Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường: Chế tạo thiết bị đo độ loang của chất kết dính cấu thành vật liệu in 3D trong xây dựng sử dụng ánh sáng cấu trúc

Vì kỹ thuật này có khả năng loại bỏviệc sử dụng ván khuôn, các đặc tính lưu biến của vật liệu đặc biệt quan trọng để vật liệu được bơm và có thể giữ hình dạng sau quá trình in [5].. Khả

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG

——————– * ———————

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRỌNG ĐIỂM CẤP TRƯỜNG

NĂM HỌC 2021 - 2022

CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO ĐỘ LOANG

CỦA CHẤT KẾT DÍNH CẤU THÀNH VẬT LIỆU IN 3D TRONG XÂY DỰNG SỬ DỤNG ÁNH SÁNG CẤU TRÚC

Mã số: ĐT.TĐ.2022.03

Chủ nhiệm: TS Bùi Văn Biên Thư ký: Th.S Đỗ Thị Thu Thủy Đơn vị: Bộ môn Cơ khí, Khoa Điện - Cơ

Hải Phòng, ngày 09 tháng 03 năm 2023

MỤC LỤC i

DANH MỤC CÁC BẢNG iii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ v

MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1 Tổng quan về thí nghiệm đánh giá khả năng in của vật liệu bê tông và phương pháp đo không tiếp xúc 6 1.1 Thí nghiệm đánh giá khả năng in của vật liệu bê tông 6

1.1.1 Giới thiệu chung về vật liệu bê tông 6

1.1.2 Khả năng in được của vật liệu bê tông 8

1.1.3 Tính lưu biến của vật liệu bê tông 12

1.1.4 Thiết kế cấp phối vật liệu in 13

1.2 Phương pháp đo không tiếp xúc 14

1.2.1 Thiết bị quét 3D 14

1.2.2 Xử lý dữ liệu bằng Geomagic Design X 17

1.3 Kết luận chương 1 21

CHƯƠNG 2 Quá trình số hóa bề mặt 3D sử dụng Kinect v1 và phần mềm Skanect 22 2.1 Thiết bị Kinect v1 22

2.1.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Kinect v1 22

2.1.2 Mô hình của camera độ sâu 24

2.1.3 Xây dựng đám mây điểm 26

2.2 Phần mềm Skanect 26

2.3 Quy trình thu thập dữ liệu 28

2.4 Kết luận chương 2 32 CHƯƠNG 3 Thực nghiệm xác định kết quả thí nghiệm độ loang

3.1 Chuẩn bị thực nghiệm 33

3.1.1 Hệ thống thu thập dữ liệu 33

3.1.2 Thành phần vật liệu cho cấp phối vật liệu in 34

3.2 Thực nghiệm xác định kết quả thí nghiệm độ loang 35

3.2.1 Mô tả quá trình thực nghiệm 35

3.2.2 Kết quả thực nghiệm và đánh giá 36

3.3 Thực nghiệm xác định kết quả thí nghiệm độ sụt 37

3.3.1 Mô tả quá trình thực nghiệm 37

3.3.2 Kết quả thực nghiệm và đánh giá 39

3.4 Kết luận chương 3 42

Bảng 1.1 Bảng so sánh đặc tính kỹ thuật của hai dạng đầu in 9Bảng 1.2 Một số máy quét 3D ánh sáng cấu trúc thương mại 17Bảng 2.1 Các tham số nội của camera độ sâu trong Microsoft Kinectv1 25Bảng 3.1 Thành phần hóa học của tro bay và xi măng 34Bảng 3.2 Tính chất vật lý của SikaPlast - 398 SF 35Bảng 3.3 Thành phần vật liệu trong cấp phối cho thí nghiệm đô loang 35Bảng 3.4 Kết quả thí nghiệm độ loang 36Bảng 3.5 Thành phần vật liệu trong cấp phối cho thí nghiệm độ sụt 38Bảng 3.6 Kết quả thí nghiệm độ sụt 41

