Đồ án ứng dụng phần mềm siemens Nx, Đồ án tốt nghiệp đh ứng dụng phần mềm siemens NX trong thiết kế cánh tay robot của hojvc viejenkyx thuật quân sự

1
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................... 4
DANH MỤC HÌNH ẢNH ......................................................................................... 5
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................. 9
GIỚI THIỆU ............................................................................................................ 10
Đặt vấn đề................................................................................................................. 10
Mục tiêu của đề tài ................................................................................................... 10
Phạm vi và bố cục của đề tài .................................................................................... 11
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN................................................................................ 13
1.1. Tổng quan về thiết kế và phát triển sản phẩm .......................................... 13
1.1.1. Khái niệm ........................................................................................... 13
1.1.2. Vai trò nghiên cứu về Thiết kế và phát triển sản phẩm ..................... 14
1.1.3. Phân loại Thiết kế và phát triển sản phẩm ......................................... 14
1.1.4. Tiêu chí đánh giá “Thiết kế phát triển sản phẩm” ............................. 16
1.1.5. Những khó khăn khi làm “Thiết kế và phát triển sản phẩm” ............ 17
1.1.6. Tổng quan về thiết kế mẫu concept xe hơi ........................................ 18
1.2. Tổng quan về công nghệ in 3D ................................................................. 19
1.2.1. Định nghĩa .......................................................................................... 19
1.2.2. Các phương pháp sử dụng trong công nghệ in 3D ............................ 22
1.2.3. Vật liệu sử dụng trong công nghệ in 3D ............................................ 29
1.2.4. Quy trình công nghệ chung ................................................................ 33
Kết luận chương I ............................................................................................. 34
CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SIEMENS NX THIẾT KẾ MẪU
CONCEPT XE HƠI ............................................................................................. 35


2
2.1. Giới thiệu phần mềm Siemens NX ........................................................... 35
2.2. Thiết kế khung dây của mô hình mẫu concept xe hơi .............................. 36
2.2.1. Tạo hình chiếu .................................................................................... 36

2.2.2. Đưa hình chiếu vào phần mềm NX .................................................... 39
2.2.3. Thiết kế khung dây ............................................................................. 39
2.3. Thiết kế bề mặt phần vỏ của mô hình mẫu concept xe hơi....................... 46
2.4. Thiết kế phần gầm và bánh của mô hình mẫu concept xe hơi .................. 49
2.4.1. Thiết kế phần bánh mẫu concept xe hơi ............................................ 49
2.4.2. Thiết kế phần gầm xe ......................................................................... 52
2.5. Hoàn thiện mô hình mẫu concept xe hơi .................................................. 54
2.5.1. Tạo hốc trên đầu xe, đuôi xe .............................................................. 54
2.5.2. Lắp ghép bánh, gương xe ................................................................... 56
2.5.3. Xuất file *.STL................................................................................... 58
Kết luận chương II ........................................................................................... 59
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IN 3D CHẾ TẠO MẪU CONCEPT
XE HƠI ................................................................................................................ 60
3.1. Quy trình công nghệ in 3D chế tạo mô hình mẫu concept xe hơi ............ 60
3.1.1. Bước 1: Kiểm tra, chỉnh sửa mô hình mẫu concept xe hơi từ file
*.STL ............................................................................................................ 60
3.1.2. Bước 2: Cắt lớp và xuất file chương trình NC điều khiển máy in ..... 63
3.1.3. Bước 3: Tiến hành in trên máy in 3D ................................................ 65
3.1.4. Bước 4: Hậu xử lý .............................................................................. 65
3.2. Chế tạo mô hình mẫu concept xe hơi bằng công nghệ in 3D ................... 65


3
3.2.1. Giới thiệu máy in ............................................................................... 66
3.2.2. Hiệu chỉnh máy .................................................................................. 69
3.2.3. Tải file nc và tiến hành in................................................................... 71
3.2.4. Xử lý sản phẩm in .............................................................................. 73
3.2.5. Kiểm tra, đánh giá chất lượng sản phẩm in ....................................... 74
Kết luận chương III .......................................................................................... 77
KẾT LUẬN .............................................................................................................. 79

TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 81


4
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
ABS: Acrylonitrile Butadiene Styrene.
CAD: Computer Aided Design.
CAM: Computer Aided Manufaturing.
CAE: Computer Aided Engineering.
CNC: Computer Numerical Control.
FDM: Fused Deposition Modeling.
J-P: Jetted Photopolymer.
LOM: Laminated Object Manufacturing.
MIT: Massachusetts Institute of Technology.
PLA: Polylactic Acid.
SLA: Stereolithography.
SLS: Selective Laser Sintering.
STL: StereoLithography.


