Đề tài thiết kế và chế tạo máy in 3d cho chi tiết gốm sứ

Trang 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHS09CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊNTHIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY IN 3D CHO CHI TIẾT GỐM SỨMÃ SỐ:

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

S 0 9

CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY IN 3D CHO CHI TIẾT

GỐM SỨ

MÃ SỐ: SV2020-72

S KC 0 0 7 3 4 8

Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2020

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TR¯àNG ĐH S¯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

BÁO CÁO TàNG KẾT

ĐÞ TÀI NGHIÊN CĀU KHOA HỌC CþA SINH VIÊN

Chÿ nhiệm đß tài: KS Hoàng Văn

H°ßng

TP Hß Chí Minh, ngày 27 tháng 10 năm 2020

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY IN 3D CHO CHI TIẾT GỐM

SĀ SV2020 - 72

BỘ GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O

TR¯àNG ĐH S¯ PH¾M KỸ THUÀT TPHCM

BÁO CÁO TàNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CþU KHOA HÞC

THIẾT KẾ VÀ CHẾ T¾O MÁY IN 3D CHO CHI TIẾT GÞM

Sþ SV2020 - 72

Thuộc nhóm ngành khoa hßc: Khoa Đào t¿o Ch¿t lưÿng cao

SV thực hiện: T¾ MINH TU¾N Nam, Nữ: Nam

Dân tộc: Kinh

Khoa: Khoa đào t¿o Ch¿t lưÿng cao Năm thÿ: 4/ Sß năm đào t¿o: 4 năm Lßp: 16144CL1

Ngành hßc: Công nghệ Kĩ thuật Cơ khí

Ng°ái h°ßng d¿n: KS Hoàng Văn Hướng

TP Hß Chí Minh, ngày 27 tháng 10 năm 2020

BỘ GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O

TR¯àNG ĐH S¯ PH¾M KỸ THUÀT TPHCM

THÔNG TIN K¾T QUÀ NGHIÊN CĂU CĀA ĐÀ TÀI

1 Thông tin chung:

- Tên đÁ tài: Thiết kế và chế t¿o máy in 3D cho chi tiết gốm sứ

- Chā nhiệm đÁ tài: T¿ Minh Tuấn Mã số SV: 16144193

- Lßp: 16144CL1 Khoa: Đào t¿o Chất lưÿng cao

- Thành viên đề tài:

2 Nguyễn Hoàng Thanh 16144157 16144CL1 ĐT - CLC

- Ng°ái h°ßng d¿n: KS Hoàng Văn Hướng

2 Mÿc tiêu đÁ tài:

- Tìm hiểu về t¿o hình gốm sứ

- Thiết kế và chế t¿o mô hình máy in 3D

- Tìm hiểu công nghệ in 3D cho các chi tiết từ vật liệu đất sét

- Kiểm nghiệm mô hình

- Sản phẩm thực tế

3 Tính mßi và sáng t¿o:

- Sử dāng vật liệu mới cho ngành công nghệ in 3D

- Dùng khung cơ khí máy in 3D cetus t¿o thêm không gian in

4 K¿t quÁ nghiên cău:

- Mô hình 3D

- Kết quả kiểm nghiệm ansys

- Mô hình và sản phẩm thực tế

- Kết quả khảo sát

5 Đóng góp vÁ mặt giáo dÿc và đào t¿o, kinh t¿ - xã hội, an ninh, quốc phòng và khÁ năng áp dÿng cāa đÁ tài:

- Mô hình d¿y học cho sinh viên cơ khí

- T¿o mẫu nhanh và chi tiết phức t¿p cho ngành gốm sứ ở Việt Nam

6 Công bố khoa học cāa SV từ k¿t quÁ nghiên cău cāa đÁ tài

TPHCM,Ngày 27 tháng 10 năm 2020

SV chịu trách nhiệm chính thực hiện đÁ tài

T¿ Minh Tuấn NhÁn xét cāa ng°ái h°ßng d¿n vÁ những đóng góp khoa học cāa SV thực hiện đÁ tài