Hình 1 Thí nghiệm xác định độ loang 3

Hình 1.1 Tua bin Sierra [24] 7

Hình 1.2 Hệ thống in 3D điển hình [25] 7

Hình 1.3 Nguyên lý hoạt động của một số đầu in 10

Hình 1.4 Các kiểu phá hỏng điển hình: a) Lớp đơn; b) Lớp đáy; c) Không đồng dạng giữa các lớp; d) Vật thể bị oằn [26] 11

Hình 1.5 Sơ đồ phân loại thiết bị quét 3D 15

Hình 1.6 Giao diện của phần mềm Geomagic Design X 18

Hình 1.7 Ứng dụng phương pháp Mesh Modeling để tạo lưới bề mặt 19 Hình 2.1 Kinect v1 và các bộ phận 23

Hình 2.2 Nguyên lý của kỹ thuật ánh sáng cấu trúc 23

Hình 2.3 Mô hình quan hệ hình học của hình ảnh [31] 24

Hình 2.4 Giao diện của phần mềm Skanect 27

Hình 2.5 Quá trình khởi động của phần mềm Skanect 28

Hình 2.6 Quy trình thu thập dữ liệu bằng Kinect v1 và Skanect 29

Hình 2.7 Vùng làm việc của phần mềm Skanect 29

Hình 2.8 Bản xem trước của dữ liệu quét 30

Hình 2.9 Dữ liệu thô sau khi quét 31

Hình 2.10 Các chức năng hiệu chỉnh của phần mềm Skanect 31

Hình 3.1 Quá trình thu thập dữ liệu thí nghiệm độ loang bằng Kinect v1 33

Hình 3.2 Côn chuẩn của thí nghiệm độ loang 36

Hình 3.3 Giá trị độ loang lần đo 2 của mẫu Mix02 37

Hình 3.4 Trụ chuẩn cho thí nghiệm đo độ sụt 38

Hình 3.5 Một góc chụp của vật mẫu trong thí nghiệm độ sụt 39

Hình 3.6 Dữ liệu đám mây điểm được truy nhập vào phần mềm Ge-omagic Design X 40

Hình 3.7 Giá trị độ phình ở tiết diện phình lớn nhất lần đo 1 của Mix02 41

1 Lý do chọn đề tài

Trong vài thập kỷ gần đây ngày càng có nhiều sự quan tâm đến công nghệ in3D, đặc biệt trong lĩnh vực xây dựng nói chung và xây dựng dân dụng nói riêng[1, 2, 3, 4] Quá trình in bê tông 3D là quá trình đùn liên tục các vật liệu kếtdính để tạo ra các vật thể theo từng lớp Vì kỹ thuật này có khả năng loại bỏviệc sử dụng ván khuôn, các đặc tính lưu biến của vật liệu đặc biệt quan trọng

để vật liệu được bơm và có thể giữ hình dạng sau quá trình in [5]

Khả năng chảy của vật liệu bê tông thường được đặc trưng bởi mô hìnhBingham, nơi mà ứng suất chảy động và độ nhớt được thu nhận Nó tương ứngvới trạng thái ổn định sau quá trình cắt liên tục mạnh Trong quá trình cắtliên tục, cấu trúc vi mô bị phá vỡ do đó làm giảm ứng suất cắt [6, 7, 8] Trongtrường hợp bê tông và vữa, sự có mặt của cát và đá tiếp túc phá vỡ cấu trúc vi

mô trong quá trình cắt [9] Trong khi đó, trạng thái khi cấu trúc vi mô không

bị xáo trộn tương ứng với ứng suất chảy tĩnh, cao hơn ứng suất chảy động Ứngsuất chảy động được mô tả là lực cần thiết để duy trì dò chảy, trong khi ứngsuất chảy tĩnh là lực cần thiết để bắt đầu dòng chảy [10] Đặc tính cắt mỏngphụ thuộc thời gian được cho là nguồn gốc của sự khác biệt giữa ứng suất chảytĩnh và động [11] Một loại nano sét hoạt hóa thể hiện độ bền đặc tính cắt mỏngphụ thuộc thời gian cao và thường được thêm vào các vật liệu kết dính trongquá trình in 3D [12, 13]

