nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ buồng in đến cơ tính của sản phẩm thực hiện bằng phương pháp fdm

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ BUỒNG IN ĐẾN CƠ TÍNH CỦA SẢN

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ BUỒNG IN ĐẾN CƠ TÍNH CỦA SẢN PHẨM THỰC HIỆN BẰNG

PHƯƠNG PHÁP FDM

GVHD: PGS.TS PHẠM THỊ HỒNG NGA TRƯƠNG HOÀNG PHÚC

SVTH:

LÊ NGUYỄN TRUNG NAM

S K L 0 1 2 5 8 4

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Học kỳ …I… / năm học …2023-2023………… Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Phạm Thị Hồng Nga

Sinh viên thực hiện: Trương Hoàng Phúc MSSV: 18143298 Điện thoại: 0949448463 Sinh viên thực hiện: Lê Nguyễn Trung Nam MSSV: 18143279 Điện thoại: 0764799185

Đề tài tốt nghiệp:

- Mã số đề tài: CTM-70

- Tên đề tài: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ BUỒNG IN ĐẾN CƠ TÍNH CỦA SẢN PHẨM THỰC HIỆN BẰNG PHƯƠNG PHÁP FDM

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Cơ lý hóa tính của vật liệu ABS và TPU

- Tiêu chuẩn xác định cơ tính: ASTM D638 Loại IV, ASTM D256, ASTM D790

3 Nội dung chính của đồ án:

- Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ buồng in đến vật liệu ABS và TPU

- Thực nghiệm in 3D trên máy FDM X500 với các nhiệt dộ buồng in khác nhau - Thử cơ tính

7 Ngôn ngữ trình bày: Bản báo cáo: Tiếng Anh  Tiếng Việt  Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh  Tiếng Việt 

TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

 Được phép bảo vệ ………

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Bộ môn Công nghệ Chế Tạo Máy

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho giảng viên hướng dẫn)

Họ và tên sinh viên: TRƯƠNG HOÀNG PHÚC MSSV: 18143298 LÊ NGUYỄN TRUNG NAM MSSV: 18143279

Tên đề tài: Nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt độ buồng in đến cơ tính của sản phẩm thực hiện bằng phương pháp FDM

Ngành đào tạo: Công nghệ Chế Tạo Máy

Họ và tên GV hướng dẫn: PGS.TS PHẠM THỊ HỒNG NGA

2.3.Kết quả đạt được:

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật,

khoa học xã hội…

5

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy

trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế 15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên

3 Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Bộ môn Công nghệ Chế Tạo Máy

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho giảng viên phản biện)

Họ và tên sinh viên: TRƯƠNG HOÀNG PHÚC MSSV: 18143298 LÊ NGUYỄN TRUNG NAM MSSV: 18143279

Tên đề tài: Nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt độ buồng in đến cơ tính của sản phẩm thực hiện bằng phương pháp FDM

Ngành đào tạo: Công nghệ Chế Tạo Máy Họ và tên GV phản biện:

3.Kết quả đạt được:

5 Câu hỏi:

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa

học xã hội…

5

Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5

3 Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10

LỜI CẢM ƠN

Để có được một đồ án tốt nghiệp chỉnh chu và có một kết quả tốt đẹp, chúng em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ từ mọi người xung quanh Với tất cả tình cảm sâu sắc và chân thành, cho phép chúng em được bày tỏ lòng biết ơn đến quý Thầy (Cô) ở Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện giúp đỡ chúng em trong quá trình học tập và nghiên cứu đề tài

Trước hết chúng em xin gửi tới các Thầy (Cô) ở Khoa Cơ khí Chế tạo máy, lời chào trân trọng, lời chúc sức khỏe và lời cảm ơn sâu sắc nhất Trong quá trình học tập và nghiên cứu đồ án với sự quan tâm, dạy dỗ, chỉ bảo tận tình chu đáo của thầy cô, đến nay chúng em đã có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp của minh Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới cô – PGS.TS Phạm Thị Hồng Nga đã quan tâm, giúp đỡ, trực tiếp chỉ dẫn, định hướng nhiệt tình trong việc nghiên cứu cho nhóm từ các kiến thức đến thiết bị hỗ trợ đồ án, hướng giải quyết các vấn đề khó khăn trong suốt quá trình làm đồ án Chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Tân, thầy Tiến và thầy Lê Dương đã hỗ trợ nhóm chúng em trong quá trình thực hiện đồ án lần này

Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ buồng in đến cơ tính của sản phẩm thực hiện bằng phương pháp FDM” được bắt đầu thực hiện vào học kỳ I/2023 Bước đầu đi vào thực tế, nghiên cứu và tìm hiểu, với vốn kiến thức còn rất hạn chế, có nhiều bỡ ngỡ,… do vậy, khi thực hiện đồ án, chúng em đã không thể tránh khỏi những thiếu sót Chính vì thế, chúng em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý giá từ quý Thầy (Cô) để kết quả báo cáo được hoàn thiện hơn Sau tất cả, em xin kính chúc quý Thầy (Cô) ở khoa Cơ khí Chế tạo máy thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức các thế hệ sinh viên tiếp theo

Nhóm thực hiện đề tài xin chân thành cảm ơn !

Nhóm thực hiện đề tài

TÓM TẮT

Công nghệ FDM là một trong những công nghệ in 3D được ứng dụng rộng rãi nhất trong ngành công nghiệp sản xuất chế tạo chi tiết và sản phẩm vì những ưu điểm vượt trội của công nghệ này như: thời gian chế tạo mẫu nhanh, giá thành máy và vật liệu in rẻ, dễ sửa chữa,…Chính vì công nghệ này được sử dụng rộng rãi và phổ biến nên chất lượng của sản phẩm in, đặc biệt là độ bền cơ học của sản phẩm được in bằng công nghệ in 3D FDM là một trong những điều được quan tâm hàng đầu Trước đây, đã có rất nhiều nghiên cứu đã cho thấy sự ảnh hưởng của các thông số cài đặt của quá trình in như: tốc độ in, chiều cao lớp in, tỷ lệ điền đầy, nhiệt độ đầu đùn… đến cơ tính của sản phẩm in bằng phương pháp FDM Tuy nhiên lại có rất ít các nghiên cứu về sự ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường xung quanh hay nhiệt độ của buồng in đến cơ tính của vật liệu và sản phẩm in 3D