5
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Động cơ hơi nước. ................................................................................... 15
Hình 1.2: Các sản phẩm của Iphone của Apple. ..................................................... 15
Hình 1.3: Mẫu xe concept được tạo ra bằng máy in 3D. ........................................ 20
Hình 1.4: Bộ phân cơ thể người được làm ra từ công nghệ in 3D. ......................... 21
Hình 1.5: Động cơ máy bay được chế tạo bằng máy in 3D. ................................... 21
Hình 1.6: Sơ đồ phân loại phương pháp in 3D........................................................ 22
Hình 1.7: Sơ đồ phương pháp FDM. ....................................................................... 23
Hình 1.8: Hình ảnh thực tế máy in 3D Flash Force sử dụng công nghệ FDM. ...... 23

Hình 1.9: Sơ đồ công nghệ FLS. .............................................................................. 24
Hình 1.10: Sơ đồ phương pháp SLA ........................................................................ 25
Hình 1.11: Sơ đồ phương pháp in 3DP. .................................................................. 26
Hình 1.12: Sơ đồ nguyên lý phương pháp LOM. .................................................... 27
Hình 1.13: Cuộn nhựa PLA. .................................................................................... 29
Hình 1.14: Cuộn nhựa ABS. ..................................................................................... 30
Hình 1.15: Vật liệu PVA........................................................................................... 30
Hình 1.16: Vật liệu HIPS. ........................................................................................ 31
Hình 1.17: Vật liệu Nylon. ....................................................................................... 31
Hình 1.18: Vật liệu PETG. ....................................................................................... 32
Hình 1.19: Vật liệu nhựa gỗ. .................................................................................... 32
Hình 1.20: Vật liệu nhựa lỏng Resin........................................................................ 33
Hình 1.21: Quá trình công nghệ in 3D .................................................................... 34
Hình 2.1: Lựa chọn mẫu mô hình xe hơi trên website. ............................................ 36
Hình 2.2: Sử dụng chức năng Drafting trên phần mềm NX. ................................... 37
Hình 2.3: Các hình chiếu của mẫu mô hình xe hơi.................................................. 37
Hình 2.4: Hình chiếu phía trước của mẫu concept xe hơi. ...................................... 38
Hình 2.5: Hình chiếu phía sau mẫu concept xe hơi. ................................................ 38


6
Hình 2.6: Hình chiếu bên cạnh của mẫu concept xe hơi. ........................................ 38
Hình 2.7: Hình chiếu phía trên của mẫu concept xe hơi. ........................................ 38
Hình 2.8: Đưa ảnh vào các mặt phẳng. ................................................................... 39
Hình 2.9: Sử dụng lệnh Studio Spline thiết kế khung dây mẫu concept xe hơi. ...... 40
Hình 2.10: Thanh menu Part Navigator và các chức năng hiệu chỉnh của lệnh
Studio Spline............................................................................................................. 41
Hình 2.11: Hiệu chỉnh đường Studio Spline theo hướng trục X. ............................. 42
Hình 2.12: Hiệu chỉnh đường Studio Spline bằng Specify Constraint. ................... 42
Hình 2.13: Các đường khung bên hông của mẫu concept xe hơi. ........................... 43

Hình 2.14: Tạo phần hông còn lại của mẫu concept xe hơi. ................................... 43
Hình 2.15: Sử dụng lệnh Bridge Curve để tạo mũi mẫu concept xe hơi. ................ 44
Hình 2.16: Sử dụng lệnh Fit Curve để nối hai phần hông....................................... 44
Hình 2.17: Sử dụng lệnh Stdio Spline nối hai phần hông........................................ 45
Hình 2.18: Khung xe hoàn chỉnh của mẫu concept xe hơi. ..................................... 45
Hình 2.19: Tạo trần mẫu concept xe hơi bằng lệnh Studio Suface. ........................ 46
Hình 2.20: Sử dụng lệnh Through Curve Mesh để tạo kính chắn gió. .................... 47
Hình 2.21: Sử dụng lệnh Fill Surface để tạo bề mặt kính mẫu concept xe hơi. ...... 48
Hình 2.22: Sử dụng lệnh N-Sided Surface phần đầu mẫu concept xe hơi. .............. 49
Hình 2.23: Sử dụng lệnh Bounded Plane tạo một phần thân mẫu concept xe hơi. . 49
Hình 2.24: Vỏ mẫu concept xe hơi hoàn chỉnh. ....................................................... 49
Hình 2.25: Câu lệnh Revolve tạo phần lốp mẫu concept xe hơi.............................. 50
Hình 2.26: Phần vành bánh mẫu concept xe hơi. .................................................... 50
Hình 2.27: Các lỗ kỹ thuật trên vành mẫu concept xe hơi. ..................................... 51
Hình 2.28: Bánh xe hoàn chỉnh của mẫu concept xe hơi . ...................................... 51
Hình 2.29: Dùng lệnh Fill surface để tạo gầm mẫu concept xe hơi. ....................... 52
Hình 2.30: Phần Sketch 2D cầu, trục của mẫu concept xe hơi. .............................. 52
Hình 2.31: Sử dụng lệnh Extrude để tạo cầu của mẫu concept xe hơi. ................... 53


