thực nghiệm kiểm tra độ bền của chi tiết nhựa in 3d với các thông số in khác nhau

1 Biểu đồ phát triển của công nghệ in 3D 1.3 Tình hình công nghệ in 3d một số nước trên thế giới Công nghệ in 3D được xem là một trong những công nghệ in tiềm năng và tiên tiến nhất hiện

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ IN 3D

Công nghệ in 3d

Cách đây khoảng 40 năm về trước, lần đầu tiên con người nghe tiếng phát ra trên radio, nhìn thấy hình mình trên 1 tấm giấy, hay xem những con người bé tí chạy nhảy trong chiếc hộp vuông thì ta đã thấy công nghệ lúc đó thật hiện đại.Ngày nay khoa học công nghệ phát triển vượt bậc, đi bất cứ đâu chúng ta cũng nghe thấy TV 3D, phim 3D, âm thanh 3D, Hình 3D Tất cả những cụm từ trên dùng để chỉ những công nghệ tạo ảo giác hình khối lên thị giác và thính giác của con người, nhằm mô phỏng lại những gì chúng ta có thể thấy và nghe được Nhưng 3D trong công nghệ in 3D là một định nghĩa hoàn toàn khác với 3D mang tính mô phỏng mà ta đã nói như ở trên

In 3D ở đây là sản phẩm thật, vật thể thật, ta có thể cầm trên tay, quan sát một cách chính xác, 3D ở đây là mọi thứ xung quanh ta, mà từ nguyên thủy đến hiện nay ta vẫn tiếp xúc hàng ngày, quá quen thuộc mà ta chẳng hề biết đến

Thế nào là in 3D? In 3D là in ấn ra một loại vật thể theo không gian ba chiều (Dài-Rộng-Cao) mà ta có thể cầm nắm, quan sát hay sử dụng nó như: mô hình xe hơi, máy bay, lọ hoa, giày, hộp thậm chí là một ngôi nhà,đầu người, đôi giày, Đối với in 3D, cảm hứng sáng tạo là bất tận, chúng ta chỉ cần lên ý tưởng thì sẽ hoàn thành được nó

Mỗi công nghệ tạo mẫu có nhiều ưu điểm riêng của nó Trong đó, công nghệ FDM là một trong những công nghệ phổ biến nhất do giá thành rẻ và sử dụng các loại vật liệu thông dụng, dễ tìm kiếm và không gây hại đối với môi trường

Công nghệ tạo mẫu nhanh, kể từ khi ra đời cho đến nay đã được cải tiến và phát triển rất nhiều Rất nhiều phương pháp và công nghệ tạo mẫu ra đời như FDM (Fused Deposition Modeling, SLS (Selective Laser Sintering), SLA (Selective Laser 3 Sintering)… Mỗi công nghệ tạo mẫu có những ưu điểm riêng biệt của nó Trong đó, công nghệ FDM là một trong những công nghệ phổ biến nhất do giá thành rẻ và sử dụng các loại vật liệu thông dụng, dễ tìm kiếm và không gây hại đối với môi trường

Công nghệ in 3D là xu hướng của tương lai!

Công nghệ in 3D có những đặc điểm nào khiến các chuyên gia đánh giá đây là xu hướng phát triển đầy mạnh mẽ trong thời gian tới, xu hướng của tương lai? Ưu điểm đầu tiên: Đúng như tên gọi của nó: công nghệ tạo mẫu nhanh, công nghệ này có thể tạo ra sản phẩm nhanh chóng và chính xác “Nhanh” ở đây chỉ là một giới hạn tương đối In 3D tạo ra một sản phẩm mới mất khoảng từ 3-72 giờ, phụ thuộc vào kích thước và độ phức tạp của sản phẩm Có thể thấy rằng khoảng thời gian này có vẻ chậm, nhưng so với thời gian mà các công nghệ chế tạo truyền thống thường mất từ nhiều tuần đến nhiều tháng để hoàn thành một sản phẩm thì nó nhanh hơn rất nhiều Chính vì cần ít thời gian hơn để tạo ra sản phẩm nên các công ty sản xuất tiết kiệm được chi phí, nhanh chóng để đưa ra thị trường những sản phẩm mới Ưu điểm đặc biệt thứ 2: In 3D có thể tạo ra các sản phẩm chi tiết, phức tạp Ví dụ ta có thể chế tạo được cái tay người với đầy đủ bộ phận cả bên trong lẫn bên ngoài một cách chi tiết chỉ trong một lần thực hiện mà các phương pháp truyền thống không thể chế tạo được

Cùng với sự phát triển của công nghệ và máy in 3D, sự phát triển của vật liệu in cũng không Thua kém Vật liệu in ban đầu chủ yếu là bột kim loại hay bột sứ, nhựa dẻo, nhưng với sự tìm hiểu nghiên cứu không ngừng nghỉ của con người, các vật liệu in ngày càng đa dạng

Vật liệu in 3D: Có thể là nhựa ABS, PETG, Flexible, PLA, Wood, giấy, bột, kim loại, polymer, đặc biệt là socola, kem các vật liệu này có đặc điểm là có sự kết dính với nhau để vật liệu lớp bên trên kết dính với lớp bên dưới được.

Lịch sử phát triển công nghệ in 3d

Cơ chế hay tính chất của công nghệ Thuật ngữ “in 3D” sẽ cho chúng ta hình dung về việc sử dụng máy in phun với đầu mực di động Có rất nhiều thuật ngữ khác nhau được sử dụng để chỉ công nghệ sản xuất đắp dần, quen thuộc nhất là Công nghệ in 3D, bên cạnh những tên gọi khác như làCông nghệ tạo mẫu nhanh, Công 4 nghệ chế tạo nhanh và Công nghệ chế tạo trực tiếp Như vậy, hầu hết các thuật ngữ trên đều ra đời dựa trên chuyển trên giấy để tạo ra các sản phẩm hoàn thiện, giống như máy in bình thường hiện nay vẫn hay sử dụng tại các văn phòng Trên thực tế thì công nghệ sản xuất đắp dần cũng có thể hoạt động gần giống như vậy, nhưng nó còn có những quá trình, kĩ thuật tiến bộ hơn Một cách cụ thể, Hiệp hội vật liệu và thử nghiệm Mỹ (American Society for Testing Materials - ASTM) đã cho ra một khái niệm cụ thể về công nghệ đắp dần: “Công nghệ sản xuất đắp dần là một quá trình sử dụng các nguyên liệu để chế tạo nên mô hình 3D, thường là chồng từng lớp nguyên liệu lên nhau, và quá trình này trái ngược với quá trình cắt gọt vẫn thường dùng để chế tạo xưa nay” Có thể thấy đây là một phương pháp sản xuất trái ngược so với các phương pháp cắt gọt hoặc còn được gọi là phương pháp gia công, mài giũa nguyên liệu nguyên khối, bằng cách loại bỏ, cắt gọt đi một phần nguyên liệu, để cho ra được sản phẩm cuối cùng Còn với sản xuất đắp dần, có thể coi nó là công nghệ tạo hình như đúc hay ép khuôn, nhưng từ nhiều nguồn nguyên liệu riêng lẻ để đắp dần thành sản phẩm cuối cùng

