thực nghiệm kiểm tra độ bền của chi tiết nhựa in 3d với các thông số in khác nhau

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.7 MB, 58 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THỰC NGHIỆM KIẾM TRA ĐỘ BỀN CỦA CHI TIẾT NHỰA IN 3D VỚI CÁC THÔNG SỐ IN KHÁC NHAU

GVHD: PGS.TS. PHẠM SƠN MINH SVTH: NGUYỄN HUỲNH MINH HIẾUĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

S K L 0 1 2 5 7 0

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THỰC NGHIỆM KIẾM TRA ĐỘ BỀN CỦA CHI TIẾT NHỰA IN 3D VỚI CÁC THÔNG SỐ IN KHÁC NHAU

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM CỘNG HỊA XÃ CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Học kỳ I/ năm học 2023-2024 Giảng viên hướng dẫn: PGS. TS. Phạm Sơn minh

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Huỳnh Minh Hiếu MSSV: 19144119 Điện thoại: 0816415314

1. Đề tài tốt nghiệp

- Mã số đề tài: CTM-61

- Tên đề tài: Thực Nghiệm kiểm tra độ bền của chi tiết nhựa in 3D với các thông số in khác nhau

2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Phương pháp tạo mẫu: In 3D - Mẫu thử kéo: Theo tiêu chuẩn

- Các mẫu vật liệu thông dụng: PP, ABS,…

- Dùng các phương pháp xử lý số liệu để đưa ra các trường hợp thực nghiệm

3. Nội dung chính của đồ án:

- Tổng quan về công nghệ in 3D - Tìm hiểu về thống số in 3D - Lập bộ thông số thực nghiệm

- Kiểm tra độ bền kéo của sản phẩm in 3D - Tổng hợp và phân tích kết quả

4. Các sản phẩm dự kiến:

- Báo cáo kiểm tra độ bền kéo của của chi tiết in 3D - Các mẫu thử kéo của sản phẩm in 3D

5. Ngày giao đồ án: 01/10/2023 6. Ngày nộp đồ án:

7. Ngơn ngữ trình bày: Bản báo cáo: Tiếng Anh Tiếng Việt

TRƯỞNG KHOA HƯỚNG DẪN

TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

- Lời cam kết: “Em xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này là cơng trình do chính em nghiên cứu và thực hiện.

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.

TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2024 Ký tên

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình thực hiện từ những ngày đầu cho đến khi hồn thành đề tài, em ln nhận được sự hỗ trợ và quan tâm lớn của Q Thầy, Cơ Khoa Chế Tạo Mát , điều đó là động lực lớn để chúng em hoàn thành đề tài này. Với lòng biết ơn sâu sắc, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:

Quý thầy cô Khoa Chế Tạo Máy Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh ln tạo cơ hội và điều kiện về vật chất lẫn tinh thần để chúng em có thể hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp.

Thầy Phạm Sơn Minh – Giảng viên hướng dẫn đồ án, thầy luôn đồng hành hỗ trợ và động viên tinh thần chúng em trong suốt quá trình thực hiện đề tài.

Thầy Trần Minh Thế Uyên – Giảng viên hỗ trợ đã tận tình giúp đỡ, hỗ trợ về mặt chun mơn cũng như kiến thức, giúp nhóm hồn thiện đề tài hơn.

Đồng thời, em cũng giành lời cảm ơn sâu sắc đến ba mẹ, bạn bè đã giúp đỡ em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp này.

Em đã cố gắng hết mình để thực hiện đồ án một cách hoàn chỉnh nhất. Song trong q trình nghiên cứu và thực hiện vẫn cịn nhiều hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên khơng thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý đến từ Quy Thầy Cơ để đồ án được hoàn chỉnh hơn.

Em xin chân thành cảm ơn với lòng biết ơn sâu sắc nhất!

