Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí: Thiết kế chế tạo máy đùn và đánh giá chất lượng sợi nhựa 3D PLA

NGUYӈ13+ѬӞC HҦI

THIӂT Kӂ CHӂ TҤ20È<ĈÔ1

9¬ĈÈ1+*,È&+Ҩ7/ѬӦNG SӦI NHӴA 3D PLA

Chuyên ngành: Kӻ thuұW&ѫ.Kt Mã sӕ: 60520103

TP HӖ CHÍ MINH, tháng 0QăP1

Cán Eӝ hѭӟng dүQ khoa hӑF TS Lê Thanh Long

Xác nhұn cӫa Chӫ Wӏch +ӝL ÿӗQJ ÿinh giá luұQ YăQ và TrѭӣQJ Khoa quҧn lý chuyên ngành sau khi luұQ YăQ ÿmÿѭӧF sӱa chӳa

&+Ӫ TӎCH HӜI ĈӖNG 75ѬӢNG KHOA CѪ KHÍ

ĈҤI HӐC QUӔC GIA TP.HCM CӜNG HÒA XÃ HӜI CHӪNGHƬ$VIӊT NAM 75ѬӠNG ĈҤI HӐ& BÁCH KHOA ĈӝFlұS± TӵGR ± HҥQK phúc

1+,ӊ0 9Ө LUҰ1 VĂ1 THҤC 6Ӻ

+ӑ tên KӑF viên: 1*8<ӈ13+ѬӞ&+Ҧ, MSHV: 1770526 Ngày tháng năm sinh: 01/10/1989 1ѫL sinh: 4XҧQJ1DP Chuyên ngành: ӻ thuұW &ѫ Khí Mã Vӕ 60520103

I TÊN Ĉӄ TÀI:

7+,ӂ7.ӂ&+ӂ7Ҥ20È<ĈÔ19¬ĈÈ1+*,È &+Ҩ7/ѬӦ1*6Ӧ,1+Ӵ$'3/$

II 1+,ӊ0 VӨ VÀ 1Ӝ, DUNG:

- 7uPKLӇXFiFORҥLPi\ÿQVӧLQKӵDÿDQJFyPһWWUrQWKӃJLӟLYjOӵDFKӑQORҥLPi\SKKӧSÿӇWLӃQKjQKWKLӃWNӃYjFKӃWҥR

- 7tQK WRiQ Nӻ WKXұW FKL WLӃW FKR FiF Eӝ SKұQ TXDQ WUӑQJ OrQ SKѭѫQJ án WKLӃWNӃFKӃWҥRPi\ÿQVӧLQKӵDYjGӵWUFiFSKiWVLQKYұWWѭWURQJTXiWUuQKKRjQWKLӋQPi\

- V ұQ KjQK Yj ÿLӅX FKӍQK FiF WK{QJ Vӕ Fѫ EҧQ FӫD Pi\ VDX ÿy OӵD FKӑQFiFWK{QJVӕWӕLѭXQKҩWÿӇWLӃQKjQKWKӱQJKLӋP

- 7LӃQ hành sӱ GөQJ phѭѫQJ pháp TX\KRҥFKWKӵFQJKLӋPYӟLFiFWK{QJVӕWtQKÿѭӧFYjWKLӃWOұSSKѭѫQJWUuQKKӗLTX\ÿӇÿiQKJLiWiFÿӝQJFӫDFiFWK{QJVӕÿҫXYjRWӟLNӃWTXҧÿҥWÿѭӧF

III NGÀY GIAO NHIӊM 9Ө: 08/2020

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIӊM 9Ө: 12/2020 V CÁN %Ӝ +ѬӞNG DҮ1: TS Lê Thanh Long

Tp +͛ Chí Minh, ngày 22 tháng 01 QăP 2021

/Ӡ, CҦM Ѫ1

/ӡL ÿҫX tiên, tôi xin cҧm 7Kҫ\/r7KDQK/RQJ ÿm hѭӟQJ dүQ WURQJVXӕW quá trình nghiên cӭu OXұQ YăQ này NhӳQJOӡL khuyên và các tài liӋX nghiên cӭu FӫD 7Kҫ\ ÿmJL~S ÿӥ cho tôi rҩWQKLӅX trong quá trình thӵc KLӋQ ÿҧm bҧo WLӃQÿӝ

FӫD OXұQ YăQ ³7KLӃW NӃ FKӃ WҥR Pi\ ÿQ Yj ÿiQK JLi FKҩW OѭӧQJ VӧL QKӵD3/$´

/XұQ YăQ này là sӵ Qә lӵc EҧQ thân, nhѭng ÿy còn là sӵ giúp ÿӥ và hѭӟQJ GүQWұQ tình cӫD giҧQJ viên hѭӟQJGүn Tôi FNJQJxin Jӱi OӡL cҧm ѫQ PӝWVӕEҥQEqÿӗQJQJKLӋSÿm EӓWKӡLJLDQJySêÿyQJJySNLQKQJKLӋPWKӵFWLӉQWURQJVXӕW quá trình tKӵc hiӋn, không FKӍ là NLӃQ thӭc chuyên môn, kinh nghLӋm, mà còn là Vӵ ÿӝQJ viên, khích lӋ tinh WKҫQ

ĈӗQJ WKӡL tôi FNJQJ xin cҧm ѫQ Quí Thҫy Cô trong khoa &ѫ Khí ÿm tham JLDJLҧQJ dҥy chѭѫQJWUình ThҥF 6ƭ trong thӡL gian tôi theo hӑF ӣ trѭӡQg Quí Thҫy Cô ÿmWUDQJ Eӏ cho tôi nhӳng kiӃQ thӭc ÿӇ FyWKӇ hoàn thành luұn YăQ

&XӕL cùng, xin gӱi OӡL biӃW ѫQ sâu sҳF ÿӃQ tҩW Fҧ nhӳng ngѭӡL thân trong JLDÿuQK ÿӗng nghiӋS QѫL tôi ÿDQJ làPYLӋFÿm luôn thông cҧm, giúp ÿӥ tҥo ÿLӅX kiӋQ và ÿӝng viên trong quá trình hӑFWұS và nghiên cӭu WҥL trѭӡQJ ĈҥL KӑF Bách Khoa Tp Hӗ Chí Minh

Tôi xin chân thành cҧm ѫQ

Tp H͛ Chí Minh, tháng 01 QăP 2021

+ӑF viên

TÓM TҲT

&{QJQJKӋLQ'KD\FzQJӑLOjJLDF{QJEӗLÿҳSOjFiFKPjPӝWYұWWKӇÿѭӧFWҥRKuQKWK{QJTXDOD\HU-by-OD\HUWӯQJOӟSFKӗQJOrQQKDX WӯPӝWP{KuQKPi\WtQKEDFKLӅX

0һFGF{QJQJKӋQj\SKiWWULӇQUҩWQKDQKQKѭQJKLӇXELӃWYӅFiFYұWOLӋXFyWKӇVӱGөQJFKRLQ'FzQNKiKҥQFKӃ

ĈӅWjLQj\JLҧLTX\ӃWYҩQÿӅOLrQTXDQWӟLFKӃWҥRPi\ÿQVӧLQKӵDSKKӧSYjNLӇPWUDÿӝEӅQFӫDQKӵDGӵDWUrQVӵҧQKKѭӣQJFӫDFiFWK{QJVӕWKӵFQJKLӋPÿӇWӯÿyWҥRQrQQKӵDLQGFyWKӇVӱGөQJÿѭӧF&iFWK{QJVӕWKӵFQJKLӋPEDRJӗPQKLӋWÿӝFӫDPi\ÿQWӕFÿӝÿQYjWӍOӋYұWOLӋXYjҧQKKѭӣQJFӫDQKӳQJWK{QJVӕQj\ÿӃQÿӝEӅQNpRFӫDQKӵD