Hiểu rõ được vấn đề trên, nhóm chúng em sau một quá trình xem xét, thảo luận

đã thống nhất đưa đến đề tài “Nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt độ buồng in đến cơ tính của sản phẩm thực hiện bằng phương pháp FDM”

Trong đề tài nghiên cứu lần này, nhóm chúng em đã tiến hành in 3D FDM các mẫu thử nghiệm độ bền cơ học với các mức nhiệt độ buồng in lần lượt là 30, 45, 60 và 75 °C và sau đó phân tích độ bền kéo, độ dai va đập và độ bền uốn của từng mẫu Kết quả cho thấy khi nhiệt độ của buồng in tăng cao thì độ bền kéo của vật liệu nhựa ABS giảm từ 30.75 MPa xuống 30.45 MPa, độ bền kéo của vật liệu TPU tăng đạt 24.38 MPa ở nhiệt độ buồng in 45 °C và giảm xuống 17.55 MPa ở 60 °C Độ dai va đập của vật liệu ABS có xu hướng tăng khi nhiệt độ buồng in tăng cao, từ 11.51 kJ/m2

ở nhiệt độ buồng 30 °C tăng lên đạt tối đa 12.33 kJ/m2 ở nhiệt độ 75 °C Tuy nhiên, không thể phân tích được độ dai va đập của vật liệu TPU do các mẫu thử không gãy trong quá trình thử nghiệm Độ bền uốn của vật liệu ABS tăng từ 40.67 MPa lên 47.27 MPa khi nhiệt độ buồng in tăng từ 30 °C đến 75 °C Đối với vật liệu TPU, độ bền uốn giảm từ 1.80 MPa ở 30 °C xuống còn 1.37 MPa ở 60 °C

FDM technology is one of the most widely applied 3D printing technologies in the manufacturing industry because of the outstanding advantages of this technology such as: fast prototyping time, cheap machine cost and easy to repair,etc Because this technology is widely used and popular so the quality of printed products, especially the mechanical strength of products printed by FDM 3D printing technology is one of the top concerns In the past, there have been many studies that have shown the influence of the printing process such as printing speed, printing layer height, filling ratio, extruder temperature on the properties of printed products by FDM method However, there are very few studies on the influence of ambient temperature or the temperature of the printing chamber on the mechanical properties of 3D printed materials and products

Understanding the above issue, our group, after a process of consideration and

discussion, agreed to lead to the topic "The effect of chamber temperature on mechanical properties of printing material via FDM technology"

In this research project, our team 3D printed FDM mechanical strength test samples with printing chamber temperatures of 30, 45, 60 and 75 °C respectively and then analyzed the mechanical properties of each sample The results showed that when the chamber temperature increases, the tensile strength of ABS decreases from 30.75 MPa to 30.45 MPa, the tensile strength of TPU material is increases to 24.38 MPa at 45 °C and decreases to 17.55 MPa at 60 °C The impact strength of ABS material tends to increase as the printing chamber temperature increases, from 11.51 kJ/m2 to 12.33 kJ/m2 However, the impact strength of TPU material cannot be analyzed because the test specimens do not fracture during the test The flexural strength of ABS material increases from 40.67 MPa to 47.27 MPa when the chamber temperature increases from 30 °C to 75 °C For TPU material, the flexural strength decreases from 1.80 MPa at 30 °C to 1.37 MPa at 60 °C

DANH MỤC BẢNG BIỂU xvii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xviii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài: 1

1.2 Lý do chọn đề tài: 2

1.3 Quá trình phát triển và nghiên cứu công nghệ in 3D trên thế giới 3

1.3.1 Tình hình phát triển và nghiên cứu về công nghệ in 3D trên thế giới 3

1.3.2 Tình hình phát triển và nghiên cứu về công nghệ in 3D ở Việt Nam 6

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 8

1.4.1 Ý nghĩa khoa học 8

1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 8

1.5 Mục tiêu nghiên cứu 8

1.6 Phương pháp nghiên cứu 9

1.7 Đối tượng nghiên cứu 9

1.8 Phạm vi nghiên cứu 9

1.9 Bố cục của đề tài 10

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11

2.1 Nguyên lí chung của in 3D 11

2.2 Giới thiệu về công nghệ in FDM và một số công nghệ in 3D phổ biến 12

2.2.1 Công nghệ FDM (Fused Deposition Modeling) 12

2.2.2 Công nghệ SLA (Stereolilthography) 14

2.2.3 Công nghệ SLS (Selective Laser Sintering) 16

2.2.4 Công nghệ SLM (Selective Laser Melting) 18

2.2.5 Công nghệ LOM (Laminated Object Manufacturing) 18

2.4 Giới thiệu về máy in FDM: 20

2.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tính chất của vật liệu nhựa in 3D FDM: 21

2.6 Kiểm tra cơ tính của mẫu: 22

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN THÍ NGHIỆM 23

3.1 Phương án thí nghiệm 23

3.2 Thiết kế mẫu thử 23

3.3 Vật liệu in 3D 25

3.3.1 Vật liệu nhựa ABS 25

3.3.2 Vật liệu nhựa TPU 26

3.4 Tiến hành chế tạo mẫu thử 28

3.4.1 Chọn các thông số in 28

3.4.2 Tiến hành in 30

3.5 Thiết bị thực nghiệm 33

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 35

4.1 Mẫu thu được sau khi in 35

4.2 Kết quả thử nghiệm ABS 37

4.2.1 Độ bền kéo của vật liệu ABS 37

4.2.2 Độ dai va đập của vật liệu ABS 40

4.2.3 Độ bền uốn của vật liệu ABS 42

4.2.4 Nghiên cứu cấu trúc tế vi của mẫu va đập của vật liệu ABS 44

4.3 Kết quả thử nghiệm TPU 46

4.3.1 Độ bền kéo của vật liệu TPU 46

4.3.2 Độ dai va đập của vật liệu TPU 49

4.3.3 Độ bền uốn của vật liệu TPU 50

4.3.4 Nghiên cứu cấu trúc tế vi của mẫu thử kéo TPU 52

4.4 So sánh kết quả thử nghiệm giữa vật liệu ABS và TPU 54

4.4.1 Độ bền kéo giữa vật liệu ABS và TPU 54

4.4.2 Độ bền uốn giữa vật liệu ABS và TPU 57

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 58

5.1 Kết luận 58

5.2 Hướng phát triển của đề tài 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

PHỤ LỤC 63

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1: Sản phẩm in 3D 1

Hình 2.1: Nguyên lí chung của in 3D 11

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lí hoạt động của công nghệ in FDM 12

