phương pháp 3DP TM
còn được sử dụng để xây dựng các khuôn đúc gốm trực tiếp từ dữ liệu CAD 3D
mà khơng có các bước trung gian.
Các phương pháp trực tiếp để sản xuất khuôn đúc giảm thời gian sản xuất
và nâng cao độ chính xác được thực hiện bởi các giai đoạn tái tạo trung gian.
Tuy vậy phương pháp tạo dụng cụ trực tiếp cũng như chế tạo dụng cụ nhanh nói
chung có triển vọng

19



III. PHÂN TÍCH SO SÁNH
1. Cơng cụ AIM trực tiếp
AIM trực tiếp (ACES Injection Molding) là q trình theo đó các công cụ
được tạo trực tiếp trên máy SLA. Các công cụ ban đầu được thiết kế bằng phần
mềm CAD và quá trình này liên quan đến việc tạo ra một phần bằng SLA, về cơ
bản là một lớp vỏ ở mặt dưới. Mục đích của vỏ là để lại một khoang để mỗi nửa
khn có thể được lấp đầy bằng vật liệu nền như nhựa epoxy, kim loại hoặc
gốm. Bằng cách lấp đầy khuôn, một ống dẫn nhiệt được cung cấp cho q trình
trao đổi nhiệt và cũng có thể thêm bất kỳ kênh làm mát nào vào khuôn ở giai
đoạn này
Bề mặt của khn được hồn thiện để nâng cao chất lượng bề mặt. Sử
dụng phương pháp này, có thể tạo ra tới 100 bộ phận với độ chính xác ± 0,15 0,3mm.
Ứng dụng điển hình cho loại cơng cụ này sẽ dành cho các bộ phận nhỏ hơn, chủ
yếu là các dụng cụ đúc phun nguyên mẫu, dụng cụ phun sáp khối lượng thấp và
các mẫu đúc khối lượng thấp.
Thuận lợi:
- Quy trình tương đối nhanh - khn có thể được thiết kế và chế tạo trong
vịng 2 tuần.
- Quy trình rẻ cho các công cụ nhỏ, chẳng hạn như vỏ điện thoại di động
và máy nghe nhạc mp3. Việc chế tạo các bộ phận lớn trên một máy SLA không
hề rẻ.
Nhược điểm:
- Cần có mơ hình CAD của cơng cụ vì mơ hình này phải được lưu dưới
dạng tệp stl để máy SLA tạo công cụ 3D.
- Độ bền thấp - độ phức tạp của công cụ và vật liệu nhiệt dẻo được sử
dụng để chế tạo công cụ đều ảnh hưởng đến vịng đời của nó. Khn được sản
xuất theo cách này có thể tạo ra ít nhất là 10 bộ phận.
- Khuôn mẫu thường xuống cấp dần dần theo từng bộ phận được đúc trên
đó.


20