7
Hình 2.32: Tạo biên dạng cho ống xả...................................................................... 53
Hình 2.33: Phần ống xả của xe. ............................................................................... 54
Hình 2.34: Sử dụng lệnh Sew để chuyển từ dạng tấm sang dạng khối đặc. ............ 54
Hình 2.35: Biên dạng của các hốc đèn, hút gió…của mẫu concept xe hơi. ............ 55
Hình 2.36: Tạo hốc đèn bằng lệnh Extrude. ............................................................ 55
Hình 2.37: Chức năng Assembly trên phần mềm Siemens NX. ............................... 56
Hình 2.38: Gọi chi tiết bánh xe vào môi trường lắp ghép. ...................................... 56
Hình 2.39: Lắp bốn bánh xe vào bốn điểm tham chiếu. .......................................... 57
Hình 2.40: Mẫu concept xe hơi hoàn chỉnh. ............................................................ 57

Hình 2.41: Xuất File định dạng *.Step từ phần mềm Siemens NX. ......................... 58
Hình 2.42: Xuất file *.STL trên phần mềm Inventor 2014. ..................................... 59
Hình 3.1: Dùng công cụ Mesh Doctor kiểm tra bề mặt mô hình............................. 60
Hình 3.2: Sử dụng lệnh Fill All, Fill Single để chỉnh sửa các bề mặt. .................... 61
Hình 3.3: Số lượng lưới tam giác ban đầu. ............................................................. 62
Hình 3.4: Số lượng lưới tam giác sau khi giảm 50%.............................................. 62
Hình 3.5: Mô hình mẫu concept xe hơi sau khi kiểm tra bằng Geomagic Studio. .. 63
Hình 3.6: Giao diện phần mềm 3D Printer. ............................................................ 63
Hình 3.7: Ý nghĩa các thông số trên phần mềm. ...................................................... 64
Hình 3.8: Sử dụng công cụ Scale để xác định các kích thước mô hình cần tạo. ..... 64
Hình 3.9: Cắt lớp và xuất chương trình NC. ........................................................... 65
Hình 3.10: Máy in 3D - FDM. ................................................................................. 66
Hình 3.11: Mặt trước và sau máy in 3D. ................................................................. 67
Hình 3.12: Cấu trúc bộ đầu in. ................................................................................ 68
Hình 3.13: Cấu trúc bộ đùn sợi nhựa. ..................................................................... 68
Hình 3.14: Giao diện điều khiển của máy in. .......................................................... 69
Hình 3.15: Bảng điều khiển của máy in. .................................................................. 69
Hình 3.16: Hiệu chỉnh bàn máy in 3D. .................................................................... 70


8
Hình 3.17: Cách lắp sợi nhựa vào máy. .................................................................. 70
Hình 3.18: Máy đang in phần đáy mẫu concept xe hơi. .......................................... 71
Hình 3.19: Máy in phần thân và bánh mẫu concept xe hơi. .................................... 72
Hình 3.20: Sản phẩm mẫu concept xe hơi, kết thúc quá trình in. ............................ 72
Hình 3.21: Công cụ loại bỏ via mô hình mẫu concept xe hơi. ................................ 73
Hình 3.22: Dùng giấy giáp loại bỏ via nhựa. .......................................................... 73
Hình 3.23: Sản phẩm mẫu concept xe hơi hoàn chỉnh. ........................................... 74
Hình 3.24: Đo chiều cao của mẫu concept xe hơi. .................................................. 74
Hình 3.25: Đo chiều dài của mẫu concept xe hơi. ................................................... 75

Hình 3.26: Đo chiều rộng của mẫu concept xe hơi. ................................................ 75
Hình 3.27: Đo đường kính bánh xe của mẫu concept xe hơi................................... 76