Hình 2.12: Sơ đồ cấu tạo và nguyên lí của công nghệ LOM [15] 19

Hình 2.13: Sản phẩm của công nghệ in 3D LOM 19

Hình 2.14: Cấu tạo của máy in FDM 20

Hình 3.1: Hình dáng và kích thước mẫu thử kéo D638 Loại IV 24

Hình 3.2: Hình dáng và kích thước mẫu thử độ dai va đập D256 24

Hình 3.3: Hình dáng và kích thước mẫu thử độ bền uốn D790 24

Hình 3.3: Vật liệu ABS dạng sợi trong công nghệ FDM 26

Hình 3.4: Vật liệu TPU dạng sợi trong công nghệ FDM 27

Hình 3.5: Máy in 3D German RepRap X500 31

Hình 3.6: Màn hình cảm ứng điều khiển thông số của máy in X500 31

Hình 3.7: Màn hình hiển thị các dữ liệu trong quá trình in 31

Hình 3.8: Quá trình in thực tế trên máy 32

Hình 3.9: Mẫu bị cong vênh trong quá trình in 33

Hình 3.10: Máy M350-10CT (trái) và Máy kiểm tra đa năng (phải) 33

Hình 3.11: Máy Tinius Olsen IT503 (trái) và Máy TM4000 (phải) 34

Hình 4.1: Mẫu ABS thu được sau khi in 3D FDM 35

Hình 4.2: Mẫu TPU thu được sau khi in 3D FDM 36

Hình 4.3: Biểu đồ đường cong ứng suất biến dạng kéo của vật liệu ABS 37

Hình 4.4: Độ bền kéo trung bình của ABS với nhiệt độ buồng in thay đổi 38

Hình 4.5: Mô đun đàn hồi trung bình của ABS với nhiệt độ buồng in thay đổi 39

Hình 4.6: Tỷ lệ biến dạng trung bình của ABS với nhiệt độ buồng in thay đổi 39

Hình 4.7: Độ dai va đập trung bình của ABS với nhiệt độ buồng in thay đổi 41

Hình 4.8: Mẫu va đập ABS sau khi thử nghiệm 42

Hình 4.9: Biểu đồ đường cong ứng suất biến dạng uốn của vật liệu ABS 42

Hình 4.10: Độ bền uốn trung bình của ABS với nhiệt độ buồng in thay đổi 43

Hình 4.11: Mẫu uốn ABS sau khi thử nghiệm 44

Hình 4.12: Cấu trúc tế vi của mẫu va đập ABS ở độ phóng đại X20 44

Hình 4.13: Cấu trúc tế vi của mẫu va đập ABS ở độ phóng đại X50 45

Hình 4.14: Biểu đồ đường cong ứng suất biến dạng kéo của vật liệu TPU 46

Hình 4.15: Độ bền kéo trung bình của TPU với nhiệt độ buồng in thay đổi 47

Hình 4.16: Mô đun đàn hồi trung bình của TPU với nhiệt độ buồng in thay đổi 47

Hình 4.17: Tỷ lệ biến dạng trung bình của TPU với nhiệt độ buồng in thay đổi 48

Hình 4.18: Mẫu kéo TPU sau khi thử nghiệm 49

Hình 4.19: Mẫu va đập TPU sau khi thử nghiệm 49

Hình 4.20: Biểu đồ đường cong ứng suất biến dạng uốn của vật liệu TPU 50

Hình 4.21: Độ bền uốn trung bình của TPU với nhiệt độ buồng in thay đổi 51

Hình 4.22: Mẫu uốn TPU sau khi thử nghiệm 52

Hình 4.23: Cấu trúc tế vi của mẫu kéo TPU ở độ phóng đại X30 52

Hình 4.24: Cấu trúc tế vi của mẫu kéo TPU ở độ phóng đại X100 53

Hình 4.25: So sánh độ bền kéo giữa vật liệu ABS và TPU 54

Hình 4.26: So sánh mô đun đàn hồi giữa vật liệu ABS và TPU 55

Hình 4.27: So sánh tỷ lệ biến dạng giữa vật liệu ABS và TPU 56

Hình 4.28: So sánh độ bền uốn giữa vật liệu ABS và TPU 57

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1: Các mẫu thử nghiệm được in theo các mức nhiệt độ buồng in 23

Bảng 3.2: Thông số vật liệu nhựa in ABS 26

Bảng 3.3: Thông số vật liệu nhựa TPU 27

Bảng 3.4: Số lượng mẫu thí nghiệm 27

Bảng 3.5: Bảng thông số in của vật liệu ABS 30

Bảng 3.6: Bảng thông số in của vật liệu TPU 30

Bảng 4.1: Số liệu kết quả thử nghiệm độ bền kéo của vật liệu ABS 38

Bảng 4.2: Số liệu kết quả thử nghiệm độ dai va đập của vật liệu ABS 40

Bảng 4.3: Số liệu kết quả thử nghiệm độ bền uốn của vật liệu ABS 43

Bảng 4.4: Số liệu kết quả thử nghiệm độ bền kéo của vật liệu TPU 47

Bảng 4.5: Số liệu kết quả thử nghiệm độ bền uốn của vật liệu TPU 51

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tính cấp thiết của đề tài:

