Để đáp ứng được chất lượng với mức độ đáp ứng nhu cầu thiết yếu nhanh cũng như nhu cầu tiêu dùng ngày càng cao của xã hội, các sản phẩm cần phải được cải tiến nhanh về mẫu mã và chất lượng, dòng đời của sản phẩm ngày càng ngắn lại. Đòi hỏi năng lực sáng tạo và triển khai sản xuất ngày một hiện đại đáp ứng được tốc độ sản xuất, ít xảy ra sai sót nhất, hạn chế phế phẩm. Trong quy trình thiết kế chế tạo một trong các khâu quan trọng quyết định là đánh giá,rút ngắn thời gian sản xuất là thiết kế và làm mẫu thử. Thiết kế trên bản vẽ, trên máy tính người thiết kế chưa thể lường hết được khả năng và tính ứng dụng của sản phẩm, nếu đầu tư vào làm thử sẽ rất tốn kém. Với sự ra đời của công nghệ tạo mẫu nhanh cho phép chúng ta tạo ra được sản phẩm thật nhanh, bằng nhiều vật liệu, chi phí thấp và rẻ, từ đó có thể khắc phục được các sai sót trong thiết kế trước khi vào sản xuất hàng loạt. Đây là công nghệ giúp giảm chi phí chế thử và đánh giá sản phẩm thực tế so với mô hình hóa hình học sản phầm trên phần mềm thiết kế. In 3D bằng sợi nóng chảy được sử dụng rộng rãi để tạo mẫu và chế tạo các bộ phận tùy chỉnh với chi phí thấp. Tuy nhiên, máy in 3D chế tạo bằng sợi nóng chảy hiện tại có các kỹ thuật giám sát tình trạng vòi phun hạn chế để giảm thiểu các lỗi tắc vòi phun. Vòi tắc là một trong những lỗi quá trình quan trọng nhất trong máy in 3D dùng sợi nóng chảy hiện tại và nó ảnh hưởng đến chất lượng của các bộ phận được tạo mẫu về dung sai hình học, độ nhám bề mặt và tính chất cơ học.
BÁO CÁO HỌC PHẦN KỸ THUẬT NGƯỢC VÀ TẠO MẪU NHANH CHUN ĐỀ TẬP HỢP CÁC MƠ HÌNH CAD 3D XÁC NHẬN TỪ SỐ LIỆU ĐÁM MÂY ĐIỂM SỬ DỤNG MƠ HÌNH CAD TIÊN NGHIỆM CHUN ĐỀ GIÁM SÁT TÌNH TRẠNG VỊI PHUN TRONG IN 3D HÀ NỘI MỤC LỤC Nội dung Trang MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU Tính cấp thiết chuyên đề 1.1 Đối với chuyên đề 1.2 Đối với chuyên đề Mục tiêu nghiên cứu chuyên đề 2.1 Chuyên đề 2.2 Chuyên đề Giới hạn nghiên cứu chuyên đề 3.1 Chuyên đề 3.2 Chuyên đề Cấu trúc chuyên đề nghiên cứu 10 4.1 Chuyên đề 10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 11 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ HƯỚNG GIẢI QUYẾT 14 Tiếp cận vấn đề 14 1.1 Giới thiệu liệu ký hiệu 14 1.2 Tái thiết vấn đề tối ưu hóa 14 1.3 Cơng thức lượng 15 GIẢI QUYẾT 18 2.1 Tối ưu hóa tham số 18 2.2 Tạo hình trụ 20 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN 22 Các kết 22 1.1 Một vài từ thông số cài đặt 22 1.2 Kết cảnh công nghiệp 22 Kết luận 24 4.2 Chuyên đề 24 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 27 CHƯƠNG II: MƠ HÌNH HĨA QUY TRÌNH FFF 30 2.1. Mơ hình lý thuyết dựa vật lý trình FFF 30 2.1.1. Báo cáo vấn đề 30 2.1.2. Xác định tải trọng ứng dụng 31 2.2. Chuẩn bị theo dõi tình trạng vòi phun 35 2.2.1. Phát triển máy in 3D để theo dõi tình trạng vịi phun 35 2.2.2. Chuẩn bị cho thí nghiệm giám sát tình