&iFFKLWLӃWÿѭӧFLQUDVӁÿѭӧFNLӇPWUDÿӝEӅQNpRYjVӱGөQJSKѭѫQJSKiSKӗLTX\ÿӇ[iFÿӏQKWK{QJVӕҧQKKѭӣQJOӟQQKҩWWӟLFKҩWOѭӧQJQKӵDVDXNKLÿQ

7ӯNKyDQKӵDLQ'Pi\ÿQVӧLQKӵDÿӝEӅQNpR3/$ ABSTRACT

3D printing technology is an additive manufacturing technique in which a object is built layer by layer based on a predefined three-dimensional computer model

Despite its rapid growth, there is only a limited understanding of the material requirements for 3D printability

The current study deals with 3D filament machine concept and with a tensile stress based mixture design approach for 3D printable plastic The mixtures were

evaluated based on extruder temperatures, extruding speed, and how these factors affect to materials (by tensile strength test)

The printed parts were tested under tensile test machine and the analysis from ANOVA shows that the materials contribute higher significant impact on tensile strength

Keywords: 3D filament, plastic filament extruder, tensile strength, PLA

7URQJ TXi WUuQKWKӵF KLӋQOXұQYăQ W{LFy QKӡWѭYҩQ Yj WKDPNKҧR êNLӃQFKX\rQJLDFNJQJQKѭÿѭӧFKӛWUӧYӅPӝWVӕYұWOLӋXWUDQJWKLӃWEӏSKөFYөF{QJYLӋF

&{QJW\9LӋW0DFKLQHVҧQ[XҩWPi\LQ'YjFXQJFҩSQKӵDLQ' A.3K~F7UѭӣQJ3KzQJ.ӻ7KXұW ± 0989 223 599 ± &ӵX69% Cty TNHH SX PKөWQJ<DPDKD-PRWRU9LӋW1DPĈ{QJ$QK+j1ӝL ĈiQKJLiÿӝEӅQNpRFKRPүXQKӵDWUrQPi\FKX\rQGөQJ

HӑF viên

1JX\ӉQ3KѭӟF+ҧL

1.5.1 Thông sӕ ÿҫXYjRYjÿҫu ra cӫa nhӵa PLA 13

4.3 Tính toán cө thӇ theo thông sӕ trөc vít tiêu chuҭn 54

&ѫVӣ tính toán công suҩt và lӵa chӑQÿӝQJFѫ 55

&+ѬѪ1*ĈÈ1+*,È&+Ҩ7/ѬӦNG SӦI NHӴA 73

ĈiQKJLiVѫEӝ ÿӇ tìm thông sӕ thӵc nghiӋm 73

ĈRÿӝ bӅn kéo: 74

5.3 Quá trình thӵc nghiӋm 77

5.3.1 Các công cө thӵc hiӋn thӵc nghiӋm 78

5.3.2 Tҥo mүu Test 81

5.3.3 KiӇPWUDÿӝ bӅn kéo cӫa tӯng mүu 82

DANH MӨC HÌNH ҦNH

Hình 1.1: Hình ҧnh chӗng lӟSÿӇ tҥo hình 3D 1

Hình 1.2: Tҥo mүu phӭc tҥp bҵng công nghӋ FDM (Metalise, Inc) 3

Hình 1.3: Nguyên lý hoҥWÿӝng công nghӋ FDM 5

Hình 1.4: Quá trình sҧn xuҩt và ӭng dөng nhӵa PLA 6

Hình 1.5: Tiêu thө nhӵa PLA nhӳQJQăPJҫQÿk\WUrQWKӃ giӟi 7

Hình 1.6: Cҩu tҥo hóa hӑc cӫa PLA 8

Hình 1.7: Cuӝn nhӵa PLA và các sҧn phҭm in 3D FDM tӯ nhӵa PLA 10

+uQK0i\ÿQVӧi nhӵDÿӇ bҧn Noztek 11

+uQK0i\ÿQVӧi nhӵa nhӓ công suҩt 0.5-2kg/h 12

+uQK0i\ÿQORҥi vӯa công suҩt 10-20 kg/h 12

+uQK0i\ÿQVӧi nhӵa công nghiӋp tiêu chuҭn 80Kg /giӡ 13

Hình 4.28: ThiӃt kӃ 'Pi\ÿQQKӵa 72

Hình 4.29: Hình thӵc tӃ cӫDPi\ÿQQKӵa 72

Hình 5.1: Khi nhiӋWÿӝ quá cao, nhӵa sӁ bӏ vón cөc 73

Hình 5.2: Sҧn phҭPÿҥt vӟi nhiӋWÿӝ hӧp lý 74

Hình 5.3: Các mүu kiӇPWUDÿӝ bӅn kéo theo tiêu chuҭn ASTM D638-10 75

Hình 5.4: ThiӃt kӃ mүu thӱ ASTM D638-10 Type IV 76

+uQK0i\ÿRÿӝ bӅn kéo cӫa sӧi nhӵa 76

+uQK0i\ÿQSKөc vө thӵc nghiӋm 78

+uQK0i\LQ'PD[3GQJÿӇ in mүu test 79

+uQK0i\GQJÿӇ kiӇPWUDÿӝ bӅn kéo 80

Hình 5.9: Sӱ dөQJPi\LQ'PD[ÿӇ in mүu test tӯ sӧi nhӵDÿѭӧFÿQ 81

Hình 5.10: Các mүXÿѭӧFÿiQKVӕ YjÿѭӧFPDQJÿLNLӇm tra 82

Hình 5.11: Tҧi tӕLÿDWUrQPүu thӱ WUѭӟc khi mүu bӏ ÿӭt 83

Hình 5.12: Bҧng thông sӕ ÿѭӧc nhұp trên minitab 84

Hình 5.13: BiӇXÿӗ phân bӕ cӫDÿӝ bӅn kéo 85

Hình 5.14: ҦQKKѭӣng cӫa các thông sӕ ÿҫXYjROrQÿӝ bӅn kéo 86

+uQK7iFÿӝng qua lҥi giӳa các thông sӕ thӵc nghiӋm 86

Hình 5.16: BiӇXÿӗ kiӇPWUDÿӝ bӅn kéo cӫa mүu sӕ 7 87

DANH MӨC BҦNG BIӆU

Bҧng 1.1: Thông sӕ nhӵa PLA 14

BҧQJ6RViQKFѫWtQKFiFORҥi nhӵa thông dөng 15

Bҧng 4.5: Tên gӑLYjÿѫQYӏ cӫa các giá trӏ tính 53

Bҧng 4.6: Thông sӕ lӵa chӑn tӕFÿӝ ÿӝQJFѫWKHRWUөc vít tiêu chuҭn có sҹn 55

Bҧng 4.7: HӋ sӕ ÿһFWUѭQJFKRQKLӋWÿӝ cӫa mӝt sӕ loҥi nhӵa phә biӃn 57

Bҧng 4.8: NhiӋt dung riêng cӫa mӝt sӕ loҥi vұt liӋu phә biӃn 57

Bҧng 4.9: Ӭng suҩt kéo có thӇ chӑn 64

BҧQJ.tFKWKѭӟc nӕi trөFÿƭDÿmFKӑn 64

Bҧng 4.11: Thông sӕ cӫa bӝ ÿLӅu khiӇn nhiӋWÿӝ REX-C100 65

Bҧng 5.1: Bҧng nhiӋWÿӝ mà máy có thӇ tҥo hình tӕt 73

LӠ,1Ï,ĈҪU

éWѭӣng khoa hӑc cӫa tôi xuҩt phát tӯ nhu cҫu muӕn phát triӇn mӝt loҥi máy ÿQVӧi nhӵa phөc vө công nghӋ in 3D FDM vӟi giá thành phù hӧp, công suҩt nhӓ ÿӇ có thӇ tiӃp cұn thӏ WUѭӡng sӟPKѫQWӯ ÿyQҳm rõ công nghӋ sҧn xuҩt và nâng cҩp OrQFiFGzQJPi\QăQJVXҩt cao và mang lҥi hiӋu quҧ kinh tӃ Bên cҥQKÿyPi\ÿQsӧi nhӵa có thӇ sӱ dөng các loҥi nhӵa tái chӃ ÿӇ giҧPOѭӧng nhӵa thҧi, tái chӃ các loҥi nhӵa giҧm ô nhiӉPP{LWUѭӡng