9
DANH MỤC BẢNG
Bảng 3-1: Kết quả đo, sai số của sản phẩm mẫu concept xe hơi. ........................... 76


10
GIỚI THIỆU
Đặt vấn đề
Có rất nhiều cách để tạo ra sản phẩm. Trong thời kỳ phát triển của khoa học
công nghệ ngày nay, việc ứng dụng các phần mềm thiết kế 3D, công nghệ in 3D để
tạo ra các mẫu concept sản phẩm là những hướng đi mới của các ngành như cơ khí,
thiết kế, các công ty sản xuất…nhằm tạo ra những sản phẩm phục vụ đời sống của
con người.
Ngành thiết kế mẫu concept là bước đầu tiên trong quá trình hoàn thiện sản
phẩm. Kết hợp công nghệ thiết kế các mô hình 3D trên các phần mềm và công nghệ
tạo mẫu nhanh như in 3D thì ngành thiết kế mẫu concept là bước hiện thực hóa tất
cả các suy nghĩ, ý tưởng trừu tượng mơ hồ thành nhưng cái mà chúng ta có thể nhìn
thấy và hiểu rõ bằng mắt thường. Nhờ vào những mẫu thiết kế đó, người ta sẽ có
được những ý tưởng mới hơn, những phương pháp mới hơn để tạo ra sản phẩm một
cách nhanh nhất, hoàn thiện nhất, có sức cạnh tranh mạnh mẽ trên thị trường. Trên
thế giới, ngành thiết kế mẫu concept là ngành vô cùng quan trọng đã có từ rất lâu,
nhưng ở Việt Nam nó còn khá mới mẻ, mơ hồ.
Nhận thức được điều này, nhóm đồ án quyết định lựa chọn đề tài: “Ứng dụng
phần mềm Siemens NX và công nghệ in 3D thiết kế và chế tạo mẫu concept xe hơi”
làm đồ án tốt nghiệp.
Đồ án tốt nghiệp “Ứng dụng phần mềm Siemens NX và công nghệ in 3D thiết

kế và chế tạo mẫu concept xe hơi” được thực hiện để nghiên cứu phần mềm
Siemens NX và công nghệ in 3D trong việc thiết kế và chế tạo mẫu concept xe hơi.
Mục tiêu của đề tài
Mục tiêu của đồ án này là: Có cái nhìn tổng quan về ngành thiết kế và phát
triển sản phẩm, tầm quan trọng của ngành thiết kế phát triển sản phẩm trong việc
chế tạo mẫu của mỗi công ty, mỗi doanh nghiệp sản xuất. Khai thác phần mềm


11
Siemens NX để thiết kế mẫu concept xe giúp ta hiểu thêm về một công cụ, một
phần mềm phục vụ hiệu quả cho quá trình học tập và làm việc sau này.
Ứng dụng công nghệ in 3D để chế tạo mẫu concept xe hơi nhằm nghiên cứu
và ứng dụng công nghệ chế tạo mẫu mới bằng phương pháp in 3D. Hiện nay, việc
ứng dụng công nghệ in 3D trong sản xuất đang là xu hướng mới cho các ngành cơ
khí, chế tạo. Công nghệ in 3D giúp nâng cao giá trị sản xuất, giảm thời gian lao
động, nguyên vật liệu, chi phí để tạo ra sản phẩm.
Phạm vi và bố cục của đề tài
Pham vi để tài: Sử dụng phần mềm Siemens NX để thiết kế mô hình mẫu
concept xe hơi. Mô hình của mẫu concept xe hơi được tái tạo lại từ hình chiếu của
một mô hình khác cho nên số lượng chi tiết có trong mô hình còn hạn chế, nhiều
chi tiết được bỏ qua, đơn giản hóa, mô hình mẫu concept xe hơi được thiết kế theo
dạng khối đặc. Việc chế tạo mẫu concept xe hơi, nhóm đồ án đã ứng dụng công
nghệ in 3D theo phương pháp FDM. Phương pháp này phù hợp với mô hình mà
nhóm đồ án đã thiết kế.
Bố cục của đồ án này bao gồm 3 chương:
 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về thiết kế và phát triển sản phẩm
1.2.Tổng quan về công nghệ in 3D
 CHƯƠNG II: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SIEMENS NX THIẾT KẾ
MẪU CONCEPT XE HƠI

2.1. Giới thiệu phần mềm Siemens NX
2.2. Thiết kế khung dây của mô hình mẫu concept xe hơi
2.3. Thiết kế bề mặt phần vỏ của mô hình mẫu concept xe hơi
2.4. Thiết kế phần gầm và bánh của mô hình mẫu concept xe hơi
2.5. Hoàn thiện mô hình mẫu concept xe hơi


12
 CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IN 3D CHẾ TẠO MẪU
CONCEPT XE HƠI
3.1. Quy trình công nghệ in 3D chế tạo mô hình mẫu concept xe hơi
3.2. Chế tạo mô hình mẫu concept xe hơi bằng công nghệ in 3D