Sinh viên thực hiện

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ IN 3D ... 3

1.1 Công nghệ in 3d ... 3

1.2 Lịch sử phát triển công nghệ in 3d ... 4

1.3 Tình hình cơng nghệ in 3d một số nước trên thế giới ... 6

1.4 Tình hình cơng nghệ in 3d ở việt nam ... 10

1.5 Ứng dụng trong sản xuất và đời sống ... 11

2.10 Shell Thickness (Độ dày vỏ) ... 24

CHƯƠNG 3: LẬP BỘ THÔNG SỐ THỰC NGHIỆM ... 26

3.1 Kích thước của mẫu in 3D ... 26

3.2 Vật liệu in ... 26

3.3 Các thông số thiết lập khi in vật liệu ... 27

3.4 Thơng số tiến hành thí nghiệm ... 29

3.4.1 Thơng số thí nghiệm với sự thay đổi mật độ điền đầy ... 29

3.4.2 Thơng số thí nghiệm với sự thay đổi số lớp in bên thành mẫu in ... 31

3.4.3 Thơng số thí nghiệm với sự thay đổi số lớp in mặt trên mẫu in ... 32

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

3.4.5 Thơng số thí nghiệm với sự thay đổi tốc độ in bên trong mẫu in ... 35

CHƯƠNG 4: KIỂM TRA ĐỘ BỀN KÉO CỦA SẢM PHẨM IN 3D ... 37

4.1 Thiết bị sử dụng trong thí nghiệm ... 37

4.1.1 Thơng số máy thử kéo: ... 37

4.1.2 Nguyên lý hoạt động ... 37

CHƯƠNG 5: TỔNG HỢP VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ ... 42

5.1. Tổng hợp kết quả ... 42

5.2 Phân tích kết quả ... 43

5.2.1 Kết quả thơng số thí nghiệm với sự thay đổi mật độ điền đầy ... 43

5.2.2 Kết quả thông số thí nghiệm với sự thay đổi số lớp in bên thành mẫu in ... 44

5.2.3 Kết quả thơng số thí nghiệm với sự thay đổi số lớp in mặt trên mẫu in45 5.2.4 kết quả thông số thí nghiệm với sự thay đổi tốc độ in thành ... 46

5.2.5 Thơng số thí nghiệm với sự thay đổi tốc độ in bên trong mẫu in ... 47

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

MỤC LỤC HÌNH ẢNH VÀ CÁC BẢNG BIỂU

Hình 1. 1 Biểu đồ phát triển của cơng nghệ in 3D ... 7

Hình 1. 2 Ngơi nhà đầu tiên được hồn thiện bằng cơng nghệ in 3D tại Wolf Ranch-Mỹ .... 8

Hình 1. 3 Đập thủy điện Dương Khúc - Trung Quốc xây dựng bằng cơng nghệ in 3D... 9

Hình 1. 4 Qui mô thị trường in 3D Vương Quốc Anh ... 9

Hình 1. 5 Nhật Bản phát triển cơng nghệ in 3D ăng-ten ngồi khơng gian ... 10

Hình 1. 6 Sự phát triển của in 3D tại Việt Nam ... 11

Hình 1. 7 Chiếc xe Urbee được in bằng cơng nghệ 3D ... 13

Hình 1. 8 Loa điện tử in bằng cơng nghệ 3D ... 13

Hình 1. 9 Hình học in bằng cơng nghệ in 3D ... 14

Hình 1. 10 Răng giả in bằng cơng nghệ 3d ... 14

Hình 1. 11 Xây dựng bằng in 3D ... 15

Hình 2. 1 Hình ảnh nhiệt độ của đầu phun nhựa máy in 3D ... 19

Hình 2. 2 Hình ảnh chiều cao lớp in khác nhau ... 20

Hình 5. 1 Biểu đồ kết quả thơng số thí nghiệm với sự thay đổi mật độ điền đầy ... 43

Hình 5. 2 Biểu đồ kết quả thơng số thí nghiệm với sự thay đổi số lớp in bên thành mẫu in 44 Hình 5. 3 Biểu đồ thơng số thí nghiệm với sự thay đổi số lớp in mặt trên mẫu in ... 45

Hình 5. 4 Biểu đồ thơng số thí nghiệm với sự thay đổi tốc độ in thành ... 46

Hình 5. 5 Biểu đồ thơng số thí nghiệm với sự thay đổi tốc độ in bên trong mẫu in ... 47

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

MỞ ĐẦU

Các nước phát triển trên thế giới, sự phát triển về khoa học kỹ thuật đã giúp họ tìm ra những kỹ thuật tiên tiến áp dụng trong sản xuất, chế tạo. Cho đến hiện nay, việc ứng dụng kỹ thuật trong sinh hoạt hằng ngày, công việc cũng như nhiều lĩnh vực khác đã và đang được áp dụng phổ biến rộng rãi hơn. Công nghệ dù đi tới đâu cũng nhằm phục vụ và cải thiện đời sống con người, trong đó, sẽ có những cơng nghệ và phát minh có thể thay đổi mạnh mẽ đến cuộc sống con người.

Những xu hướng công nghệ sẽ thay đổi cuộc sống tương lai: + Trí tuệ nhân tạo–Robot.

+ Cơng nghệ nano và khoa học vật liệu. + Công nghệ in 3D.

+ Sự nở rộ của các thiết bị đeo được. + Công nghệ pin và sạc không dây. + Màn hình cong.

+ Smart home.

+ Điện tốn đám mây. +Thương mại điện tử. + Thực tế ảo.

Công nghệ in 3D là một trong những xu hướng phát triển của khoa học kỹ thuật, đang thu hút sự nhiều sự chú ý của hàng loạt các nước trên thế giới. Công nghệ in 3D hiện giờ đã không cịn q xa lạ với giới chun mơn và người dùng trên toàn thế giới.

Vật liệu in 3D và các thơng số in nó ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác của sản phẩm in 3D. Hiện nay có rất nhiều loại nhựa dùng cho máy in 3D FDM: ABS, PLA, PETG, HIPS, FLEX, ASA, Nylon… Trong đó 3 loại nhựa phổ biến nhất hiện nay là PLA, ABS và PETG.