Khả năng bơm được và khả năng xây dựng được là hai đặc tính lưu biếnđiển hình của vật liệu trong quá trình in bê tông 3D liên quan đến độ nhớt vàứng suất chảy của vật liệu Khả năng bơm được được định nghĩa là sự dễ dàngvận chuyển vật liệu từ thùng chứa đến đầu in Bơm vật liệu bê tông là một quátrình phức tạp Bên cạnh đặc tính phụ thuộc vào thời gian của vật liệu, nhữngthay đổi trong đặc tính bê tông do điều kiện bơm như hiện tượng phân tầng

và tách nước có thể làm cho khả năng bơm được của vật liệu khó dự đoán [14].Trong khi đó việc tách nước ra khỏi cốt liệu còn có thể dẫn đến tắc ống bơm.Hiện tượng này thường do sự phân bố kích thước hạt bị thiếu hụt hoặc tỷ lệnước trên chất kết dính quá cao Trong hỗn hợp vật liệu in được thiết kế thíchhợp, cần có đủ hàm lượng bột nhão dư thừa để lấp đầy khoảng trống giữa các

cốt liệu Hàm lượng bột nhão này tạo thành một lớp phủ bao bọc các cốt liệuđóng vai trò như một chất “bôi trơn” giữa các cốt liệu khi ứng suất cắt tác dụnglên vật liệu in [15] Lớp bôi trơn này làm giảm ma sát giữa các cốt liệu và tăngcường khả năng làm việc của vật liệu in [16].

Khả năng xây dựng được gần đây đã được xác định và sử dụng cho các ứngdụng in bê tông 3D [1], phụ thuộc vào ứng suất chảy của vật liệu, sự hình thànhcấu trúc của vật liệu, và độ ổn định hình dạng của mặt cắt ngang của các lớp.Ứng suất chảy tĩnh của vật liệu gây ra độ cứng ban đầu của vật liệu Độ cứngnày, liên quan đến khả năng duy trì hình dạng ban đầu của vật liệu sau khi đùn

từ đầu in, là cần thiết trước khi cấu trúc của vữa in hình thành Sự hình thànhcấu trúc của vật liệu phụ thuộc vào tốc độ keo tụ và hydrat hóa của chất kếtdính [6] Nếu sự tạo hình của lớp tiếp theo nhanh hơn tốc độ hình thành cấutrúc của vật liệu, cấu trúc sẽ bị hỏng [1] Sự cân bằng giữa sự hình thành cấutrúc của vật liệu và tham số quá trình in là rất quan trọng để đạt được tính xâydựng cao Việc bổ sung các chất phụ gia như chất gia tốc có thể cải thiện tốc

độ hình thành cấu trúc vật liệu [17]

Hiện tại không có phương pháp kiểm tra tiêu chuẩn nào để đo lường hoặcđịnh lượng khả năng bơm được và khả năng xây dựng được cho quá trình in3D Trong quá trình nghiên cứu về in bê tông 3D ở trường Đại học Hải Phòng,nhằm việc đánh giá khả năng bơm được và khả năng xây dựng được của vữa