13
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về thiết kế và phát triển sản phẩm
1.1.1. Khái niệm
Có nhiều định nghĩa khác nhau về “Thiết kế và phát triển sản phẩm”, tuy
nhiên, chúng đều thể hiện được một số đặc điểm như trong định nghĩa sau, [1]
“Thiết kế và phát triển sản phẩm là tập hợp các hoạt động bắt đầu bằng việc
nhận thức cơ hội thị trường dành cho sản phẩm, kết thúc bằng việc sản xuất, bán
và phân phối sản phẩm đến cho khách hàng”
Định nghĩa trên chỉ ra ba đặc điểm cơ bản của thiết kế và phát triển sản
phẩm.
a. Nhận thức cơ hội thị trường
Trong kinh doanh, sản xuất sản phẩm luôn luôn có những cơ hội mới điều
quan trọng là doanh nghiệp, các nhà sản xuất đó có nhận thấy và nắm bắt kịp thời
hay không. Nhận thấy và nắm bắt được những cơ hội đó sẽ tạo điều kiện để các
doanh nghiệp, các nhà sản xuất mở ra các hướng kinh doanh mới, sản xuất các sản

phẩm mới phù hợp với xu hướng của thị trường.
b. Sản xuất sản phẩm
Sau khi nhận thức được những cơ hội thị trường, những nhu cầu của người
tiêu dùng, các nhà sản xuất tiến hành việc thiết kế và sản xuất sản phẩm để phục vụ
nhu cầu khách hàng.
c. Phân phối sản phẩm
Phân phối sản phẩm là quá trình đưa sản phẩm từ nhà sản xuất đến người
tiêu dùng bằng nhiều phương thức khác nhau như thông qua các kênh phân phối,
các đại lý bán lẻ, các hình thức quảng cáo….Nhằm mục đích tiêu thụ được nhiều
sản phẩm nhất, mang lại lợi nhuận cho các nhà sản xuất.


14
1.1.2. Vai trò nghiên cứu về Thiết kế và phát triển sản phẩm
Thiết kế phát triển sản phẩm chính là bước đầu tiên để hiện thực hóa sản
phẩm, giúp doanh nghiệp tạo dựng uy tín, xâm nhập chiếm lĩnh thị trường. Tương
tự như sản phẩm, thiết kế và phát triển sản phẩm là hoạt động quyết định đến thành
bại của doanh nghiệp.
Thiết kế và phát triển sản phẩm cũng được dùng như một “vũ khí” giúp
doanh nghiệp cạnh tranh trên thị trường. Ví dụ, trong thị trường điện thoại thông
minh, ngoài cuộc đua về công nghệ phần cứng và phần mềm, cuộc đua về thiết kế
cũng rất căng thẳng. Các hãng cạnh tranh với nhau bằng thiết kế của sản phầm và
dùng các quyền sở hữu bản quyền thiết kế sản phẩm để ràng buộc nhau, đơn cử là
vụ kiện giữa Apple và Samsung…
Thiết kế và phát triển sản phẩm cũng giúp doanh nghiệp xây dựng hình ảnh
trong tâm trí của người dùng, đạt được những giá trị thương hiệu vững chắc.
1.1.3. Phân loại Thiết kế và phát triển sản phẩm
Một cách sơ bộ, có thể phân loại “Thiết kế và phát triển sản phẩm” thành 2
loại: thiết kế cách mạng (revolutionary design) và thiết kế tiến hóa (evolutionary
design). Căn cứ của việc phân loại này là dựa vào bản chất của sản phẩm được thiết

kế.
Nếu sản phẩm mang tính đột phá, được tạo ra trên nền công nghệ mới hoàn
toàn, chúng ta gọi đó là thiết kế cách mạng. Các thiết kế này thường thừa hưởng
các kết quả nghiên cứu, phát minh có tầm ảnh hưởng lớn. Ví dụ cho loại hình thiết
kế này đó là động cơ hơi nước của James Watt. Mô hình của động cơ hơi nước
được thể hiện trên Hình 1.1.
Nếu sản phẩm được phát triển trên nền các công nghệ đã có và từ các sản
phẩm đời trước, thiết kế đó được gọi là ”tiến hóa”. Các thiết kế này thường được
tiến hành để đáp ứng nhu cầu của khách hàng. Một trong những ưu điểm của thiết
kế tiến hóa là khả năng kế thừa. Các model sau có thể kế thừa nhiều đặc điểm của


15
các model trước, nhờ đó mà doanh nghiệp giảm được chi phí thiết kế và rút ngắn
thời gian đưa sản phẩm ra thị trường, nâng cao sức cạnh tranh của sản phẩm. Phần
lớn các dự án thiết kế sả phẩm thuộc thể loại thiết kế tiến hóa. Ví dụ điển hình có
thể kể đến là các dòng điện thoại thông minh của Apple, Samsung…., các sản
phẩm Iphone của Apple. Hình 1.2.

Hình 1.1: Động cơ hơi nước.

Hình 1.2: Các sản phẩm của Iphone của Apple.