Công nghệ sản xuất đắp dần đã ra đời đã được 30 năm nay Năm 1986, Charles Hull [1, 2, 3, 23] tạo ra một quá trình gọi là Stereolithography – sản xuất vật thể từ nhựa lỏng và làm cứng lại nhờ laser Sau đó, ông Hull thành lập ra công ty 3DSystems, một trong những nhà cung cấp công nghệ lớn nhất trên thế giới hiện nay trong lĩnh vực sản xuất đắp dần Nếu lập biểu thời gian thì ta có thể thấy công nghệ này phát triển theo một biểu đồ logarit Từ 1986 đến 2007, trong khoảng 20 năm đầu tiên, công nghệ này mới chỉ có các bước tiến nhỏ, chậm, đây được gọi là giai đoạn xâm nhập, bước nền tạo ra công nghệ tạo mẫu nhanh sau này Tuy nhiên đến năm 2009, đã có một sự biến đổi lớn trên thị trường, rất nhiều bằng sáng chế về công nghệ này đã hết hạn bảo vệ bản quyền, trong đó có bằng sở hữu FDM Quá trình Fuse Deposition Modelling (FDM) tạo hình sản phẩm nhờ nấu chảy vật liệu rồi xếp đặt chồng lớp, đã được sở hữu bởi hãng Stratasys, một trong những đối thủ cạnh tranh hàng đầu trong lĩnh vực Khi bằng sáng chế về FDM hết hạn, công nghệ này đã thu hút nhiều nhà sản xuất tham gia Giá thành sản xuất giảm và FDM trở thành một trong những chìa khóa công nghệ của các máy sản xuất đắp dần được tiêu thụ trên khắp thế giới hiện nay Ngoài ra, đến năm 2014, các bằng sáng chế cho công nghệ Nung kết sử dụng laser cũng bắt đầu hết hạn, tạo cơ hội cho những sáng chế mới phát triển hơn nữa ngành sản xuất đắp dần, mở đường cho một thời kỳ phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp nói trên trong tương lai rất gần

Năm 2013, ngành công nghệ sản xuất đắp dần có giá trị giá khoảng 3,1 tỷ USD/năm, và tăng 35% so với năm 2012 Trong vòng nhiều năm tới, tốc độ tăng trưởng trung bình được dự đoán ở mức cao, khoảng 32%/năm và đạt mức 21 tỷ USD vào năm

Hình 1 1 Biểu đồ phát triển của công nghệ in 3D

Tình hình công nghệ in 3d một số nước trên thế giới

Công nghệ in 3D được xem là một trong những công nghệ in tiềm năng và tiên tiến nhất hiện nay, công nghệ này đang phát triển và ngày càng được ứng dụng rộng rãi ở hầu hết các lình vực, từ công nghiệp sản xuất đến xây dựng, y tế và giáo dục, nghệ thuật…In 3D đã có mặt ở hầu hết các hoạt động kinh tế-xã hội trên toàn thế giới Đa số sự phát triển của công nghệ in 3D được ứng dụng và phát triển tại 5 quốc gia: Mỹ, Trung quốc, Nhật Bản, Đức, Anh Ở Mỹ: công nghệ in 3D có vai trò là tiềm năng cách mạng hóa trong phương pháp sản xuất ra hầu hết tất cả mọi thứ Chính phủ Mỹ đã hỗ trợ công nghệ này từ nhiều thập kỷ trước Năm 2012, NAMII được thành lập nhằm thúc đẩy công nghệ in 3D ở Mỹ Năm 2014, NAMII đầu tư 9 triệu USD cho việc nghiên cứu ứng dụng in 3D Ngoài ra, quỹ khoa học quốc gia và bộ quốc phòng Mỹ rất quan tâm và đầu tư cho công nghệ in 3D Hiện nay, in 3D được ứng dụng tại nhiều thành phố tại Mỹ, cụ thể là xây dựng tòa nhà cao tầng chỉ mất khoảng 330 giờ để hình thành bởi máy in 3D

Hình 1 2 Ngôi nhà đầu tiên được hoàn thiện bằng công nghệ in 3D tại Wolf Ranch-Mỹ Ở Trung Quốc (TQ): năm 2012, TQ đã đưa công nghệ in 3D vào chương trình nghiên cứu và phát triển công nghệ cao quốc gia Chính phủ TQ cấp 6,5 triệu USD nghiên cứu tập trung về in 3D 6/2013, TQ cam kết đầu tư 245 triệu USD cho việc nghiên cứu in 3D

Hình 1 3 Đập thủy điện Dương Khúc - Trung Quốc xây dựng bằng công nghệ in 3D Ở Anh: 6/2013 Anh hỗ trợ 13,9 triệu USD cho các công ty tư nhân để phát triển in 3D 2014, Anh công bố thành lập trung tâm quốc gia in 3D với khoản đầu tư 25 triệu USD Vào năm 2023, quy mô thị trường in 3D dự kiến sẽ tăng từ 0,59 tỷ USD lên 1,03 tỷ USD vào năm 2028, với tốc độ CAGR là 11.70 % trong giai đoạn dự báo ( 2023- 2028)

Hình 1 4 Qui mô thị trường in 3D Vương Quốc Anh Ở Nhật Bản (NB): 2014, NB dành khoảng 44 triệu USD trong ngân sách để hỗ trợ hoạt động nghiên cứu, phát triển công nghệ 3D

Hình 1 5 Nhật Bản phát triển công nghệ in 3D ăng-ten ngoài không gian

Tình Hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ngoài nước Đề tài “Study on optimization of 3D printing parameters (Nghiên cứu tối ưu hóa các thông số in 3D)”

Nhóm nghiên cứu bao gồm Junhui Wu và các cộng sự thực hiện Nghiên cứu tối ưu hóa các thông số in 3D Tiến hành thử nghiệm thay đổi các thông số độ dày từng lớp in để xác định sự ảnh hưởng của thời gian in, tiêu hao vật liệu, và độ chính xác của mẫu in Mẫu được in trên máy model Raise3D N2plus, với nhiệt độ đầu phun 210°C, vật liệu PLA, mật độ điền đầy 10% Sau khi tiến hành thí nghiệm đã thấy rằng, độ dày từng lớp in càng nhỏ thì càng độ chính xác kích thước cao hơn, chi tiết cứng vững hơn Tuy nhiên, độ dày lớp in càng nhỏ dẫn tới thời gian in lâu hơn Đề tài “Ảnh hưởng của các thông số độ dày lớp đến các tính chất cơ học và độ chính xác của vật liệu ABS.”

Pritish Shubha, Teg Chand, Arnab Sikidarn đã nghiên cứu và đưa ra kết luận độ dày lớp in đóng vai trò rất quan trọng trong việc điều chỉnh các cơ chế của vật liệu ABS Khi độ dày lớp tăng lên thì độ bền kéo giảm, độ cứng của sản phẩm giảm, và độ chính xác của mẫu giảm

Từ những nghiên cứu trên thấy được những ảnh hưởng to lớn của thông số in 3D tới độ bền, độ chính xác của vật liệu.Vì vậy nghiên cứu ảnh hưởng thông số in đến độ bền của sản phẩm in là vấn đề vô cùng quan trọng nhằm nâng cao chất lượng mẫu in, tiết kiệm thời gian và chi phí in.