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

Vì vậy để có một sản phẩm in tốt, thì việc lựa chọn vật liệu in và điều chỉnh các thông số in vô cùng quan trọng.

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ IN 3D

1.1 Công nghệ in 3d

Cách đây khoảng 40 năm về trước, lần đầu tiên con người nghe tiếng phát ra trên radio, nhìn thấy hình mình trên 1 tấm giấy, hay xem những con người bé tí chạy nhảy trong chiếc hộp vng thì ta đã thấy cơng nghệ lúc đó thật hiện đại.Ngày nay khoa học cơng nghệ phát triển vượt bậc, đi bất cứ đâu chúng ta cũng nghe thấy TV 3D, phim 3D, âm thanh 3D, Hình 3D. Tất cả những cụm từ trên dùng để chỉ những cơng nghệ tạo ảo giác hình khối lên thị giác và thính giác của con người, nhằm mơ phỏng lại những gì chúng ta có thể thấy và nghe được. Nhưng 3D trong công nghệ in 3D là một định nghĩa hồn tồn khác với 3D mang tính mơ phỏng mà ta đã nói như ở trên.

In 3D ở đây là sản phẩm thật, vật thể thật, ta có thể cầm trên tay, quan sát một cách chính xác, 3D ở đây là mọi thứ xung quanh ta, mà từ nguyên thủy đến hiện nay ta vẫn tiếp xúc hàng ngày, quá quen thuộc mà ta chẳng hề biết đến.

Thế nào là in 3D? In 3D là in ấn ra một loại vật thể theo không gian ba chiều (Dài-Rộng-Cao) mà ta có thể cầm nắm, quan sát hay sử dụng nó như: mơ hình xe hơi, máy bay, lọ hoa, giày, hộp... thậm chí là một ngôi nhà,đầu người, đôi giày,... Đối với in 3D, cảm hứng sáng tạo là bất tận, chúng ta chỉ cần lên ý tưởng thì sẽ hồn thành được nó .

Mỗi cơng nghệ tạo mẫu có nhiều ưu điểm riêng của nó. Trong đó, cơng nghệ FDM là một trong những công nghệ phổ biến nhất do giá thành rẻ và sử dụng các loại vật liệu thông dụng, dễ tìm kiếm và khơng gây hại đối với mơi trường.

Công nghệ tạo mẫu nhanh, kể từ khi ra đời cho đến nay đã được cải tiến và phát triển rất nhiều. Rất nhiều phương pháp và công nghệ tạo mẫu ra đời như FDM (Fused Deposition Modeling, SLS (Selective Laser Sintering), SLA (Selective Laser 3 Sintering)… Mỗi công nghệ tạo mẫu có những ưu điểm riêng biệt của nó. Trong đó, cơng nghệ FDM là một trong những cơng nghệ phổ biến nhất do giá thành rẻ và sử dụng các loại vật liệu thơng dụng, dễ tìm kiếm và không gây hại đối với môi trường.

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

Công nghệ in 3D là xu hướng của tương lai!

Cơng nghệ in 3D có những đặc điểm nào khiến các chuyên gia đánh giá đây là xu hướng phát triển đầy mạnh mẽ trong thời gian tới, xu hướng của tương lai?

Ưu điểm đầu tiên: Đúng như tên gọi của nó: cơng nghệ tạo mẫu nhanh, cơng nghệ này có thể tạo ra sản phẩm nhanh chóng và chính xác. “Nhanh” ở đây chỉ là một giới hạn tương đối. In 3D tạo ra một sản phẩm mới mất khoảng từ 3-72 giờ, phụ thuộc vào kích thước và độ phức tạp của sản phẩm. Có thể thấy rằng khoảng thời gian này có vẻ chậm, nhưng so với thời gian mà các công nghệ chế tạo truyền thống thường mất từ nhiều tuần đến nhiều tháng để hồn thành một sản phẩm thì nó nhanh hơn rất nhiều. Chính vì cần ít thời gian hơn để tạo ra sản phẩm nên các công ty sản xuất tiết kiệm được chi phí, nhanh chóng để đưa ra thị trường những sản phẩm mới.

Ưu điểm đặc biệt thứ 2: In 3D có thể tạo ra các sản phẩm chi tiết, phức tạp. Ví dụ ta có thể chế tạo được cái tay người với đầy đủ bộ phận cả bên trong lẫn bên ngoài một cách chi tiết chỉ trong một lần thực hiện mà các phương pháp truyền thống không thể chế tạo được.

Cùng với sự phát triển của công nghệ và máy in 3D, sự phát triển của vật liệu in cũng không Thua kém. Vật liệu in ban đầu chủ yếu là bột kim loại hay bột sứ, nhựa dẻo, nhưng với sự tìm hiểu nghiên cứu khơng ngừng nghỉ của con người, các vật liệu in ngày càng đa dạng.

Vật liệu in 3D: Có thể là nhựa ABS, PETG, Flexible, PLA, Wood, giấy, bột, kim loại, polymer, đặc biệt là socola, kem...các vật liệu này có đặc điểm là có sự kết dính với nhau để vật liệu lớp bên trên kết dính với lớp bên dưới được.

