Nghiên cứu thiết kế hệ thống truyền động máy tạo mẫu nhanh FDM

QU ÀNH PH -o0o - TR NGHIÊN C Chuyên ngành : CÔNG NGH CH T O MÁY Mã ngành : 605204 LU TP H GVHD: PGS.TS THÁI TH THU HÀ [i] HVTH: TR I H C QU C GIA TPHCM I H C BÁCH KHOA - TR tài: NGHIÊN C U THI T K H TH NG TRUY N NG MÁY T O M U NHANH FDM Chuyên ngành: Công Ngh Ch T o Máy LU TP H LU CS CS GVHD: PGS.TS THÁI TH THU HÀ Cơng trình c hồn thành t [ii] HVTH: TR i H c Bách Khoa- -HCM Cán b ng d n khoa h c: PGS TS Thái Th Thu Hà Cán b ch m nh n xét 1: Cán b ch m nh n xét 2: Lu cs cb ov t iH Thành ph n H cs m: Xác nh n c a Ch T ch H ngành sau lu ã CH T CH H NG LU CS ng khoa qu n lý chuyên c ch nh s a (n u có) NG KHOA GVHD: PGS.TS THÁI TH THU HÀ [iii] C HVTH: TR À XÃ H TR -T -H NHI H tên h N TH ên: TR Gi Ngày, tháng, n m sinh: 29/01/1987 Khoá (N m trúng NAM N i sinh: B Chuyên ngành: CÔNG NGH 1- TÊN Ã VI Mã ngành: 605204 2011 ÀI: “NGHIÊN C T 2- NHI N: - Nghiên c - Thi - Ki - Báo cáo k òng l ùn máy FDM khung máy máy FDM hình thi 3- NGÀY GIAO NHI 24/06/2013 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHI 22/11/2013 5- H : PGS TS THÁI TH À TÊN CÁN B N ng Lu n th ã À ên Ngành thông qua Tp HCM, ngày tháng n m 2013 CÁN B (H LU CH ên ch CS (H ên ch (H ên ch GVHD: PGS.TS THÁI TH THU HÀ [iv] HVTH: TR L IC L cg il ic i h c Bách Khoa c ch t y cô ã nhi t tình d y d truy hi n hồn thành n cô PGS.TS Thái Th Thu Hà th y ã ng, t n tình ch d n, cung c p tài li u ng viên chúng em có thêm t n Vi em có th th c c lu ìn anh ch mơn Cơng ngh t ki n th c n n t c bi t em xin c l i n quý th y cô hồn thành lu i phịng Thí nghi c tin h c ng d ã nhi t tình giúp h tr em trình th c hi n lu Cu i xin c nh ng cô chú, anh ch b ãt o u ki n t t nh t ch d a tinh th n v ng ch c cho em/cháu su t th i gian h c t p, tìm hi u, th c hi n hoàn t t lu Em xin chân thành c Tp H H c Viên Tr LU CS GVHD: PGS.TS THÁI TH THU HÀ [v] HVTH: TR L I CAM K T Tôi tên: TR H c viên l p: Cao h c công ngh ch t o máy K2011 Mã s h c viên: 11040401 Theo quy h tài lu ih c c a Phòng ã th c hi n lu “Nghiên c u thi t k h th ng truy i cv ng máy t o m tài is ng d n c a PGS TS Thái Th Thu Hà t n ngày 22/11/2013 Tôi cam k c th c hi nh c a Phòng h c Qu c gia Tp HCM theo s ih ã th c hi n lu n ih ng d n c a PGS TS Thái Th Thu Hà Tơi xin hồn tồn ch u trách nhi m v i nh ng l i cam k sai ph m trình th c hi n lu H c Viên Tr CS u có u trách nhi m Tp H LU i GVHD: PGS.TS THÁI TH THU HÀ [vi] HVTH: TR TĨM T T Cơng ngh t o m u nhanh m t nh ng cơng ngh có ng d ng r ng rãi phát tri n v i t nhanh chóng, có nh c nhi u ngành i…M t nh ng công ngh t o m phát tri n m nh công ngh FDM (Fused Depositon Modeling) ã có nh ng nghiên c u ng d ng công ngh vào th c ti n c a s n xu is ìn chung so v c khu v c th gi i v n r t nhi u h n ch Vì v y nghiên c ngh FDM c ta r t c n thi t Lu hi n m t nhìn t ng th v tình hình nghiên c u ng d ng c a máy FDM hi n th ng truy c th gi i Lu ng, khung máy, nghiên c u trình rút thơng s t mb ình c ho tính tốn ng u thi t k h th ng truy t y s phát tri n công c ch uh t li u ng c ng m ng, khung máy tính tốn kh a s i v t li u Vi c mơ ph ng có ý ngh ng vi t Lu c u ch nh thông s công ngh c a máy FDM Các chi ti t tiêu chu n, lo i v t li u d tìm, có s c giá thành t t, kh c s d ng thi t k m b o cho máy FDM có m t t o d dàng tài “Nghiên c u thi t k h th ng truy ng máy t o m u nhanh FDM” c trình bày - C Gi i thi u chung v tài nghiên c u n gi i thi u t ng quan v tài nghiên c tài LU CS c tiêu v u cho GVHD: PGS.TS THÁI TH THU HÀ - [vii] : HVTH: TR t k h th ng truy FDM ng máy t o m u nhanh i thi u t ng quan máy FDM, v t li th ng truy - tk h ng, khung máy c a máy FDM Các d ng h ng thông s liên quan máy FDM n q trình n cơng ngh máy FDM, d ng h ng có th x y q trình - :Mơ ph ng dịng v t li ng phân tích mơ ph ng dịng ng c a thơng s hi n trình nt ng b cong v t li u máy FDM - Mô ph ng chuy n v ng su máy t o m u nhanh FDM h uh ng h th ng truy d n v , ng su t k , cho phép t FDM vi c - c bi t s ng quan tr ng vi c t k , gi m r m b o máy ng phát tri n hi n rõ m c tiêu nghiên c u thông qua vi c mơ ph ng q trình t ng