Tình hình công nghệ in 3d ở việt nam

Công nghệ in 3D ở việt Nam đã có mặt khoảng năm 2003, tuy nhiên do giá thành còn cao nên vẫn chưa được ứng dụng nhiều, chủ yếu dùng trong công tác nghiên cứu Hiện nay công nghệ này được ứng dụng phổ biến hơn trong rất nhiều các lĩnh vực Công nghệ in 3D có thể tăng trưởng lợi ích kinh tế tối đa cho doanh nghiệp nói chung và các cá nhân nói riêng Với việc mua máy in 3D và có thể thiết kế 3D, bạn có thể biến ý tưởng thành vật mẫu chỉ trong thời gian ngắn

Hình 1 6 Sự phát triển của in 3D tại Việt Nam

Hiện nay, đối với các doanh nghiệp sản xuất công nghiệp, công đoạn tạo prototype thường chiếm khá nhiều thời gian trong quy trình nghiên cứu và phát triển sản phẩm mới, vì phải đưa mẫu thiết kế đến các cơ sở gia công thực hiện, nhưng độ chính xác lại chưa cao và tốn một khoản chi phí đáng kể

Tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ở trong nước:

ThS Trần Minh Thế Uyên và cộng sự sau khi thực nghiệm nghiên cứu trên mô hình máy, kiểm tra các mẫu in và đưa các kết quả như sau: honeycomb, archimedeanchords, 3dhoneycomb là các kiểu chạy nhựa tượng đối thích hợp đối với lớp ở phía trong khi với những kiểu chạy nhựa này có thể in với tốc độ cao hơn Kiểu rectilinear, linear, concentric thường dùng cho những lớp ở đáy và lớp ở phía trên của mẫu in do đạt được thẩm mĩ cao hơn mặt khác, những lớp này không yêu cầu chạy tốc độ cao cho nên có thể sử dụng được những kiểu này Đề tài “Tối ưu hóa thông số quá trình nhằm cải thiện độ bền của sản phẩm FDM’’ PGS.TS Thái Thị Thu Ha, TS Nguyễn Hữu Tho, ThS Huỳnh Hữu Nghị thực hiên nghiên cứu điều chỉnh các thông số: kiểu điền đầy, mật độ điền đầy, số lớp thành, bề dày lớp, góc raster đến độ bền nén của sản phẩm FDM Nhờ vào phương pháp thiết kế thí nghiệm (DOE) cho biết được số thí nghiệm cần cho ra độ tin cậy cao Phương pháp Taguchi đã giúp ta phân tích kết quả thí nghiệm và cho ra được bộ thông số tối ưu nhất cho việc tăng độ bền nén Phương pháp ANOVA sau khi phân tích cho ra mật độ điền đầy là yếu tố quan trọng nhất đến độ bền nén của mẫu in.

Ứng dụng trong sản xuất và đời sống

Công nghệ sản xuất chế tạo:

Tất nhiên, trên thế giới, các ngành công nghiệp sản xuất đã trở thành đối tượng sử dụng in 3D nhiều nhất Lí do chính khiến công nghệ sản xuất đắp dần được sử dụng rộng dãi trong môi trường công nghiệp là do nó cho phép sản xuất các bộ phận với số lượng ít, cắt giảm phế liệu, tạo sản phẩm nhanh, bộ phận có hình dạng phức tạp, thử nghiệm, sản xuất theo yêu cầu Lí do nữa là in 3D giảm độ phức tạp trong quản lí chuỗi cung ứng, nó cho phép sản xuất các bộ phận tại chỗ thay vì phải sản xuất ở nơi khác

Ngành công nghiệp ô tô đã sử dụng in 3D để sản xuất nhiều chiếc xe hoàn chỉnh Hiện này, một chiếc xe tên là Urbee đã được nghiện cứu và chế tạo bằng công nghệ in 3D Nhà sản xuất chiếc xe này đã tập trung vào việc tăng tối đa số lượng các bộ phận xe được in 3D với mục đích chính là tiết kiệm nhiên liệu

Hình 1 7 Chiếc xe Urbee được in bằng công nghệ 3D

Công nghiệp điện tử cũng là một trong những ngành ứng dụng tiên phong của in 3D Máy in 3D đã được sử dụng để chế tạo các bộ phận, chi tiết phức tạp đặc biệt từ các chất liệu khác nhau và đã mở ra một phong trào mới của ngành công nghiệp này

Hình 1 8 Loa điện tử in bằng công nghệ 3D

Y tế, chăm sóc sức khỏe [6, 25]:

Công nghệ in 3D rất hữu ích trong y tế (sản xuất chân, tay, răng, tai giả…)

Hình 1 9 Hình học in bằng công nghệ in 3D

Hình 1 10 Răng giả in bằng công nghệ 3d

Ngoài ra, công nghệ in 3D còn được sử dụng để thiết kế và sản suất các bộ phận cơ thể giúp cho phẫu thuật tái tạo và cấy ghép

Trọng giáo dục, in 3D cũng có những ứng dụng đến các môn khoa học, kỹ thuật, công nghệ, kỹ năng toán học

Xây dựng các tòa nhà bằng máy in 3D cực kì lớn Vật liệu phổ biến nhất cho in xây dựng là bê tông, nhựa và cát Phương pháp in 3D mang lại những cải tiến đáng kể về chật lượng, chi phí, tốc độ, đặc biệt là trong chi phí lao động, đảm bảo an toàn xây dựng, cải thiện tính linh hoạt và giảm các tác động môi trường

Hình 1 11 Xây dựng bằng in 3D

Máy in 3D để bàn cho phép chúng ta sản xuất những gì mình muốn ngay trong chính căn nhà riêng của mình, tất nhiên là với kích thước phù hợp với máy in và các nguyên liệu có thể có Các vật dụng yêu thích như đồ chơi, đồ dùng và đồ trang trí 13 là những ứng dụng phổ biến nhất Nhờ máy in 3D, có thể tự thiết kế và sản xuất các vật dụng theo yêu cầu riêng, phục vụ mục đích riêng của bản thân…

1.6 Thực tiễn của đề tài

Các kết quả nghiên cứu của đề tài này sẽ phục vụ cho ứng dụng về lĩnh vực độ chính xác kích thước sản phẩm in 3D

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài này là nghiên cứu ảnh hưởng của vật liệu, và sự ảnh hưởng của các thông số in như mật độ điền đầy, dạng điền đầy ở bên trong, dạng điền đầy ở mặt trên mẫu in, độ dày từng lớp in, số lớp in, tốc độ và vật liệu in khác nhau đến độ chính xác kích thước sản phẩm in 3D Từ quá trình nghiên cứu, đưa ra kết quả tối ưu về thông số in, để qua đó nâng cao độ chính xác chất lượng của mẫu in

Nghiên cứu, phân tích lý thuyết dựa trên việc tham khảo, tìm kiếm các bài báo và các tài liệu trong nước và quốc tế có liên quan đến sản phẩm in 3D Tiến hành các thí nghiệm với các mẫu in 3D và đưa ra các số liệu và biểu đồ để giải quyết những vấn đề sau:

- Xác định ảnh hưởng của thông số in 3D đến độ chính xác kích thước sản phẩm in 3D

- Nghiên cứu ảnh hưởng thông số in như dạng điền đầy ở bên trong, dạng điền đầy ở mặt trên mẫu in, số lớp in, tốc độ và vật liệu in khác nhau đến độ chính xác kích thước sản phẩm in 3D

1.9 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là: “Thực Nghiệm kiểm tra độ bền của chi tiết nhựa in 3D với các thông số in khác nhau” Thực hiện thí nghiệm trên các mẫu in có hình dạng tiêu chuẩn

Phạm vi nghiên cứu: Sử dụng lý thuyết về công nghệ in để giải quyết các vấn đề về ảnh hưởng của vật liệu và các thông số đến độ chính xác là lĩnh vực khá rộng lớn Do vậy phạm vi nghiên cứu của đề tài chỉ thực hiện theo nội dung bên dưới:

- Với lần thí nghiệm thứ 1 thực hiện thí nghiêm với vật liệu nhựa PLA, mật độ điền đầy thay đổi với các giá trị khác nhau, các các giá trị thông số khác như nhiệt độ, chiều dày của từng lớp in, các kiểu chạy… chọn giá trị trung bình