Khi làm chӫ công nghӋ ÿQ Vӧi nhӵa, nhà sҧn xuҩt có thӇ can thiӋp nhiӅu KѫQÿӇ cung cҩp ra thӏ WUѭӡng nhӵa in 3D có giá thành thҩSFyFiFÿһFWtQKÿӝFÿiRWăQJ WtQK Fҥnh tranh cho công nghӋ in 3D, góp phҫn phә biӃn công nghӋ in 3D nhiӅXKѫQ

Trong luұQYăQQj\W{LVӁ tұp trung vào tính toán thiӃt kӃ chӃ tҥRPi\ÿQsӧi nhӵa chuyên cho nhӵa PLA (vӟL KѫQ  WKӏ phҫn) Yj ÿiQK JLi Fѫ WtQK Fӫa nhӵa thành phҭPÿӇ ÿѭDVҧn phҭm ra thӏ WUѭӡng hoһc cҧi thiӋn thêm chҩWOѭӧng nӃu cҫn

HiӋn nay, ӣ ViӋW 1DP FKѭD Fy QKLӅX ÿѫQ Yӏ phát triӇQ Pi\ ÿQ Vӧi nhӵa chuyên cho in 3D, chӍ có mӝt sӕ ÿѫQ Yӏ nhұp sҹn máy Trung Quӕc vӟi giá thành trên 500 triӋXÿӇ phөc vө sҧn xuҩWYjGƭQKLrQJLiWKjQKVҧn xuҩt vүQFzQFDRFKѭDthӇ cҥnh tranh vӟi các sҧn phҭm nhұp trӵc tiӃp tӯ Trung Quӕc Và vӟi Pi\ÿQVӧi nhӵa này chúng tôi có thӇ JL~SQJѭӡi sҧn xuҩt tiӃt kiӋm rҩt nhiӅXFKLSKtÿҫXWѭFythӇ hӛ trӧ kӻ thuұWÿӇ chӫ ÿӝQJÿDGҥng vұt liӋu, nҳm rõ kӻ thuұWÿӇ tӕLѭXFKLSKtsҧn xuҩt Và quan trӑQJKѫQOjGҫn dҫn phә biӃQPi\ÿQVӧi nhӵDFNJQJQKѭF{QJnghӋ in 3D

'RFiFѭXÿLӇPQKѭWUrQFQJYӟi sӵ cҫn thiӃt cӫa nhu cҫu thӵc tӃ, cho nên chúng tôi xin khҷQJÿӏnh mӝt lҫn nӳa vӅ tính cҩp thiӃWFNJQJQKѭWҫm quan trӑng cӫa ÿӅ tài

CҧP ѫQ WKҫy Lê 7KDQK /RQJ ÿm WҥR ÿLӅu kiӋQ Yj Kѭӟng dүn tôi trong suӕt quá trình thӵc hiӋQÿӅ tài này.

&+ѬѪ1* TӘNG QUAN

1.1 Tәng quan vӅ sӵ phát triӇn cӫa công nghӋ in 3D

Thuұt ngӳ in 3D bao gӗm rҩt nhiӅu các quy trình và công nghӋ khác nhau, cung cҩSÿҫ\ÿӫ các khҧ QăQJÿӇ sҧn xuҩt mӝt chi tiӃt hay toàn bӝ sҧn phҭm bҵng các vұt liӋu khác nhau VӅ FѫEҧn, tҩt cҧ các quy trình và công nghӋ ÿӅXFyÿLӇm chung là viӋc sҧn xuҩWÿѭӧc thӵc hiӋn theo tӯng lӟp, tӯng lӟp mӝt, bӗLÿҳp dҫQÿӇ tҥo ra sҧn phҭm; nJѭӧc vӟLFiFSKѭѫQJSKiSVҧn xuҩt truyӅn thӕng là cҳt gӑt trên nguyên liӋu có sҹn, hoһc các quá trình sӱ dөQJNKX{Qÿ~F

1.1.1 Công nghӋ In 3D

In 3D bҳWÿҫu vӟi mӝt tӋp tin kӻ thuұt sӕ bҳt nguӗn tӯ phҫn mӅm thiӃt kӃ hӛ trӧ bӣi máy tính (CAD) Mӝt khi thiӃt kӃ ÿѭӧc hoàn thành, nó phҧL ÿѭӧc xuҩt ra thành tұSWLQ67/FyQJKƭDOjWӋSWLQÿѭӧc dӏch sang thành vô sӕ các mһWYjÿӍnh cӫa tam giác TӋS67/VDXÿyVӁ ÿѭӧc cҳWWKjQKKjQJWUăP- ÿ{LNKLKjQJQJKuQ- các lӟp 2-D (Hình 1.1)

Hình 1.1: Hình ҧnh chӗng lӟSÿӇ tҥo hình 3D (Cyant, Inc)

0i\LQ'VDXÿyÿӑc các lӟp 2-D, và chҥy in tӯng lӟp, tӯng lӟp chӗng lên nhau, tҥo thành mӝt sҧn phҭm khӕi ba chiӅu Tҩt cҧ các tӋp thiӃt kӃ, bҩt kӇ công nghӋ LQ ' QjR ÿӅX ÿѭӧc cҳt thành tӯng lӟS WUѭӟF NKL LQ Ĉӝ dày lӟp in - kích WKѭӟc cӫa tӯng lӟp in - ÿѭӧF[iFÿӏnh mӝt phҫn bӣi công nghӋ, mӝt phҫn do vұt liӋu, và mӝt phҫQWKHRÿӝ phân giҧi và thӡi gian mong muӕn cӫa bҥn; các lӟp dày

KѫQWѭѫQJÿѭѫQJYӟi thӡLJLDQLQQKDQKKѫQFiFOӟp mӓQJKѫQWѭѫQJÿѭѫQJYӟLÿӝ phân giҧi tӕWKѫQFKLWLӃt mӏQKѫQYjGRÿytWSKҧi xӱ lý sau khi in

1.1.2 Công nghӋ sҧn xuҩt bӗLÿҳp

Nguyên tҳFFѫEҧn nhҩt, phân biӋt in 3D vӟi sҧn xuҩt truyӅn thӕng, là nó là mӝt quy trình sҧn xuҩt bӗLÿҳp In 3D là mӝWSKѭѫQJSKiSVҧn xuҩt hoàn toàn khác dӵa trên công nghӋ tiên tiӃn tҥo nên các bӝ phұn, tӯng lӟp bӗLÿҳp lên, trong các lӟp ÿӝ FKtQK[iFOjPPĈLӅu này vӅ FѫEҧn khác vӟi bҩt kǤ kӻ thuұt sҧn xuҩt truyӅn thӕng nào hiӋn có

Có mӝt sӕ hҥn chӃ ÿӕi vӟi sҧn xuҩt truyӅn thӕng, vӕn là dӵDWUrQODRÿӝng cӫDFRQQJѭӡLYjÿѭӧc làm bҵng tay hoһc máy móc Các công nghӋ Qj\ÿӅu là bӟt ÿLYұt liӋu tӯ mӝt khӕi lӟQĈӕi vӟi nhiӅu ӭng dөng, các quy trình thiӃt kӃ và sҧn xuҩt truyӅn thӕng gây ra rҩt nhiӅXNKyNKăQEDRJӗm công cө ÿҳt tiӅn, dөng cө sҧn xuҩt, và cҫn phҧi có dây chuyӅn lҳp ráp cho các bӝ phұn phӭc tҥp Ngoài ra, các quy trình sҧn xuҩt truyӅn thӕng, chҷng hҥQ QKѭ JLD F{QJ Fy WKӇ dүQ ÿӃn 90% khӕi Oѭӧng nguyên vұt liӋu bӏ OmQJSKt1Jѭӧc lҥi, in 3D là mӝt quá trình tҥRUDFiFÿӕi Wѭӧng trӵc tiӃp, bҵng cách thêm lӟp vұt liӋu theo nhiӅu cách khác nhau, tùy thuӝc vào công nghӋ ÿѭӧc sӱ dөng