bê tông, một phương pháp kiểm tra độ loang được thực hiện và minh họa tronghình 1 Đây là cách thức đơn giản và được sử dụng rộng rãi nhất Tuy nhiên,phương pháp này luôn tồn tại sai số đo lớn và phụ thuộc vào người thực hiện.Với sự phát triển của công nghệ và thiết bị, thay vì các thiết bị kiểm tra thôngthường, một máy đo lưu biến đã được giới thiệu để xác định các thông số làmviệc của bê tông [18] Trong một nghiên cứu khác, thiết bị này được sử dụng đểđánh giá khả năng làm việc của bê tông qua đó giám sát khả năng làm việc củacác tòa nhà cao tầng [19] Gần đây, dựa trên phân tích động lực chất lỏng tínhtoán, dòng bê tông đã được nghiên cứu một cách tích cực với máy đo lưu biến[20] Tuy nhiên sự hiểu biết về lưu biến bê tông trong lĩnh vực xây dựng qua đóxác định khả năng bơm được và khả năng xây dựng được còn rất hạn chế Hơnnữa, với giá của một máy đo lưu biến dao động từ 20.000$ đến 180.000$ cũngchính là một hạn chế khác trong việc sử dụng thiết bị này vào lĩnh vực in bêtông 3D Do đó, một phương pháp đo lường hiệu quả với chi phí thấp trong lĩnh

Hình 1: Thí nghiệm xác định độ loang

vực in bê tông 3D nói riêng và lĩnh vực xây dựng nói chung là một giải phápcần thiết

Trong đề tài này, một cách tiếp cận mới để đánh giá kết quả của thí nghiệm

độ sụt và độ loang bằng cách sử dụng cảm biến độ sâu được đề xuất MicrosoftKinect v1, một cảm biến độ sâu giá thành rẻ, sử dụng để xác định bề mặt ngoàicủa khối bê tông trong quá trình thí nghiệm độ sụt và độ loang Theo thiết kếban đầu, Kinect v1, sử dụng công nghệ ánh sáng cấu trúc để thu thập dữ liệu

độ sâu, được phát triển để nhận dạng chuyển động của con người trong các tròchơi nhập vai Với độ phân giải và tốc độ quét tốt, việc ứng dụng Kinect v1 đangđược mở rộng sang các lĩnh vực như xây dựng bản đồ số [21], tạo hình 3D chitiết cơ khí [22] và giám sát chất lượng công trình xây dựng [23] Hơn nữa, trựcquan hóa dữ liệu bằng cách sử dụng cảm biến độ sâu rất hữu ích trong phântích số và mô phỏng hoạt động của dòng bê tông trong quá trình in 3D

2 Mục đích nghiên cứu

Mục đích của đề tài là quá trình quét 3D sử dụng kỹ thuật ánh sáng cấu trúc,lựa chọn và chế tạo thiết bị phù hợp nhằm nâng cao độ chính xác kết quả thínghiệm độ loang và độ sụt của chất kết dính cấu thành vật liệu in 3D trong xây

dựng Chứng minh bằng thực nghiệm quá trình quét 3D bằng Microsoft Kinectv1 có chất lượng đáp ứng được các yêu cầu triển khai trong thực tiễn của quátrình in bê tông 3D.

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là ứng dụng quá trình quét 3D sử dụngMicrosoft Kinect v1 nhằm nâng cao độ chính xác của kết quả thí nghiệm độloang và độ sụt của chất kết dính cấu thành vật liệu in 3D trong lĩnh vực xâydựng ở điều kiện phòng thí nghiệm

Phạm vi nghiên cứu của đề tài được giới hạn trong việc nghiên cứu xây dựng

cơ sở lý thuyết, thiết bị thực nghiệm trong điều kiện phòng thí nghiệm để thuthập đám mây điểm cũng như mô hình CAD cho các thí nghiệm độ sụt và độloang của chất kết dính cấu thành vật liệu in 3D trong xây dựng

4 Phương pháp nghiên cứu

Để đạt được kết quả đáp ứng các mục tiêu nghiên cứu đã đề ra, đề tài đã sửdụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm, sử dụng cáccông cụ toán học kết hợp tin học xử lý kết quả thực nghiệm