- Với lần thí nghiệm thứ 2 thực hiện thí nghiêm với vật liệu nhựa PLA, số lớp in bên thành thay đổi với các giá trị khác nhau, các các giá trị thông số khác như nhiệt độ, độ điền đầy, chiều dày của từng lớp in, các kiểu chạy… chọn giá trị trung bình

- Với lần thí nghiệm thứ 3 thực hiện thí nghiêm với vật liệu nhựa PLA, số lớp in mặt trên thay đổi với các giá trị khác nhau, các các giá trị thông số khác như nhiệt độ, độ điền đầy, chiều dày của từng lớp in, các kiểu chạy… chọn giá trị trung bình

- Với lần thí nghiệm thứ 4 thực hiện thí nghiêm với vật liệu nhựa PLA, số tốc độ in thành thay đổi với các giá trị khác nhau, các các giá trị thông số khác như nhiệt độ, độ điền đầy, chiều dày của từng lớp in, các kiểu chạy… chọn giá trị trung bình

- Với lần thí nghiệm thứ 5 thực hiện thí nghiêm với vật liệu nhựa PLA, số tốc độ in bên trong mẫu in thay đổi với các giá trị khác nhau, các các giá trị thông số khác như nhiệt độ, độ điền đầy, chiều dày của từng lớp in, các kiểu chạy… chọn giá trị trung bình stt Thông Số

3 Dạng điền đầy bên trong

4 Dạng điền đầy mặt trên mặt dưới của mẫu

5 Dạng điền đầy ở các lớp nâng đỡ

6 Góc nghiêng in ở các lớp nâng đỡ

7 Độ dày mặt trên mẫu in(mm)

8 Độ dày mặt dưới mẫu in(mm)

9 Số lớp in bên thành

10 Số lớp in bên trên

11 Số lớp in bên trên

12 Tốc độ in thành(mm/s)

13 Tốc độ in bên trong mẫu(mm/s)

14 Độ dày từng lớp in (mm)

15 Độ dày lớp in đầu tiên

CÁC THÔNG SỐ IN 3D

Temperature (Nhiệt độ)

Nhiệt độ Khá quan trọng trong tất cả các thông số máy in 3d Cài đặt quan trọng nhất trong máy in là nhiệt độ của đầu phun Nhiệt độ đầu phun cần cài đặt đầu tiên trên phần mềm cắt lớp bất cứ khi nào băt đầu in bằng sợi in mới Có thể thực hiện việc này bằng cách in tháp nhiệt độ xem giá trị nào hoạt động tốt nhất

Hình 2 1 Hình ảnh nhiệt độ của đầu phun nhựa máy in 3D

Nhiệt độ đầu phun quá cao sẽ gây ra hiện tượng đùn quá mức với các đốm và mụn trên khắp bản in Ở đầu kia của quang phổ, nhiệt độ quá thấp sẽ gây ra hiện tượng đùn dưới mức, trong đó không phải tất cả các lớp in đều được in đầy đủ

Tuy nhiên, đó chỉ là nhiệt độ của vòi phun; nhiệt độ bàn in là một yếu tố hoàn toàn khác trong in 3D nếu máy của bạn có bàn in được làm nóng, chủ yếu ảnh hưởng đến độ bám dính bàn in Nói chung, bàn in hơn sẽ mang lại độ bám dính tốt hơn, trong khi bàn in lạnh hơn thì có thể dẫn đến cong vênh Chỉ cần không tăng nhiệt độ lên quá cao, nếu không một phần có thể biến dạng trên bàn in.

Layer height (Chiều cao lớp)

Chiều cao của lớp là yếu tố ảnh hưởng khác đối với việc in và đề cập đến chiều cao của mỗi lớp trong bản in của bạn Chiều cao lớp càng nhỏ thì càng cần nhiều lớp in trong toàn bộ bản in Điều này có nghĩa là máy in của bạn sẽ có nhiều chỗ hơn để tạo chi tiết hữu hạn trên các bộ phận khác như tiểu cảnh Mặt khác, nhiều lớp in hơn cũng có nghĩa là thời gian in lâu hơn và các bộ phận yếu hơn

Hình 2 2 Hình ảnh chiều cao lớp in khác nhau

Khi đặt chiều cao lớp, muốn tìm sự cân bằng phù hợp giữa thời gian in, chi tiết và độ bền của bộ phận Một số nhà sản xuất đăng ký lý thuyết “số ma thuật”, trong đó,

19 đặt chiều cao lớp của mình là bội số của khoảng cách bước đã xác định của động cơ bước Trên nhiều máy in phổ biến, chẳng hạn như Ender 3, khoảng cách bước là 0,04 mm, do đó, chiều cao 0,16, 0,2 và 0,24 mm hoạt động như các giá trị chi tiết, cân bằng,nhanh chóng.

Speed (Tốc độ)

Tốc độ là cài đặt phần mềm cắt lớp mạnh mẽ đứng thứ ba “Tốc độ” bao gồm nhiều cài đặt khác nhau, không chỉ tốc độ di chuyển mặc định Ví dụ: có thể hữu ích khi điều chỉnh tốc độ cụ thể bắt nguồn từ giá trị mặc định, chẳng hạn như là tốc độ infill (lấp đầy), tốc độ tường, v.v

Thông thường, nên để riêng các cài đặt tốc độ cụ thể và chỉ điều chỉnh tốc độ mặc định Trong hầu hết các máy in, một tốc độ cụ thể sẽ được chọn dựa trên chiều cao lớp và vật liệu đã chọn

Tốc độ di chuyển không cần phải điều chỉnh nó thường xuyên Cần giữ tốc độ gần với tốc độ mặc định của máy in (có thể khoảng 150 mm/giây) vì tốc độ quá nhanh có thể gây ra hiện tượng chạy trong vòi phun khiến đầu in có thể va vào các cấu trúc nhỏ trong khi in

Retraction (Rút lại)

Retraction là cài đặt đầu tiên cần nghĩ đến khi nhìn thấy dây, sợi in hoặc tiếng rít trên bản in Độ rút lại xác định số lượng và tốc độ sợi in được kéo trở lại vòi phun để ngăn vật liệu chảy ra khi nó không được ép đùn retraction được kiểm soát bởi một số cài đặt cụ thể, chủ yếu trong số đó là khoảng cách rút lại và tốc độ rút lại

Các cài đặt này nên được điều chỉnh khi thấy dây, nhưng hãy lưu ý rằng retraction không phải là giải pháp duy nhất cho vấn đề này và nhiệt độ vòi phun cũng đóng một vai trò Nên thay đổi cài đặt retraction trong khoảng thời gian ngắn và không thực hiện bất kỳ mức tăng đáng kể nào cho đến khi đã thử giảm nhiệt độ Việc retraction quá nhiều có thể gây ra kẹt vòi phun, vì sợi in được đẩy mạnh hơn vào và ra khỏi vòi phun.

Flow (Lưu lượng)

Lưu lượng được gọi là hệ số đùn, xác định tốc độ mà sợi in được đùn Ví dụ: với xếp hạng dòng chảy 100%, máy in có thể sử dụng 10 cm sợi in cho một tính năng bộ phận cụ thể, nhưng nếu thay đổi dòng chảy thành 90%, tính năng tương tự sẽ chỉ cần 9 cm.Việc điều chỉnh lưu lượng ảnh hưởng đến số bước mà động cơ của máy đùn quay trên mỗi milimet vật liệu được lắng đọng

Dòng chảy có thể được sử dụng để giải thích cho việc đùn thừa hoặc thiếu trên máy in mà không cần điều chỉnh tham số E-step của máy in, một giá trị được lưu trữ trong chương trình cơ sở Mặc dù về mặt kỹ thuật, cả dòng chảy và E-step đều có thể được sử dụng để giải quyết cùng một vấn đề, nhưng tốt nhất nên điều chỉnh giá trị E- step trong quá trình hiệu chỉnh máy in và điều chỉnh dòng theo yêu cầu của các lệnh in cụ thể.