Trong nhӳQJ QăP JҫQ ÿk\ F{QJ QJKӋ LQ ' ÿm WLӃn xa trong quá trình tҥo mүu và quy trình sҧn xuҩt công nghiӋp vì công nghӋ ÿmWUӣ nên dӉ tiӃp cұQKѫQÿӕi vӟi các công ty nhӓ và thұm chí cҧ cá nhân Khi các tұSÿRjQOӟQÿDTXӕc gia có quy mô và tiӅm lӵc kinh tӃ lӟn có thӇ sӣ hӳu mӝt máy in 3D, và các máy in 3D nhӓ KѫQ Fy NKҧ QăQJ NpP KѫQ Pӝt chút) bây giӡ có thӇ ÿѭӧc mua vӟL JLi Gѭӟi 500 86'ĈLӅXQj\ÿmJL~SFKRF{QJQJKӋ 'ÿѭӧc tiӃp cұn nhiӅXÿӕLWѭѫQJKѫQYjWӹ lӋ sӱ dөng tiӃp tөc nhân lên theo cҩp sӕ nhân, vӟi nhiӅu ngành nghӅ, hӋ thӕng, vұt liӋu và ӭng dөng mӟi cӫa công nghӋ in 3D

1.2 Tәng quan vӅ in 3D FDM

Công nghӋ in 3D bҵQJ SKѭѫQJ SKiS )'0 )XVHG 'HSRVLWLRQ 0RGHOLQJ ÿѭӧc phát triӇn bӣL 6FRWW &UXPS Yj WKѭѫQJ Pҥi hóa tӯ QăP  7URQJ QKӳng

QăPTXDQKXFҫu cho các bӝ phұn, mô hình chӭFQăQJOLrQWөc phát triӇn và công nghӋ Fused Deposition Modeling rҩt phù hӧp vӟi tҩt cҧ các yêu cҫu ngày nay

Công nghӋ tҥo in 3D bҵQJSKѭѫQJSKiS)'0FyWKӇ tҥo ra nhӳng sҧn phҭm phӭc tҥp mà các công nghӋ tҥo hình truyӅn thӕQJ NK{QJ OjP ÿѭӧc Nhӳng sҧn phҭm vӟi kӃt cҩu phӭc tҥp, nhӳng sҧn phҭm có các khoҧng rӛng bên trong vӟi vӓ ngoài kín, nhӳng sҧn phҭm mang tính chҩt tӯXWѭӧQJ«

Hình 1.2: Tҥo mүu phӭc tҥp bҵng công nghӋ FDM (Metalise, Inc)

Công nghӋ in 3D FDM còn có khҧ QăQJWҥo ra mүu vұt, bӝ phұn thay thӃ cho [ѭѫQJQJѭӡi, hӝp sӑ trong ngành y hӑc, nhӳng bӝ phұn hӛ trӧ FRQQJѭӡLQKѭWD\giҧ, chân giҧÿӇ JL~SFRQQJѭӡi phөc hӗi chӭFQăQJ1Kӡ có tҥo mүu nhanh bҵng SKѭѫQJSKiSLQ')'0PjYLӋc liên kӃt các bӝ phұn hӛ trӧ chӭFQăQJFKRQKӳng QJѭӡi bӏ tai nҥn lao ÿӝng, tai nҥn giao thông trӣ nên dӉ dҥQJKѫQOjPFKRQJѭӡi sӱ dөng không bӏ ÿDX NKL OLrQ NӃt nhӳng bӝ phұn hӛ trӧ Ngoài ra, công nghӋ FDM còn tҥo ra nhӳng chi tiӃWQKѭKӝp sӑ[ѭѫQJWD\[ѭѫQJFKkQFiFEӝ phұQWUrQFѫthӇ FRQQJѭӡLÿӇ phөc vө cho ngành giáo dөc y hӑc

Tӯ các dӳ liӋu CT hoһc MRI, dӳ liӋu sӁ ÿѭӧc xӱ OtVDXÿyÿѭDYjRPi\Wҥo mүu nhanh FDM sӁ tҥo ra các phҫn thay thӃ FKRFRQQJѭӡLQKѭ[ѭѫQJQKѭKӝp sӑ, UăQJ KRһc nhӳng mô hình phөc vө cho viӋc hӑc tұp hay giáo dөc (chҷng hҥQQKѭthұn), và các bӝ phұQ NKiF QKDX ÿѭӧc tҥo mүu bӣi nhӳng vұt liӋu màu sҳc khác nhau, tҥo nhӳng hình ҧnh trӵc quan trong ngành giáo dөc y hӑFWURQJFiFWUѭӡng y &iFP{KuQKFѫTXDQWURQJFѫWKӇ FRQQJѭӡLÿӇ JL~SEiFVƭFKҭQÿRiQFiFWUѭӡng hӧp bӋnh tұWFNJQJQKѭ[iFÿӏnh, lӵa chӑQSKѭѫQJiQÿLӅu trӏ có lӧi nhҩWÿk\OjYҩn ÿӅ ÿѭӧc sӵ quan tâm rҩt lӟQWURQJQJjQK\NKRDĈӕi vӟi kӻ thuұt phөc hӗi chӭc QăQJF{QJQJKӋ in 3D tҥo ra các chi tiӃt giҧ ÿӇ phөc vө cho nhӳng nҥn nhân bӏ mҩt nhӳng bӝ phұn trong tai nҥn, vӟi thӡi gian phөc hӗi nhanh, tҥRKuQKÿӇ liên kӃt các bӝ phұn giҧ Yj Fѫ WKӇ ÿҧm bҧR ÿҥt mөF ÿtFK FKӭF QăQJ Pj NK{QJ OjP QJѭӡi sӱ dөng

+ Nguyên lý hoҥWÿӝng:

™ Nguyên lý hoҥWÿӝng cӫa máy in 3D công nghӋ FDM: Máy in 3D dùng công nghӋ FDM xây dӵng mүu bҵQJFiFKÿQ nhӵa nóng chҧy rӗi hoá rҳn tӯng lӟp tҥo nên cҩu trúc chi tiӃt dҥng khӕi Vұt liӋu sӱ dөng ӣ dҥng sӧLFyÿѭӡng kính tӯ 1.75 ± PPÿѭӧc dүn tӯ mӝt cuӝn tӟLÿҫXÿQPjFKX\ӇQÿӝQJÿLӅu khiӇn bҵQJÿӝQJFѫservo Khi sӧLÿѭӧc cҩp tӟLÿҫXÿQQyÿѭӧc làm nóng VDXÿyQyÿѭӧFÿҭy ra qua YzLÿQOrQPһt phҷQJÿӃ

™ Trong máy in 3D (FDM) vұt liӋu nóng chҧ\ ÿѭӧF ÿҭ\ UD ÿҫX ÿQ VӁ di chuyӇn mӝt biên dҥQJ'Ĉӝ rӝng cӫDÿѭӡQJÿQFyWKӇ WKD\ÿәi trong khoҧng tӯ (tӯ PP ÿӃQ PP  Yj ÿѭӧF [iF ÿӏnh bҵQJ NtFK WKѭӟc cӫa miӋQJ ÿQMiӋng cӫDYzLÿQNK{QJWKӇ WKD\ÿәi trong quá trình tҥo mүu, vì thӃ cҫn phân tích các mô hình tҥo mүXWUѭӟc khi chӑQYzLÿQWKtFKKӧp

Hình 1.3: Nguyên lý hoҥWÿӝng công nghӋ FDM [2]