16
1.1.4. Tiêu chí đánh giá “Thiết kế phát triển sản phẩm”
Có nhiều tiêu chí để đánh giá thiết kế sản phẩm, nhưng tựu chung lại, thiết
kế phát triển sản phẩm được đánh giá bằng bốn tiêu chí dưới đây.
a. Chất lượng sản phẩm
Đây là tiêu chí quan trọng nhất khi đánh giá một dự án ”Thiết kế và phát

triển sản phẩm”. Một dự án thành công cần phải tạo ra sản phẩm chất lượng, đáp
ứng đòi hỏi của khách hàng, hoạt động ổn định an toàn. Chất lượng sản phẩm sẽ
được thể hiện thông qua sự tín nhiệm của người tiêu dung, thị phần mà sản phẩm
chiếm được so với các đối thủ cạnh tranh. Một sản phẩm chất lượng là chìa khóa
thành công của doanh nghiệp và ngược lại.
b. Chi phí sản xuất
Thiết kế tốt tạo ra sản phẩm chất lượng tốt nhất với chi phí thấp nhất có thể.
Lợi nhuận của doanh nghiệp là khoản còn lại sau khi lấy doing thu bán sản phẩm
trừ đi chi phí nên nếu giảm được chi phí sản xuất, lợi nhuận của doanh nghiệp sẽ
lớn hơn. Việc giảm chi phí còn giúp cho doanh nghiệp hạn giá bán sản phẩm, nâng
cao sức cạnh tranh, tăng doanh số. Một sản phẩm chất lượng tốt nhưng không tối
ưu về chi phí sản xuất sẽ không làm nên một dự án thành công.
c. Chi phí thiết kế và phát triển sản phẩm
Bản thân công tác “Thiết kế và phát triển sản phẩm”cũng cần tiêu hao tài
nguyên, tiền bạc và nhân lực của doanh nghiệp. Kiểm soát được chi phí dành cho
khâu thiết kế ở mức hợp lý là yếu tố quan trọng của một dự án “Thiết kế và phát
triển sản phẩm”. Nếu chi phí dành cho khâu thiết kế quá cao, nó sẽ gián tiếp được
cộng vào giá thành sản phẩm và là giảm sức cạnh tranh, giảm lợi nhuận của doanh
nghiệp.
d. Tốc độ “Thiết kế và phát triển sản phẩm”
Đây là một yếu tố khác cần được xem xét đến khi đánh giá một dự án thành
công hay không. Tốc độ “Thiết kế và phát triển sản phẩm” được đánh giá thông


17
qua việc đội ngũ thiết kế đưa sản phẩm ra thị trường trong bao lâu, có đủ nhanh
không. Việc đưa sản phẩm kịp thời ra thị trường có vai trò quan trọng trong việc
cạnh tranh giành thị phần. Trong một số lĩnh vực như điện tử tiêu dung, việc giới
thiệu sản phẩm mới nhanh hơn hay chậm hơn đối thủ mang ý nghĩa sống còn. Với
những sản phẩm có vòng đời ngắn.

1.1.5. Những khó khăn khi làm “Thiết kế và phát triển sản phẩm”
Có rất nhiều khó khăn khi làm thiết kế và phát triển sản phẩm, nhưng điển
hình nhất thì phải kể đến ba khó khăn dưới đây.
a. Luôn phải thỏa hiệp giữa các tiêu chí
Một cách lý tưởng, nhà thiết kế luôn muốn tất cả các tiêu chí của sản phẩm
đều ở mức tốt nhất. Ví dụ như: sản phẩm phải bền trong khi vẫn đẹp và có giá rẻ.
Tuy nhiên, trong thực tế điều này không bao giờ có thể đạt được. Nhà thiết kế luôn
phải tìm cách thỏa hiệp, tìm một sự kết hợp tốt nhất giữa các tiêu chí ở mức tót
tương đối. Cách tối ưu mà nhà thiết kế có thể làm là lựa chọn phương pháp phân
khúc khách hàng mà họ hướng đến.
b. Áp lực cạnh tranh từ đối thủ
Khi làm sản phẩm, tình huống xảy ra là có khá nhiều công ty cùng làm ra
một sản phẩm tương tự như nhau. Đây là tình huống phổ biến trên thị trường. Như
đã nói ở phần về sự quan trọng của tốc độ thiết kế và phát triển sản phẩm, sự cạnh
tranh là rất gay gắt. Nhà thiết kế luôn phải làm việc dưới áp lực về thời gian và
thường phải đưa ra các quyết định về thiết kế trong điều kiện thiếu thốn thông tin.
Việc chạy đua cùng đối thủ luôn luôn sảy ra.
c. Chính sách phát triển
Một khó khăn khác có thể kể đến là sự biến động của chính sách vĩ mô.
Những quy đinh của nhà nước sở tại có thể ảnh hưởng trực tiếp đến việc phát triển
của sản phẩm. Ngoài sự tác động của các chính sách vĩ mô, sự thay đổi về thị hiếu


18
của người tiêu dùng cũng là yếu tố gây khó khăn rất lớn cho công tác “Thiết kế và
phát triển sản phẩm”.
Sự tỉ mỉ trong từng chi tiết cũng là thách thức thực sự với các nhà thiết kế khi
làm sản phẩm. Một chi tiết nhỏ như con ốc lắp máy tính để bàn cũng có thể ảnh
hưởng đến chi phí sản xuất khi nó được dùng cho hàng triệu bộ và vì thế nó được
cần thiết kế cẩn thận.