trạng vịi phun 37 2.3. Mơ vịi phun bị tắc 37 2.4. Quy trình thí nghiệm 39 Kết 40 3.1. Đường kính vịi phun trình tắc phần giảm nhiệt độ 40 3.2. Tần số phổ tần số tự nhiên 42 Kết luận 47 DANH MỤC HÌNH Hình 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Nội dung Trang Kết tái thiết liệu công nghiệp 12 Sự phát triển lượng trình tái thiết 22 Tái thiết từ phần mơ hình 3D 24 Bố cục 3D máy ép FFF Direct 30 Bố cục 3D máy ép FFF Bowden 31 Bố cục 2D máy đùn FFF trực tiếp với mơ hình trùm tia 30 Bố cục 2D máy đùn Bowden FFF với mơ hình chùm tia 31 Minh họa bố trí vùng vịi phun 33 Giá đỡ phân phối phần tải đồng 33 Nguyên mẫu máy in 3D Novel với tảng in chuyển động 36 máy đùn cố định Gia tốc kế gắn vào gắn máy đùn Direct 39 Gắn gia tốc kế vào giá đỡ máy đùn Bowden 40 Bố trí thiết lập thí nghiệm 40 Giá trị trung bình đường kính vịi phun hiệu so với 41 nhiệt độ vòi phun Máy đùn Direct Giá trị trung bình đường kính vịi phun hiệu so với 41 nhiệt độ vòi phun Máy đùn Bowden Biên độ gia tốc lý thuyết thực nghiệm phun 43 tắc nghẽn máy đùn Direct, sợi ép PLA Biên độ gia tốc lý thuyết thực nghiệm phun 43 tắc nghẽn máy đùn Bowden, sợi ép PLA Biên độ gia tốc thí nghiệm q trình tắc vòi phun 44 máy đùn Direct Biên độ gia tốc thí nghiệm tắc vịi phun 45 Máy đùn Bowden Đính kèm gia tốc kế MEMS vào giá đỡ Máy đùn 45 Direct MakerBot Replicator máy in 3D Biên độ gia tốc thí nghiệm q trình tắc vịi hồn tồn 45 máy đùn Direct máy in 3D MakerBot Replicator DANH MỤC BẢNG Bản g Nội dung Thơng số q trình So sánh kết lý thuyết thực nghiệm cho máy đùn Direct, sợi ép PLA So sánh kết lý thuyết thực nghiệm cho máy đùn Bowden, dây tóc PLA Trang 37 42 42 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT TT Viết tắt Giải thích CAD/CAM Computer-Aided Design/Computer-Aided Manufacturing Thiết kế gia cơng trợ giúp máy tính RPT Rapid Prototyping Technology(Công nghệ tạo mẫu nhanh) AM Additive manufacturing (Sản xuất bồi đắp) FDM Fused Deposition Modeling (Mơ hình lắng đọng nóng chảy) FFF fused filament fabrication (Chế tạo sợi nóng chảy) GHT the Generalized Hough Transform algorithm (Thuật toán biến đổi Hough tổng quát) RANSAC the RANdom SAmple Consensus algorithm (thuật toán đồng thuận RANdom SAmple) ABS PE 10 PLA Polylasticacid (nhựa PLA) CNC Computer Numerical Control (Điều khiển số trợ giúp máy 11 Acrylon Butadiene Styrene (nhựa ABS) Polyethylene (nhựa PE) tính) MỞ ĐẦU Tính cấp thiết chuyên đề Với phát triển không ngừng khoa học công nghệ. Thực tế cho thấy, giới khơng có quốc gia thực thành cơng nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hóa mà lại khơng có cơng nghiệp khí tự động hóa phát triển Để đáp ứng chất lượng với mức độ đáp ứng nhu cầu thiết yếu nhanh nhu cầu tiêu dùng ngày cao xã hội, sản phẩm cần phải cải tiến nhanh mẫu mã chất lượng, dòng đời sản phẩm ngày ngắn lại Đòi hỏi lực sáng tạo triển khai sản