Tӯ máy in 3D (FDM) lӟp vұt liӋu nóng chҧ\ ÿѭӧF ÿQ UD Qy QJXӝi nhanh trong khoҧQJV Yjÿ{QJFӭng lҥi Khi mӝt lӟSÿѭӧc phӫ hoàn thành trên mһt phҷng thì sӁ di chuyӇn sang mӝt lӟp khác mӓQJ WK{QJ WKѭӡng tӯ 0,17PP ÿӃn PPYjTXiWUuQKÿѭӧc lһp lҥLFKRÿӃn khi tҥo xong sҧn phҭm

VӅ vұt liӋu tҥo mүX NKi ÿD Gҥng: Trong công nghӋ tҥo mүu nhanh FDM, ÿѭӡQJNtQKÿQUDWӯ vòi phun nҵm trong khoҧng 0,25-1mm, vì vұy hҫu hӃt các loҥi vұt liӋu nhiӋt dҿRÿӅu có thӇ dáp ӭQJÿѭӧc vӟi viӋFWKD\ÿәLNtFKWKѭӟc Ngoài ra, cùng mӝt loҥi vұt liӋX QKѭQJ Fy WKӇ sӱ dөng nhiӅu màu sҳF NKiF QKDX ÿӇ tҥo ra nhӳng chi tiӃt yêu cҫu nhiӅu màu sҳc Công nghӋ tҥo mүu nhanh FDM tҥRFѫWtQKtӕt cho vұt liӋu tҥo mүXOjQJX\rQQKkQFѫEҧn dүn ÿӃn sӵ phát triӇn nhanh chóng cӫa công nghӋ này, bӣLYuQyÿiSӭng tӕLÿDFiF\rXFҫXÿDGҥng cӫDQJѭӡi sӱ dөng vұt liӋu

Trong nhӳQJQăPTXDQKXFҫu cho các bӝ phұn, mô hình chӭFQăQJOLrQWөc phát triӇn và công nghӋ FDM rҩt phù hӧp vӟi các yêu cҫu ngày nay Công nghӋ FDM có thӇ tҥo ra nhӳng sҧn phҭm phӭc tҥp mà các công nghӋ tҥo hình truyӅn thӕQJNK{QJOjPÿѭӧc Nhӳng sҧn phҭm vӟi kӃt cҩu phӭc tҥp, nhӳng sҧn phҭm có

các khoҧng rӛng bên trong vӟi vӓ ngoài kín, nhӳng sҧn phҭm mang tính chҩt tӯu WѭӧQJ«

1.3 Giӟi thiӋu vӅ nhӵa PLA 1.3.1 Nhӵa PLA là gì?

Axit polylactic hoһc polylactic acid hoһc polylactide (PLA) là nhӵa polyester nhiӋt dҿo phân hӫy sinh hӑc có nguӗn gӕc tӯ các nguӗn tài nguyên tái tҥRQKѭWLQKbӝt ngô (ӣ Hoa KǤ và Canada), rӉ sҳn, khoai tây chiên hoһc tinh bӝt (chӫ yӃu ӣ châu Á) hoһc mía (ӣ phҫn còn lҥi cӫa thӃ giӟi)

Hình 1.4: Quá trình sҧn xuҩt và ӭng dөng nhӵa PLA [2]

Nhu cҫu nhӵa PLA sӁ phát triӇn rҩWQKDQKWURQJWѭѫQJODLYuWKkQWKLӋn môi WUѭӡQJDQWRjQFKRQJѭӡi sӱ dөng Vӟi yêu cҫu bҧo vӋ P{LWUѭӡQJQJj\FjQJWăQJthì sҧn phҭm này sӁ ÿѭӧc sӱ ÿөng rӝQJUmLKѫQVӁ có nhiӅu chính sách hӛ trӧ ÿӇ vұt liӋXQj\ÿѭӧc ӭng dөng rӝQJUmLKѫQQӳa

7URQJÿӅ tài này, sӁ tұp trung chӫ yӃu vào các thông sӕ ÿQÿӇ ÿQVӧi nhӵa PLA, vì nó sӱ dөng tӟi 90% trong in3D

Hình 1.5: Tiêu thө nhӵa PLA nhӳQJQăPJҫQÿk\WUrQWKӃ giӟi [2]

(Theo Nova Institute)

1.3.2 Tính chҩt vұt liӋu a Tính chҩt hóa hӑc

Do tính chҩWÿӕi xӭng bàn tay cӫa axit lactic, mӝt sӕ dҥng polylactide khác biӋt tӗn tҥi: poly-L-lactide (PLLA) là sҧn phҭm tӯ quá trình trùng hӧp L, L-lactide FzQ ÿѭӧc gӑi là L-lactide) PLA hòa tan trong dung môi clo, benzen nóng, tetrahydrofuran và dioxan

Hình 1.6: Cҩu tҥo hóa hӑc cӫa PLA [1]b Tính chҩWFѫKӑc và vұt lý

Các polyme PLA tӯ polyme thӫ\WLQKY{ÿӏQKKuQKÿӃn polyme bán tinh thӇ và tinh thӇ cao vӟi quá trình chuyӇn pha thӫ\ WLQK R& Yj FiF ÿLӇm nóng chҧy 130-180oC PLLA có nhiӋWÿӝ chuyӇn pha thӫy tinh 60±65 °C, nhiӋWÿӝ nóng chҧy 173± ƒ& Yj P{ ÿXQ NpR FăQJ ±16 MPa PLA chӏu nhiӋt có thӇ chӏX ÿѭӧc nhiӋt ÿӝ 110 °C Các tính chҩWFѫKӑFFѫEҧn cӫa PLA là giӳa các polystyrene và PET NhiӋWÿӝ nóng chҧy cӫa PLLA có thӇ WăQJOrQ-50 °C và nhiӋWÿӝ biӃn dҥng nhiӋt cӫa nó có thӇ WăQJ Wӯ khoҧQJ  ƒ& OrQ ÿӃn 190 °C bҵng cách pha trӝn polymer vӟi PDLA (poly-D-lactide) PDLA và PLLA tҥo thành mӝt stereocomplex rҩWWKѭӡng xuyên vӟi sӵ kӃWWLQKWăQJOrQ6ӵ әQÿӏnh nhiӋWÿӝ ÿѭӧc tӕLÿDKyDNKLsӱ dөng hӛn hӧSQKѭQJQJD\Fҧ ӣ nӗQJÿӝ thҩSKѫQ±10% PDLA, vүn còn mӝt sӵ cҧi thiӋQÿiQJNӇ7URQJWUѭӡng hӧp sau, PDLA hoҥWÿӝQJQKѭPӝt tác nhân tҥo mҫPGRÿyOjPWăQJWӕFÿӝ kӃt tinh Phân hӫy sinh hӑc cӫa PDLA chұPKѫQVRvӟL 3/$ GR ÿӝ kӃW WLQK FDR KѫQ FӫD 3'/$ &iF P{ ÿXQ Xӕn cӫD 3/$ FDR KѫQpolystyrene và PLA có khҧ QăQJFKӏu nhiӋt tӕt

Mӝt sӕ công nghӋ QKѭ ӫ, thêm chҩt tҥo mҫm, tҥo thành vұt liӋu tәng hӧp bҵng sӧi hoһc hҥt nano, mӣ rӝng chuӛi và giӟi thiӋu các cҩu trúc liên kӃWQJDQJÿmÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ WăQJFѭӡng tính chҩWFѫKӑc cӫa các polyme PLA Axit polylactic

có thӇ ÿѭӧc xӱ lý giӕQJQKѭKҫu hӃt nhӵa nhiӋt dҿo thành sӧi (ví dө, sӱ dөng quy trình kéo sӧi nóng chҧy truyӅn thӕng) và màng PLA có các tính chҩWFѫKӑFWѭѫQJtӵ QKѭ3(7(QKѭQJFyQKLӋWÿӝ sӱ dөng liên tөc tӕLÿDWKҩSKѫQÿiQJNӇ VӟLQăQJOѭӧng bӅ mһt cao, PLA có khҧ QăQJLQGӉ dàng làm cho nó ÿѭӧc sӱ dөng rӝng rãi trong in 3-'Ĉӝ bӅn kéo cho PLA in 3-'ÿmÿѭӧF[iFÿӏQKWUѭӟFÿy