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Khảo sát phân tích, tổng hợp các côngtrình nghiên cứu của các tác giả trong nước và quốc tế liên quan đến lĩnh vựcnghiên cứu của đề tài để xác định mục tiêu và nội dung nghiên cứu Sử dụng lýthuyết quang hình học để tìm hiểu mối quan hệ giữa các thông số làm việc củaMicrosoft Kinect v1 Xây dựng các thuật toán và chương trình để thu thập và

xử lý dữ liệu

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Xây dựng hệ thống thực nghiệm củaquá trình quét 3D các bề mặt hình thành trong thí nghiệm độ sụt và độ loangcủa chất kết dính cấu thành vật liệu in 3D trong xây dựng bằng Microsoft Kinectv1 phù hợp với các nội dung nghiên cứu của đề tài, cho phép thực nghiệm xácđịnh các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác đo của kết quả thí nghiệm Thuthập, phân tích số liệu và xử lý các kết quả thực nghiệm, so sánh, kiểm chứng,giữa các kết quả thực nghiệm với lý thuyết bằng các phần mềm xử lý kết quảthực nghiệm

5 Kết cấu của đề tài

Ngoài phần mở đầu và phần kết luận và kiến nghị, báo cáo tổng kết của đềtài được chia thành 3 chương với bố cục như sau:

Chương 1: Tổng quan về thí nghiệm đánh giá khả năng in của vật

liệu bê tông và phương pháp đo không tiếp xúc bằng Kinect v1.Chương 1 giới thiệu những nghiên cứu tổng quan về thí nghiệm độ loang và

độ sụt của chất kết dính cấu thành vật liệu in 3D trong xây dựng và phươngpháp đo không tiếp xúc bằng Kinect v1, làm rõ các ưu nhược điểm của các loạithiết bị đã có mặt trên thị trường Nguyên lý hoạt động theo kỹ thuật ánh sángcấu trúc nói chung và thiết bị Kinect v1 nói riêng cũng được trình bày trongchương này Sau đó tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước, đặc biệt tập trungvào việc nâng cao độ chính xác kết quả thí nghiệm độ loang và độ sụt của chấtkết dính cấu thành vật liệu in 3D trong xây dựng sử dụng Microsoft Kinect v1được làm rõ trong chương 1

Chương 2: Quá trình số hóa bề mặt 3D sử dụng Kinect v1 và phầnmềm Skanect

Chương 2 sẽ khảo sát nguyên lý hoạt động và cấu tạo của thiết bị Kinect v2,cũng như phần mềm Skanect Đồng thời một quy trình thực hiện cũng sẽ được

KHẢ NĂNG IN CỦA VẬT LIỆU BÊ TÔNG

VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO KHÔNG TIẾP XÚC

Chương này giới thiệu tổng quan về thí nghiệm độ loang chất kết dính cấuthành vật liệu bê tông và độ sụt của vật liệu bê tông trong lĩnh vực xây dựng

Cơ sở lý thuyết về phương pháp đo không tiếp xúc bằng thiết bị Kinect v1 ứngdụng cho quá trình thí nghiệm vật liệu bê tông in 3D trong xây dựng cũng sẽđược đề cập

1.1 Thí nghiệm đánh giá khả năng in của vật liệu bê tông1.1.1 Giới thiệu chung về vật liệu bê tông

Công nghệ in 3D, hay còn gọi là công nghệ sản xuất bồi đắp - additivemanufacturing, là một quá trình sử dụng các nguyên liệu để chế tạo sản phẩmtheo nguyên lý xếp chồng từng lớp vật liệu lên nhau Về thuật ngữ, "in 3D"mang hàm ý về việc sử dụng "máy in" có "đầu in" di chuyển để tạo ra các sảnphẩm hoàn thiện Trên thực tế công nghệ in 3D cũng hoạt động tương tự nhưcông nghệ in truyền thống, tuy nhiên công nghệ in 3D thường gắn liền với các

kỹ thuật tiên tiến hơn Công nghệ in 3D đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vựcđồng thời tạo ra rất nhiều sản phẩm có hình dạng và kích thước khác nhau, mộttrong số đó được minh họa trong hình 1.1

