Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN 978 604 82 2548 3 225 NGHIÊN CỨU NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA CÁC MẪU TRONG 3D PRINTING VỚI KÍCH THƯỚC NHỎ HƠN 10MM Nguyễn Công Nguyên Khoa Cơ khí Tr[.]
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 NGHIÊN CỨU NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA CÁC MẪU TRONG 3D-PRINTING VỚI KÍCH THƯỚC NHỎ HƠN 10MM Nguyễn Cơng Ngun Khoa Cơ khí - Trường Đại học Thủy lợi kích thước vật in tạo phương pháp 3D-Printing với khích thước từ Ngày nay, với cạnh tranh toàn cầu yêu đến 10mm cầu giảm thời gian giá thành, cơng ty buộc phải tìm cơng nghệ để phát triển PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU kinh doanh tăng tốc chu kỳ phát triển sản Đề tài thực máy in ZPrinter phẩm Trong bối cảnh đó, cơng nghệ tạo mẫu nhanh in 3D (Rapid Prototyping-RP) 310 Plus Vật liệu in bột High Performance lên chìa khóa cơng nghệ đáp ứng Composite ZP150 (Hình 2) chất kết dính ZB60 Hạt bột có kích thước đường kính u Công nghệ in 3D phát triển nhanh trung bình 100 m [5] Bề dày lớp in 0,1mm năm gần Theo Wohlers Report Đề tài hoàn thành phương pháp 2016 (Hình 1), tăng trưởng doanh số bán thực nghiệm hàng đơn vị trung bình máy in 3D tăng với tốc độ hàng năm 87,3% từ 2012-2015 Thị trường giới đạt 5,2 tỉ đô la năm 2015 đạt tỉ đô la năm 2017 [6] GIỚI THIỆU CHUNG Hình Powder ZP150 [4] Trong lĩnh vực công nghệ chế tạo máy, sau loạt chi tiết gia công, sai số thường xẩy hai dạng: 1) Kích thước khác với kích thước danh nghĩa, 2) dung sai lớn dung sai yêu cầu (Hình 3) Hình Sự tăng trưởng 3D-Printing Mặc dù RP có nhiều ưu điểm, có hạn chế độ xác [1] Đặc biệt phương pháp in 3D-Printing dùng bột chất kết dính có độ xác khơng cao kích thước lẫn chất lượng bề mặt mẫu Đề tài nghiên cứu nâng cao độ xác 225 Hình Sai số kích thước dung sai Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 E: Sai số kích thước; a: miền phân bố kích thước yêu cầu (dung sai); a’: miền phân bố kích thước thực Đường màu xanh đường phân bố kích thước yêu cầu; đường màu đỏ đường phân bố kích thước thực Mục đích thí nghiệm 1) dịch chuyển đường phân bố kích thước thực (màu đỏ) trùng với đường phân bố kích thước yêu cầu (màu xanh) để sai số E=0 (hình 4); 2) giảm miền phân bố thực a’ nhỏ miền phân bố thực a (hình 5) Hình Dịch chuyển sai số Hình Sơ đồ thí nghiệm Sơ đồ bố trí mẫu khoang in cho trục X hình 7, mẫu bắt đầu in từ đáy Đối với trục Y Z bố trí tương tự Hình Giảm miền phân bố thực Phương pháp in 3D dùng vật liệu bột phương pháp cho sai số lớn phương pháp in 3D Cụ thể: Stereolithography systems: ±100 µm p48, 1 Fused Deposition Modelling Systems: (± 0.l27 ÷ ± 0.356 mm) [Stratasys, 2000] ZPrinter system(Powder): ± 0.5 mm Thí nghiệm tiến hành cho chi tiết máy có kích thước từ mm đến 10 mm với sơ đồ thí nghiệm hình Các mẫu in hình hộp chữ nhật có kích thước 40x40xX Trong X thay đổi từ 1, 2,… đến 10 mm Mẫu in cho trục X, Y, Z Các mẫu đo máy FARO ARM, với độ xác ±0.013 mm Hình In mẫu theo trục X KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Với sơ đồ thí nghiệm hình 6, mẫu in, đo, tính tốn giá trị bù cho phần thấm chất kết dính lên bột (Bleed Compensation - BC) Qua phần mềm (Subprogram) nhà sản xuất tính giá trị bù BC thích hợp để đảm bảo độ xác mẫu in khơng vượt dung sai a =±0.1 mm Kết thể hình 226 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 KẾT LUẬN Hình So sánh sai số trước sau điều chỉnh máy trục X, Y, Z Cơng nghệ in 3D có nhiều ưu điểm, bật giảm 50-90% thời gian tạo mẫu; tạo sản phẩm phức tạp mà phương pháp khác khơng thể; ngồi in 3D ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực công nghiệp ô tô, hàng không, hàng hải, quân đội, giáo dục, môi trường, may mặc, y tế, xây dựng, vũ trụ, v.v… [1] Nhược điểm lớn cơng nghệ độ xác thấp so với phương pháp truyền thống CAD/CAM/CNC [5] Do độ xác phương pháp vấn đề chung cần nghiên cứu Đề tài nghiên cứu nâng cao độ xác sản tạo phương pháp 3DPrinting áp dụng cho chi tiết nhỏ có kích thước từ đến 10 mm Đối với chi tiết có kích thước lớn hơn, sai số kích thước lớn hơn, tiếp tục nghiên cứu báo khác Ở hình 8, mơ tả sai số kích thước từ đến 10 mm Đường phía sai số trước áp dụng hệ số điều chỉnh BC Đường phía sai số sau áp dụng BC Ta thấy trục X, Y, Z sai số TÀI LIỆU THAM KHẢO sau áp dụng BC đạt yêu cầu dung sai [1] C K Chua, et al (2010), Rapid Prototyping a =±0.1 mm - Principles and Applications, ISBN-13 [2] [3] [4] Hình So sánh sai số trước sau điều chỉnh máy trục X [5] Ở hình 9, đường màu đỏ đường phân bố sai số trước áp dụng BC, đường màu xanh sai số sau áp dụng BC Để đạt [6] kích thước danh nghĩa 5mm Ta thấy trung tâm sai số dịch chuyển từ 5.46 mm 5.02 mm khoảng phân bố dung sai thu hẹp lại đảm bảo a =±0.1 mm Các trục Y Z cho kết tương tự đạt yêu cầu 227 978-981-277-897-0 World Scientific Publishing Co D.T Pham & S.S Dimov, Rapid Prototyping - A time compression tool Technology and Innovation, p.43-48 D.T Pham and S.S Dimov (2001), Rapid Manufacturing: The Technologies and Applications of Rapid Prototyping and Rapid Tooling, ISBN-13: 978-1-4471-11825 Springer John A Slotwinski, Materials Standards for Additive Manufacturing, PDES, Inc Workshop March 14, 2013 Mitch Heynick and Ivo Stotz, 3D CAD, CAM and Rapid Prototyping LAPA Digital Technology Seminar - Workshop 1: Mai 10 & 11 200 Wohlers report 2016 ... nghiên cứu Đề tài nghiên cứu nâng cao độ xác sản tạo phương pháp 3DPrinting áp dụng cho chi tiết nhỏ có kích thước từ đến 10 mm Đối với chi tiết có kích thước lớn hơn, sai số kích thước lớn hơn, ... kích thước từ mm đến 10 mm với sơ đồ thí nghiệm hình Các mẫu in hình hộp chữ nhật có kích thước 40x40xX Trong X thay đổi từ 1, 2,… đến 10 mm Mẫu in cho trục X, Y, Z Các mẫu đo máy FARO ARM, với. .. E: Sai số kích thước; a: miền phân bố kích thước yêu cầu (dung sai); a’: miền phân bố kích thước thực Đường màu xanh đường phân bố kích thước yêu cầu; đường màu đỏ đường phân bố kích thước thực