Ngoài ra còn có nhiӅu (L-lactide-co-D, L-lactide) (PLDLLA) - ÿѭӧc sӱ dөng làm giàn giáo PLDLLA / TCP cho kӻ thuұW[ѭѫQJ

c Hàn dung môi

PLA có thӇ ÿѭӧc hàn dung môi bҵng cách sӱ dөng dichloromethan

1.3.3 Ӭng dөng cӫa nhӵa PLA

PLA có thӇ ÿѭӧc xӱ lý bҵQJFiFKpSÿQQKѭLQ' pSSKXQÿ~FWKjQKWҩm phim và màng mӓng và kéo sӧi, cung cҩp truy cұp vào nhiӅu loҥi vұt liӋu PLA ÿѭӧc sӱ dөng làm vұt liӋXFKRFiFPi\LQ'ÿѭӧc chӃ tҥo bҵng sӧi nóng chҧ\ÿӇ bàn (ví dө: RepRap) Các chҩt rҳn in PLA có thӇ ÿѭӧc bӑc trong các vұt liӋX ÿ~FgiӕQJQKѭWKҥFKFDRVDXÿyÿӕWFKi\WURQJOzQXQJÿӇ có thӇ lҩSÿҫy khoҧng trӕng kӃt quҧ bҵng kim loҥi nóng chҧ\ĈLӅXQj\ÿѭӧc gӑLOjÿ~F3/A chҧy", mӝt loҥi ÿ~FPүu chҧy

Hình 1.7: Cuӝn nhӵa PLA và các sҧn phҭm in 3D FDM tӯ nhӵa PLA

(Tӯ công ty Prusa, Inc)

Có khҧ QăQJ SKkQ Kӫy thành axit lactic vô hҥL 3/$ ÿѭӧc sӱ dөQJ QKѭ Yұt cҩy ghép y tӃ Gѭӟi dҥQJQHRÿLQKYtWÿƭDJKLPTXHYjOѭӟi Tùy thuӝc vào tӯng loҥi cө thӇ, nó tӵ hӫ\ErQWURQJFѫWKӇ WURQJYzQJWKiQJÿӃQQăP6ӵ suy thoái dҫn dҫn này là mong muӕQÿӕi vӟi mӝt cҩu trúc hӛ trӧ, bӣi vì nó dҫn dҫn chuyӇn tҧi tӟLFѫWKӇ (ví dө xѭѫQJ NKLNKXYӵFÿyOjQKOҥLĈһFWtQKÿӝ bӅn cӫa cҩy ghép PLA Yj3//$ÿѭӧc ghi nhұn rõ ràng

3/$FNJQJFyWKӇ ÿѭӧc sӱ dөQJQKѭPӝt vұt liӋXÿyQJJyLFyWKӇ phân hӫy, hoһFÿ~FpSSKXQKRһc bên thành sӧL/\YjW~Lÿmÿѭӧc làm tӯ vұt liӋu này Vӟi dҥng tҩm phim, nó co lҥi khi gia nhiӋWYjÿѭӧc sӱ dөng trong các ӕng co Nó rҩt hӳu ích cho sҧn xuҩWEDREuÿӵng dҥng rӡi, túi chҩt thҧi, bao bì thӵc phҭm, và bӝ ÿӗ ăQdùng mӝt lҫn Ӣ dҥng sӧi và vҧi không dӋW 3/$ FNJQJ Fy QKLӅu công dөng tiӅm QăQJYtGө QKѭYҧi nhӗLÿӋm, quҫn áo dùng mӝt lҫn, mái hiên, sҧn phҭm vӋ sinh phө nӳ và tã lót Nhӡ khҧ QăQJWѭѫQJWKtFKVLQKKӑc và khҧ QăQJSKkQKӫy sinh hӑc

cӫD Qy 3/$ FNJQJ ÿm WuP WKҩy nhiӅu sӵ TXDQ WkP QKѭ Pӝt giàn giáo polymer cho mөFÿtFKSKkQSKӕi thuӕc

0i\ÿQ VӧLQKӵD

Có 2 loҥLPi\ÿQFKtQKOjGҥng dành cho cá nhân vӟi giá thành thҩp, và loҥi công nghiӋSÿӇ ÿѭDYjRVҧn xuҩt hàng loҥt

0i\ÿQVӧi nhӵDÿӇ bàn sӱ dөng cho mөFÿtFK',<nghiên cӭu

&iFPi\ÿQVӧi nhӵa hiӋQQD\ÿӅu ӭng dөng nguyên lý cӫa máy ép ÿQYӟi ÿҫXÿQFyÿѭӡng kính bҵng chính sӧi nhӵa mong muӕn (1.75mm hoһc 3mm) Sӧi nhӵDVDXÿyVӁ ÿѭӧc làm nguӝi (có thӇ dùng quҥt hoһFQѭӟc) Rӗi tӟi bӝ phұn tang cuӕn

Hình 1.8: 0i\ÿQVӧi nhӵDÿӇ bàn Noztek

(Công ty Noztek)

0i\ÿQVӧi nhӵa chuyên dөng

0i\ÿQVӧi nhӵDLQGÿѭӧc bán rӝng rãi trên thӏ WUѭӡng, và nhiӅu nhҩWFNJQJtӯ Trung Quӕc, vӟi mӭFJLiÿDGҥng cho nhiӅu ӭng dөQJQKѭFKRNKiFKKjQJF{QJty nhӓ, phòng thí nghiӋm vӟi mөFÿtFKSKөc vө chính hӑ

Loҥi thӭ hai là loҥi công suҩt lӟn, bán cho các nhà máy sҧn xuҩt sӧi nhӵa in3d Ӣ ÿk\NK{QJÿӅ cұp tӟLFiFPi\ÿQVӧi nhӵa in3d mini, nhӳng loҥi máy công

Hình 1.11: 0i\ÿQVӧi nhӵa công nghiӋp tiêu chuҭn 80Kg /giӡ [10]1.4.4 0i\ÿQVӧLQKӵDFKҩWOѭӧQJFDR

&iFKmQJQѭӟc ngoài Công suҩt công nghiӋp tiêu chuҭn tӯ 300.000-500.000

$, Công suҩWWѭѫQJWӵ hàng Trung QuӕFQKѭQJJLiFDRKѫQNKRҧng 3 lҫn

Hình 1.12: 0i\ÿQF{QJVXҩt lӟn [26]1.5 &ѫVӣ WtQKWRiQPi\ÿQVӧi nhӵa

1.5.1 Thông sӕ ÿҫXYjRYjÿҫu ra cӫa nhӵa PLA

VӅ vұt liӋX ÿQ 1ҳP ÿѭӧc thông sӕ ÿҫX YjR Yj ÿҫX UD ÿӇ ÿiQK JLi FKҩt Oѭӧng cӫa máy ÿQ

7Uѭӟc tiên là phҧi biӃt thuӝc tính cӫa nhӵDÿӇ WtQKWRiQOѭӧng nhiӋt cung cҩp Ĉӝ nhӟt cӫa nhӵa tӯ ÿyWtQKÿѭӧc ma sát và lӵc cҫn thiӃt cӫDÿӝQJFѫÿQ

Thông sӕ ÿҫu vào

Bҧng 1.1: Thông sӕ nhӵa PLA [11]