TPHCM,Ngày 27 tháng 10 năm 2020

Ng°ái h°ßng d¿n

KS Hoàng Văn H°ßng

2

DANH MwC H䤃

DANH MwC CCC BKNG 8

DANH MwC CCC T¯ VIËT TT 9

CH¯¡NG 1: GI£I THIëU 10

1.1 T䤃ĀNH CÃP THIËT C_A ĐË TCI 10

1.2 Ý NGHKA KHOA HoC VC TH¯C TIËN C_A ĐË TCI 10

1.3 MwC TIÊU NGHIÊN C¯U 10

1.4 Đ×I T¯£NG VC PHcM VI NGHIÊN C¯U 11

1.4.1 Đ÷i t°£ng nghiên c³u 11

1.4.2 Phcm vi nghiên c³u 11

1.5 C¡ S« PH¯¡NG PHCP L䤃Ā LUãN 11

1.6 PH¯¡NG PHCP NGHIÊN C¯U 11

CH¯¡NG 2: TßNG QUAN CÔNG NGHë IN 3D CHO CHI TIËT G×M S¯ 12

2.1 GI£I THIëU VË CÔNG NGHë IN 3D CHO CHI TIËT G×M S¯ 12

2.2 ¯́NG DwNG C_A IN 3D G×M VCO HCNG KHÔNG VW TRw « MK.[10] 13

CH¯¡NG 3: C¡ S« L[ THUYËT 17

3.1PH¯¡NG PHCP TcO MÀU NHANH FDM(FUSED DEPOSITION MODELING) 17

3.1.1 Khci niëm vc nguyên lk hoct đ÷ng 17

3.1.2 ¯u – Nh°£c điëm ca ph°¢ng phcp FDM 18

3.2 L¯A CHoN KËT CÃU MCY IN 18

3.3 L¯A CHoN CwM NÂNG Hc TRwC Z 20

3.3.1 Vkt me đai ÷c th°£ng 20

3.3.2 Vkt me đai ÷c bi 21

3.4 RAY TR¯£T DÀN H¯£NG 22

CH¯¡NG 4: L¯A CHoN PH¯¡NG CN THIËT KË 26

4.1 THÔNG S× MCY 26

4.2 CCC PH¯¡NG CN THIËT KË KËT CÃU MCY 26

4.2.1 Ph°¢ng cn 1 26

4.2.2 Ph°£ng cn 2 26

4.2.3 Ph°¢ng cn 3 27

4.3 L¯A CHoN PH¯¡NG CN 27

4.4 TR䤃 27

CH¯¡NG 5: T䤃ĀNH TOCN THIËT KË C¡ KH䤃Ā 28

3

5.1.THIËT KË KHUNG MCY 28

5.2.THIËT KË CwM C¡ KH䤃Ā TRwC Z 31

5.2.1 Tknh tocn truyën đ÷ng vkt me – đai ÷c bi trên trwc Z 31

5.2.3 Kh£p n÷i 39

5.3.THIËT KË C¡ KH䤃Ā TRwC X 40

5.3.1 Tknh tocn truyën đ÷ng đai trên trwc X 40

5.3.2 Tknh tocn đ÷ng c¢ trwc X 41

5.4.THIËT KË C¡ KH䤃Ā TRwC Y 42

5.4.1 Tknh tocn truyën đ÷ng đai trên trwc Y 42

5.4.2 Tknh tocn đ÷ng c¢ trwc Y 44

5.5.THIËT KË B÷ PHãN Đ唃 44

5.5.1 Thiët kë đãu đwn trên phãn mëm 44

5.5.2 Tknh tocn nguyên liëu đãu vco 46

5.6.T䤃ĀNH TOCN RAY TR¯£T 50

CH¯¡NG 6: KIËM NGHIëM MÔ H䤃 6.1 ĐÀT VÃN ĐË 58

6.2 TR¯ÞNG H£P KIËM NGHIëM 58

6.3 KIËM NGHIëM CwM PHUN Đ×I V£I TRwC X 58

6.4 KIËM NGHIëM CwM PHUN VÀ Hë TRwC X VÀ Z: 67

CH¯¡NG 7: THIËT KË Hë TH×NG ĐIËU KHIËN 78

7.1GI£I THIëU PH¾N ĐIËU KHIËN 78

7.2VI ĐIËU KHIËN 79

7.3DRIVER 80

7.4CÔNG TC HÀNH TRÌNH 82

7.5MÀN HÌNH LCD12864 83

CH¯¡NG 8: LP RÁP MÔ HÌNH TH¯C TË 85

8.1TRwC X 85

8.2TRwC Y 86

8.3TRwC Z 87

8.4MÔ HÌNH 3D 88

8.5MÀU IN 3D 89

CH¯¡NG 9: Vë SINH Đ¾U PHUN SAU KHI IN 90

9.1 PH¯¡NG CN Vë SINH 90

1 Thco đãu phun sau khi in 90

2 Dwng ph°¢ng phcp l¿p ghép thay thë 90

4

9.2 TH¯C HIëN PH¯¡NG CN 90

CH¯¡NG 10: KËT LUãN 91

10.1KËT LUãN 91

10.2H¯£NG PHÁT TRIËN 91

TÀI LIëU THAM KHKO 92

5

DANH MwC H䤃

Hknh 3 1 Nguyên Lk In 3d Theo Công Nghë Fdm 17

Hknh 3 2 Mcy In 3d Cetus 19

Hknh 3 3 C¢ Cãu Dwng Vkt Me Đai ×c 20

Hknh 3 4 Vkt Me Đai ×c Bi 21

Hknh 3 5 Mặt C¿t Vkt Me Bi 21

Hknh 3 6 Ray Tr°£t Mgn12c 23

Hknh 3 7 Thanh Tr°£t Vuông Cpc 24

Hknh 3 8 Thanh Tr°£t Vuông Hiwin 24

Hknh 3 9 Thanh Tr°¢t Vuông Thk 24

Hknh 3 10 Thanh Tr°£t Vuông Bosch Rexroth 25

Hknh 5 1 Kkch Th°£c Nhôm Đknh Hknh 20x40 28

Hknh 5 2 Kkch Th°£c Nhôm Đknh Hknh 20x60 28

Hknh 5 3 Kkch Th°£c Nhôm Đknh Hknh 60x60 29

Hknh 5 4 Kët Cãu Khung Mcy 29

Hknh 5 5 Bulong Lwc Gicc Chkm, Ke Goc Vuông, Tcn T 30

Hknh 5 6 Chân Đë Cao Su 30

Hknh 5 7 Kiëu L¿p Vkt Me Fixed – Fixed 32

Hknh 5 8 Kiëu L¿p Vkt Me Fixed – Support 32

Hknh 5 9 Kiëu L¿p Vkt Me Fixed – Free 32

Hknh 5 10 Thông S÷ Vkt Me Bi Sfu – 1204 35

Hknh 5 11 Đ÷ng C¢ B°£c Nema 17 38

Hknh 5 12 M÷t S÷ Loci Kh£p N÷i 39

Hknh 5 13 Thông S÷ Kh£p N÷i Mëm 5 – 8 Mm 39

Hknh 5 14 S¢ Đ÷ Chuyën Đ÷ng Trwc X 40

Hknh 5 15 Đ÷ng C¢ Nema 17 Cho Trwc X 42

Hknh 5 16 Đ÷ng C¢ Nema 17 Cho Trwc Y 44

Hknh 5 17 Bknh Ch³a Đãt Sgt Trên Phãn Mëm Inventor 45

Hknh 5 18 B÷ Phãn Đwn Đãt Sgt Thiët Kë Trên Phãn Mëm Inventor 45

Hknh 5 19 Thông S÷ B÷ Phãn Đwn Đãt Sgt 46

Hknh 5 20 Biên Dcng Chi Tiët Khi In 47

Hknh 5 21 Ray Tr°£t Mgn12c 51

Hknh 5 22 Thông S÷ Ray Tr°£t Dãn H°£ng 51

Hknh 5 23 S¢ Đ÷ Tknh Tocn Ray Tr°£t Dãn H°£ng 53

6

Hknh 5 24 Ccc Thcnh Phãn Momen Tknh Cho Phgp Ca Ray Tr°£t 54

Hknh 5 26 M÷i Quan Hë Đ÷ C³ng Vc Hë S÷ 55

Hknh 5 27 M÷i Quan Hë Nhiët Đ÷ V£i Hë S÷ 56

Hknh 6 1 Mô Hknh Trwc X Đ°£c Đ¢n Gikn Hoa 58

Hknh 6 2 Vk Trk Gãn Home Nhãt 59

Hknh 6 3 Vk Trk Đãu Phun Nằm « Gi³a Trwc Hcnh Trknh 59

Hknh 6 4 Vk Trk Ca Đãu Phun « Cu÷i Hcnh Trknh 59

Hknh 6 5 Nhãp D³ Liëu Phân Tkch Vco Phãn Mëm Ansys 2020 R1 60

Hknh 6 6 Thao Tcc Trên Phãn Mëm Ansys 2020 R1 60

Hknh 6 8 Kët Quk Sau Quá Trình Gßp Phãn Tử Trên Phãn Mëm Ansys 2020 R1 60

Hknh 6 9 Ph°¢ng Phcp Chia L°£i Multizone 61

Hknh 6 10 Ph°¢ng Phcp Chia L°£i Bodys Sizing 61

Hknh 6 11 Đặt Lÿc Và Fix Suppost Trên Mô Hình 63

Hknh 6 12 Tr°£ng H£p 1 Xét Biën Dcng Do Cwm Phun Gây Ra V£i Trwc X 65

Hknh 6 13 Tr°£ng H£p 1 Xét Chuyën Vk Do Cwm Phun Gây Ra V£i Trwc 65

Hknh 6 14 Tr°£ng H£p 2 Xét Biën Dcng Do Cwm Phun Gây Ra V£i Trwc X 65

Hknh 6 15 Tr°£ng H£p 2 Xét Chuyën Vk Do Cwm Phun Gây Ra V£i Trwc X 66

Hknh 6 16 Tr°£ng H£p 3 Xét Biën Dcng Do Cwm Phun Gây Ra V£i Trwc X 66

Hknh 6 17 Tr°£ng H£p 3 Xét Chuyën Vk Do Cwm Phun Gây Ra V£i Trwc X 66

Hknh 6 18 Tr°£ng H£p Kiëm Nghiëm 67

Hknh 6 19 Tr°£ng H£p Kiëm Nghiëm Trên Phãn Mëm Ansys 2020 R1 68

Hknh 6 20 Đ¢n Gikn Hóa Mô Hình Ansys 2020r1 70

Hknh 6 21 Kët Quk Meshing Type Body Sizing Ansys 2020r1 71