1.2 Lịch sử phát triển công nghệ in 3d

Cơ chế hay tính chất của cơng nghệ. Thuật ngữ “in 3D” sẽ cho chúng ta hình dung về việc sử dụng máy in phun với đầu mực di động. Có rất nhiều thuật ngữ khác nhau được sử dụng để chỉ công nghệ sản xuất đắp dần, quen thuộc nhất là Công nghệ in 3D, bên cạnh những tên gọi khác như làCông nghệ tạo mẫu nhanh, Công 4 nghệ chế tạo

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

nhanh và Công nghệ chế tạo trực tiếp. Như vậy, hầu hết các thuật ngữ trên đều ra đời dựa trên chuyển trên giấy để tạo ra các sản phẩm hoàn thiện, giống như máy in bình thường hiện nay vẫn hay sử dụng tại các văn phịng. Trên thực tế thì cơng nghệ sản xuất đắp dần cũng có thể hoạt động gần giống như vậy, nhưng nó cịn có những q trình, kĩ thuật tiến bộ hơn. Một cách cụ thể, Hiệp hội vật liệu và thử nghiệm Mỹ (American Society for Testing Materials - ASTM) đã cho ra một khái niệm cụ thể về công nghệ đắp dần: “Công nghệ sản xuất đắp dần là một quá trình sử dụng các nguyên liệu để chế tạo nên mơ hình 3D, thường là chồng từng lớp ngun liệu lên nhau, và quá trình này trái ngược với quá trình cắt gọt vẫn thường dùng để chế tạo xưa nay”. Có thể thấy đây là một phương pháp sản xuất trái ngược so với các phương pháp cắt gọt hoặc cịn được gọi là phương pháp gia cơng, mài giũa nguyên liệu nguyên khối, bằng cách loại bỏ, cắt gọt đi một phần nguyên liệu, để cho ra được sản phẩm cuối cùng. Còn với sản xuất đắp dần, có thể coi nó là cơng nghệ tạo hình như đúc hay ép khuôn, nhưng từ nhiều nguồn nguyên liệu riêng lẻ để đắp dần thành sản phẩm cuối cùng.

Công nghệ sản xuất đắp dần đã ra đời đã được 30 năm nay. Năm 1986, Charles Hull [1, 2, 3, 23] tạo ra một quá trình gọi là Stereolithography – sản xuất vật thể từ nhựa lỏng và làm cứng lại nhờ laser. Sau đó, ơng Hull thành lập ra công ty 3DSystems, một trong những nhà cung cấp công nghệ lớn nhất trên thế giới hiện nay trong lĩnh vực sản xuất đắp dần. Nếu lập biểu thời gian thì ta có thể thấy cơng nghệ này phát triển theo một biểu đồ logarit. Từ 1986 đến 2007, trong khoảng 20 năm đầu tiên, công nghệ này mới chỉ có các bước tiến nhỏ, chậm, đây được gọi là giai đoạn xâm nhập, bước nền tạo ra công nghệ tạo mẫu nhanh sau này. Tuy nhiên đến năm 2009, đã có một sự biến đổi lớn trên thị trường, rất nhiều bằng sáng chế về công nghệ này đã hết hạn bảo vệ bản quyền, trong đó có bằng sở hữu FDM. Q trình Fuse Deposition Modelling (FDM) tạo hình sản phẩm nhờ nấu chảy vật liệu rồi xếp đặt chồng lớp, đã được sở hữu bởi hãng Stratasys, một trong những đối thủ cạnh tranh hàng đầu trong lĩnh vực. Khi bằng sáng chế về FDM hết hạn, công nghệ này đã thu hút nhiều nhà sản xuất tham gia. Giá thành sản xuất giảm và FDM trở thành một trong những chìa khóa cơng nghệ của các máy sản xuất đắp dần được tiêu thụ trên khắp thế giới hiện nay. Ngoài ra, đến năm 2014, các bằng sáng chế cho công nghệ Nung kết sử dụng laser cũng bắt đầu hết hạn, tạo cơ hội cho những sáng

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

chế mới phát triển hơn nữa ngành sản xuất đắp dần, mở đường cho một thời kỳ phát triển mạnh mẽ của ngành cơng nghiệp nói trên trong tương lai rất gần.

Năm 2013, ngành công nghệ sản xuất đắp dần có giá trị giá khoảng 3,1 tỷ USD/năm, và tăng 35% so với năm 2012. Trong vịng nhiều năm tới, tốc độ tăng trưởng trung bình được dự đoán ở mức cao, khoảng 32%/năm và đạt mức 21 tỷ USD vào năm 2020.