NhiӋWÿӝ hóa tinh thӇ 600C

Giá sӧi nhӵa Bán lҿ tӯ 28ÿ

Ӭng dөng chính Sҧn phҭm thân thiӋQP{LWUѭӡng

Thông sӕ ÿҫu ra và So sánh vӟi các loҥi nhӵa khác

Bҧng 1.2: 6RViQKFѫWtQKFiFORҥi nhӵa thông dөng [1]7KXӝF WtQK YұW

0ұWÿRRM 0.90-0.91 g/cm3 1.0-1.4 g/cm3 1.3 g/cm3 1KLӋW ÿӝ KyD WLQK

WKӇ (Tg) -20 ± 20 °C -85 ± 105 °C 60-65 °C ĈLӇP QyQJ FKҧ\

1KLӋWÿӝOjPYLӋF 200-230 °C 210-230 °C 160-220 °C

Modul Young 1.3-1.5 GPa 1.7 -2.8 GPa 2-3.5 GPa

0RGXOGҿR 1.5-2 GPa 1.5-2.7 GPa 2.4-4 GPa

1.5.2 Phҫn tính toán

HiӋn tҥi các trөFYtWÿQÿmÿѭӧc tiêu chuҭn hóa nên viӋc tính toán không gһp nhiӅXNKyNKăQ 7K{QJTXDEҧng tra tӯ nhà sҧn xuҩt ta sӁ có các thông sӕ cӫa vít ÿQ&yUҩt nhiӅu loҥLYtWÿQQKѭQJWK{QJGөng nhҩt vүn là trөF YtWÿѫQ7K{QJqua công suҩW ÿQ EDQ ÿҫu, ta chӑn loҥL WѭѫQJ ӭng vӟi công suҩt vӯa và nhӓ vӟi ÿѭӡng kính 40mm

- Tính toán công suҩWÿQOѭXOѭӧQJÿQ

- Công suҩt cӫDÿӝQJFѫÿQWѭѫQJӭng

- Các thông sӕ cӫa nhӵa ҧQKKѭӣng tӟLFѫKӑc cӫa máy

Tӯ thông sӕ này ta xem nhӵa cҫQ ÿQ Fy FiF FKӍ WLrX QKѭ QjR WtQK WRiQchuҭQ[iFKѫQ

1.6 MөFWLrXYjêQJKƭD 1.6.1 éQJKƭDFӫDÿӅ tài:

Thӏ WUѭӡQJ LQ G ÿҥt giá trӏ 4.2 tӹ ÿ{ QăP  Yj Gӵ ÿRiQ VӁ WăQJ WUѭӣng gҩp 10 lҫQYjRQăP7Kӏ WUѭӡng này sӁ phát triӇQNKiQKDQKYjFNJQJOjOêGRÿӅ WjLQj\UDÿӡi nhҵm ÿiSӭng nhu cҫu và xu thӃ cӫa thӃ giӟi

VӅ nhӵa in 3d các loҥi thì hiӋQQD\ÿDSKҫn vүn nhұp tӯ Trung QuӕFYjFKѭDcó công ty sҧn xuҩt nhӵa in3d nӝL ÿӏa lӟn Vӟi giá thành sҧn xuҩt bҵng 20% giá nhұp khҭXQyFNJQJOjPӝWFѫKӝi và thách thӭFÿӇ tӵ sҧn xuҩt và cung ӭng nhӵa in 3d made in ViӋt Nam

1.6.2 Mөc tiêu cӫDÿӅ tài:

Sҧn xuҩWÿѭӧc sӧi nhӵa in tiêu chuҭn trên thӏ WUѭӡQJÿiSӭQJÿѭӧc các thông sӕ Fѫ Eҧn Hoàn thiӋn máy, thiӃt kӃ và tӕL ѭX QKҵm tiӃt kiӋm chi phí hoҥW ÿӝng, QkQJFDRQăQJVXҩt, giҧm giá thành và cҥQKWUDQKÿѭӧc vӟi sӧi nhӵa in 3d tӯ Trung Quӕc

&+ѬѪ1* 3+ѬѪ1*3+È31*+,Ç1&ӬU

2.1 &ѫVӣ lý thuyӃt

2.1.1 Giӟi thiӋu vӅ công nghӋ ÿQ

ĈQFyQJKƭDOjÿҭy hoһc ép vұt liӋu ra ngoài qua mӝt khe hӣ ÿӇ tҥo ra sҧn phҭm tӯ nguyên vұt liӋu thô thêm vào (Chris Rauwendaal, 2013) Vào nhӳQJQăP1870, chiӃc máy trөFYtWÿҫXWLrQÿѭӧc phát triӇn và vào nhӳQJQăPQyÿѭӧc sҧn xuҩWWKѭѫQJPҥi tҥi Hoa KǤ Ӣ FKkXÆX)UDQFLV6KDZYj3DXOWURHVWHUÿmSKiWtriӇn hӋ thӕQJÿQPDQJWtQKWKѭѫQJPҥLYjRQăP&URZWKHU 

Công nghӋ ÿQÿѭӧc giӟi thiӋu vào cuӕLQăPF{QJQJKӋ Qj\ÿmFiFKmҥng hóa hӋ thӕQJ Pi\ ÿQ EҵQJ FiFK FjL ÿһt nhiӋW ÿӝ chính xác trong quá trình ÿQ 1Kӡ sӵ phát triӇn cӫa công nghӋ Qj\ SKѭѫQJ SKiS ELӃn dҥng dҿR ÿm ÿѭӧc giҧm thiӇu mӝt cách hiӋu quҧ ViӋc sҧn xuҩt các nhӵa nhiӋt dҿR NKiF QKDX FNJQJWăQJOrQVRQJVRQJYӟi nKDX0i\ÿQFKӍ có thӇ ÿQPӝt sӕ loҥi nhӵa nhҩWÿӏnh ĈyOjOêGRWҥi sao tҫm quan trӑng cӫa viӋc thiӃt kӃ và sҧn xuҩWPi\ÿQÿӇ có thӇ kӃt hӧp và xӱ lý nhiӅu loҥi nhӵa khác nhau ThiӃt kӃ Fѫ Eҧn cӫD Pi\ ÿQ NK{QJWKD\ÿәi VӅ nguyên tҳc, mӑLPi\ÿQWXân theo quy trình hoҥWÿӝng nhҩWÿӏnh trong quá trình sҧn xuҩt (Crowther, 1998)

Nhu cҫu sҧn phҭm nhӵDWăQJOrQFQJYӟi sӵ phát triӇn cӫDPi\ÿQWKӃ hӋ Pi\ÿQWLӃp theo chӫ yӃu tұp trung vào viӋc chӃ tҥRNKX{Q1Jj\QD\Pi\ÿQÿmÿѭӧc phát triӇn bҵng nhiӅu cách, sӵ chú ý cӫa các kӻ VѭKLӋQÿҥLÿmWKD\ÿәi hình thӭc cә ÿLӇn cӫa nó sang hình thӭc hiӋQÿҥi Mӛi thiӃt kӃ ÿѭӧc ghi chú cho mӛi lҫn sӱ dөng

Hình 2.1: Mһt cҳt ngang cӫDPi\ÿQ [7]

GҫQ ÿk\ KӋ thӕQJ Pi\ ÿQ ÿm KRjQ WRjQ Wӵ ÿӝng và có sӵ phát triӇQ Yѭӧt bұc trong hӋ thӕQJÿQ+Ӌ thӕQJÿQQj\ÿiSӭng các nhu cҫu cao vӅ sҧn xuҩt ӕng nhӵDÿӃn các vұWÿѭӧc in bҵng máy in 3D bҵng cách sӱ dөng cùng mӝWPi\pSÿQvӟi sӵ kӃt hӧp cӫa các công nghӋ mӟi nhҩt Sӵ phát triӇn trong công nghӋ này có hai nhánh, nhánh thӭ nhҩt có hiӋu quҧ cao và cái còn lҥi phát triӇn thành phҭm Nó tích hӧp công nghӋ bӅ mһt và sӱ dөng công nghӋ Nano Các chҩt tҥo màng sinh hӑc

bӅn vӳng / thân thiӋn vӟL P{L WUѭӡng nKѭ PLA hoһc Nano-composite (SAKAI,

2013)