Hoạt động thiết kế phát triển sản phẩm, còn khó khăn ở chỗ nó tiềm ẩn rủi ro
cao vì mức đầu tư lớn.
1.1.6. Tổng quan về thiết kế mẫu concept xe hơi
Ngành thiết kế mẫu concept xe hơi là một trong những khâu quan trọng trong
ngành công nghiệp sản xuất xe hơi. Những mẫu xe concept xe hơi được tạo ra
nhằm giới thiệu phong cách mới, công nghệ mới của các nhà sản xuất đến với
khách hàng qua đó các hãng sản xuất đánh giá được nhu cầu của thị trường đối với
sản phẩm của họ. Khi biết được thị hiếu của người tiêu dùng, nhà sản xuất sẽ đưa ra
được quyết định có hay không sản xuất hàng loạt chiếc xe theo những mẫu concept
xe hơi đó, hoặc cần cải tiến, thêm bớt những chức năng gì trên chiếc xe nhằm tạo ra
chiếc xe có chất lượng tốt nhất, có sức cạnh tranh trên thị trường, đem lại nguồn lợi
nhuận cho nhà sản xuất. Mẫu concept xe hơi được thiết kế theo 6 bước sau:
 Bước 1: Tổng hợp và lựa chọn những ý tưởng thiết kế ưu việt nhất của
chiếc xe;
 Bước 2: Tạo bản vẽ phác thảo chiếc xe bằng tay;
 Bước 3: Thiết kế và Render mô hình 3D của chiếc xe trên các phần mềm
thiết kế 3D như Siemens NX…;
 Bước 4: Tạo mô hình mini concept chiếc xe bằng các vật liệu mẫu như
nhựa, xốp, thủy tinh bằng công nghệ như in 3D, đúc, phay…;
 Bước 5: Đánh giá, chỉnh sửa, cải tiến mẫu concept xe hơi;
 Bước 6: Tiến hành tạo mẫu concept xe hơi.


19
1.2. Tổng quan về công nghệ in 3D
1.2.1. Định nghĩa
In 3D (còn gọi là tạo mẫu nhanh) là phương pháp tạo trực tiếp vật thể (mẫu,
khuôn, sản phẩm) từ mô hình 3D trên máy tính. Vật thể 3D được tạo nên bằng
cách xếp chồng từng lớp vật liệu tương ứng với các lớp cắt cách đều nhau. Hình
dạng của mỗi lớp được xác định trực tiếp từ mô hình CAD 3D.

Phương pháp in 3D có những ưu và nhược điểm so với các phương pháp gia
công truyền thống như sau:
a. Ưu điểm
Công nghệ in 3D có những ưu điểm so với các phương pháp gia công truyền
thống như sau:
- Nhanh, thời gian không phụ thuộc vào độ phức tạp của chi tiết mà chỉ
phụ thuộc và kích thước vật thể, khi sản xuất đơn chiếc;
- Máy in 3D dễ dàng tạo ra các chi tiết có hình dạng bất kỳ;
- Tính tự động hóa cao, không đòi hỏi sự can thiệp, giám sát;
- Giảm chi phí tạo mẫu.
b. Nhược điểm
Công nghệ in 3D có những nhược điểm so với các phương pháp gia công
truyền thống như sau:
- Độ chính xác, chất lượng bề mặt không cao, có hiện tượng bậc thang
trên bề mặt chi tiết;
- Cơ tính của vật liệu kém, dễ phá hủy. Đối với một số phương pháp,
cần phải hậu xử lý để tăng cơ tính;
c. Ứng dụng
Công nghệ in 3D đã cho phép các nhà sản xuất rút ngắn thời gian tạo ra vật
mẫu trong suốt quá trình nghiên cứu, có thể liên tục chỉnh sửa bản thiết kế và in
chúng ra so sánh, đánh giá và sản xuất đại trà.


20
Một mẫu concept xe hơi được tạo bởi công nghệ in 3D như Hình 1.3

Hình 1.3: Mẫu xe concept được tạo ra bằng máy in 3D.
Bên cạnh đó, những chiếc máy in 3D còn được ứng dụng rộng rãi vào các
ngành nghề khác như trong y tế, các bộ phận giả cho con người có thể được “in” ra
mà không mất quá nhiều thời gian và chi phí, phục vụ việc cấy ghép nhanh chóng

và hiệu quả hơn. Một bộ phận của con người được làm ra từ công nghệ in 3D như
Hình 1.4.
Ngoài ra công nghệ in 3D còn giúp chế tạo các chi tiết máy ứng dụng trực
tiếp trong công nghiệp chế tạo...Hình 1.5.