Hình 1. 1 Biểu đồ phát triển của công nghệ in 3D

1.3 Tình hình cơng nghệ in 3d một số nước trên thế giới

Công nghệ in 3D được xem là một trong những công nghệ in tiềm năng và tiên tiến nhất hiện nay, công nghệ này đang phát triển và ngày càng được ứng dụng rộng rãi ở hầu hết các lình vực, từ cơng nghiệp sản xuất đến xây dựng, y tế và giáo dục, nghệ thuật…In 3D đã có mặt ở hầu hết các hoạt động kinh tế-xã hội trên toàn thế giới. Đa số sự phát triển của công nghệ in 3D được ứng dụng và phát triển tại 5 quốc gia: Mỹ, Trung quốc, Nhật Bản, Đức, Anh.

Ở Mỹ: cơng nghệ in 3D có vai trị là tiềm năng cách mạng hóa trong phương pháp sản xuất ra hầu hết tất cả mọi thứ. Chính phủ Mỹ đã hỗ trợ công nghệ này từ nhiều thập

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

kỷ trước. Năm 2012, NAMII được thành lập nhằm thúc đẩy công nghệ in 3D ở Mỹ. Năm 2014, NAMII đầu tư 9 triệu USD cho việc nghiên cứu ứng dụng in 3D. Ngoài ra, quỹ khoa học quốc gia và bộ quốc phòng Mỹ rất quan tâm và đầu tư cho công nghệ in 3D. Hiện nay, in 3D được ứng dụng tại nhiều thành phố tại Mỹ, cụ thể là xây dựng tòa nhà cao tầng chỉ mất khoảng 330 giờ để hình thành bởi máy in 3D

Hình 1. 2 Ngơi nhà đầu tiên được hồn thiện bằng cơng nghệ in 3D tại Wolf Ranch-Mỹ

Ở Trung Quốc (TQ): năm 2012, TQ đã đưa cơng nghệ in 3D vào chương trình nghiên cứu và phát triển công nghệ cao quốc gia. Chính phủ TQ cấp 6,5 triệu USD nghiên cứu tập trung về in 3D. 6/2013, TQ cam kết đầu tư 245 triệu USD cho việc nghiên cứu in 3D.

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

Hình 1. 3 Đập thủy điện Dương Khúc - Trung Quốc xây dựng bằng công nghệ in 3D

Ở Anh: 6/2013 Anh hỗ trợ 13,9 triệu USD cho các công ty tư nhân để phát triển in 3D. 2014, Anh công bố thành lập trung tâm quốc gia in 3D với khoản đầu tư 25 triệu USD. Vào năm 2023, quy mô thị trường in 3D dự kiến sẽ tăng từ 0,59 tỷ USD lên 1,03 tỷ USD vào năm 2028, với tốc độ CAGR là 11.70 % trong giai đoạn dự báo ( 2023- 2028).

Hình 1. 4 Qui mô thị trường in 3D Vương Quốc Anh

Ở Nhật Bản (NB): 2014, NB dành khoảng 44 triệu USD trong ngân sách để hỗ

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

trợ hoạt động nghiên cứu, phát triển cơng nghệ 3D.

Hình 1. 5 Nhật Bản phát triển công nghệ in 3D ăng-ten ngồi khơng gian

Tình Hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ngoài nước

Đề tài “Study on optimization of 3D printing parameters (Nghiên cứu tối ưu hóa các thơng số in 3D)”

Nhóm nghiên cứu bao gồm Junhui Wu và các cộng sự thực hiện. Nghiên cứu tối ưu hóa các thơng số in 3D. Tiến hành thử nghiệm thay đổi các thông số độ dày từng lớp in để xác định sự ảnh hưởng của thời gian in, tiêu hao vật liệu, và độ chính xác của mẫu in. Mẫu được in trên máy model Raise3D N2plus, với nhiệt độ đầu phun 210°C, vật liệu PLA, mật độ điền đầy 10%. Sau khi tiến hành thí nghiệm đã thấy rằng, độ dày từng lớp in càng nhỏ thì càng độ chính xác kích thước cao hơn, chi tiết cứng vững hơn. Tuy nhiên, độ dày lớp in càng nhỏ dẫn tới thời gian in lâu hơn.

Đề tài “Ảnh hưởng của các thông số độ dày lớp đến các tính chất cơ học và độ chính xác của vật liệu ABS.”

Pritish Shubha, Teg Chand, Arnab Sikidarn đã nghiên cứu và đưa ra kết luận độ dày lớp in đóng vai trị rất quan trọng trong việc điều chỉnh các cơ chế của vật liệu ABS. Khi độ dày lớp tăng lên thì độ bền kéo giảm, độ cứng của sản phẩm giảm, và độ chính xác của mẫu giảm.

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

Từ những nghiên cứu trên thấy được những ảnh hưởng to lớn của thông số in 3D tới độ bền, độ chính xác của vật liệu.Vì vậy nghiên cứu ảnh hưởng thơng số in đến độ bền của sản phẩm in là vấn đề vô cùng quan trọng nhằm nâng cao chất lượng mẫu in, tiết kiệm thời gian và chi phí in.