Adhesion assistants (Trợ lý kết dính)

Adhesion assistants là một tính năng vật lý được tạo tự động, khi được thêm vào bản in, sẽ cải thiện độ bám dính của bàn in Độ bám dính của giường là mức độ một phần dính vào bề mặt xây dựng và nó thường quan trọng nhất đối với lớp đầu tiên Có ba loại Adhesion assistants chính:

+ A skirt là một chu vi xa và tách rời phác thảo một bản in Skirt không cung cấp hỗ trợ bám dính trực tiếp cho mô hình, nhưng chúng có thể giúp vật liệu chảy qua vòi một cách trơn tru trước khi bắt đầu lớp quan trọng đầu tiên Chúng có thể hữu ích để thực hiện các điều chỉnh thủ công vào phút cuối cho việc cân bằng bàn in Theo mặc định, nhiều máy cắt lớp sẽ tự động tạo viền cho mỗi bản in của máy

+ Brim là sợi phụ, được ép đùn thành một tập hợp các vòng đồng tâm phát ra từ lớp đầu tiên của bản in Nếu bản in là một hình trụ, thì vành mũ sẽ trông giống như vành của một chiếc mũ đội đầu Đối với các chất hỗ trợ bám dính, đây là bước đầu tiên cần thực hiện nếu một vật mẫu gặp vấn đề về độ bám dính của bàn in Vành có thể hữu ích với bản in có “footprint” nhỏ, tức là diện tích bề mặt tiếp xúc với đế thấp, điều này có thể làm giảm đáng kể độ bám dính

+ Raft giống như toàn bộ một phần của chính nó, trên đó mô hình được xây dựng Khi in Raft, máy in thường cố gắng tiết kiệm vật liệu bằng cách là đặt khoảng cách giữa các dòng liền kề Đây là cách tiếp cận không giới hạn đối với độ bám dính của bàn in vì diện tích bề mặt dưới được in và mở rộng, và bản in thực sự được in trên vật liệu này Điều này có nghĩa là bản in của không bao giờ phải chạm vào bề mặt Raft có thể hữu ích nếu cong vênh là một vấn đề.

Supports (Hỗ trợ)

Supports là một cài đặt quan trọng khác của máy in và, giống như các chất hỗ trợ bám dính, được tạo bởi máy in Supports là các cấu trúc giữ các tính năng nhô ra trên các mô hình nếu chúng đáp ứng các yêu cầu nhất định, có thể được đặt trong máy cắt của bạn

Những yêu cầu này bao gồm góc nhô ra và diện tích Supports tối thiểu Mẫu đầu tiên xác định góc tối thiểu mà phần nhô ra phải có trước khi máy cắt tạo giá đỡ để giữ phần nhô ra Mẫu tiếp theo chi phối diện tích tối thiểu (tính bằng mm2) mà cấu trúc hỗ trợ phải được đưa vào bản in

Các cài đặt và tùy chọn Supports khác cũng rất quan trọng Ví dụ, định hướng bộ phận đóng một vai trò quan trọng trong cách tạo cấu trúc Supports Các cài đặt Supports khác bao gồm tốc độ in, mật độ infill hỗ trợ, v.v Không nên thay đổi các cài đặt này nếu mô hình không yêu cầu hỗ trợ ngay từ đầu, nhưng khi cần thiết, thì có thể điều chỉnh chúng để tìm sự cân bằng giữa hỗ trợ đầy đủ và vật liệu tiêu thụ tối thiểu.

Cooling (Tản nhiệt làm mát)

Khi điều chỉnh tốc độ của quạt làm mát một phần, hãy xem xét vật liệu đang in

Ví dụ, PLA yêu cầu làm mát vừa phải từ quạt làm mát một phần, nhưng ABS không nên có (vì làm mát có thể dẫn tới nứt) Nếu kiểu máy của bạn có phần nhô ra và không sử dụng các giá đỡ, có thể thử tăng cường làm mát để làm rắn chắc phần nhô ra được in nhanh hơn

Hình 2 3 Hình ảnh quạt làm mát

Nhìn chung, việc in các mảnh liền khối là không thực tế Các miếng rắn sử dụng nhiều vật liệu và có thể mất nhiều thời gian, và thường thì lợi ích của việc tăng thêm sức mạnh không đáng kể Trái ngược với các phương pháp sản xuất khác, in 3D có thể hưởng lợi từ việc lấp đầy mẫu in, đó là sự lấp đầy bên trong các bộ phận được in 3D Infill cho phép bạn kiểm soát nhiều hơn đối với cường độ, trọng lượng, mức tiêu thụ vật liệu và cấu trúc bên trong của một bộ phận mà không phải điều chỉnh hình thức hoặc các tính năng ở bên ngoài của nó Trong một slicer, phần chèn được kiểm soát bằng cách xác định mật độ chèn, được đặt dưới dạng phần trăm và mẫu chèn, là cấu trúc hoặc biểu mẫu của phần chèn

Hình 2 4 Hình ảnh thông số lấp đầy khác nhau

Các mẫu infill chắc chắn hơn và mật độ infill lớn hơn sẽ tăng thời gian in và tiêu thụ nhiều vật liệu hơn, và độ bền và trọng lượng của sản phẩm cũng tang nhiều hơn Có nhiều mẫu đổ mực để lựa chọn, tất cả đều có thiết kế và đặc điểm riêng biệt, chẳng hạn như đồng tâm (dành cho các bộ phận linh hoạt), hình khối (để tăng thêm độ bền) và đường kẻ (để có thời gian in nhanh nhất) Có thể đặt mật độ infill với một mẫu cụ thể để đạt được sự kết hợp mong muốn giữa cường độ in, mức tiêu thụ vật liệu và thời gian in

2.9 Shell Thickness (Độ dày vỏ) Độ dày của vỏ (hoặc chu vi) thể hiện số lượng đường kẻ trên các bức tường của bản in, cho dù chúng nằm ở hai bên, trên cùng hay dưới cùng Nếu phần infill là phần

“bên trong” của bản in, thì phần vỏ là phần “bên ngoài”, tức là chúng hoàn toàn chắc chắn và được in đồng tâm Độ dày của vỏ thường được đặt dưới dạng giá trị tính bằng mm hoặc dưới dạng một số lớp cho thành và lớp trên cùng và dưới cùng

Hình 2 5 Hình ảnh độ giày khác nhau Độ dày của vỏ là một cài đặt quan trọng cần điều chỉnh vì nó có thể tác động đáng kể đến độ bền của sản phẩm in Độ dày của vỏ càng cao, các bộ phận sẽ càng bền và thời gian in càng lâu Đó là bởi vì càng có nhiều vỏ, càng phải in nhiều lớp hoặc tường hoàn toàn chắc chắn.