Hknh 6 22 Đặt Lÿc Và Fix Suppost Trên Ansys 2020r1 71

Hknh 6 23 Tr°£ng H£p Po 1-3 76

Hknh 6 24 Tr°£ng H£p Po 2-3 76

Hknh 6 25 Tr°£ng H£p Po 3-3 77

Hknh 7 1 S¢ Đ÷ Kh÷i Linh Kiën Điën Tử 78

Hknh 7 2 Board Mcch MKS Gen L V1.0 80

Hknh 7 3 Driver A4988 80

Hknh 7 6 Hë Th÷ng Các Chân Ca Driver A4988 82

Hknh 7 7 Thông S÷ B°£c Trên Các Driver 82

Hknh 7 8 S¢ Đ÷ G¿n Công T¿c Hành Trình 83

Hknh 7 9 Mcn Hknh LCD 83

Hknh 7 10 Vk Trí Kët N÷i Màn Hình LCD 84

7

Hknh 8 1 Cwm X Trên Inventor 85

Hknh 8 2 Cwm X Thÿc Të 85

Hknh 8 3 Cwm Y Trên Inventor 86

Hknh 8 4 Cwm Y Thÿc Të 86

Hknh 8 5 Cwm Z Trên Inventor 87

Hknh 8 6 Cwm Z Thÿc Të 87

Hknh 8 7 Mô Hknh 3D 88

Hknh 8 8 Mô Hknh 3D Thÿc Të 88

Hknh 8 9 Mãu In 1 89

Hknh 8 10 Mãu In 2 89

8

DANH MwC CCC BKNG

Bkng 5 1: Lÿc Dßc Trwc Và Phãn Trăm T°¢ng ¯ng: 34

Bkng 5 2 Thông S÷ Đ÷ng C¢ B°£c Nema 17 38

Bkng 5 3 Thông S÷ Ray Tr°£t Dãn H°£ng Mgn12 51

Bkng 5 4 Hë S÷ An Tocn Ca M÷t S÷ Mcy: 55

Bkng 5 5 Hë S÷ Tki Trong: 56

Bkng 6 1 Thông S÷ Vãt Liëu Aluminum Alloy-High Strength-Wrought 62

Bkng 6 2 Thông S÷ Vãt Liëu Structural Steel 62

Bkng 6 3 Tßng Biën Dcng Trên Thanh X 63

Bkng 6 4 ¯ng Suãt T°¢ng Đ°¢ng 64

Bkng 6 5 Tßng Biën Dcng Do Cwm Tcc Đ÷ Trên Hë Khung Xoz 72

Bkng 6 6 Chuyën Vk Do Cwm Tcc Đ÷ Trên Hë Khung Xoz 73

Bkng 6 7 Th÷ng Kê Thông S÷ Chuyën Vk Trên Hë Khung Xoz 75

Bkng 7 1 Thông S÷ Kÿ Thuãt Mks Gen L V1.0 79

Bkng 7 2 So Sánh A4988 Và Drv8825 80

9

DANH MwC CCC T¯ VIËT TT

Ký hi ßu và chÿ vi¿t

t ¿t Gi ¿i thích ý nghĩa Ghi chú

FDM Fused Deposition Modeling Ph°¢ng phcp hoa r¿n h£p

nhãt

10

CH¯¡NG 1: GI£I THIëU

1.1 Tính cãp thi¿t ca đë tci

« th£i đci 4.0 hiën nay mßi ng°£i ch¿c hẳn đã không còn xa lc v£i cwm tÿ <tÿ đ÷ng hoa= Đë đem lci nh³ng l£i kch cing nh° sÿ đßi m£i cho các doanh nghiëp các thiët bk tÿ đ÷ng đang tÿng b°£c thë hiën vai trò ca mình trong viëc tiët kiëm lao đ÷ng, tiët kiëm năng l°£ng, nguyên vãt liëu và nâng cao chãt l°£ng v£i đ÷ chính xác cao Có thë nói trong b÷i cknh nën kinh të đang phki đ÷i phó v£i các hiën t°£ng nh° lcm phát, chi phí cho vãt t°, lao đ÷ng, qukng cco vc bcn hcng ngcy ccng tăng bu÷c công nghiëp chë tco phki tìm kiëm ccc ph°¢ng phcp skn xuãt t÷i °u đë gikm giá thành skn ph¿m nh°ng vãn phki đkm bko chãt l°£ng

Bên ccnh đo, công nghë tco mãu nhanh tÿ khi ra đ£i đën nay đã đ°£c cki tiën vc phct triën rãt nhiëu Hcng loct ph°¢ng phcp vc công nghë tco mãu ra đ£i, m÷i công nghë tco mãu co nh³ng °u điëm riêng Hiën nay mong trong nh³ng ph°¢ng phcp tco mãu đ°£c sử dwng phß biën nhãt lc công nghë FDM v£i nh³ng °u điëm nh° đ¢n gikn, dë thiët kë, vãt liëu dë tkm, không gây đ÷c hci, &

Viëc sử dwng công nghë in 3D vco ngcnh Đ÷ g÷m mÿ thuãt, noi chknh xcc h¢n

lc ccc skn ph¿m mÿ thuãt tÿ g÷m sg đ°£c skn xuãt theo h°£ng tÿ đ÷ng hoa bằng mcy moc Sg mang lci nh³ng b°£c tiën quan trßng trong ngcnh g÷m « n°£c ta hiën nay Thay

vk skn xuãt g÷m bằng ph°¢ng phcp th công truyën th÷ng, gi£ đây ccc skn ph¿m g÷m

sg đ°£c skn xuãt m÷t ccch tÿ đ÷ng bằng mcy moc v£i s÷ l°£ng l£n, tiët kiëm th£i gian h¢n khi gia công nh³ng skn ph¿m co biên dcng ph³c tcp h¢n

Đë tci co nh³ng { nghka khoa hßc vc thÿc tiën nh°:

 Thiët kë mãu mcy in 3D v£i ngu÷n vãt liëu m£i lc đãt sgt phwc vw cho ngcnh mÿ nghë g÷m, cing nh° tco mãu cho viëc gikng dcy trên tr°£ng l£p

 Phct triën kët cãu mcy in 3D so v£i nh³ng dòng in 3D truyën th÷ng trên thk tr°£ng, nh°ng phki đkm bko vë chi phk h£p lk vc chë đ÷ vãn hcnh

Đë tci nhằm mwc đkch nghiên c³u thiët kë chë vc chë tco mcy in 3D v£i vãt liëu đãt sgt sử dwng công nghë FDM, thay đßi m÷t s÷ thiët kë so v£i m÷t s÷ dòng in 3D

11

truyën th÷ng, mang lci thiët kë nho gßn đkm bko co thë lcm viëc trong không gian nho h¢n so v£i ccc dòng mcy in truyën th÷ng Sử dwng ccc linh kiën c¢ khk co đ÷ chknh xcc, đ÷ ßn đknh khi vãn hcnh

1.4.1 Đ÷i t°ơꄣng nghiên c³u

Đ÷i t°£ng nghiên c³u: Nghiên c³u, thiët kë, chë tco mcy in 3D công nghë FDM

Phcm vi nghiên c³u ca đë tci nh° sau:

 Nghiên c³u tßng quan vë công nghë in 3D

 Nghiên c³u, thiët kë c¢ cãu truyën đ÷ng ca mcy

 Nghiên c³u thiët kë đãu phun v£i vãt liëu đãt sgt

 Nghiên c³u phãn mëm giao tiëp, h÷ tr£ lãp trknh in 3D

Tÿ c¢ s« ccc tci liëu, ccc nghiên c³u, đë tci đi tr°£c, ccc mãu mcy co trên thk tr°£ng đë phân tkch °u nh°£c điëm ca ccc dòng mcy co tr°£c Tÿ đo chßn ph°¢ng cn thiët kë mãu mcy t÷t h¢n, nh°ng vãn đkm bko vë chãt l°£ng vc chi phk h£p lk

Đë tci kët h£p nghiên c³u gi³a ph°¢ng phcp lk thuyët vc thÿc nghiëm trên mô hknh Cw thë:

- Nghiên c³u lk thuyët:

 Tkm kiëm, tßng h£p ccc tci liëu liên quan đën đë tci

 Nghiên c³u lk thuyët vë công nghë tco mãu nhanh v£i ph°¢ng phcp FDM

 Tßng h£p tci liëu tknh tocn, thiët kë c¢ cãu truyën đ÷ng đkm bko đ÷ chknh xcc, t÷i °u hco chuyën đ÷ng

- Thÿc nghiëm:

 Chë tco mô hknh mcy in 3D

 Nghiên c³u ccc đ°£ng chcy ca đãu phun co thë sử dwng v£i ccc mãu in đë t÷i

°u mãu in

12

CH¯¡NG 2: TßNG QUAN CÔNG NGHë IN 3D CHO

CHI TIËT G×M S¯

Do co nhiëu đặc tknh khcc nhau, g÷m s³ đ°£c sử dwng trong nhiëu ³ng dwng, bao g÷m công nghiëp hoa chãt, mcy moc, điën tử, hcng không vi trw vc kÿ thuãt y sinh Ccc đặc tknh giwp chwng tr« thcnh vãt liëu linh hoct bao g÷m đ÷ bën vc đ÷ c³ng c¢ hßc cao,