1.4 Tình hình cơng nghệ in 3d ở việt nam

Cơng nghệ in 3D ở việt Nam đã có mặt khoảng năm 2003, tuy nhiên do giá thành còn cao nên vẫn chưa được ứng dụng nhiều, chủ yếu dùng trong công tác nghiên cứu. Hiện nay công nghệ này được ứng dụng phổ biến hơn trong rất nhiều các lĩnh vực. Cơng nghệ in 3D có thể tăng trưởng lợi ích kinh tế tối đa cho doanh nghiệp nói chung và các cá nhân nói riêng. Với việc mua máy in 3D và có thể thiết kế 3D, bạn có thể biến ý tưởng thành vật mẫu chỉ trong thời gian ngắn.

Hình 1. 6 Sự phát triển của in 3D tại Việt Nam

Hiện nay, đối với các doanh nghiệp sản xuất công nghiệp, công đoạn tạo prototype thường chiếm khá nhiều thời gian trong quy trình nghiên cứu và phát triển sản phẩm

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

mới, vì phải đưa mẫu thiết kế đến các cơ sở gia cơng thực hiện, nhưng độ chính xác lại chưa cao và tốn một khoản chi phí đáng kể.

Tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ở trong nước:

ThS. Trần Minh Thế Uyên và cộng sự sau khi thực nghiệm nghiên cứu trên mơ hình máy, kiểm tra các mẫu in và đưa các kết quả như sau: honeycomb,

archimedeanchords, 3dhoneycomb là các kiểu chạy nhựa tượng đối thích hợp đối với lớp ở phía trong khi với những kiểu chạy nhựa này có thể in với tốc độ cao hơn. Kiểu rectilinear, linear, concentric thường dùng cho những lớp ở đáy và lớp ở phía trên của mẫu in do đạt được thẩm mĩ cao hơn mặt khác, những lớp này không yêu cầu chạy tốc

Đề tài “Tối ưu hóa thơng số q trình nhằm cải thiện độ bền của sản phẩm FDM’’ PGS.TS. Thái Thị Thu Ha, TS. Nguyễn Hữu Tho, ThS. Huỳnh Hữu Nghị thực hiên nghiên cứu điều chỉnh các thông số: kiểu điền đầy, mật độ điền đầy, số lớp thành, bề dày lớp, góc raster đến độ bền nén của sản phẩm FDM. Nhờ vào phương pháp thiết kế thí nghiệm (DOE) cho biết được số thí nghiệm cần cho ra độ tin cậy cao. Phương pháp Taguchi đã giúp ta phân tích kết quả thí nghiệm và cho ra được bộ thông số tối ưu nhất cho việc tăng độ bền nén. Phương pháp ANOVA sau khi phân tích cho ra mật độ điền đầy là yếu tố quan trọng nhất đến độ bền nén của mẫu in.

1.5 Ứng dụng trong sản xuất và đời sống

Công nghệ sản xuất chế tạo:

Tất nhiên, trên thế giới, các ngành công nghiệp sản xuất đã trở thành đối tượng sử dụng in 3D nhiều nhất. Lí do chính khiến công nghệ sản xuất đắp dần được sử dụng rộng dãi trong mơi trường cơng nghiệp là do nó cho phép sản xuất các bộ phận với số lượng ít, cắt giảm phế liệu, tạo sản phẩm nhanh, bộ phận có hình dạng phức tạp, thử nghiệm, sản xuất theo yêu cầu. Lí do nữa là in 3D giảm độ phức tạp trong quản lí chuỗi cung ứng, nó cho phép sản xuất các bộ phận tại chỗ thay vì phải sản xuất ở nơi khác

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

Ngành công nghiệp ô tô đã sử dụng in 3D để sản xuất nhiều chiếc xe hoàn chỉnh. Hiện này, một chiếc xe tên là Urbee đã được nghiện cứu và chế tạo bằng công nghệ in 3D. Nhà sản xuất chiếc xe này đã tập trung vào việc tăng tối đa số lượng các bộ phận xe được in 3D với mục đích chính là tiết kiệm nhiên liệu.

Hình 1. 7 Chiếc xe Urbee được in bằng công nghệ 3D

Công nghiệp điện tử cũng là một trong những ngành ứng dụng tiên phong của in 3D. Máy in 3D đã được sử dụng để chế tạo các bộ phận, chi tiết phức tạp đặc biệt từ các chất liệu khác nhau và đã mở ra một phong trào mới của ngành cơng nghiệp này.

Hình 1. 8 Loa điện tử in bằng công nghệ 3D

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

Y tế, chăm sóc sức khỏe [6, 25]:

Cơng nghệ in 3D rất hữu ích trong y tế (sản xuất chân, tay, răng, tai giả…)

Hình 1. 9 Hình học in bằng cơng nghệ in 3D

Hình 1. 10 Răng giả in bằng cơng nghệ 3d

Ngồi ra, cơng nghệ in 3D cịn được sử dụng để thiết kế và sản suất các bộ phận cơ thể giúp cho phẫu thuật tái tạo và cấy ghép.

Giáo dục:

Trọng giáo dục, in 3D cũng có những ứng dụng đến các môn khoa học, kỹ thuật, công nghệ, kỹ năng toán học.