Trong ngành xây dựng, công nghệ in 3D đã bước đầu được sử dụng vào việcthi công các công trình dân dụng, công trình cầu, hạ tầng kỹ thuật, Một hệthống in 3D điển hình, phát triển bởi Viện công nghệ Massachusetts, được giớithiệu trong hình 1.2 Dù mới chỉ ở giai đoạn đầu tiên nhưng đã có rất nhiều nỗlực được thực hiện thành công trong việc xây dựng các toà nhà bằng các máy

in 3D khổng lồ Công nghệ in 3D trong xây dựng có thể mang lại những cảitiến đáng kể về chất lượng, tốc độ, chi phí, đặc biệt là trong chi phí lao động,cải thiện tính linh hoạt, đảm bảo an toàn xây dựng và giảm các tác động môitrường Để bắt đầu in 3D, người ta cần một bản thiết kế mô hình 3D trên phần

Hình 1.1: Tua bin Sierra [24]

mềm CAD, phần mềm hỗ trợ thiết kế trên máy tính Mô hình 3D của sản phẩmđược thiết kế trực tiếp trên các phần mềm CAD hoặc được tái tạo thông quathiết bị quét 3D và phần mềm chuyên dụng để xử lý sau quét Sau khi bản thiết

kế mô hình 3D đã hoàn thành, người ta thường truy xuất sang định dạng dữliệu STL (Standard Tessellation Language) để sau đó sử dụng phần mềm chuyên

Hình 1.2: Hệ thống in 3D điển hình [25]

dụng để chuyển đổi thành mã điều khiển hệ thống in 3D Vật liệu phổ biến nhấtcho in xây dựng là nhựa và bê tông, vật liệu có chất kết dính gốc xi măng.Công nghệ in 3D dựa trên vật liệu chất kết dính chỉ mới thực hiện ở nhữngbước đầu tiên Vật liệu gốc xi măng được ứng dụng trong các công trình trongnhiều thế kỉ và vẫn là vật liệu chủ đạo trong các công trình hiện đại Tuy nhiên,những nỗ lực trong việc thiết kế các phương pháp in phù hợp cho vật liệu gốc

xi măng vẫn còn nhiều rào cản để phát triển đầy đủ tiềm năng của công nghệ

in 3D Bê tông có chức năng giống như” mực” của máy in 3D Trong đó bê tôngcốt liệu nhỏ có thể dễ dàng đùn qua hệ thống đầu in Để giảm hoặc loại bỏ việc

sử dụng thép trong các công trình in 3D, các nhà nghiên cứu đã cố gắng tạo ra

bê tông in 3D tự gia cố bằng cách thêm sợi vào cấp phối Sự hiện diện của cácsợi gây ra sự thay thế các vết nứt đơn lẻ bằng hệ thống vết nứt vi mô Các sợimịn sẽ kiểm soát việc mở và lan truyền các vết nứt nhỏ do sự phân bố dày đặccủa chúng trong nền xi măng, trong khi các sợi dài hơn lên đến 50 hoặc 80mm

sẽ kiểm soát các vết nứt lớn hơn và nâng cao cường độ của bê tông cốt sợi Vậtliệu tổng hợp gốc xi măng thường bao gồm các cốt liệu mịn và thô Các phụ gia

ở dạng hạt (ví dụ như silica fume), latex, sợi ngắn, chất lỏng và chất khử nướccũng có thể được thêm vào hỗn hợp để cải thiện các đặc tính của vật liệu tổnghợp Vật liệu tổng hợp gốc xi măng thông minh chứa các sợi carbon ngắn, sợithép ngắn và silica