Công nghệ in 3D còn được gọi là công nghệ sản xuất bồi đắp (AM – Addictive Manufacturing) là công nghệ sản xuất dựa theo hình dạng sản phẩm đã được thiết kế sẵn trên phầm mềm CAD (Computer-aided Design) bằng cách đắp dần các lớp vật liệu tạo ra sản phẩm theo từng lớp, khác với những phương pháp chế tạo trước đây như cắt gọt, đúc hay ép khuôn,… Công nghệ in 3D giúp cho việc chế tạo sản phẩm trở nên nhanh chóng, giảm chi phí và tiêu hao vật liệu trong sản xuất và có thể tạo ra được những sản phẩm khó chế tạo hoặc không thể sản xuất với những phương pháp sản xuất truyền thống.Với những ưu điểm trên, công nghệ in 3D ngày càng trở nên phổ biến và được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp sản xuất cũng như đời sống hằng ngày Ngày nay, công nghệ in 3D đã được phát triển thành nhiều công nghệ in như: Fused Deposition Modeling (FDM), Steoreolithography (SLA), Selective Laser Sintering (SLS), Selective Laser Melting (SLM), Laminated Object Manufacturing (LOM),…Trong đó, công nghệ FDM là công nghệ in phát triển mạnh mẽ và phổ biến nhất hiện nay vì thời gian tạo mẫu nhanh chóng, giá thành máy và vật liệu in rẻ, dễ sửa chữa và thay thế chi tiết máy móc [1]

Hình 1: Sản phẩm in 3D

(Nguồn: https://formlabs.com/blog/3d-printing-materials/ )

Dựa trên những ưu điểm vượt trội, công nghệ in FDM ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: y tế, điện tử, công nghiệp, kiến trúc, giáo dục, … Vì vậy, chất lượng của sản phẩm in bằng phương pháp FDM càng phải được nghiên cứu và phát triển thêm để đáp ứng được nhu cầu của khách hàng, đặc biệt là cơ tính của sản phẩm in

1.2 Lý do chọn đề tài:

Yếu tố nhiệt độ môi trường hoặc buồng in ảnh hưởng đặc biệt đến cơ tính của nhựa cũng như sản phẩm in 3D nhưng lại có rất ít nghiên cứu về sự ảnh hưởng của nhiệt độ buồng in Một số ít các nhóm nghiên cứu đã chỉ ra sự ảnh hưởng của yếu tố nhiệt độ buồng in đến cơ tính của sản phẩm in Nhóm nghiên cứu của Abrheem Hadeeyah và công sự [22] đã nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt độ buồng in đến độ chính xác kích thước của mẫu in sử dụng vật liệu ABS với phương pháp FDM Kết quả cho thấy độ chính xác về kích thước của mẫu in khi so sánh giữa máy in không có buồng in và máy in có buồng kín là như nhau, bên cạnh đó mẫu in có chất lượng bề mặt tốt hơn khi bằng máy in có buồng kín Tác giả còn chỉ ra rằng nhiệt độ buồng in càng cao thì độ bền kéo càng giảm Nghiên cứu của Supaphorn Thumson [24] đã chỉ ra nhiệt độ bên trong buồng in có thể thay đổi trong suốt quá trình in, điều này ảnh hưởng đến độ bám dính giữa các lớp in của vật thể in 3D Kết quả thử nghiệm cho thấy khi nhiệt độ buồng in tăng trên 40 °C sẽ cải thiện sự liên kết giữa các lớp in của mẫu in sử dụng vật liệu PLA dẫn đến cải thiện độ cứng của mẫu in Một nghiên cứu khác của Yachen Zhao và cộng sự [2] đã nghiên cứu về đặc tính cơ học của vật liệu PEEK bằng phương pháp in FDM, tác giả đã thử nghiệm in mẫu in với các mức nhiệt độ buồng in khác nhau, cụ thể là 50 °C, 65 °C và 80 °C Kết quả của nghiên cứu cho thấy nhiệt độ buồng in, nhiệt độ của đầu phun có mối quan hệ chặt chẽ với các tính chất cơ học của mẫu in và trong phạm vi thử nghiệm của nhiệt độ buồng in thì độ bền kéo đạt giá trị tối đa ở 80 °C

Hiểu rõ vấn đề ấy, đề tài “Nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt độ buồng in đến cơ tính của sản phẩm thực hiện bằng phương pháp FDM” đã được nhóm em

thực hiện Kết quả của đề tài có thể góp phần giúp cho các công ty doanh nghiệp sản xuất sản phẩm bằng công nghệ FDM có được thông số nhiệt độ phù hợp, từ đó có thể chọn lọc hoặc điều chỉnh nhiệt độ phù hợp theo yêu cầu sản xuất

1.3 Quá trình phát triển và nghiên cứu công nghệ in 3D trên thế giới

1.3.1 Tình hình phát triển và nghiên cứu về công nghệ in 3D trên thế giới

- Trung Quốc: Chính phủ Trung Quốc tài trợ 6.5 triệu USD cho các dự án nghiên cứu về công nghệ in 3D Bên cạnh đó, Liên minh công nghệ in 3D Trung Quốc đã được thành lập để hỗ trợ công nghệ sản xuất in 3D với kế hoạch xây dựng 10 trung tâm công nghệ cao về in 3D ở các thành phố lớn ở nước này với vốn đầu tư 3.3 triệu USD cho mỗi trung tâm Ngoài ra, tháng 6 năm 2013 Chính phủ nước này cam kết đầu tư 245 triệu USD cho công nghệ in 3D trong suốt 7 năm tiếp theo [1]

- Anh: Tháng 6 năm 2013, một chương trình hỗ trợ trị giá 13.9 triệu USD từ chính phủ cho các công ty tư nhân để phát triển công nghệ in 3D Một trung tâm quốc

gia in 3D với khoản đầu tư 25 triệu USD được Chính phủ nước này thành lập vào năm 2014 [1]

- Nhật Bản: Là một trong những nước sớm nhận ra tầm quan trọng của công nghệ in 3D Tổ chức Thương mại và Công nghiệp Nhật Bản (METI) đã hỗ trợ việc sự dụng máy in 3D ở các trường học bằng cách trợ giá mua máy in 3D cho các trường đại học và cao đẳng kỹ thuật ở nước này Ngoài ra, METI hỗ trợ 44 triệu USD ngân sách cho các hoạt động nghiên cứu và phát triển liên quan đến in 3D trong sản xuất [1]