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

Xây dựng các tịa nhà bằng máy in 3D cực kì lớn. Vật liệu phổ biến nhất cho in xây dựng là bê tông, nhựa và cát. Phương pháp in 3D mang lại những cải tiến đáng kể về chật lượng, chi phí, tốc độ, đặc biệt là trong chi phí lao động, đảm bảo an tồn xây dựng, cải thiện tính linh hoạt và giảm các tác động mơi trường.

Hình 1. 11 Xây dựng bằng in 3D

Trong gia đình :

Máy in 3D để bàn cho phép chúng ta sản xuất những gì mình muốn ngay trong chính căn nhà riêng của mình, tất nhiên là với kích thước phù hợp với máy in và các nguyên liệu có thể có. Các vật dụng u thích như đồ chơi, đồ dùng và đồ trang trí 13 là những ứng dụng phổ biến nhất. Nhờ máy in 3D, có thể tự thiết kế và sản xuất các vật dụng theo yêu cầu riêng, phục vụ mục đích riêng của bản thân…

1.6 Thực tiễn của đề tài

Các kết quả nghiên cứu của đề tài này sẽ phục vụ cho ứng dụng về lĩnh vực độ chính xác kích thước sản phẩm in 3D.

1.7 Mục tiêu nghiên cứu

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài này là nghiên cứu ảnh hưởng của vật liệu, và sự ảnh hưởng của các thông số in như mật độ điền đầy, dạng điền đầy ở bên trong, dạng điền đầy ở mặt trên mẫu in, độ dày từng lớp in, số lớp in, tốc độ và vật liệu in khác nhau đến độ chính xác kích thước sản phẩm in 3D. Từ quá trình nghiên cứu, đưa ra kết quả tối ưu về thông số in, để qua đó nâng cao độ chính xác chất lượng của mẫu in.

1.8 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu, phân tích lý thuyết dựa trên việc tham khảo, tìm kiếm các bài báo và các tài liệu trong nước và quốc tế có liên quan đến sản phẩm in 3D. Tiến hành các thí nghiệm với các mẫu in 3D và đưa ra các số liệu và biểu đồ để giải quyết những vấn đề sau:

- Xác định ảnh hưởng của thơng số in 3D đến độ chính xác kích thước sản phẩm in 3D. - Nghiên cứu ảnh hưởng thông số in như dạng điền đầy ở bên trong, dạng điền đầy ở mặt trên mẫu in, số lớp in, tốc độ và vật liệu in khác nhau đến độ chính xác kích thước sản phẩm in 3D.

1.9 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là: “Thực Nghiệm kiểm tra độ bền của chi tiết nhựa in 3D với các thông số in khác nhau”. Thực hiện thí nghiệm trên các mẫu in có hình dạng tiêu chuẩn

1.10 Phạm vi nghiên cứu.

Phạm vi nghiên cứu: Sử dụng lý thuyết về công nghệ in để giải quyết các vấn đề về ảnh hưởng của vật liệu và các thơng số đến độ chính xác là lĩnh vực khá rộng lớn. Do vậy phạm vi nghiên cứu của đề tài chỉ thực hiện theo nội dung bên dưới:

- Với lần thí nghiệm thứ 1 thực hiện thí nghiêm với vật liệu nhựa PLA, mật độ điền đầy thay đổi với các giá trị khác nhau, các các giá trị thông số khác như nhiệt độ, chiều dày của từng lớp in, các kiểu chạy…. chọn giá trị trung bình

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

- Với lần thí nghiệm thứ 2 thực hiện thí nghiêm với vật liệu nhựa PLA, số lớp in bên thành thay đổi với các giá trị khác nhau, các các giá trị thông số khác như nhiệt độ, độ điền đầy, chiều dày của từng lớp in, các kiểu chạy…. chọn giá trị trung bình

- Với lần thí nghiệm thứ 3 thực hiện thí nghiêm với vật liệu nhựa PLA, số lớp in mặt trên thay đổi với các giá trị khác nhau, các các giá trị thông số khác như nhiệt độ, độ điền đầy, chiều dày của từng lớp in, các kiểu chạy…. chọn giá trị trung bình

- Với lần thí nghiệm thứ 4 thực hiện thí nghiêm với vật liệu nhựa PLA, số tốc độ in thành thay đổi với các giá trị khác nhau, các các giá trị thông số khác như nhiệt độ, độ điền đầy, chiều dày của từng lớp in, các kiểu chạy…. chọn giá trị trung bình

- Với lần thí nghiệm thứ 5 thực hiện thí nghiêm với vật liệu nhựa PLA, số tốc độ in bên trong mẫu in thay đổi với các giá trị khác nhau, các các giá trị thông số khác như nhiệt độ, độ điền đầy, chiều dày của từng lớp in, các kiểu chạy…. chọn giá trị trung bình

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

stt Thông Số

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

CHƯƠNG 2: CÁC THÔNG SỐ IN 3D

2.1 Temperature (Nhiệt độ)

Nhiệt độ Khá quan trọng trong tất cả các thông số máy in 3d. Cài đặt quan trọng nhất trong máy in là nhiệt độ của đầu phun. Nhiệt độ đầu phun cần cài đặt đầu tiên trên phần mềm cắt lớp bất cứ khi nào băt đầu in bằng sợi in mới. Có thể thực hiện việc này bằng cách in tháp nhiệt độ xem giá trị nào hoạt động tốt nhất.