Vật liệu cho máy in 3D đòi hỏi kiểm soát và đánh giá các đặc trưng ở cả 2trạng thái ướt và trạng thái đóng rắn, bao gồm tính lưu biến, đặc tính ướt, đặctính cứng và tuổi thọ Tính lưu biến của vật liệu in được xem xét dựa trên haithuộc tính của vật liệu đó là khả năng bơm được và khả năng xây dựng được.Hay nói cách khác, thông qua việc đánh giá tính lưu biến của vật liệu để nhậnđịnh về khả năng in được của vật liệu Đây là các chỉ số mô tả định tính quantrọng để đánh giá một cấp phối vật liệu thích hợp cho công nghệ in 3D

1.1.2 Khả năng in được của vật liệu bê tông

Khả năng in được được đánh giá thông qua sự kết hợp giữa khả năng bơmđược và khả năng xây dựng được Nó được đề xuất như một chỉ số quan trọng

để đánh giá ứng xử của vữa in trong việc kết hợp với đầu in của máy in để tạo

ra các lớp in liên tục được kiểm soát tốt Khả năng in được còn có thể đượcđánh giá thông qua biến dạng của các lớp vữa chồng lên nhau sau khi in

1.1.2.1 Khả năng bơm được của vật liệu bê tông

Sau khi trộn tạo thành cấp phối vữa hoàn chỉnh, vữa in được đưa vào phễucủa máy in, sau đó được đẩy đến bộ phận đầu in và được ép đùn ra ngoài bằngvòi phun Khả năng bơm được được định nghĩa là khả năng vận chuyển vữa inđến một vòi phun trong phễu của máy in dưới dạng một sợi liên tục Có haidạng đầu in được sử dụng phổ biến nhất hiện nay là cơ cấu trục vít và cơ cấupittong So sánh chi tiết của hai dạng này về các yêu cầu đặc tính đối với vậtliệu dễ chảy và ứng dụng được thể hiện trong Bảng 1.1 và nguyên lý hoạt độngcủa máy đùn tương ứng được trình bày trong Hình 1.3

Bảng 1.1: Bảng so sánh đặc tính kỹ thuật của hai dạng đầu in

Trục vít Cấp vật liệu liên tục, có

thể kẹt do cốt liệu lớn Vật liệu đồng chất có độloang, độ nhớt và tốc độ

đông cứng nhanh

Phù hợp hơn vớivật liệu in chỉ cócốt liệu mịnPittong Không cấp liên tục, dễ

kẹt tại vùng chuyển vật

liệu từ khoang chứa

sang đầu in

Độ nhớt và ứng suấtchảy cao Phù hợp hơn vớivật liệu in có cốt

liệu thô

Cần lưu ý rằng đặc tính lưu biến của vật liệu kết dính đã thay đổi trong phễucủa đầu in dạng trục vít (Hình 1.3a) do đặc tính của trục vít và tính chất lưubiến của chính vật liệu kết dính Về dạng đầu in pittong (Hình 1.3b), các vậtliệu kết dính được đẩy bởi một pittong có hình dạng phù hợp với hình dạng củaxylanh So với vật liệu dùng trong đầu in dạng trục vít, vật liệu thích hợp trongđầu in dạng pittong cần có độ lưu động và độ cứng nhỏ hơn Bên cạnh đó, nhượcđiểm lớn đối với đầu in dạng pittong là không thể đưa các vật liệu kết dính rakhỏi đầu in một cách liên tục Trong quá trình in, vữa in phải đồng nhất vàđược đùn liên tục mà không có bất kỳ sự nứt vỡ, tắc nghẽn và phân đoạn nào.Nhiều tác giả đã tiến hành đánh giá về các đặc tính dòng chảy và đặc tính lưubiến của các vật liệu dựa trên nguyên lý hoạt động của quá trình in Họ chỉ rarằng trong quá trình in, các vật liệu chịu lực ép chảy và lực ma sát thành bên.Lực tạo hình được tính toán dựa trên quan hệ với đặc tính lưu biến của dòngchảy kéo dài trong vùng định hình Tuy nhiên, sự thoát nước của vữa in gây rabởi quá trình in sẽ cản trở dòng chảy khi nó hoạt động không đồng nhất