- Tình hình nghiên cứu trên thế giới:

Jahar Lal Bhowmik và cộng sự [3] đã tiến hành thử nghiệm thay đổi các thông số khác nhau: layer thickness (0.127, 0.1778, 0.2540, 0.3302), air gap (0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5), raster angle (0, 15, 30, 45, 60, 75, 90), build orientation (0, 30, 45, 60, 75, 90), raster width (0.4572, 0.4814, 0.5056, 0.5298, 0.5540, 0.5782) và number of contours (1, 3, 5, 7, 8, 10) để xác định sự ảnh đến độ chính xác kích thước của mẫu in FDM sử dụng vật liệu PC-ABS Kết quả của thử nghiệm đã chỉ ra rằng những thông số tối ưu nhất để đạt độ chính xác của mẫu in là layer thickness 0.127 mm, air gap 0.342 mm, raster angle 88.918°, build orientation 89.122°, raster width 0.462 mm và 1 contours

Adan Rasheed, Muhammad Hussian và Shafi Ullah [4] tiến hành thử nghiệm ảnh hưởng của các thông số FDM khác nhau đến tính chất cơ học và chỉ ra bộ thông số tối ưu để đạt được độ bền kéo tốt hơn cho hỗn hợp nhựa PLA-ABS Với bốn thông số được thử nghiệm là: infill density (50, 75 và 100%), number of layers (20, 25 và 30), printing speed (20 mm/s, 40 mm/s và 60 mm/s) và bed temperature (90, 95 và 100 °C) và các thông số khác không đổi Kỹ thuật tối ưu hóa Taguchi được sử dụng trong thí nghiệm này để tối ưu hóa các thông số Kết quả của thí nghiệm đã cho thấy infill density (mật độ lấp đầy) là thông số có ảnh hưởng nhất đến độ bền kéo của sản phẩm in trong khi bed temperature (nhiệt độ bàn in) có ảnh hưởng ít nhất Tác giả

cũng đã chỉ ra bộ thông số với infill density 75%, 30 layers, printing speed 20 mm/s, bed temperature 100 °C là bộ thông số lý tưởng để đạt được độ bền kéo tối đa

Nhóm nghiên cứu gồm Guru Mahesh và cộng sự [5] đã tiến hành thử nghiệm sự ảnh hưởng của thông số in layer height (chiều cao lớp in) và nozzle temperature (nhiệt độ đầu in) đến độ bền kéo và độ nhám bề mặt của mẫu in bằng phương pháp FDM Kết quả cho thấy để đạt được độ bền kéo tốt nhất thì thông số layer height là 0.25 mm với nozzle temperature 235 °C và để đạt được độ nhám bề mặt tốt nhất thì thông số layer height là 0.2 mm với nozzle temperature 235 °C

Md Mazedur và cộng sự [6] đã nghiên cứu các thông số tối ưu của layer heigth (chiều cao lớp in), nozzle temperature (nhiệt độ đầu in), printing speeds (tốc độ in) và bed temperature (nhiệt độ bàn in) cho mẫu in chịu nén được in bằng phương pháp FDM Bằng cách sử dụng phương pháp phân tích phương sai ANOVA dựa trên kết quả của thí nghiệm, tác giả đã phân tích sự ảnh hưởng của từng thông số in lên cơ tính của mẫu in Nghiên cứu cho thấy với bộ thông số 0.1 mm, 210 °C, 30 mm/s và 60 °C tương ứng với layer height, nozzle temperature, printing speeds, bed temperature thì mẫu in sẽ đạt được độ chịu nén cao nhất

Nhóm nghiên cứu của Nikhil Prakash Raut [7] đã nghiên cứu sự ảnh hưởng của các thông số in FDM đến cơ tính cụ thể là khả năng chịu va đập của sản phẩm in 3D sử dụng vật liệu ABS Kết quả cho thấy khả năng chịu va đập của mẫu in ảnh hưởng chủ yếu bởi hai thông số là infill density ( mật độ lấp đầy) và infill pattern ( kiểu lấp đầy) Khả năng chịu va đập tăng cao khi mật độ lấp đầy giảm xuống vầ kiểu lấp đầy đường thẳng cho kết quả độ dai va đập cao hơn các kiểu lấp đầy còn lại Bên cạnh đó, dựa vào kết quả nghiên cứu sự ảnh hưởng của thông số in layer thickness (chiều cao lớp in), nozzle temperature (nhiệt độ đầu in) và printing speeds (tốc độ in) đến khả năng chịu uốn của mẫu in bằng vật liệu ABS của Saty Dev và Rajeev Srivastava [8] đã cho thấy các mẫu có độ bền uốn cao nhất khi layer heigth 0.12 mm, nozzle temperature 224.958 °C và printing speeds 30.356 mm/s

Ngoài ra, còn có một số nghiên cứu sự ảnh hưởng của các thông số in khác nhau đến cơ tính của vật liệu bằng phương pháp FDM Nghiên cứu của Mateusz Rudnik [9] đã cho thấy đối với cả độ bền kéo, độ bền uốn và hiện tượng từ biến, số lớp vỏ là 10 đều thu được giá trị cao hơn so với số lớp vỏ là 2 Kết quả của nghiên cứu bởi Hua Xin [11] đã chỉ ra với góc raster 30° sẽ mang lại cơ tính toàn diện tốt hơn cụ thể là khả năng chịu kéo, độ bền uốn và độ bền cắt so với khi in ở góc raster 45° và 90° Thêm vào đó, nghiên cứu bởi Amar Kumar Myadam và Venkat reddy Yadavalli [12] về sự ảnh hưởng của kiểu điền đầy đến cơ tính của sản phẩm in Nghiên cứu cho thấy mẫu in có kiểu điền đầy zig-zag thể hiện cơ tính vượt trội hơn khi so với mẫu in có kiểu điền đầy gyroid

1.3.2 Tình hình phát triển và nghiên cứu về công nghệ in 3D ở Việt Nam

- Về quá trình phát triển:

Công nghệ in 3D xuất hiện ở Việt Nam vào năm 2003 và chủ yếu được ứng dụng trong nghiên cứu do chi phí cao Hiện nay, công nghệ in 3D đã được ứng dụng rộng rãi vào nhiều lĩnh vực như y tế, kiến trúc, sản xuất, giáo dục,… Dựa trên khảo sát cho thấy công nghệ FDM và SLA là hai công nghệ được sử dụng phổ biến ở nước ta Trong đó, FDM là công nghệ được sử dụng phổ biến nhất Một số trường đại học và các viện nghiên cứu của Việt Nam đã ứng dụng và nghiên cứu công nghệ in 3D nhằm phục vụ cho các ngành sản xuất, nghiên cứu và giáo dục trong nước Các doanh nghiệp tư nhân trong nước cũng đã ứng dụng công nghệ in 3D vào trong dây chuyền sản xuất của mình để thúc đẩy và phát triển sả xuất như công ty sản xuất ô tô Vinfast, công ty Samsung, các công ty thời trang và các doanh nghiệp lớn trong ngành sản xuất nhựa,… Tuy nhiên, hiện nay phần lớn các công ty, doanh nghiệp phải nhập khẩu thiết bị do máy in sản xuất trong nước có độ chính xác thấp, không in được các sản phẩm có kích thước lớn Nguyên liệu in 3D cũng chưa sản xuất được, chủ yếu nhập khẩu từ các nước khác Bên cạnh đó, nguồn nhân lực chưa có trình độ tay nghề cao,

hiểu rõ công nghệ in và thiết bị cũng như trình độ thiết kế chế tạo mẫu in 3D chưa cao, cần được đào tạo liên tục [13]

- Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam:

Duong Le và công sự [15] đã thực hiện nghiên cứu sự ảnh hưởng của các thông số nhiệt độ đầu in, góc in, mật độ điền đầy và chiều cao lớp in đến cơ tính của sản phẩm in bằng vật liệu TPU, sử dụng phương pháp FDM Tác giả đã sử dụng phươc pháp Taguchi để thiết kế, phân tích và tối ưu hóa bộ thông số Kết quả chỉ ra các thông số tối ưu để đạt các giá trị độ bền kéo, mô đun đàn hồi và độ dãn dài khi đứt là cao nhất

Nghiên cứu bởi Huỳnh Hữu Nghị và cộng sự [16] đã tối ưu hóa các thông số in FDM bằng phương pháp Taguchi và sử dụng phương pháp phân tích ANOVA để đánh giá mức độ ảnh hưởng của các thông số đến độ bền nén của sản phẩm in Bên cạnh đó, thêm một nghiên cứu bởi Huỳnh Hữu Nghị [17] đã cho thấy thông số góc đường đùn và mật độ điền đầy ảnh hưởng lớn đến độ bền kéo Với kết quả tối ưu của góc đường đùn là 0 °C và mật độ điền đầy là 60% Ngoài ra, nghiên cứu trên cũng đã chỉ ra nhiệt độ buồng in cũng là thông số có ảnh hưởng lớn đến độ bền kéo với nhiệt độ buồng tối ưu là 50 °C làm tăng độ bền kéo

Từ những thông tin và các kết quả của những cuộc nghiên cứu trên cho thấy tầm quan trọng và ứng dụng của công nghệ in 3D cũng như sự ảnh hưởng của các thông số in được cài đặt trong quá trình in đến độ bền của sản phẩm in Vì vậy nghiên cứu về ảnh hưởng của các thông số in, đặc biệt là nhiệt độ buồng in đến cơ tính của sản phẩm in là vấn đề mang tính cấp thiết nhằm nâng cao chất lượng cũng như độ bền của sản phẩm in, tiết kiệm chi phí và thời gian sản xuất

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Kết quả của nghiên cứu có thể ứng dụng vào sản xuất chế tạo các chi tiết sản phẩm in 3D đòi hỏi độ bền cơ học cao

Mang lại hiệu quả kinh tế và tăng tính cạnh tranh cho lĩnh vực chế tạo sản phẩm công nghệ bằng công nghệ bồi đắp vật liệu FDM

Là tài liệu tham khảo cho các nhóm kỹ sư thiết kế và sản xuất, các nhà nghiên cứu trong việc lựa chọn được thông số nhiệt độ in phù hợp với yêu cầu và chất lượng của sản phẩm

1.5 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài này là nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt độ buồng in đến cơ tính của sản phẩm thực hiện bằng phương pháp FDM Từ kết quả nghiên cứu, đưa ra kết quả tối ưu về nhiệt độ buồng in, qua đó nâng cao đặc tính cơ học cũng như chất lượng của mẫu in

1.6 Phương pháp nghiên cứu

Trong đề tài này, nhóm đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:

Nghiên cứu, phân tích lý thuyết dựa trên việc tìm kiếm và tham khảo các bài báo nghiên cứu khoa học, các tài liệu ở trong và ngoài nước có liên quan đến công nghệ in 3D

Tiến hành các thí nghiệm với những mẫu in 3D và đưa ra số liệu, biểu đồ để xác định sự ảnh hưởng của nhiệt độ buồng in đến cơ tính của sản phẩm in bằng công nghệ FDM

Thống kê và phân tích kết quả của thí nghiệm

1.7 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài này là: “Nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt độ buồng in đến cơ tính của sản phẩm thực hiện bằng phương pháp FDM” Thực hiện

thí nghiệm trên các đối tượng là các mẫu in có vật liệu khác nhau với từng mức nhiệt độ buồng in khác nhau

1.8 Phạm vi nghiên cứu

Do lý thuyết về lĩnh vực in 3D cũng như công nghệ FDM khá rộng lớn, thời gian và điều kiện cơ sở vật chất còn hạn chế nên phạm vi nghiên cứu đề tài của nhóm chỉ thực hiện các nội dung sau:

Thực hiện chế tạo mẫu in sử dụng vật liệu ABS với các mức nhiệt độ buồng in khác nhau , thử nghiệm độ bền kéo, độ dai va đập và độ bền uốn của các mẫu in