21

Hình 1.4: Bộ phân cơ thể người được làm ra từ công nghệ in 3D.

Hình 1.5: Động cơ máy bay được chế tạo bằng máy in 3D.


22
1.2.2. Các phương pháp sử dụng trong công nghệ in 3D
Hiện nay trên thế giới có nhiều phương pháp in 3D khác nhau, trong đó có
một số phương pháp điển hình:
 Stereolithography (STL, SLA): phương pháp đông đặc vật liệu lỏng.
 Selective Laser Sintering (SLS): phương pháp thiêu kết bằng laser
 Fused Deposition Modeling (FDM): phương pháp nung chảy vật liệu rắn
thành dạng lỏng và phun vật liệu.
 Three-Dimensional Printing (3-DP): phương pháp in 3 chiều.
 Laminated Object Manufacturing (LOM): phương pháp tạo hình từ vật
liệu dạng tấm .
Các phương pháp in 3D được thể hiện như Hình 1.6

Hình 1.6: Sơ đồ phân loại phương pháp in 3D.
Trong đồ án “Ứng dụng phần mềm Siemens NX và công nghệ in 3D thiết kế
chế tạo mẫu concept xe hơi” này, mẫu concept xe hơi được chế tạo theo phương
pháp FDM.

a. Phương pháp FDM
Công nghệ FDM sử dụng nguyên liệu đầu vào là sợi nhựa, sau đó được nung
nóng chảy ra và đầu phun kéo các sợi nhựa chảy này theo biên dạng của mặt cắt
từng layer, và đắp từng lớp layer chồng lên nhau để tạo ra sản phẩm 3D.


23
Sơ đồ khối của phương pháp in FDM được thể hiện như Hình 1.7.
Hỉnh ảnh thực tế của máy in 3D sử dụng công nghệ FDM được thể hiện như
Hình 1.8.

Hình 1.7: Sơ đồ phương pháp FDM.

Hình 1.8: Hình ảnh thực tế máy in 3D Flash Force sử dụng công nghệ FDM.
Công nghệ in 3D sử dụng phương pháp FDM có những ưu, nhược điểm như
sau.
 Về ưu điểm: Giá máy và vật liệu rẻ. Dễ sử dụng, dễ sửa chữa và thay thế linh
kiện. Vật liệu phong phú và đa dạng mầu sắc.


24
 Về nhược điểm: Sản phẩm in ra chưa được sắc nét, độ bóng và độ mịn còn
thấp, thời gian in chậm.
b. Phương pháp SLS
Phương pháp SLS sử dụng nguyên liệu dạng bột được chứa trong các bồn,
các lớp nguyên liệu được xếp chồng lên nhau bằng các bánh lăn (roller), vừa cuộn
vừa kéo san phẳng vật liệu ra thành lớp mỏng. Biên dạng được hình thành bằng
cách dùng tia laser chiếu cho nóng chảy bột để bột lớp trên liên kết với lớp nguyên
liệu dưới.
Sơ đồ phương pháp in FLS được thể hiện như Hình 1.9.

Hình 1.9: Sơ đồ công nghệ FLS.
Công nghệ in 3D sử dụng phương pháp FLS có những ưu, nhược điểm như
sau.
 Về ưu điểm: Phương pháp này thích hợp để in các mô hình có thành mỏng,
các chi tiết cần độ dẻo. Đặc biệt, SLS là lựa chọn tuyệt vời khi cần in những
mô hình lớn hoặc có phần rỗng phía dưới đáy. Xét về độ mịn bề mặt, SLS
cho chất lượng cao hơn FDM bởi vì rất khó để phân biệt các lớp in bằng mắt
thường.


25
 Về nhược điểm: Giá thiết bị và vật liệu khá đắt. Các mô hình kín và có phần
rỗng bên trong vẫn phải tiêu tốn một lượng vật liệu khá lớn.
c. Phương pháp SLA
Là phương pháp sử dụng tia sáng (tia laser, tia UV hoặc tia sáng bình
thường) làm đông cứng lớp photopolymer lỏng (polymer quang hóa – polymer
đóng rắn khi có ánh sáng chiếu vào) được chứa trong bồn, từng lớp từng lớp để
hình thành nên vật thể 3D.
Sơ đồ phương pháp SLA được thể hiện như Hình 1.10.

Hình 1.10: Sơ đồ phương pháp SLA
Công nghệ in 3D sử dụng phương pháp SLA có những ưu, nhược điểm như
sau.
 Về ưu điểm: Công nghệ SLA có khả năng tạo ra các mô hình có độ chi tiết
cao, sắc nét và chính xác.
 Về nhược điểm: Vật liệu in 3D khá đắt, sản phẩm in 3D bị giảm độ bền khi
để lâu dưới ánh sáng mặt trời.