xuất ngày đại đáp ứng tốc độ sản xuất, xảy sai sót nhất, hạn chế phế phẩm Trong quy trình thiết kế chế tạo khâu quan trọng định đánh giá,rút ngắn thời gian sản xuất thiết kế làm mẫu thử Thiết kế vẽ, máy tính người thiết kế chưa thể lường hết khả tính ứng dụng sản phẩm, đầu tư vào làm thử tốn Với đời công nghệ tạo mẫu nhanh cho phép tạo sản phẩm thật nhanh, nhiều vật liệu, chi phí thấp rẻ, từ khắc phục sai sót thiết kế trước vào sản xuất hàng loạt Đây cơng nghệ giúp giảm chi phí chế thử đánh giá sản phẩm thực tế so với mô hình hóa hình họcsản phầm phần mềm thiết kế 1.1 Đối với chuyên đề Trong đó, việc giải việc xây dựng lại mơ hình CAD 3D từ liệu đám mây điểm thu môi trường cơng nghiệp, sử dụng 3D có sẵn mơ ước tính ban đầu cảnh xử lý Thật vậy, kiến thức trước sử dụng để thúc đẩy việc tái thiết để tạo mơ hình 3D xác phù hợp với đám mây điểm Đặc biệt việc tập trung công việc vào phần hình trụ 3D mơ hình Trong tìm kiếm mơ hình 3D để tối đa hóa số xác suất tính đến số ràng buộc, chẳng hạn liên quan đến đám mây điểm mơ hình 3D tiên nghiệm, tính qn mơ hình tái tạo Vấn đề tối ưu hóa kết sau xử lý cách sử dụng thăm dị ngẫu nhiên khơng gian giải pháp, dựa việc chèn ngẫu nhiên phần tử cấu hình xây dựng, kết hợp với quản lý xung đột có hiệu cải thiện cấu hình bước Điều cho thấy phương pháp cung cấp xây dựng lại đáng tin cậy Mơ hình 3D cách trình bày số kết liệu cơng nghiệp nội dung chun đề “Tập hợp mơ hình cad 3D xác nhận từ số liệu đám mây điểm sử dụng mơ hình cad tiên nghiệm” 1.2 Đối với chuyên đề In 3D sợi nóng chảy sử dụng rộng rãi để tạo mẫu ch ế t ạo phận tùy chỉnh với chi phí thấp. Tuy nhiên, máy in 3D chế tạo sợi nóng chảy có kỹ thuật giám sát tình trạng vịi phun h ạn ch ế đ ể giảm thiểu lỗi tắc vịi phun. Vịi tắc lỗi q trình quan trọng máy in 3D dùng sợi nóng chảy t ại ảnh h ưởng đ ến chất lượng phận tạo mẫu dung sai hình học, độ nhám bề mặt tính chất học Đ ó nội dung chun đề “Giám sát tình trạng vịi phun in 3D” Mục tiêu nghiên cứu chuyên đề 2.1 Chun đề Mơ hình CAD 3D mơi trường công nghiệp nhà máy điện, nhà máy lọc dầu khí lắp đặt dược phẩm sử dụng để phục vụ số mục đích: mơ hoạt động bảo trì, đào tạo, v.v Một số ứng dụng u cầu mơ hình 3D để khớp xác (lên đến centimet) hình học thực tế sở họ đại diện Các mơ gọi mơ hình xây dựng xây dựng từ đám mây điểm 3D Các mơ hình CAD 3D xem xét mơ hình CSG làm hình dạng nguyên thủy đơn giản mặt phẳng, hình nón hình trụ, cắt lắp ráp Mỗi hình dạng nguyên thủy thực thể tham số xác định vị trí, định hướng số thơng số hình học khác vốn có loại hình Bên cạnh đám mây điểm P, xem xét mô hình CAD 3D tiên nghiệm M0 có sẵn Trong đám mây điểm mô tả trạng thái thực tế cảnh dựng lại, Mơ hình tiên nghiệm 3D viết tắt trạng thái lý thuyết sở: ước tính sơ giải pháp tìm kiếm Tuy nhiên, có số khác biệt đáng kể M cảnh thực tế đại diện P: số yếu tố M0 có mặt sở nơi