2.1.2 4XiWUuQKÿQ

ViӋF ÿQ Yұt liӋu nhӵD ÿӇ sҧn xuҩt thành phҭm cho các ӭng dөng công nghiӋp hoһc tiêu dùng là mӝt quá trình tích hӧp, vӟLPi\ÿQOjPӝt thành phҫn cӫa toàn bӝ dây chuyӅn Trong mӝt sӕ ӭng dөng, dây chuyӅn sҧn xuҩt rҩt dài vӟi nhiӅu WKDR WiF ÿzL KӓL QJѭӡi vұn hành phҧi giao tiӃp và làm viӋF FQJ QKDX ÿӇ tҥo ra thành phҭP ÿҥt yêu cҫu kӻ thuұt NӃX FjL ÿһt nhiӋW ÿӝ cӫD Pi\ ÿQ NK{QJ FKtQKxác, thành phҫn vұt liӋXNK{QJÿѭӧc pha chӃ ÿ~QJFiFKOjPmát trên hӑng cҩp liӋu cӫD Pi\ ÿQ NK{QJ FKҥ\ ÿ~QJ QKLӋW ÿӝ nóng chҧy ӣ cuӕL Pi\ ÿQ NK{QJ FKtQKxác, nhiӋWÿӝ bӇ OjPPiWNK{QJÿѭӧFÿһt chính xác, bӝ kéo ӣ cuӕLGk\ÿDQJFKҥy sai tӕFÿӝ, hoһc bҩt kǤ ÿLӅu kiӋn vұn hành không chính xác nào khác hoһc kӃt hӧp các

ÿLӅu kiӋn, sҧn phҭm có thӇ NK{QJÿiSӭng thông sӕ kӻ thuұt cӫa khách hàng Mӛi EѭӟFWURQJTX\WUuQKÿӅXWăQJWKrPJLiWUӏGRÿyVҧn phҭPÿҥt giá trӏ lӟn nhҩt ӣ cuӕi dây chuyӅQ &jL ÿһt không phù hӧp ӣ ÿҫu quy trình có thӇ khiӃn sҧn phҭm NK{QJÿѭӧc chҩp nhұn ӣ cuӕLTX\WUuQKVDXNKLÿmWKrPQKLӅu giá trӏ KѫQÿiQJNӇ TӕFÿӝ cӫDFiFEѭӟc quy trình khác nhau phҧi phù hӧSÿӇ ÿҧm bҧo sҧn phҭm tuân thӫ

Hình 2.2: Quy trình sҧn xuҩt sӧi nhӵa bҵQJSKѭѫQJSKiSÿQ [7]

4Xi WUuQKÿQÿѭӧc thӇ hiӋn trong hình 2.1 Vұt liӋu nhӵD ÿѭӧc tiӃp nhұn, kiӇPWUDYjOѭXWUӳ7UѭӟFNKLpSÿQQKӵa có thӇ ÿѭӧc pha trӝn vӟi các chҩt phө gia (chҩt әQÿӏnh nhiӋt, әQÿӏnh oxy hóa, әn ÿӏnh tia cӵc tím, v.v.), chҩt màu hoһc chҩWF{ÿһc, chҩt chӕng cháy, chҩWE{LWUѫQYYÿӇ tҥRUDÿһc tính sҧn phҭm mong muӕn Mӝt sӕ hӋ thӕng nhӵa phҧLÿѭӧFOjPNK{WUѭӟFNKLpSÿQÿӇ loҥi bӓ sӵ phân hӫy nhӵDGRÿӝ ҭm Các loҥi nhӵDNKiFWKѭӡng không yêu cҫu làm khô, có thӇ phҧi làm khô nӃXFK~QJÿѭӧc bҧo quҧn trong kho lҥQKYjÿѭDYjRP{LWUѭӡng ҩm, làm FKRKѫLҭPQJѭQJWө trên bӅ mһt hҥt nhӵa, vҧy, hoһc bӝt Sau khi nhӵahoһc hӛn hӧp ÿѭӧc làm khô và các thành phҫQ ÿѭӧc trӝn lүn, hӛn hӧS WUrQ ÿѭӧF ÿѭD ÿӃn máy ÿQQѫLQyÿѭӧc nҩu chҧy, trӝn và chuyӇQÿӃQÿҫu tҥRKuQKÿӇ tҥo hình Sau khi ra

muӕQ Yj ÿѭӧc kéo ra khӓL Pi\ ÿQ Yӟi vұn tӕF NK{QJ ÿәL ÿӇ ÿҥW ÿѭӧc tiӃt diӋn thích hӧp Các hoҥWÿӝng thӭ cҩp, tӭc là xӱ lý nhiӋt, hút ҭm, v.v., có thӇ ÿѭӧc thӵc hiӋn ngay sau bӝ phұn kéo Cuӕi cùng, sҧn phҭPÿѭӧc kiӇPWUDÿyQJJyLYj[Xҩt [ѭӣng

a Trӝn hӛn hӧp nguyên liӋu thô

Tùy thuӝc vào yêu cҫu cӫa sҧn phҭm, có thӇ cҫn mӝt sӕ pha trӝn trѭӟc hoһc trӝn thành phҫQ WUѭӟF NKL pS ÿQ 7Uӯ khi mӝt nguyên liӋu nhӵa duy nhҩW ÿѭӧc WKrPYjRPi\ÿQFiFKWӕt nhҩWÿӇ kӃt hӧp các nguyên liӋu thô khác nhau và giӳ chúng phân bӕ ÿӗQJÿӅXWUѭӟFNKLÿѭDYjR Pi\ÿQKӑng cҩp liӋu phө thuӝc vào các yӃu tӕ khác nhau Mӝt sӕ yӃu tӕ cҫn xem xét là

‡7iFKEӝt và viên

‡3KkQEӕ ÿӗQJÿӅu các chҩt phө JLDÿѭӧFÿѭDYjRӣ nӗQJÿӝ thҩp ‡7iFKFiFWKjQKSKҫn trong phӉu thӭFăQFKRONJ

‡7UӝQÿ~QJFiFK

‡*Lӟi thiӋu các cҩSÿӝ quay vòng khác nhau

‡%ә sung các chҩt phө gia lӓng vào trөFYtWÿѫQFӫDPi\ÿQ ‡3KkQSKӕi bӝt / hӛn hӧp bӝWÿӗQJÿӅu

Cách tӕt nhҩWÿӇ ÿҧm bҧo phân phӕi thành phҫQÿӗQJÿӅu là cҩp vұt liӋu cho tӯng thành phҫn bҵng các bӝ nҥp khác nhau ngay phía trên phӉu cҩp liӋu cӫa máy ÿQ*Lҧ sӱ Fyÿӫ không gian và khay nҥSÿӇ chӭa các thành phҫn nhӵa khác nhau, cҩp liӋXWKHRSKѭѫQJSKiSWUӑQJOѭӧng hoһc giҧm trӑQJOѭӧQJÿҧm bҧo mӛi thành phҫQ ÿѭӧc thêm vào theo tӹ lӋ chính xác, trong khi viӋc bә sung ngay phía trên hӑng nҥp sӁ giҧm thiӇu sӵ phân tách thành phҫQ1KѭӧFÿLӇm cӫDSKѭѫQJSKiSQj\là chi phí cӫa bӝ nҥp trӑng lӵc, không gian cҫn thiӃt nӃu có nhiӅX KѫQ Eӕn hoһc QăPWKjQKSKҫn, và nӃu các bӝ nҥSNtFKWKѭӟFNKiFQKDXÿѭӧc yêu cҫu Giҧ sӱ mӝt sӕ thành phҫQ ÿѭӧc thêm vào ӣ nӗQJ ÿӝ rҩt thҩp (<1%) trong khi các thành phҫn NKiFÿѭӧc thêm vào ӣ nӗQJÿӝ FDR!