Shell Thickness (Độ dày vỏ)

3.1 Kích thước của mẫu in 3D

Mẫu in đóng vai trò quan trọng trong in 3D nó ảnh hưởng đến độ chính xác, chất lượng, thời gian và cả chi phí trong quá trình in Dựa vào mẫu kéo nhựa cho thầy Phạm Sơn Minh cung cấp, em đã tự đo đạc và vẽ theo kích thước của mẫu kéo nhựa:

Hình 3 1 Bản vẽ mẫu in 3D

Vật liệu sử dụng trong máy in 3D là nhựa dạng sợi Sợi nhựa sử dụng trong máy in 3D phải là sợi nhựa nguyên chất, không pha tạp, không nên dùng sợi nhựa tái chế thường bị lẫn cát, và bụi bẩn, sạn, … khi sử dụng dễ làm tắc đầu phun nhựa ảnh hưởng đến chất lượng mẫu in, …

Có 3 loại vật liệu thường được sử dụng trong các máy in 3D hiện nay là nhựa ABS, nhựa PLA, và nhựa PETG

LẬP BỘ THÔNG SỐ THỰC NGHIỆM

Kích thước của mẫu in 3D

Mẫu in đóng vai trò quan trọng trong in 3D nó ảnh hưởng đến độ chính xác, chất lượng, thời gian và cả chi phí trong quá trình in Dựa vào mẫu kéo nhựa cho thầy Phạm Sơn Minh cung cấp, em đã tự đo đạc và vẽ theo kích thước của mẫu kéo nhựa:

Hình 3 1 Bản vẽ mẫu in 3D

Vật liệu in

Vật liệu sử dụng trong máy in 3D là nhựa dạng sợi Sợi nhựa sử dụng trong máy in 3D phải là sợi nhựa nguyên chất, không pha tạp, không nên dùng sợi nhựa tái chế thường bị lẫn cát, và bụi bẩn, sạn, … khi sử dụng dễ làm tắc đầu phun nhựa ảnh hưởng đến chất lượng mẫu in, …

Có 3 loại vật liệu thường được sử dụng trong các máy in 3D hiện nay là nhựa ABS, nhựa PLA, và nhựa PETG

Nhựa sử dụng trong thí nghiệm là PLA Vì Nhựa PLA là nhựa nhiệt dẻo thường có nguồn gốc tự nhiên, do đó khá thận thiện và không gây độc hại khi sử dụng Nhựa PLA có giá thành thấp hơn so với nhựa ABS và PETG.

Các thông số thiết lập khi in vật liệu

Dựa vào kích thước vật liệu in và điều kiệu của máy in, ta có được bảng thông số sau đây: stt Thông Số Giá Trị Trị Trung Bình

3 Dạng điền đầy bên trong Đường thảng dạng song song

4 Dạng điền đầy mặt trên mặt dưới của mẫu

5 Dạng điền đầy ở các lớp nâng đỡ Dạng hình trụ

6 Góc nghiêng in ở các lớp nâng đỡ

7 Độ dày mặt trên mẫu in(mm) 1

8 Độ dày mặt dưới mẫu in(mm) 1

9 Số lớp in bên thành 3

10 Số lớp in bên trên 3

11 Số lớp in bên trên 3

12 Tốc độ in thành(mm/s) 50

13 Tốc độ in bên trong mẫu(mm/s) 50

14 Độ dày từng lớp in (mm) 0.1

15 Độ dày lớp in đầu tiên 0.1

Thực hiện thí nghiệm với bảng thông số sau đây:

STT Mật độ điền đầy %

Số lớp in bên thành

Số lớp in bên trên

Tốc độ in thành(mm/s)

Tốc độ in bên trong mẫu(mm/s)

Thông số tiến hành thí nghiệm

3.4.1 Thông số thí nghiệm với sự thay đổi mật độ điền đầy

- Với mẫu in thứ 1: thực hiện thí nghiệm với mật độ điền đầy (20%)

Các giá trị thông số khác như độ dày của từng lớp in (mm), vật liệu nhựa PLA , các kiểu in bên trong mẫu, Kiểu in mặt trên và mặt dưới của mẫu in, kiểu di chuyển đầu in khi in Support, góc nghiêng in support, độ dày thành (mm), độ dày mặt trên và mặt dưới mẫu (mm), số lớp in thành, số lớp in mặt trên và mặt dưới mẫu in, tốc độ in (mm/s), độ dày lớp in đầu tiên (mm) → chọn giá trị trung bình

Hình 3 2 Thiết lập mật độ điền đầy 20%

Tương Tự các mẫu in 2, 3, 4, 5: Thực hiện với mật độ điền đầy theo thứ tự (40%, 60%, 80%, 100%)

Các giá trị thông số khác như độ dày của từng lớp in (mm), vật liệu nhựa PLA, các kiểu in bên trong mẫu, kiểu in mặt trên và mặt dưới của mẫu in, kiểu di chuyển đầu in khi in Support, góc nghiêng in support, độ dày thành (mm), độ dày mặt trên và mặt dưới mẫu (mm), số lớp in thành, số lớp in mặt trên và mặt dưới mẫu in, tốc độ in (mm/s), độ dày lớp in đầu tiên (mm) → chọn giá trị trung bình

3.4.2 Thông số thí nghiệm với sự thay đổi số lớp in bên thành mẫu in

- Với mẫu in thứ sáu: thực hiện thí nghiệm với số lớp in bên thành mẫu: 1

Các giá trị thông số khác như mật độ điền đầy (%), độ dày của từng lớp in (mm), vật liệu nhựa PLA, các kiểu in bên trong mẫu, kiểu in mặt trên và mặt dưới của mẫu in, kiểu di chuyển đầu in khi in Support, góc nghiêng in support, độ dày thành (mm), độ dày mặt trên và mặt dưới mẫu (mm), số lớp in mặt trên và mặt dưới mẫu in, tốc độ in (mm/s), độ dày lớp in đầu tiên (mm) → chọn giá trị trung bình

Tương tự với mẫu in 7, 8, 9, 10: thực hiện thí nghiệm với số lớp in bên thành mẫu: 2,3,4,5

Các giá trị thông số khác như mật độ điền đầy (%), độ dày của từng lớp in (mm), vật liệu nhựa PLA, các kiểu in bên trong mẫu, kiểu in mặt trên và mặt dưới của mẫu in, kiểu di chuyển đầu in khi in Support, góc nghiêng in support, độ dày thành (mm), độ dày mặt trên và mặt dưới mẫu (mm), số lớp in mặt trên và mặt dưới mẫu in, tốc độ in (mm/s), độ dày lớp in đầu tiên (mm) → chọn giá trị trung bình

3.4.3 Thông số thí nghiệm với sự thay đổi số lớp in mặt trên mẫu in

- Với mẫu in thứ 11: thực hiện thí nghiệm với số lớp in mặt trên mẫu: 1

Các giá trị thông số khác như mật độ điền đầy (%), độ dày của từng lớp in (mm), vật liệu nhựa PLA, các kiểu in bên trong mẫu, kiểu in mặt trên và mặt dưới của mẫu in, kiểu di chuyển đầu in khi in Support, góc nghiêng in support, độ dày 49 thành (mm), độ dày mặt trên và mặt dưới mẫu (mm), số lớp in thành, số lớp in mặt dưới mẫu in, tốc độ in (mm/s), độ dày lớp in đầu tiên (mm) → chọn giá trị trung bình

Hình 3 4 Thiết lập số lớp in mặt trên mẫu 13

- Tương tự với mẫu in 12, 13, 14, 15 tiếp theo: lần lượt thực hiện thí nghiệm với số lớp in bên thành mẫu: 2,3,4,5