ßn đknh nhiët vc hoa hßc t÷t vc hiëu suãt nhiët quang điën vc tÿ khk thi Ccc thcnh phãn g÷m đ°£c tco thcnh ccc hknh dcng mong mu÷n b¿t đãu tÿ h÷n h£p b÷t co hoặc không

co chãt kët dknh vc ccc chãt phw gia khcc sử dwng ccc công nghë thông th°£ng bao g÷m

gp phun, gp khuôn, đwc, & Tuy nhiên, ccc kÿ thuãt tco hknh g÷m ncy co hcn chë lc th£i gian gia công lâu vc gic thcnh cao Ccc cãu trwc co hknh hßc ph³c tcp cao vc ccc liên kët bên trong chi tiët không thë skn xuãt đ°£c Mặt khcc, viët gia công ccc thcnh phãn g÷m s³ co xu h°£ng cÿc k礃ccc dwng cw c¿t bk mci mòn nghiêm trßng, mc ccc khuyët tãt nh° n³t v£ cing co thë tco

ra trong quc trknh gia công ra ccc b÷ phãn bằng g÷m Ch°a kë đën viëc kho đct đ°£c chãt l°£ng bë mặt t÷t vc đ÷ chknh xcc vë kkch th°£c

Viëc đ°a in 3D vco skn xuãt ccc thcnh phãn g÷m s³ mang lci nh³ng khk năng hocn tocn m£i giki quyët ccc vãn đë vc thcch th³c nêu trên Viëc in 3D g÷m s³ lãn đãu tiên đ°£c bco cco b«i Marcus [8] vc Sachs [9] trong nh³ng năm 1990 Cho đën nay, v£i nh³ng tiën b÷ m£i nhãt trong khoa hßc vãt liëu vc khoa hßc mcy tknh, rãt nhiëu công nghë in 3D đã đ°£c phct triën đặc biët cho skn xuãt g÷m s³

Sau khi hocn tãt quc trknh in t°¢ng tÿ ph°¢ng phcp FDM thông th°£ng, phãn g÷m đ°£c in sg đ°£c nung T°¢ng tÿ nh° tr°£ng h£p FDM đ÷i v£i vãt liëu nhÿa thông th°£ng, trong FDM ca g÷m s³, chãt l°£ng ca ccc b÷ phãn đ°£c in, chẳng hcn nh° tknh đ÷ng nhãt, đ÷ nhcm bë mặt, đ÷ chknh xcc vë kkch th°£c vc tknh chãt c¢ hßc cing phw thu÷c vco ccc thông s÷ ca quc trknh in nh° đ°£ng kknh đãu in, chiëu dcy l£p in, t÷c đ÷ in, h°£ng xây dÿng, & Trong s÷ ccc đặc tknh nêu « trên, đ÷ nhcm bë mặt lc m÷i quan tâm hcng đãu đ÷i v£i ccc chi tiët đ°£c in bằng ph°¢ng phcp ncy

13

Chë tco m÷t vi khk siêu thanh hoặc ph°¢ng tiën phóng không gian là m÷t chuyën Skn xuãt hàng loct chúng là m÷t viëc khác Các thành phãn g÷m chku nhiët, bën

mà chúng yêu cãu rãt khó skn xuãt Keith Button đã noi chuyën v£i các nhà khoa hßc vãt liëu nghk rằng hß có giki pháp

Đë tco ra m÷t b÷ phãn g÷m s³, m÷t kÿ thuãt viên th°£ng gp m÷t vãt liëu gi÷ng nh° đãt sgt mëm vco khuôn đë tco ra hknh dcng gãn đwng v£i hknh dcng mong mu÷n, lcm c³ng no trong lò vc sau đo mci no xu÷ng đën hknh dcng chknh xcc Quá trình xay xát này co thë mãt hcng thcng vc dãn đën ccc b÷ phãn bk s³t mẻ hoặc n³t

Ccc kÿ s° vãt liëu vc nhc hoa hßc tci Phòng thk nghiëm Nghiên c³u Hki quân Hoa K礃dcng b÷ phãn g÷m chknh xcc mc không cãn phay Ccc b÷ phãn cãu thcnh co thë đ°£c chë tco b«i bãt k礃mci bcn s¿n, h÷n h£p kim loci vc polymer do ccc nhc khoa hßc NRL phct minh ra vc m÷t lò nung đë ch³a ccc b÷ phãn

[ t°«ng in ccc b÷ phãn bằng g÷m xuãt phct tÿ sÿ phct triën ca nhom hoa hßc NRL, b¿t đãu tÿ khokng 12 năm tr°£c, tÿ m÷t loci b÷t nhÿa polyme mc no tr÷n v£i ccc loci b÷t kim loci khcc nhau đë tco ra cacbua chku lửa, m÷t loci g÷m chku nhiët cÿc cao Ccc nhc nghiên c³u ca NRL đã tco ra ccc viên tÿ nhÿa polyme tr÷n v£i ccc kim loci nh° silicon, titan hoặc vonfram, sau đo gp viên bằng mcy gp thy lÿc vc dãp thcnh ccc hknh dcng đ¢n gikn Khi hß nung nh³ng hknh dcng gp ncy trong lò ch³a đãy khk argon « 1.500 đ÷ C - gi÷ng nh° nung m÷t n÷i đãt - nhÿa polyme chcy thcnh cacbon vc phkn ³ng v£i kim loci đë tco thcnh g÷m

Boris Dyatkin, m÷t kÿ s° nghiên c³u vãt liëu tci NRL, giki thkch: Ccc nhc nghiên c³u đã nghiên c³u { t°«ng in 3D vk hß mu÷n cp dwng hoa hßc g÷m kim loci polyme ca mknh vco nh³ng hknh dcng ph³c tcp h¢n đka, hknh cãu vc hknh non mc hß đang tco ra, Boris Dyatkin, m÷t kÿ s° nghiên c³u vãt liëu tci NRL giki thkch V£i ph°¢ng phcp gp khuôn, kkch th°£c vc hknh dcng ca phãn g÷m đ°£c quyët đknh b«i khuôn vc m÷t s÷ hknh dcng không thë thÿc hiën đ°£c v£i khuôn gp Ngoci ra, <nëu bcn cãn thay đßi kkch th°£c ca b÷ phãn hoặc nëu bcn cãn thay đßi m÷t khka ccnh hknh hßc nco đo ca no, thk viëc thÿc hiën nhanh chong sg kho h¢n=

14

Khi ccc nhc nghiên c³u NRL b¿t đãu lcm viëc nghiêm twc vë khci niëm in 3D, vco năm 2018, tr°£c tiên hß phki quyët đknh loci in 3D nco lc t÷t nhãt Hß đã cân nh¿c rãt nhiëu lÿa chßn mcy in M÷t khk năng lc lãp mô hknh l¿ng đßng h£p nhãt M÷t đãu mcy in đ°£c g¿n trên m÷t ccnh tay robot l¿ng đßng ccc hct polyme nong chky lcm c³ng lci tÿng l£p đë tco thcnh vãt thë M÷t ³ng cử viên khcc lc in 3D b÷t M÷t tia laser lcm tan chky ccc đ÷m b÷t khi ccc l£p b÷t đ°£c thêm vco m÷t l£p b÷t gi÷ng nh° h÷p, vc ccc đ÷m ncy c³ng lci v£i nhau đë tco ra cãu trwc Hknh dcng đ°£c tiët l÷ bằng ccch loci bo b÷t r£i Hoặc, ccch khcc, m÷t đãu mcy in sg b¢m vãt liëu đong gcy vco b÷t đë tco cãu trúc