c a vịi phun lên q trình LU ng nh, gi m sai s cho s n ph K t qu Lu ng nt trình máy FDM v n hành Vi c mô ph t p lý, tránh cho nh ng nghiên c u ti p theo CS t k Lu n t k h th ng truy nh ng khung máy, GVHD: PGS.TS THÁI TH THU HÀ [viii] HVTH: TR ABSTRACT Rapid prototype is one of the technologies which has the wide range of applications and develops speedily It is making a constructive contribution to many fields such as health, mechanic, trade…One of the strongly developing fast pattern fabrication technologies is FDM (Fused Depositon Modeling) VietNam has had many researches about this technology and it is being applied to pracical manufacturing and living However, it seems that there still have been some restraints compare with that on the world or even in area.Therefore, researchs which motivate the technological development in our country is necessary The paper provides the overall view of FDM research situation and its application in VietNam and over the world It studies transmission system, frame and material extrusion processing at nozzle to get the optimized parametric and calculate the FDM machine’s vibration Then, that ensures the machine will steady operate and reaches the qualified extruded product The paper provides the design pattern about transmission system, frame and calculates the optimal uses for fillament Simulation plays an important role in adjusting the FDM parametric because it effects directly on the quality of extruded product Specification details and popular materials which are used for design pattern assure that FDM has reasonable price when materials can be bought in Vietnam The topic”Studying and designing transmission system of FDM machine” is written chapters Chapter 1: Introdution This is the overall introduction to lay out the researching methods LU CS GVHD: PGS.TS THÁI TH THU HÀ [ix] HVTH: TR Chapter 2: FDM machine overview and its transmission system This chapter presents technical parametric, extrusion process materials, transmission system and frame designing Chapter 3: Analizing kinds of failure and parametric related to extrusion process on FDM machine This chapter focuses on analizing the parametric on FDM machine and kinds of failure can occure during extrusion processing Chapter 4: Material flow simulation on extrution processing This chapter simulates the flow at nozzle on FDM machine, then assesses how parametric effect on extrusion process and generates the extrusion velocity reasonable that helps avoid materials being buckled on FDM machine Chapter5: Situation stress, displacement, vibration of designed system This chapter uses Finite Element Method (FEM) to determine displacement, stress and vibration when FDM operates especially The Vibarion modelling is important when assessing design; it helps to optimize the design, reduce vibration, assure FDM in good condition, avoid errors and produce the qualified product Chaper6: Results and future development This Essay represents the aims of studying through modelling the extrusion process, vibration capability to optimize design The paper shows parametrics which effect the extrusion proceess, transmission system design, frame which sets the foundation for other studying in the future LU CS CBHD: PGS.TS THÁI TH À [102] HVTH: TR TÀI LI U THAM KH O [1] ìn, "Cơng ngh t o m u nhanh t u tri n v ng", Vi c tin h c ng d ng, 2010 [2] Https://www.facebook.com/pages/Rapid-Prototyping/332299856893123 [3] Tr n Ng c Tho i, "Nghiên c u tính tốn thi t k o m u nhanh" i h c Bách khoa TP.HCM, 12/2011 [4] Http://thaivu.com/cong-nghe-tao-mau-nhanh-in-3d-rapid-prototyping/ [5] S Scott Crump,“Apparatus and method for creating three-dimensional objects” United States Patent Application Publication US 5121329, 9/5/1992 [6]William J Swanson; Paul E Hopkins, “Thin-wall tube liquifier.” United States Patent US6004124, 1999 [7] S Scott Crump; J Samuel Batchelder; Timothy Sampson; Rober L Zinniel; John Barnett, “System and method for building three-dimentinal objects with metal-based alloys.”United States Patent [8] Robert L Skubic; James W Comp,“Adjustable platform assembly for digital manufacturing system.”United States Patent [9] “Design and implementation of a two-axes linear positioning system for rapid prototyping applications”,MIDDLE AST TECHNICAL [10] Huang, Bin Charlton, James, Singamneni, SaratDiegel, Olaf, "Development of a large scale Fused Deposition Modeling (FDM) machine", Centre for Rapid Product Development, Auckland University of Technology, New Zealand, 2011 [11] Nguy n Hồng Vi t “Nghiên c u tính toán thi t k nhanh - [12] Ph m H "Nghiên c u thi t k h th ng o m u nhanh cho máy FDM" TPHCM, 2012 Lu om u cs BK- CBHD: PGS.TS THÁI TH À [103] HVTH: TR [13] Anna Bellini,"Fused Deposition of Ceramics: A Comprehensive Experimental, Analytical and Computational Study of Material Behavior, Fabrication Process and Equipment Design", Thesis of Drexel University, 2002 [14] Mark Roxas and Stephen Ju."Fluid Dynamics Analysis of Desktop-based Fused Deposition Modeling Rapid Prototyping", Department of Mechanical and Industrial Engineering University of Torronto, 2008 [15] Ph m Quang Th ng, Nguy dòng ch Thu Hà, "phân tích ng h c t li u máy t o m u nhanh FDM", [16] Fluent Incorporation, "Viscosity for Non-Newtonian Fluids", FLUENT 6.3 User's Guide, 2005 [17] Fluent Incorporation, "Theory for the solidification/melting model", FLUENT 6.3 User's Guide, 2001 [18] http://www.matweb.com/search/QuickText.aspx?SearchText=ABS [19] N Venkataraman, S Rangarajan, M.J Matthewson, A Safari and S.c Danforth,"Mechanical and theological Properties of Feedstock Material for Fused Deposition of Ceramics and Metals (FDC and FDMet) and their Relationship to Process Performance", University of Illinois at Chicago [20] n,"V K Thu i H c Qu c Gia TP H Chí Minh, 2007 [21] http://www.xpress3d.com/sla.aspx [22] Nguy n "Thi t k máy t o m u nhanh công ngh FDM (Fused depositon modeling)" i h c Bách khoa Tp HCM, 12/2012 [23] Ph m Quang Th ng, Tr Thu Hà, Nguy n Thanh H i, Ngơ Th Hoa, "Phân tích thi t k h th ng truy FDM", Vi c Tin H c ng máy t o m unhanh ng D ng - Vi n Khoa H c Công Ngh Vi t Nam, 2012 [24] ANATOLE A KLYOSOV, "Wood-Plastic Composites", Published by John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey Published simultaneously in Canada, 2007 Lu cs CBHD: PGS.TS THÁI TH À [104] HVTH: TR PH L C V V Lu cs V V CBHD: PGS.TS THÁI TH V Lu cs À [105] HVTH: TR V CBHD: PGS.TS THÁI TH À [106] PH I Chuy Truy Mises Chuy t Lu cs HVTH: TR CBHD: PGS.TS THÁI TH Chuy X Chuy Y Chuy Lu cs À [107] HVTH: TR CBHD: PGS.TS THÁI TH ng su t Von Mises Chuy t Chuy theo Lu cs À [108] HVTH: TR CBHD: PGS.TS THÁI TH Chuy theo Chuy theo Bi Lu cs À [109] HVTH: TR CBHD: PGS.TS THÁI TH À [110] Khung máy Von Mises Chuy v Lu cs HVTH: TR CBHD: PGS.TS THÁI TH Chuy v X Chuy v Y Lu cs À [111] HVTH: TR CBHD: PGS.TS THÁI TH Chuy v Z Bi d Lu cs À [112] HVTH: TR CBHD: PGS.TS THÁI TH À [113] PH L C Lu cs HVTH: TR CBHD: PGS.TS THÁI TH Lu cs À [114] HVTH: TR CBHD: PGS.TS THÁI TH Lu cs À [115] HVTH: TR CBHD: PGS.TS THÁI TH À [116] HVTH: TR TĨM T T LÝ L CH TRÍCH NGANG H tên : Tr Gi i tính : Nam : 29/01/1987 ng, Gi ng Trôm, B n Tre a ch liên l c ng 10, qu n Tân Bình Tp.HCM n tho i : 0986.384.187 Email : vn.trinhthai@gmail.com Quá trình o : - 2005ph m K thu t Tp.HCM - 2011-2013: H c viên cao h c ngành ch t TP H Chí Minh Q trình cơng tác : - Lu 3/2010 – 4/2011, K 5/20117/2012- cs t ih i h c Bách Khoa i Công ty CP Lilama 45.4 – Xây d ng – i Nam Ti n c s ch Sài Gòn ... th ng truy FDM ng máy t o m u nhanh i thi u t ng quan máy FDM, v t li th ng truy - tk h ng, khung máy c a máy FDM Các d ng h ng thơng s liên quan máy FDM n q trình n công ngh máy FDM, d ng h... ng máy FDM Nhi m v thi t k h th ng truy - Thi t k c m truy c chia làm hai ph n: ng xy - Thi t k khung máy c m truy ng z c a máy FDM 2.3.1Tính tốn thi t k bàn máy xy c a máy FDM Bàn máy xy máy FDM. .. K H TH NG TRUY NG MÁY T O M U NHANH FDM Máy t o m u nhanh FDM s k t h p c n t công ngh thông tin C u trúc chung c a m t máy FDM g m b n ph n chính: Ph n truy ng, ph n khung máy, c m c p li u