Các giá trị thông số khác như mật độ điền đầy (%), độ dày của từng lớp in (mm), vật liệu nhựa PLA, các kiểu in bên trong mẫu, kiểu in mặt trên và mặt dưới của mẫu in, kiểu di chuyển đầu in khi in Support, góc nghiêng in support, độ dày thành (mm), độ dày mặt trên và mặt dưới mẫu (mm), số lớp in mặt trên và mặt dưới mẫu in, tốc độ in (mm/s), độ dày lớp in đầu tiên (mm) → chọn giá trị trung bình

3.4.4 Thông số thí nghiệm với sự thay đổi tốc độ in thành

- Với mẫu in thứ 16: thực hiện thí nghiệm với tốc độ in thành: 40(mm/s)

Các giá trị thông số khác như mật độ điền đầy (%), độ dày của từng lớp in (mm), vật liệu nhựa PLA, các kiểu in bên trong mẫu, kiểu in mặt trên và mặt dưới của mẫu in, kiểu di chuyển đầu in khi in Support, góc nghiêng in support, độ dày thành (mm), độ dày mặt trên và mặt dưới mẫu (mm), số lớp in thành, số lớp in mặt trên và mặt dưới mẫu in, độ dày lớp in đầu tiên (mm) → chọn giá trị trung bình

Hình 3 5 Thiết lập tốc độ in thành: 40m/s

- Tương tự với mẫu in 17, 18, 19, 20: lần lượt thực hiện thí nghiệm với tốc độ in thành: 50(mm/s), 60(mm/s), 70(mm/s), 80(mm/s)

Các giá trị thông số khác như mật độ điền đầy (%), độ dày của từng lớp in (mm), vật liệu nhựa PLA, các kiểu in bên trong mẫu, kiểu in mặt trên và mặt dưới của mẫu in, kiểu di chuyển đầu in khi in Support, góc nghiêng in support, độ dày thành (mm), độ dày mặt trên và mặt dưới mẫu (mm), số lớp in thành, số lớp in mặt trên và mặt dưới mẫu in, độ dày lớp in đầu tiên (mm) → chọn giá trị trung bình

3.4.5 Thông số thí nghiệm với sự thay đổi tốc độ in bên trong mẫu in

- Với mẫu in thứ 21: thực hiện thí nghiệm với tốc độ in bên trong mẫu in: 40(mm/s)

Các giá trị thông số khác như mật độ điền đầy (%), độ dày của từng lớp in (mm), vật liệu nhựa PLA, các kiểu in bên trong mẫu, kiểu in mặt trên và mặt dưới của mẫu in, kiểu di chuyển đầu in khi in Support, góc nghiêng in support, độ dày thành (mm), độ dày mặt trên và mặt dưới mẫu (mm), số lớp in thành, số lớp in mặt trên và mặt dưới mẫu in, độ dày lớp in đầu tiên (mm) → chọn giá trị trung bình

Hình 3 6 Thiết lập tốc độ in bên trong mẫu in

- Tương tự với mẫu in tiếp theo: thực hiện thí nghiệm với tốc độ in bên trong mẫu in: 70(mm/s), 80(mm/s), 90(mm/s), 100(mm/s)

Các giá trị thông số khác như mật độ điền đầy (%), độ dày của từng lớp in (mm), vật liệu nhựa PLA, các kiểu in bên trong mẫu, kiểu in mặt trên và mặt dưới của mẫu in, kiểu di chuyển đầu in khi in Support, góc nghiêng in support, độ dày thành (mm), độ dày mặt trên và mặt dưới mẫu (mm), số lớp in thành, số lớp in mặt trên và mặt dưới mẫu in, độ dày lớp in đầu tiên (mm) → chọn giá trị trung bình.

KIỂM TRA ĐỘ BỀN KÉO CỦA SẢM PHẨM IN 3D

Thiết bị sử dụng trong thí nghiệm

4.1.1 Thông số máy thử kéo:

- Lực kéo giãn tối đa: 10 000 N

- Độ chính xác lực: ≤ ±0.5% số đọc đến 1/1000 lực tại lực kéo lớn nhất

- Chiều dài tối đa chu trình kéo giãn (mm): 350 mm

- Tốc độ kéo nhỏ nhất (mm/phút): 0.00001

- Độ cứng khung (kN/mm): 120

- Độ chính xác tốc độ kéo giãn: ±0.1% dưới điều kiện ổn định

- Vât liệu kiểm tra: Nhưa PLA

Mở công tắc để cung cấp điện vào động cơ Servo của máy Động cơ Servo hoạt động truyền moment xoắn thông qua hộp giảm tốc và tiếp tục truyền moment xoắn vào

2 trục vít me bằng bộ truyền bánh răng với tỉ số truyền 1:1

Dùng một phần mềm được đã được lập trình PLC để điều khiển cho động cơ servo quay, truyền moment xoắn làm 2 chi tiết vít me quay đồng thời Từ đó, tấm kim loại có thể di chuyển lên hoặc xuống, trên tấm kim loại này có gắn hàm kẹp di động thông qua một loadcell và thước quang cũng được gắn với tấm kim loại

Bắt đầu quá trình kéo thử, động cơ servo sẽ truyền moment xoắn qua các chi tiết đã nêu ở trên để đưa hàm kẹp di động di chuyển lên dần Trong lúc đó loadcell sẽ thực hiện nhiệm vụ đo đạc lực kéo với mỗi giây cho ra 2 kết quả, cùng lúc đó thước quang cũng sẽ tính được khoảng cách từ lúc bắt đầu kéo đến khi sản phẩm bị kéo đựt với số

Kết thúc quá trình thử kéo ta thu được kết quả trên phần mềm thử kéo của máy

Hình 4 1 Lắp ráp máy hoàn chỉnh

Hình 4 2 Hình ảnh mẫu thử kéo

Hình 4 3 Hình ảnh mẫu thử kéo sau thí nghiệm

4.2 Cách tiến hành thí nghiệm

Bước 1: Bật công tắc nguồn máy kéo và máy tính đã cài phần mềm thử kéo Kết nối máy tính với máy kéo thông qua đường dây ở tủ điện

Bước 2: Mở chương trình thử kéo trên máy tính và cổng thông tin để lấy giữ liệu thử kéo

Bước 3: Set up máy kéo:

+ Gá mẫu thử kéo lên máy và siết chặt để kéo thư

+ Đầu tiên chọn POWER ON → chỉnh tốc độ kéo 3330 xung (tương ứng với 50mm/phút) 1000 xung tương ứng với 0.25mm/phút

+ Bấm giữ JOB UP hoặc JOG DOWN để chỉnh kẹp đi lên hoặc đi xuống sao cho đúng cữ của mẫu thử kéo

+ Bấm SET HOME để lưu vị trí

+ Bấm Giữ JOG UP để kéo mẫu in 3D cho đến khi đứt rời và kéo dư ra một khoảng để phòng khi mẫu thử kéo khác có độ dẻo cao hơn

+ Bấm SET END để lưu lại vị trí

+ Bấm GO HOME để kẹp trở về vị trí lúc SET HOME và bắt đầu thử kéo

Bước 4: Sau khi đã set up máy kéo xong Ta gá mẫu thử tiếp theo lên chọn SET 0 LUC và SET 0 CHUYEN VI → chọn TAO FILE MOI → chọn GO END để kéo

→ sau khi đã kéo đứt ta vào cổng thông tin để lấy giữ liệu kết quả thử kéo

+ Ta cần SET 0 LUC và SET 0 CHUYEN VI ở mỗi lần thử kéo vì do bánh răng có sai số về độ rơ

+ Sau khi đã lấy kết quả kéo ta cần xoá kết quả đó trên cổng thông tin để có thể nhận kết quả mới cho lần thử kéo tiếp theo