Ccc nhc nghiên c³u đã nghiên c³u m÷t ph°¢ng phcp in 3D đ°£c gßi lc robocasting Hß đ°a ra quyët đknh ncy dÿa trên l£i khuyên ca NanoArmor, m÷t công

ty nghiên c³u vc phct triën « California trk tiën cho NRL đë skn xuãt g÷m s³ vc thử nghiëm chwng cho ch°¢ng trknh phct triën vãt liëu siêu thanh ca C¢ quan Phòng th Tên lửa

Thông th°£ng, ccc mcy in robocasting ncy tco ra ccc mặt hcng khcc nhau, tÿ đ÷ g÷m v£i cãu trwc mcng tinh thë ph³c tcp đën ccc tãm bê tông hknh dcng ph³c tcp cho các tòa nhà Ccnh tay robot ca mcy in di chuyën đãu mcy in đë gp ra ccc hct h÷ dcn c³ng lci khi chwng khô

Nh³ng mcy in ncy rãt hãp dãn, b«i vk robocasting co thë in ccc cãu trwc l£n h¢n ccc ph°¢ng phcp in 3D khcc, vc no rẻ vc đ¢n gikn Tristan Butler, m÷t nhc hoa hßc vãt liëu tci NRL, cho biët hãu nh° không đ°£c đco tco, <vë c¢ bkn ai cing co thë in bãt c³ th³ gk hß mu÷n

Robocasting cing m« ra khk năng tco ra vãt liëu tßng h£p g÷m m£i Dyatkin cho biët, ccc nhc skn xuãt co thë thêm s£i carbon xay s¿n, « dcng b÷t, vco h÷n h£p đë tco ra g÷m composite s£i carbon Hoặc, theo hai khci niëm mc ccc nhc nghiên c³u vãn ch°a khcm phc: 1 M÷t mcy in co thë gp đwn keo lên l°£i s£i carbon dët Hoặc, 2 Nëu không

co mcy in, l°£i co thë đ°£c nhwng vco m÷t phiên bkn kt nh£t h¢n ca h÷ hoặc b÷t nhão long co thë đ°£c đß vco khuôn co ch³a l°£i V£i ck hai khci niëm, l°£i vc h÷ dcn kët h£p sg đ°£c nung trong lò đë tco ra g÷m composite

15

Thcch th³c l£n ca hß lc tco ra m÷t h÷n h£p co thë đ°£c mcy in chãp nhãn vc c³ng lci thcnh nh³ng phãn co đ÷ đặc nh° nh³ng phãn hß đã lcm tr°£c đo Nói chung, g÷m s³ dcy đặc h¢n vc bën h¢n v£i nhiët

Hß cãn m÷t chãt kët dknh đë gi³ h÷n h£p lci v£i nhau trong khi phân tcn đ÷ng đëu ccc phân tử kim loci vc nhÿa trong tocn b÷ h÷n h£p

Keo phki đ long đë chky qua đãu mcy in, nh°ng sau khi gp ra, no không đ°£c quc ¿m hoặc quc khô Butler noi: <Co m÷t sÿ cân bằng mong manh <Bcn không mu÷n

nó khô quá nhanh, vì nó sg gây n³t Nh°ng bcn mu÷n no khô đ nhanh đë co thë đong nhiëu l£p đë xây dÿng ccc cãu trwc cao h¢n Đo lc th³ bcn phki quay s÷ "

Chka khoa đë đct đ°£c đ÷ nh£t phw h£p sg lc sÿ lÿa chßn chãt kët dknh, lc m÷t loci polymer vc chãt hoa dẻo đ°£c tr÷n « dcng b÷t v£i nhÿa b÷t vc kim loci Chãt long đ°£c thêm vco đë tco ra b÷t nhão Sau khi m÷t b÷ phãn đ°£c in, no đ°£c nung trong lò

đë kkch hoct phkn ³ng hoa hßc biën h÷n h£p c³ng thcnh g÷m, sau khi đ÷t chcy chãt kët dính

Ccc nhc nghiên c³u NRL đã thử 10 đën 15 chãt kët dknh phß biën trong in 3D M÷t s÷ tan trong n°£c vc m÷t s÷ khcc tan trong r°£u Ccc nhc khoa hßc đã tco ra b÷t nhão v£i m÷i loci vc tco ra ccc đka thử nghiëm M÷t trong nh³ng phiên bkn hòa tan trong n°£c đã đ°£c chßn, vk no to ra t÷t nhãt trong viëc tco ra h÷n h£p đ÷ng nhãt co đ÷ nh£t phw h£p

Hiën tci, ccc hknh dcng hß tco ra bằng ccch in robocast không dcy đặc nh° nh³ng hknh dcng hß tco ra bằng kÿ thuãt gp khuôn Ccc nhc nghiên c³u ca NRL tiëp twc tkm kiëm t÷c đ÷ gia nhiët t÷i °u cho lò, nghka lc lò đ÷t chcy hocn tocn chãt kët dknh trong khi nuôi d°£ng ccc liên kët hoa hßc kim loci vc nhÿa phki hknh thcnh đë tco ra m÷t loci g÷m co mãt đ÷ thkch h£p Ccc nhc nghiên c³u cing đang nghiên c³u đë in ccc vãt thë - hknh trw r÷ng, đka hknh côn vc hknh non - cao h¢n vc đ°£c lcm tÿ ccc hct nho h¢n ca h÷ gp đwn, đ°£c gßi lc pixel trong ngcnh Ccc pixel ccng nho, đ÷i t°£ng in 3D ccng chknh xcc vc chi tiët Ccc nhc nghiên c³u ca NRL đang in ccc b÷ phãn co chiëu cao vci

cm đ°£c tco thcnh tÿ ccc pixel co đ°£ng kknh chk d°£i m÷t mm Hß nghk rằng cu÷i cwng ph°¢ng phcp in ca hß co thë tco ra ccc b÷ phãn l£n khi cãn - theo l{ thuyët - kkch th°£c bằng tòa nhc - v£i bãt k礃

16

M÷t mwc tiêu khcc: Tkm ra ccch tco ra đ÷ g÷m in 3D gãn v£i mãt đ÷ ca đ÷ g÷m

gp khuôn nhãt co thë Đë kiëm tra đ÷ c³ng, hß sử dwng mcy kiëm tra vi điëm M÷t mãu g÷m nho đ°£c đặt trên bë ca thiët bk, vc m÷t đãu ghim co đ°£ng kknh khokng 100 micron ãn xu÷ng bë mặt đën m÷t cp suãt đặt tr°£c Vët lõm cÿc nho ccng l£n, vãt liëu ccng mëm

Đë đcnh gic đ÷ bën vc ch¿c ca vãt liëu khi nung nong, hß kiëm tra ccc tinh thë cÿc nho trong g÷m v£i sÿ h÷ tr£ ca mcy nhiëu xc tia X M÷t mãu đ°£c đặt trên m÷t tãm cp suãt « gi³a mcy; m÷t ÷ng tia X b¿n ccc chwm tia X vco mãu trong khi m÷t mcy

dò phka sau mãu quay qua m÷t loct ccc goc đë thu ccc chwm tia phkn xc Mcy tco ra ccc biëu đ÷ mô tk goc mc tia X bk phkn xc b«i ccc tinh thë trong vãt liëu vc c°£ng đ÷ ca tia X phkn xc Ccc đknh khcc nhau trong đ÷ thk tco ra ccc mãu đặc tr°ng mc phãn mëm phân tkch đë xcc đknh loci vc pha ca tinh thë kim loci hoặc cacbon trong vãt liëu, cing nh° kkch th°£c vc thë tkch ca tinh thë

M÷t vãn đë khcc lc cho đën nay, g÷m in 3D co đ÷ x÷p h¢n so v£i đka gp Trong m÷t s÷ tr°£ng h£p, nh³ng khokng tr÷ng cÿc nho đo cãn đ°£c lãp đãy đë lcm cho vãt liëu đặc h¢n vc do đo bën h¢n vc chku nhiët t÷t h¢n M÷t lÿa chßn sg lc th¿m thãu h¢i Khk trong lò phkn ³ng hoa hßc v£i g÷m - khi no đang hknh thcnh hoặc sau khi no

