Phương pháp tạo mẫu nhanh SGC (Rapid Prototype)

Phương pháp tạo mẫu nhanh SGC (Rapid Prototype)
Hệ thống tạo mẫu nhanh SGC được sản xuất bởi công ty Cubital Ltd. (khu công nghiệp Bắc Raanana, Israel). Công ty Cubital Ltd. được thành lập 1987 và sản phẩm thương mại đầu tiên là 1991. Bên ngoài Israel, công ty Cubital còn có các công ty ở Mỹ và Đức.
Các sản phẩm của Cubital bao gồm: Solider 4600 và Solider 5600 (tính đến năm 1997).
Nguyên lý làm việc của SGC như sau:


Hình 1. Nguyên lý làm việc của phương pháp SGC.

Chi tiết được xây dựng từng lớp một từ vật liệu lỏng photopolymer. Vật liệu này sẽ bị động cứng dưới tác dụng của tia cực tím. Các bước được tiến hành như sau: chuẩn bị dữ liệu, tạo mặt nạ và tạo mẫu.
Mặt nạ này được tạo từ dữ liệu CAD nhập và in trên một nền trong suốt (thủy tinh) bằng phương pháp tĩnh điện, giống như quá trình được sử dụng trong máy photocopy và máy in laser. Một lớp màu đen sẽ phủ lên toàn bộ bề mặt trừ những tiết diện của sản phẩm thể hiện bằng những miền trong suốt phản ánh chính xác mặt cắt ở lớp hiện hành của sản phẩm. Lớp màu đen này có thể xóa được để tạo mặt nạ cho những lớp vật liệu tiếp theo.
Dưới tác dụng của chùm tia tử ngoại xuyên qua tấm thuỷ tinh khi tấm thuỷ tinh di chuyển đến vị trí gần phía trên đỉnh của lớp mỏng chất lỏng polymer và chiếu vào thùng vật liệu bên dưới. Phần vật liệu bị chiếu bởi tia tử ngoại sẽ được đông đặc nhanh chóng, cùng lúc này hình ảnh trên tấm thuỷ tinh sẽ được xoá đi để chuẩn bị cho lớp tiếp theo.
Vật liệu dư không bị đông đặc sẽ được thu hồi lại, và khoảng trống xung quanh sản phẩm đang được chế tạo sẽ được điền đầy bằng sáp (wax), có tác dụng như là bộ phận hỗ trợ trong suốt quá trình tạo sản phẩm. Để đảm bảo cho quá trình hoá rắn nhanh, sáp lỏng được đông đặc bằng một tấm làm nguội sáp. Sau đó, đầu phay sẽ làm nhẵn bề mặt sản phẩm và xác định đúng bề dày của một lớp. Bộ phận đỡ sản phẩm sẽ dịch xuống đúng bằng chiều dày của một lớp và quá trình được lặp lại cho đến khi hoàn thành sản phẩm.
Ưu và nhược điểm của phương pháp SGC.
Ưu điểm:
Hệ thống xử lý song song: quá trình tạo mẫu và xử lý tinh xảy ra song song do đó tiết kiệm thời gian từ 25-50%, giảm ứng suất bên trong và độ cong vênh sản phẩm.
Không cần thiết kế kết cấu hỗ trợ .
Đặc tính sản phẩm đồng nhất.
Có thể chế tạo cùng lúc nhiều sản phẩm.
Nhược điểm:
Giá thành hơi cao, thiết bị làm việc hơi ồn.
Vật liệu sử dụng bị hạn chế.
Phải qua giai đoạn hậu xử lý.
Chi phí vận hành và bảo trì cao.
Phải lấy sáp ra khỏi sản phẩm khi chế tạo xong.
Các lĩnh vực ứng của phương pháp SGC: các ứng dụngcủa GSC được chi thành bốn vùng sau:
Trong những ứng dụng chung như: kiểm tra kỹ thuật, phân tích chức năng, trưng bày sản phẩm, nghiên cứu thị trường…
Tạo mẫu đúc và tạo công cụ: đúc khuôn mẫu chảy, đúc khuôn cát, sản xuất tự do công cụ nhanh bằng vật liệu nhựa.
Tạo khuôn và công cụ: tạo công cụ bằng vật liệu Silicon-Rubber, epoxy, phun kim loại, acrylic, khuôn đúc thạch cao.
Ứng dụng trong y học: chuẩn đoán, phẫu thuật, thiết kế các bộ phận giả thay thế.

Tài liệu tham khảo
- RAPID PROTOTYPING Principles and Applications - C K Chua, K F Leong & C S Lim (Nanyang Technological University, Singapore)