Hình 2. 1 Hình ảnh nhiệt độ của đầu phun nhựa máy in 3D

Nhiệt độ đầu phun quá cao sẽ gây ra hiện tượng đùn quá mức với các đốm và mụn trên khắp bản in. Ở đầu kia của quang phổ, nhiệt độ quá thấp sẽ gây ra hiện tượng đùn dưới mức, trong đó khơng phải tất cả các lớp in đều được in đầy đủ.

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

Tuy nhiên, đó chỉ là nhiệt độ của vịi phun; nhiệt độ bàn in là một yếu tố hoàn toàn khác trong in 3D nếu máy của bạn có bàn in được làm nóng, chủ yếu ảnh hưởng đến độ bám dính bàn in. Nói chung, bàn in hơn sẽ mang lại độ bám dính tốt hơn, trong khi bàn in lạnh hơn thì có thể dẫn đến cong vênh. Chỉ cần không tăng nhiệt độ lên quá cao, nếu không một phần có thể biến dạng trên bàn in.

2.2 Layer height (Chiều cao lớp)

Chiều cao của lớp là yếu tố ảnh hưởng khác đối với việc in và đề cập đến chiều cao của mỗi lớp trong bản in của bạn. Chiều cao lớp càng nhỏ thì càng cần nhiều lớp in trong toàn bộ bản in. Điều này có nghĩa là máy in của bạn sẽ có nhiều chỗ hơn để tạo chi tiết hữu hạn trên các bộ phận khác như tiểu cảnh. Mặt khác, nhiều lớp in hơn cũng có nghĩa là thời gian in lâu hơn và các bộ phận yếu hơn.

Hình 2. 2 Hình ảnh chiều cao lớp in khác nhau

Khi đặt chiều cao lớp, muốn tìm sự cân bằng phù hợp giữa thời gian in, chi tiết và độ bền của bộ phận. Một số nhà sản xuất đăng ký lý thuyết “số ma thuật”, trong đó,

19

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

đặt chiều cao lớp của mình là bội số của khoảng cách bước đã xác định của động cơ bước. Trên nhiều máy in phổ biến, chẳng hạn như Ender 3, khoảng cách bước là 0,04 mm, do đó, chiều cao 0,16, 0,2 và 0,24 mm hoạt động như các giá trị chi tiết, cân bằng,nhanh chóng.

2.3 Speed (Tốc độ)

Tốc độ là cài đặt phần mềm cắt lớp mạnh mẽ đứng thứ ba. “Tốc độ” bao gồm nhiều cài đặt khác nhau, không chỉ tốc độ di chuyển mặc định. Ví dụ: có thể hữu ích khi điều chỉnh tốc độ cụ thể bắt nguồn từ giá trị mặc định, chẳng hạn như là tốc độ infill (lấp đầy), tốc độ tường, v.v.

Thông thường, nên để riêng các cài đặt tốc độ cụ thể và chỉ điều chỉnh tốc độ mặc định. Trong hầu hết các máy in, một tốc độ cụ thể sẽ được chọn dựa trên chiều cao lớp và vật liệu đã chọn

Tốc độ di chuyển khơng cần phải điều chỉnh nó thường xuyên. Cần giữ tốc độ gần với tốc độ mặc định của máy in (có thể khoảng 150 mm/giây) vì tốc độ quá nhanh có thể gây ra hiện tượng chạy trong vịi phun khiến đầu in có thể va vào các cấu trúc nhỏ trong khi in..

2.4 Retraction (Rút lại)

Retraction là cài đặt đầu tiên cần nghĩ đến khi nhìn thấy dây, sợi in hoặc tiếng rít trên bản in. Độ rút lại xác định số lượng và tốc độ sợi in được kéo trở lại vòi phun để ngăn vật liệu chảy ra khi nó khơng được ép đùn. retraction được kiểm soát bởi một số cài đặt cụ thể, chủ yếu trong số đó là khoảng cách rút lại và tốc độ rút lại.

Các cài đặt này nên được điều chỉnh khi thấy dây, nhưng hãy lưu ý rằng retraction không phải là giải pháp duy nhất cho vấn đề này và nhiệt độ vịi phun cũng đóng một vai trị. Nên thay đổi cài đặt retraction trong khoảng thời gian ngắn và không thực hiện bất kỳ mức tăng đáng kể nào cho đến khi đã thử giảm nhiệt độ. Việc retraction quá nhiều có thể gây ra kẹt vịi phun, vì sợi in được đẩy mạnh hơn vào và ra khỏi vòi phun.

</div>