TỔNG HỢP VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ

Tổng hợp kết quả

Phân tích kết quả

5.2.1 Kết quả thông số thí nghiệm với sự thay đổi mật độ điền đầy

Sau khi tiến hành thí nghiệm in với những kiểu mật độ điền đầy mẫu in: 20(%), 40(%), 60(%), 80(%), 100(%) Ta thu được kết quả thực nghiệm và vẽ được biểu đồ như sau:

Hình 5 1 Biểu đồ kết quả thông số thí nghiệm với sự thay đổi mật độ điền đầy

Nhận xét: Từ Biểu đồ kết quả thông số thí nghiệm với sự thay đổi mật độ điền đầy ta thấy rằng mật đồ điền đầy càng cao thì ứng suất tối đa càng cao Tuy nhiên, mật độ điền đầy cao thì thời gian in càng lâu Vì vậy tùy vào chất lượng của sản phẩm in và điều kiện làm việc của chi tiết in mà ta có thể chọn mật độ điền đầy sản phẩm cho hợp lý Ta nên chọn mật độ điền đầy sản phẩm 60(%),80(%) để tiết kiệm thời gian in và chi phí in mà vẫn đạt được độ bền sản phẩm cao

5.2.2 Kết quả thông số thí nghiệm với sự thay đổi số lớp in bên thành mẫu in

Sau khi tiến hành thử nghiệm in với những kiểu thay đổi số lớp in bên thành mẫu in Ta thu được kết quả thực nghiệm và vẽ được biểu đồ như sau như sau:

Hình 5 2 Biểu đồ kết quả thông số thí nghiệm với sự thay đổi số lớp in bên thành mẫu in

Nhận xét: Từ biểu đồ kết quả thông số thí nghiệm với sự thay đổi số lớp in bên thành mẫu in ta thấy được với số lớp in bên thành càng cao thì ứng suất và độ biến dạng càng cao Mẫu in thứ sáu (số lớp in là 1) có ứng suất tối đa thấp hơn mẫu in thứ bảy ( số lớp in là 2) không đáng kể Mẫu in thứ tám (số lớp in là 3) có độ biến dạng thấp hơn mẫu in thứ chin (số lớp in là 4) không đáng kể Vì vậy ta nên chọn số lớp in bên thành mẫu in càng lớn thì chi tiết in càng cứng vững, chắc chắn, độ sai lệch kích thước của chi tiết in thấp

5.2.3 Kết quả thông số thí nghiệm với sự thay đổi số lớp in mặt trên mẫu in

Sau khi tiến hành thử nghiệm in với những kiểu thay đổi số lớp in bao phủ bên trên cùng mẫu in Ta thu được kết quả thực nghiệm và vẽ được như sau:

Hình 5 3 Biểu đồ thông số thí nghiệm với sự thay đổi số lớp in mặt trên mẫu in

Nhận xét: Từ biểu đồ kết quả thông số thí nghiệm với sự thay đổi số lớp in mặt trên mẫu in ta thấy được với số lớp in mặt trên càng cao thì ứng suất càng cao Qua đó ta thấy rằng số lớp in bên trên cùng chi tiết càng lớn thì chi tiết in càng cứng vững, chắc chắn, hạn chế sự co rút nhựa sau khi in, độ sai lệch kích thước của chi tiết in thấp, chi tiết in càng chính xác

5.2.4 kết quả thông số thí nghiệm với sự thay đổi tốc độ in thành

Sau khi tiến hành thí nghiệm in với những kiểu tốc độ in thành của mẫu in: 40 (mm/s), 50 (mm/s), 60 (mm/s), 70 (mm/s), 80 (mm/s) Ta thu được kết quả thực nghiệm và vẽ được biểu đồ như sau:

Hình 5 4 Biểu đồ thông số thí nghiệm với sự thay đổi tốc độ in thành

Nhận xét: Với những kiểu tốc độ in thành của mẫu in: 40 (mm/s), 50 (mm/s), 60 (mm/s),

70 (mm/s), 80 (mm/s) ta thấy rằng ứng suất tối đa của từng chi tiết thay đổi không đáng kể do mẫu thử kéo tương đối nhỏ Tuy nhiên với tốc độ in thấp (40mm/s) thì thời gian in lâu, tốc độ thấp có thể khiến các đường nét (sợi nhựa được đùn ra) không đúng vị trí, gây ra hiện tượng đùn nhựa ở đầu phun Tốc độ in nhanh thì có thể khiến các đường nét (sợi nhựa được đùn ra) không đúng vị trí, khả năng bám dính của các lớp vật liệu thấp, sản phẩm bị biến dạng cong vênh…Vì vậy ta nên chọn tốc độ : 50 (mm/s), 60 (mm/s) để in thành của mẫu in là tối ưu nhất

5.2.5 Thông số thí nghiệm với sự thay đổi tốc độ in bên trong mẫu in

Sau khi tiến hành thí nghiệm in với những kiểu tốc độ in phần điền đầy bên trong của mẫu in: 60 (mm/s), 70 (mm/s), 80 (mm/s), 90(mm/s), 100(mm/s) Ta thu được kết quả thực nghiệm và vẽ được biểu đồ như sau:

Hình 5 5 Biểu đồ thông số thí nghiệm với sự thay đổi tốc độ in bên trong mẫu in

Nhận xét: Từ Biểu đồ thông số thí nghiệm với sự thay đổi tốc độ in bên trong mẫu in ta thấy được tốc độ in càng cao thì độ biến dạng càng thấp Qua đó thấy được tốc độ in cao khiến cho vật liệu in không bền, đồ điền đầy không được tốt Tuy nhiên với tốc độ thấp thì thời gian in càng lâu Tùy vào chất lượng của sản phẩm in và điều kiện làm việc của chi tiết in mà ta có thể chọn tốc in phần lắp đầy bên trong của sản phẩm in cho hợp lý Để qua đó ta có thể tiết kiệm thời gian in và chi phí in

1 Ziemian, C., M Sharma, and S Ziemian, Anisotropic mechanical properties of ABS parts fabricated by fused deposition modelling, in Mechanical engineering 2012, InTech

2 ThS Trần Minh Thế Uyên, Nguyễn Cảnh Hà, Trần Văn Lân, Design and manufacturing the 3d printer machine with FDM technique, 2016

3 Ruben Perez Mananes, Jose Rojo-Manaute, Pablo Gil, “3D Surgical printing and pre contoured plates for acetabular fractures”, Journal of ELSEVIER, 2016

4 J Ni, H Ling, Z Wang, Z Peng, Three-dimensional printing of metals for biomedical applications, Materials Today Bio 3 (2019) 100024

5 Cục thông tin khoa học và công nghệ quốc gia, “in 3d: hiện tại và tương lai”

6 https://www.meme3d.com/10-thong-so-may-in-3d-ban-can-phai-nam/

7 https://maycongcuthanhloi.com/thuoc-quang-la-gi-cong-dung-cau-tao-va-nguyen-ly- hoat-dong-cua-thuoc-quang-hoc/

8 Cục thông tin khoa học và công nghệ quốc gia, “in 3d: hiện tại và tương lai”

9 Pritish Shubha, Arnab Sikidarn, Teg Chand, The Influence of Layer Thickness on Mechanical Properties of the 3D Printed ABS Polymer by Fused Deposition Modeling, Procedia Manufacturing 35 (2019) 1286–1296, Key Engineering Materials Submitted: 2016-04-09, ISSN: 1662-9795, Vol 706, pp 63-67 Accepted: 2016-04-20.