đã hknh thcnh - vc lãp đãy trong bãt k礃

vg m÷t dung dkch lên vãt thë in 3D co thë lãp đãy ccc l÷ thông qua phkn ³ng hoa hßc « nhiët đ÷ thãp h¢n

17

C H¯¡NG 3: C¡ S« L[ THUYËT

3.1 Ph°¢ng phcp tco m¿u nhanh FDM (Fused Deposition Modeling)

3.1.1 Khci nißm vc nguyên lí hoct đ÷ng

và sau này tr« thành công nghë ch đco trong lknh vÿc in 3D cho đën ngày nay

- Nguyên lk hoct đ÷ng:

Công nghë FDM là công nghë đặc tr°ng ca công nghë tco mãu nhanh Nguyên lý chung ca công nghë ncy lc đwn vãt liëu dcng s£i đë tco thành các mặt c¿t ca mãu Nguyên liëu mà công nghë FDM sử dwng là s£i dây nhÿa S£i dây nhÿa đ°£c cung cãp cho đãu đwn nh£ đ÷ng c¢ cu÷n Đãu đwn đ°£c làm nóng t£i nhiët đ÷ thích h£p đë s£i dây nhÿa tan chky vc đwn ra ngoci

Hknh 3 1 Nguyên lí in 3D theo công nghß FDM

Đãu đwn ncy co thë di chuyën đ÷c lãp theo hai ph°¢ng X, Y (gi÷ng nh° mcy CNC) tco nên hình dcng m÷t mặt c¿t ca vãt thë Đë làm l£p tiëp theo thì bàn nâng mang

 Nhiët đ÷ nóng chky khi gia công thãp, vãt liëu sử dwng không đ÷c hci

 Vãt liëu dë tìm kiëm v£i giá thành trung bình thãp, lci có nhiëu loci và màu s¿c khác nhau nên có thë linh hoct trong viëc lÿa chßn vc thay đßi vãt liëu

 Tco skn ph¿m v£i t÷c đ÷ nhanh, giá thành rẻ, có chãt l°£ng cao vc đkm bko đën 85% tính chãt ca vãt liëu đ°£c sử dwng Nâng cao khk năng chë tco các skn ph¿m 3D ph³c tcp và tính linh hoct trong viëc đcp ³ng ca skn ph¿m

 Sử dwng vãt liëu v£i năng suãt cao nhãt vì dë dàng loci bo vãt liëu đ£ và có khk năng tci chë (vãt liëu đ£, vãt liëu loci bo tÿ quá trình hãu xử lý)

- Nh°ơꄣc điëm:

 Đ÷ chính xác vë hình dáng ca skn ph¿m bk hcn chë do phw thu÷c vco đ°£ng kính vòi đwn

 Co đ°£ng phân cách gi³a các l£p, bë mặt skn ph¿m co đ÷ nhám cao do nguyên

lý gia công theo l£p, đặc biët là các bë mặt theo ph°¢ng thẳng đ³ng vc co đ÷ d÷c

 Kém c³ng v³ng theo ph°¢ng vuông goc v£i trwc thẳng đ³ng (trwc xây dÿng skn ph¿m), đ÷ bën c¢ hßc skn ph¿m bk gi£i hcn

 Không dÿ đocn đ°£c đ÷ co ngót vãt liëu

Mcy in 3D đang ngcy ccng phct triën và ch³ng to đ°£c sÿ h³u ích trong ngành công nghiëp cing nh° đ£i s÷ng th°£ng ngcy Vc đë tãn dwng đ°£c t÷i đa khk năng ca máy in, bcn phki n¿m rõ nh³ng đặc điëm cing nh° °u – nh°£c điëm ca tÿng loci máy

Nëu phân loci theo kët cãu chuyën đ÷ng thì hiën nay phß biën v£i 4 loci máy in 3D: Cartesian, Delta, và Polar

19

Mcy in 3D Cetus

Máy in 3D cetus có nguyên lý hoct đ÷ng hoàn toàn gi÷ng v£i máy Prusa I3 (Trwc

x, y hoct đông đ÷ng lãp Trwc Z di chuyën b÷ đãu phun nhÿa) Có thë noi đây lc dòng mcy đ°£c cài tiën tÿ máy prusa bao g÷m ck linh kiën vc kkch th°£c nên gikm đcng kë kh÷i l°£ng máy, sử dwng ray tr°£c cho trwc đkm bko máy hoct đông chknh xcc vc m°£t h¢n rãt nhiëu, skn ph¿m sau in có chãt l°£ng bë mặt đẹp Do máy in 3D phãn đãu đwn

có kh÷i l°£ng nho nên thiët kë dcng cãn trwc không bk cong, bên ccnh đo đ÷i trßng ca đ÷ng c¢ sg giúp trwc X luôn cân bằng, vc đãu đwn đ°£c đặtbên hông giúp gikm kh÷i l°£ng trwc X, đkm bko hoct đ÷ng êm ái và ßn đknh

- ¯u điëm:

 Kiëu dáng m£i

 Kích th°£c vãt in có thë l£n

 Thiët kë nho gßn h¢n Prusa i3, nên co thë đặt mcy trong khôn gian nho

 Sử swng ray tr°£t vuông, giwp mcy vãn hcnh êm h¢n

20

 L¿p ráp và căn chknh máy khó

 Giá thành cao

K ¿t luãn: Nghiên c³u và thiët kë chë tco máy in 3D theo kiëu Cetus Vì thiët kë này

đ¢n gikn vë mặt cãu trwc cing nh° quc trknh cãn chknh hë g÷c tßa đ÷ Home đ¢n gikn h¢n hë Delta, thiët kë nho gßn h¢n Cartesian co thë đặt trong không gian lcm viëc nho Xong thiët kë này lci đkm bko đß ßn đknh vc co khk năng linh đ÷ng cao

3.3 L³a chon cụm nâng hc trục Z

3.3.1 Vít me đai ÷c th°£ng

Hknh 3 3 C¢ cãu d甃

Vkt me đ°£c g¿n đ÷ng trwc v£i đ÷ng c¢, khi đ÷ng c¢ quay, vkt me quay,đ÷ng c¢

và vit me g¿n c÷ đknh, lcm cho đai ÷c sg di chuyën dßc theo trwc vkt me Đai ÷c thk đ°£c g¿n chặt vào b÷ phãn cãn chuyën đ÷ng(trwc X, Y, Z) Tÿ đo lcm cho b÷ phãn đo chuyën đ÷ng so v£i hë th÷ng thanh tr°£t, đ÷ng c¢ vc c¢ cãu truyën đ÷ng

T÷c đ÷ di chuyën đ°£c phw thu÷c vào t÷c đ÷ đ÷ng c¢ vc b°£c ren ca trwc vít, m÷t vòng quay ca trwc đ÷ng c¢ sg lcm đai ÷c di chuyën m÷t đocn bằng b°£c ren ca trwc vít, vì vãy t÷c đ÷ di chuyën ca b÷ phãn tr°£t « ph°¢ng phcp này là chãm nh°ng lci co đ÷ chính xác khi chuyën đ÷ng khc cao Dwng đ÷ng c¢ b°£c co b°£c góc càng nho

và trwc ren co b°£c ren nho thk đ÷ chính xác di chuyën càng cao

- ¯u điëm

 Khk năng chku tki cao

 Bko trì, sửa ch³a, thay thë dë dàng

 Rãt phß biën, đ°£c sử dwng r÷ng rãi

21

 Giá thành t÷t

- Nh°ơꄣc điëm:

 Đ÷ c³ng v³ng dßc trwc không t÷t do có khe h« giửa vkt me vc đai ÷c

 Không đkm bko đ÷ chính xác cao

 Ma sát l£n, hiëu suãt gikm

3.3.2 Vít me đai ÷c bi

Trong máy công cw điëu khiën s÷ công nghiëp, ng°£i ta th°£ng sử dwng dcng vít

me đai ÷c đo là vít me đai ÷c v£i mặt tiëp xúc còn đ°£c gßi là vít me đai ÷c th°£ng (nh°

đã gi£i thiëu « trên) và m÷t dcng n³a đo lc vkt me đai ÷c bi Đây lc dcng vkt me đai ÷c thay vk ma sct tr°£t thông th°£ng, tiëp xúc gi³a vít me vc đai ÷c thông qua các viên bi đ°£c chuyën thành mà sát lăn Điëu này đem đën m÷t °u điëm: chk cãn m÷t lÿc quay rãt nho vào trwc vkt me đã co thë lcm cho đai ÷c chuyën đ÷ng

Hknh 3 4 Vít me đai ÷c bi

Hknh 3 5 Mặt c¿t vít me bi

 Chk cãn lÿc nho đë có thë di chuyën đai ÷c

 Mãt mát do ma sát nho, hiëu suãt ca b÷ truyën l£n gãn 0,9

 Đkm bko chuyën đ÷ng ßn đknh vì lÿc ma sát hãu nh° không phw thu÷c vào t÷c đ÷

 Có thë loci trÿ khe h« và s³c căng ban đãu nên đkm bko đ÷ c³ng v³ng dßc trwc cao

 Đkm bko đ÷ chính xác làm viëc lâu dài

- Nh°ơꄣc điëm:

 Khk năng chku tki kém

 Chë tco, bko trk kho khăn

 Giá thành cao

 Chóng mòn

K ¿t luãn: Ta chßn b÷ truyën vít me – đai ÷c bi đë đkm bko đ÷ chính xác cao ca máy

tco mãu nhanh

 K¿t luãn: Ta chßn b÷ điëu khiën lc vi điëu khiën vì yêu cãu b÷ điëu khiën thÿc

hiën nhiëu ch³c năng, liên twc kiëm soát các thông s÷ cùng lúc, đ÷ng th£i cing phki đkm bko đ÷ ßn đknh cho hë th÷ng, dë dàng lãp trình, thay thë, kkch th°£c nho gßn

23

- Đkm bko đ÷ chknh xcc tknh vc đ÷ chknh xcc di chuyën cho ccc b÷ phãn l¿p trên

đo Yêu câu ncy ch yëu phw thu÷c vco đ÷ chknh xcc gia công ray tr°£t, ccch b÷ trk ray tr°£t phw h£p bë mặt chku lÿc B÷ trk sao cho lÿc tcc dwng lên ray tr°£t lc nho nhãt vc biën dcng ray tr°£t lc nho nhãt

- Bë mặt lcm viëc phki co khk năng chku mòn cao đë đkm bko đ÷ chknh xcc lâu dci Yêu cãu ncy phw thu÷c vco đ÷ c³ng bë mặt ca ray tr°£t, đ÷ bong bë mặt ca ray tr°£t, chë đ÷ bôi tr¢n vc bko qukn ray tr°£t

- Kët cãu ray tr°£t đ¢n gikn, co tknh công nghë cao

- Co khk năng điëu chknh khe h« khi mòn, trcnh đ°£c phoi vc bwi

Hknh 3.6 Ray tr°ơꄣt MGN12C

Bko vë vc bôi tr¢n ray tr°£t:

- Bko vë ray tr°£t khoi bwi b¿n, phoi, & cing nh° bôi tr¢n h£p l{ bë mặt ray tr°£t

co tcc dwng lcm gikm đ÷ mòn đcng kë ca ray tr°£t vc gi³ d°£c đ÷ chknh xcc ban đãu ca ray tr°£t

- Đ÷ng th£i v£i ccc biën phcp ch÷ng bwi lc viëc bôi tr¢n h£p l{, thông th°£ng đ÷i v£i ray tr°£t tuyën tknh hiën nay ccc nhc chë tco đëu co h°£ng dãn bôi tr¢n cho tÿng dòng ray tr°£t đë đkm bko hiëu quk t÷t nhãt

Ray tr°£t dãn h°£ng th°£ng đ°£c sử dwng hiën nay: ray tr°£t vuông, thanh tr°£t tròn

Thanh tr°ơꄣt vuông

Thanh tr°£t vuông lc m÷t trong nh³ng thiët bk đ°£c ³ng dwng r÷ng rãi trong ccc ngcnh công nghiëp, trong ccc loci mcy moc, thiët bk tÿ đ÷ng hoa Dòng ray tr°£t dãn h°£ng ncy đ°£c lcm tÿ thgp h£p kim, đ°£c cãu tco b«i thanh ray tr°£t vc con tr°£t block, giwp c¢ cãu mcy chuyën đ÷ng m÷t ccch tr¢n tru, dãn h°£ng chknh xcc nhãt

24

M÷t s÷ loci thanh tr°£t vuông phß biën trên thk tr°£ng hiën nay nh° thanh tr°£t vuông CPC, thanh tr°£t vuông HIWIN, thanh tr°¢t vuông THK, thanh tr°£t vuông Bosch Rexroth, &

Hknh 3 7 Thanh tr°ơꄣt vuông CPC

Hknh 3 8 Thanh tr°ơꄣt vuông HIWIN

Hknh 3 9 Thanh tr°¢t vuông THK

25

Hknh 3 10 Thanh tr°ơꄣt vuông Bosch Rexroth

K ¿t luãn: Viëc lÿa chßn ray tr°£t dãn h°£ng phw thu÷c vco rãt nhiëu yëu t÷ nh°

đ÷ chknh xcc ca mcy, đ÷ c³ng v³ng, th£i gian lcm viëc vc yêu cãu vë tknh kinh të Đë

co m÷t ray tr°£t phw h£p thk 2 yëu t÷ lc khk năng chku tki vc tußi thß lc 2 yëu t÷ đ°£c

°u tiên nhãt Kët h£p gi³a ccc yëu t÷ ncy đë lÿa chßn đ°£c ray tr°£t dãn h°£ng co thë đkm bko đ°£c khk năng chku tki vc đct đ°£c gic trk kinh të phw h£p nhãt Đ÷i v£i mcy

in 3D do yêu cãu tki nhẹ nên ta lÿa chßn dòng ray tr°£t thanh tr°£t vuông Cw thë lc ray tr°£t MNG12C

26

CH¯¡NG 4: L¯A CHoN PH¯¡NG 䄃ĀN THIËT KË

- Không gian in t÷i đa : 300 x300x300 mm

- Đ÷ phân giki ca m÷t l£p in: tÿ 2 ÷ 5

- Hai trwc XY sử dwng b÷ truyën đai, trwc Z sử dwng b÷t truyën vkt me – đai ÷c

- ¯u điëm ca kët cãu ncy lc:

 Kët cãu đ¢n gikn dë thi công

 Chi phk rẻ, đ÷ c³ng v³ng cao

- Nh°£c điëm ca no lc:

 Đ÷ chknh xcc ca mãu in không cao

 Do bcn in di chuyën nên dë lcm cho nh³ng l£p in đãu tiên dë bk dkch chuyën lcm sai lëch mãu in

 Do kh÷i l°£ng ccc c¢ cãu di đ÷ng l£n nên qucn tknh l£n, dë rung đ÷ng

Sử dwng kët cãu robot delta, dwng truyën đ÷ng đai Kët cãu ncy co °u điëm lc:

- Ccc kët cãu di đ÷ng nho, nên qucn tknh mcy nho hoct đ÷ng êm

- Đ÷ c³ng v³ng khc cao, co thë in đ°£c vãt co chiëu cao l£n

- Đ÷ chknh xcc vc th£i gian in nhanh h¢n Cartesian – XZ

Tuy nhiên, nh°£c điëm ca mcy lc:

- Khß mcy l£n gây kho khăn cho quc trknh di chuyën

- Kho căn chknh bcn mcy

- Gic thcnh cao h¢n mãu mcy sử dwng Cartesian

27

Sử dwng kët cãu mcy in 3D Cetus, loci ncy co nguyên lk hoct đ÷ng gãn gi÷ng nh° mcy in Cartesian Trwc XY sử dwng đai, trwc Z sử dwng b÷ truyën vkt me – đai ÷c bi

¯u điëm ca kët cãu ncy:

- Kët cãu đ¢n gikn, dë l¿p đặt

- Co thë in v£i t÷c đ÷ cao h¢n kët cãu Cartesian – XZ vc t°¢ng đ°¢ng v£i kët cãu delta

- Ccc kët cãu di đ÷ng nho nên qucn tknh nho, mcy hoct đ÷ng êm h¢n

- Đ÷ chknh xcc t°¢ng đ°¢ng mcy Delta

Nh°£c điëm ca kët cãu ncy:

- Kho căn chknh bcn in

Dÿa vco nh³ng °u điëm cing nh° nh³ng khuyët điëm ca tÿng kët cãu đã đ°£c nêu trên 3 ph°¢ng cn Nhom quyët đknh chßn ph°¢ng cn 3 – mcy in kët cãu Cetus

- Tknh tocn thiët kë truyën đ÷ng vkt me – đai ÷c bi cho trwc Z

- Tknh tocn thiët kë truyën đ÷ng đai cho trwc XY

- Thiët kë b÷ phãn đwn đãt sgt

- Thiët kë, gia công ccc chi mcy

- Lÿa chßn, tknh tocn phãn điën

28

CH¯¡NG 5: T䤃ĀNH TO䄃ĀN THIËT KË C¡ KH䤃Ā

5.1 Thi¿t k¿ khung mcy

Đ÷i v£i kët cãu khung mcy dcnh cho mcy in 3D, do không chku tki trßng l£n nên nhom quyët đknh thiët kë khung mcy bằng nhôm đknh hknh nhằm tiët kiëm vë chi phk, dë thco l¿p vc s³a ch³a trong quc trknh bko d°£ng mcy

Kkch th°£c nhôm đknh hknh sử dwng lc:

- Nhôm đknh hknh 20x40:

- Nhôm đknh hknh 20x60:

Hknh 5 2 Kích th°£c nhôm đknh hknh 20x60 Hknh 5 1 Kích th°£c nhôm đknh hknh 20x40

30

Ph°¢ng phcp gia công vg l¿p rcp khung mcy:

Khung mcy lc b÷ phãn quan trßng, chku lÿc l£n nhãt vc đkm bko đ÷ chknh xcc ca mcy nên yêu cãu đ÷ chknh xcc cao khi gia công

Yêu cãu phki đkm bko vë kkch th°£c ca ccc thanh nhôm, đ÷ vuông goc khi l¿p ghgp

Ccc thanh nhôm đknh hknh đ°£c c¿t bằng mcy c°a bcn l°£i h£p kim đë đkm bko đ÷ phẳng ca thiët diën khi c¿t

Ccc thanh nhôm đ°£c ghgp v£i nhau bằng ccc ke goc vuông đë đkm bko đ÷ vuông goc, ccc bct phay CNC đkm bko đ÷ phẳng vc đ÷ vuông goc

Hknh 5 5 Bulong lục gicc chkm, ke góc vuông, tcn T

Chân mcm đ°£c l¿p thêm 4 chân đë cao su nhằm gikm rung đ÷ng khi mcy hoct đ÷ng

Hknh 5 6 Chân đ¿ cao su

31

5.2 Thi¿t k¿ cụm c¢ khí trục Z

Trwc Z lc trwc kt di chuyën nhãt trong quc trknh lcm viëc, tuy nhiên no co yëu t÷ quyët đknh đën chãt l°£ng skn ph¿m rãt l£n, vk no liên quan đën thông s÷ chiëu dcy m÷t l£p in, thông s÷ ncy knh h°«ng đën đ÷ bong cing nh° dung sai kkch th°£c vë chiëu cao ca chi tiët

Thông th°£ng đ÷i v£i trwc Z ta co thë dwng vkt me – đai ÷c, vkt me – đai ÷c bi hoặc sử dwng đai

Truyën đ÷ng đai co °u điëm lc kët cãu nho gßn, hoct đ÷ng êm, dë thiët kë nh°ng trwc Z chuyën đ÷ng lên xu÷ng sg gây tr°£t đai Truyën đ÷ng vkt me – đai ÷c bi đ°£c sử dwng trên trwc Z do truyën đ÷ng co hiëu suãt cao, kt gây hiën t°£ng tr°£t, vãn hcnh êm

- Thông s÷ đãu vco:

 Trßng l°£ng gc trwc X lên trwc Z: WZ = 10.10 = 100 N

 Kh÷i l°£ng l£n nhãt ca chi tiët: M = 20 Kg => W = 200 N

 Vãn t÷c di chuyën t÷i đa: V1= 60 mm/s

 Vãn t÷c di chuyën khi in: V2= 5 mm/s

 Gia t÷c hoct đ÷ng l£n nhãt ca hë: a = 3 mm/s2

 Th£i gian hoct đ÷ng: Lt = 14600 h

 T÷c đ÷ vòng ca đ÷ng c¢: N = 1000 rpm

 Hë s÷ ma sct tr¢n bë mặt: µ = 0,1

- Lÿa chßn kiëu l¿p trwc vkt:

Co 3 kiëu l¿p trwc vkt th°£ng sử dwng lc fixed – fixed, fixed – support, fixed – free

 Kiëu fixed – fixed hai đãu vkt me đ°£c c÷ đknh, v£i kiëu l¿p ncy đct đ÷ c³ng

v³ng cao, chku đ°£c tki trßng cao gikm sÿ rung đ÷ng ca trwc Z, tuy nhiên kët cãu ph³c tcp, kho l¿p đặt

32

Hknh 5 7 Kiëu l¿p vít me fixed – fixed

 Kiëu fixed – support m÷t đãu vkt me đ°£c g¿n v£i ß bi, kiëu l¿p ncy co đ÷ c³ng

v³ng thãp h¢n kiëu fixed – fixed, khk năng chku tki trung bknh

Hknh 5 8 Kiëu l¿p vít me fixed – support

 Kiëu fixed – free m÷t đãu vkt me đë tÿ do, kiëu l¿p ncy co kët cãu đ¢n gikn nhãt,

dë l¿p đặt, chku tki trßng thãp t°¢ng đ°¢ng v£i kiëu l¿p kiëu l¿p fixed – support, đ÷ c³ng v³ng thãp h¢n fixed – fixed

Hknh 5 9 Kiëu l¿p vít me fixed – free

 Tăng t÷c (đi lên): Fa1 = mg + ma = 10.10 + 10.3 = 130 N (5.2)

 Chcy đëu (đi lên): Fa2 = mg = 10.10 = 100 N (5.3)

 Gia công (đi lên): Fa3 = mg + μFmz = 10.10 + 0,1.0 = 100 N (5.4)

 Gikm t÷c (đi lên): Fa4 = mg - ma = 10.10 – 10.3 = 70 N (5.5)

 Lÿc dßc trwc l£n nhãt khi không gia công : F1max = 130 N

 Lÿc dßc trwc l£n nhãt khi gia công : F2max = 70 N

 F1max, F2max: Lÿc dßc trwc l£n nhãt khi không gia công và gia công

 N1max, N2max: T÷c đ÷ quay l£n nhãt ca trwc khi không gia công và gia công

 T1, T2: Th£i gian máy hoct đ÷ng « chë đ÷ không tki và có tki

 fs: hë s÷ bën tknh, v£i máy công cw fs = 1,5 – 3 (chßn fs = 2)

 Famax: lÿc dßc trwc l£n nhãt tác dwng lên vitme

Chiëu dci vkt me sau khi chßn:

L= Tßng chiëu dài dkch chuyën + Chiëu dci đai ÷c + Chiëu dài vùng thoát