Thực hiện chế tạo mẫu in sử dụng vật liệu TPU với các mức nhiệt độ buồng in khác nhau, thử nghiệm độ bền kéo, độ dai va đập và độ bền uốn của các mẫu in

Thông kê và phân tích số liệu thu được sau thử nghiệm, tìm ra được nhiệt độ buồng in phù hợp để vật liệu và mẫu in đạt được cơ tính tốt nhất

1.9 Bố cục của đề tài

Chương 1: Tổng quan

Đặt vấn đề, lý do chọn đề tài, ý nghĩa thực tiễn và khoa học của đề tài, mục tiêu nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Cơ sở lý thuyết của ảnh hưởng của nhiệt độ đến cơ tính của vật liệu, in 3D, các công nghệ in 3D, vật liệu in, máy in FDM và kiểm tra cơ tính của mẫu in

Chương 3: Phương án thí nghiệm

Phương án thí nghiệm, thiết kế mẫu thử, vật liệu in, chế tạo mẫu thử

Chương 4: Kết quả thực nghiệm

Mẫu thử thu được sau khi in, kết quả thử nghiệm, hình ảnh cấu trúc tế vi

Chương 5: Kết luận

Kết luận và hướng phát triển

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Nguyên lí chung của in 3D

Đa số các công nghệ in 3D đều có nguyên lí chung Để tiến hành in 3D một sản phẩm, trước tiên cần một bản thiết kế vật thể 3D trên máy tính và bản vẽ vật thể được thiết kế bằng phầm mềm CAD Mô hình của vật thể 3D được thiết kế trực tiếp trên phần mềm này hoặc được đưa vào phần mềm thông qua thiết kế ngược, sử dụng thiết bị laser để quét mẫu có sẵn Sau khi bản thiết kế trên phần mềm CAD hoàn thành sẽ được xuất sang định dạng file STL (Standard Tessellation Language) Đây là một định dạng tệp tiêu chuẩn được sử dụng để mô phỏng cấu trúc của vật thể được in Hệ thống in sẽ chia vật thể thành từng lớp nhỏ khác nhau và chuyển thông tin đến thiết bị in Sau đó, thiết bị in sẽ tự động in vật thể theo từng lớp cho đến khi vật thể cần sản xuất được hoàn thiện [1]

Hình 2.1: Nguyên lí chung của in 3D

2.2 Giới thiệu về công nghệ in FDM và một số công nghệ in 3D phổ biến

2.2.1 Công nghệ FDM (Fused Deposition Modeling)

Công nghệ FDM hay còn được gọi là FFF (Fused Filament Fabrication) là công nghệ xây dựng mẫu bằng cách đùn nhựa nóng chảy rồi hóa rắn từng lớp tạo nên cấu trúc của chi tiết sản phẩm Công nghệ FDM được phát triển bởi S Scott Crump vào cuối những năm 1980 và được hãng Stratasys thương mại hóa vào năm 1988 Đây hiện là công nghệ in 3D phổ biến và được ưa chuộng nhất ở các nước trên thế giới vì giá thành máy và vật liệu in rẻ [1]

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lí hoạt động của công nghệ in FDM

Nguyên lí hoạt động của công nghệ FDM:

Vật liệu polymer được sử dụng ở dạng sợi có đường kính từ 1.75 – 3 mm, sợi nhựa đi qua ống dẫn nhựa tới đầu đùn, khi sợi nhựa đến đầu đùn sẽ được làm nóng Vật liệu được nóng chảy ở dạng lỏng sẽ được đẩy qua vòi đùn và lắng đọng lên mặt mặt bàn in Vòi phun di chuyển dọc theo trục x và y Sau khi lớp in đầu tiên hoàn thành, bàn in sẽ di chuyển xuổng một khoảng bằng chiều dày của một lớp in và máy

sẽ tiếp tục đùn lớp nhựa thứ hai chồng lên lớp thứ nhất Quá trình trên được thực hiện lặp lại liên tục cho đến khi hoàn thành sản phẩm in 3D [1]

Ưu và nhược điểm của công nghệ FDM:

- Ưu điểm: Là công nghệ in với giá thành rẻ, in được số lượng lớn, tốc độ in

nhanh, ít tiêu hao vật liệu Dễ dàng sửa chữa, bảo dưỡng và thay thế chi tiết linh kiện của máy Ngoài ra, công nghệ FDM còn là công nghệ thân thiện với môi trường

- Nhược điểm: Công nghệ FDM có độ chính xác không cao nên bị hạn chế

trong việc chế tạo các chi tiết ứng dụng trong lắp ghép, bề mặt sản phẩm in không có độ mịn và tính thẩm mỹ cao

Hình 2.3: Máy in 3D FDM

Máy in FDM gồm 2 loại: máy in không buồng và máy có buồng in (Hình 2.3) Máy in FDM có buồng kín được đánh giá tôt hơn so với máy in FDM không buồng vì máy in có buồng kín giúp duy trì nhiệt độ xung quanh một cách ổn định, giúp sản phẩm in đạt độ bóng bề mặt cao và đảm bảo sự ổn định về mặt cơ tính của sản phẩn in [22] Vì vậy máy FDM có buồng in thường có giá thanh cao hơn so với máy in thông thường

Hình 2.4: Sản phẩm in của công nghệ FDM

(Nguồn: printing/fused-deposition-modeling/)

https://www.stratasys.com/en/stratasysdirect/technologies/3d-2.2.2 Công nghệ SLA (Stereolilthography)

Công nghệ in 3D SLA là một công nghệ cũng hoạt động theo nguyên tắc “đắp từng lớp” nhưng có đặc điểm khác biệt so với các công nghệ in khác là dùng tia UV để làm cứng từng lớp vật liệu nhựa lỏng Công nghệ SLA được nghiên cứu bởi Chuck Hull vào năm 1984, đây là công nghệ in 3D đầu tiên và là công nghệ in 3D chuẩn xác nhất, ít sai số nhất trong các loại công nghệ in 3D hiện nay [1]

Nguyên lí hoạt động của công nghệ SLA:

Một tấm nền sẽ được đặt trong bể nhựa lỏng (photopolymer) và cách bề mặt nhựa lỏng một khoảng nhất định Sử dụng tia UV được điều khiển bằng phần mềm đã được lập trình sẵn trên máy tính và thông qua gương phản chiếu để chiếu lên bề mặt nhựa lỏng Lớp nhựa lỏng sau khi được chiếu tia UV sẽ bị quang hóa và đông cứng lại do sự liên kết giữa các phân tử trong polymer tạo thành lớp đầu tiên của vật thể in Sau đó nhiều lớp đắp lên nhau cho đến khi thu được vật thể 3D như yêu cầu [1]

Ưu và nhược điểm của công nghệ SLA:

- Ưu điểm: Công nghệ SLA tạo ra các sản phẩm có độ chính xác cao, đặc biệt

là những chi tiết có hình dạng phức tạp Sản phẩn được tạo ra có độ bóng và độ phân giải cao

- Nhược điểm: Vật liệu dùng cho công nghệ SLA có giá thành cao, sản phẩm

in bị giảm độ bền khi tiếp xúc lâu với ánh sáng mặt trời

Hình 2.6: Máy in 3D SLA

Hình 2.7: Sản phẩm in của công nghệ SLA

(Nguồn: https://www.runsom.com/technology/sla-introduction/)

2.2.3 Công nghệ SLS (Selective Laser Sintering)

Là một trong những công nghệ đầu tiên và được công nhận sau SLA Công nghệ SLS vận hành tương tự công nghệ SLA nhưng thay vì vật liệu là nhựa lỏng thì công nghệ SLA sử dụng vật liệu dạng bột Công nghệ này vẫn hoạt động trên nguyên tắc “đắp từng lớp” Hình dạng của các lớp được hình thành bằng cách dùng tia laser chiếu vào cho nóng chảy và hóa rắn lớp bột để tạo liên kết giữa các lớp với nhau [1]

Hình 2.8: Công nghệ in 3D SLS

Ưu và nhược điểm của công nghệ SLS:

- Ưu điểm: Khả năng tạo sản phẩm in bằng các loại vật liệu dạng bột khác nhau

như nhựa, thủy tinh, gốm,… Có thể tạo ra sản phẩm có hình dạng phức tạp, không cần cấu trúc và vật liệu hỗ trợ

- Nhược điểm: Phức tạp, chi phí đầu tư cao, chi phí vận hành cao do hao tổn

2.2.4 Công nghệ SLM (Selective Laser Melting)

Công nghệ SLM là một công nghệ in 3D sử dụng vật liệu kim loại bột, dưới sự tác động của chùm tia laser làm tan chảy và hợp nhất các lớp bột kim loại với nhau tạo thành vật thể 3D Nguyên lý hoạt động của công nghệ SLM tương tự như công nghệ SLS, chỉ khác là công nghệ này sử dụng vật liệu bột kim loại [1]

Ưu và nhược điểm của công nghệ SLM:

- Ưu điểm: Sử dụng được đa dạng các loại vật liệu kim loại, khả năng chế tạo

những sản phẩm có hình dạng phức tạp

- Nhược điểm: Chi phí cao Độ hoàn thiện bề mặt không tốt, cần phải trải qua

các bước xử lí bề mặt sau khi in

Hình 2.11: Sản phẩn của công nghệ in 3D SLM

(Nguồn: https://digman.vn/thuat-ngu/slm-cong-nghe-in-kim-loai/)

2.2.5 Công nghệ LOM (Laminated Object Manufacturing)

Công nghê LOM là công nghệ tạo mẫu nhanh, được phát triển bởi Helisys Inc Sử dụng giấy tráng keo, nhựa hoặc kim loại cán mỏng làm vật liệu in 3D Những tấm vật liệu này được dán từng lớp lại với nhau và cắt thành hình bằng dao hoặc máy cắt laser Sản phẩn của công nghệ này có thể sửa đổi thêm sau khi in bằng cách gia công hoặc khoan sau in Độ phân giải của lớp được xác định bởi nguyên liệu và thường có độ dày từ một đến một vài tấm vật liệu [1]

Hình 2.12: Sơ đồ cấu tạo và nguyên lí của công nghệ LOM [15]

Cấu tạo gồm:

1.Tấm đế di chuyển được, 2.Cuộn cấp vật liệu, 3.Cuộn thu hồi vật liệu, 4.Con lăn nhiệt, 5.Nguồn Laser, 6.Gương phản chiếu có thể di chuyển được

Ưu và nhược điểm của công nghệ LOM:

- Ưu điểm: Độ chính xác cao, vật liệu đa dạng và có giá thành rẻ, tốc độ tạo

mẫu nhanh Có thể đảm bảo được đặc tính cơ học ban đầu của vật liệu bằng việc cắt thay vì hóa rắn vật liệu, không độc hại và ô nhiễm môi trường

- Nhược điểm: Chi tiết sản phẩm tạo ra thường bị cong vênh, tiêu hao vật liệu

Hình 2.13: Sản phẩm của công nghệ in 3D LOM

(Nguồn: lom )

https://technicalvnplus.com/article/cong-nghe-in-3d-dan-nhieu-lop-2.4 Giới thiệu về máy in FDM:

Cấu tạo chung của máy in FDM bao gồm hệ thống phần cứng và phần mềm máy tính

Hình 2.14: Cấu tạo của máy in FDM

Hệ thống phần cứng:

Đầu in và hệ thống ép đùn: Chịu trách nhiệm gia nhiệt và đùn vật liệu nhựa nóng chảy thông qua kim phun để tạo thành chi tiết Các yếu tố như kích thước đường kính của kim phun và tốc độ đùn nhựa có ảnh hưởng lớn đến độ chính xác khi in của máy và tốc độ in

Hệ thống trục chuyển động x và y: Trục in của máy điều khiển chuyển động theo phương x và y của đầu in, trực tiếp chịu trách nhiệm cho việc in từng lớp 2D theo đúng thiết kế của mẫu in Độ chính xác và chắc chắn của trục in, cảm biến điều khiển, động cơ sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác của chi tiết