khác, với nơi khác định hướng với hình học khác Hơn nữa, số lượng hình dạng nguyên thủy cần thiết để mơ tả tồn thực tế cảnh khác với số lượng hình M0 Thật vậy, số yếu tố M bị thiếu trùng lặp sở Ngược lại, số thành phần sở khơng có phù hợp M0 Mơ hình tiên nghiệm M0 chung chung có Nhiều hình dạng mơi trường cơng nghiệp hình trụ thành phần thường xuyên sử dụng thiết kế đường ống thiết bị Hơn nữa, hình trụ cơng nhận sau sử dụng ràng buộc để phát khác hình dạng (đặc biệt tori hình nón) Do đưa P M0, cần hướng đến việc xây dựng mơ hình 3D đáng tin cậy X làm hình trụ, cho: • X phù hợp với P: hình trụ gần với điểm nó, • Mỗi hình trụ X khớp với hình trụ từ M 0: hình trụ xây dựng lại phải xuất M0 số dung sai thay đổi định, để cung cấp kết đáng tin cậy, • X quán: kết nối hình trụ liên quan đến hạn chế quan sát công nghiệp sở vật chất Những hạn chế kết nối số loại kiến thức tiên nghiệm cảnh xây dựng lại, bên cạnh mẫu M0 2.2 Chuyên đề Đề xuất điều kiện kỹ thuật giám sát vòi phun 3D với sợi nóng chảy cách sử dụng cảm biến rung, mô tả cách ngắn gọn sau. + Đầu tiên, giá treo hỗ trợ phận gia nhiệt hóa lỏng mơ hình hóa chùm kích thích hệ thống trình đẩy Các điều kiện biên xác định lực phân tích cho lo ại máy đùn sợi ép Direct Bowden. + Thứ hai, Máy in 3D với máy đùn cố định di chuyển thiết kế chế tạo để tiến hành điều kiện vòi phun giám sát thí nghiệm. + Thứ ba, tắc nghẽn vịi phun mô cách giảm nhi ệt đ ộ phun vòi phun, mà gây hóa rắn phần s ợi xung quanh thành bên vòi phun. + Thứ tư, thí nghiệm thực cách đo rung đ ộng gắn trình đùn axit polylactic, acrylonitrilbutadiene styrene sợi SemiFlex thông qua loại máy đùn sợi ép Direct Bowden Các kết nghiên cứu cho thấy tắc vòi phun máy in 3D chế tạo sợi nóng chảy đơn nguyên sử dụng cảm biến gia tốc cách đo rung động gắn đùn. Các kỹ thuật đề xuất sử dụng hiệu để theo dõi tắc nghẽn vòi phun máy in 3D dùng sợi nóng chảy dựa mơ hình q trình Giới hạn nghiên cứu chuyên đề 3.1 Chuyên đề Lĩnh vực kỹ thuật đảo ngược thể khuôn khổ xác suất cho vấn đề tái thiết này, cách tiếp cận để thực tối ưu hóa nêu khn khổ Các ý tưởng kiểm tratính quán mơ hình xây dựng lại hướng dẫn việc xây dựng lại cách sử dụng mơ hình 3D tiên nghiệm Do đó, việc xây dựng lại mơ hình khơng phù hợp với đám mây điểm, mà cịn có liên quan hạn chế mơi trường cơng nghiệp, thường khơng đảm bảo phương pháp có tương đồng với mơ hình 3D tiên nghiệm đảm bảo 3.2 Chuyên đề Đề xuất nghiên cứu dựa mơ hình vật lýđại diện cho quy trình FFF liên quan đến tình trạng vịi phun, đặc biệt, tắc nghẽn; Đề xuất giám sát tình trạng vòi phun phương pháp FFF c ảm biến rung. Sự lạ tạiphương pháp mơ hình hóa gắn máy đùn FFF dạng chùm tia đo rung động vòi phun bị chặn Cấu trúc chuyên đề nghiên cứu 4.1 Chuyên đề Chuyên đề gồm chương: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Cơ sở lý thuyết giải vấn đề Chương 3: Kết kết luận 10