Xy lanh

Đầu in

Chân đỡ

(b) Pittong

Hình 1.3: Nguyên lý hoạt động của một số đầu in

1.1.2.2 Khả năng xây dựng được của vật liệu bê tôngKhả năng xây dựng của vữa in đánh giá về việc khả năng chịu tải trọng bảnthân của lớp vữa sau in và tải trọng các lớp phía trên nó mà không bị sụp đổtrong quá trình in Mặt khác, khả năng duy trì biến dạng hình học của nó phảinằm trong phạm vi được kiểm soát sau in Chiều dày lớp vữa in thường nhỏ(thay đổi từ 1mm đến 10cm) để giới hạn trọng lực ban đầu của lớp vữa in Ứngsuất cắt do trọng lực này gây ra phải thấp hơn ứng suất chảy của vật liệu kếtdính để duy trì hình dạng Trong tài liệu, [26], mối quan hệ này được thể hiệnthông qua biểu thức sau

(1.1)

trong đóτ (t) là ứng suất chảy tĩnh; ρ là khối lượng riêng của vữa in; H là chiềucao của lớp vữa in;δ là chiều rộng của lớp vữa in, v là hệ số Poisson, γ c là biếndạng cắt tới hạn

Biến dạng một lớp của vật liệu in ngay sau quá trình in có thể được dự đoán

bằng phương pháp mô hình hóa, điều này giúp ích cho việc phân tích khả năngxây dựng được của vật liệu in Mặt khác, khi các lớp tăng lên trong quá trình inthì nguy cơ bị phá hỏng của vật thể cũng tăng theo Khả năng xây dựng đượctrong trường hợp này cũng thể hiện khả năng liên kết của các lớp vữa in đểchống lại sự phá hỏng vừa nêu ở một độ cao cụ thể.

Hình 1.4 thể hiện các kiểu phá hỏng điển hình của các lớp vật liệu sau in Thứnhất, ứng suất từ các lớp trên tăng lên khi số lượng lớp tăng lên gây ra nguy

cơ sụp đổ do nén ở lớp dưới cùng khi ứng suất cao hơn ứng suất chảy Việc pháhỏng này phụ thuộc vào mối tương quan giữa sự phát triển của ứng suất chảy

và sự gia tăng ứng suất như thể hiện trong phương trình 1.1

Thứ hai, sự không phù hợp về mặt hình học trong quá trình in sẽ dẫn đến sựphá hỏng của vật thể in Điều này là do sự biến dạng lớp tích tụ liên quan đến

sự phát triển của mô đun cắt đàn hồi và tốc độ tăng lên của các lớp Các vậtliệu cứng với sự gia tăng nhanh của mô đun đàn hồi được đề xuất sử dụng chovữa in

Thứ ba, vật thể sau in là cấu trúc mảnh nên có xu thế phình ra, do áp lực nén

PSfrag replacements

Hình 1.4: Các kiểu phá hỏng điển hình: a) Lớp đơn; b) Lớp đáy; c) Khôngđồng dạng giữa các lớp; d) Vật thể bị oằn [26]

của các lớp ngày càng tăng Do đó, cần phải điều chỉnh trạng thái làm việc củavật liệu trước khi in và nghiên cứu thêm để nâng cao khả năng xây dựng đượccủa vật liệu in Khả năng xây dựng được đánh giá bằng hình dạng và chiều caocòn lại của mẫu hình trụ Nếu không quan sát thấy biến dạng đáng kể sau khinhấc khuôn ra khỏi khuôn thì có thể kết luận rằng vữa có khả năng xây dựngthích hợp.

1.1.3 Tính lưu biến của vật liệu bê tông

Tính lưu biến là một thuật ngữ liên quan đến sự biến dạng và dòng chảy củavật chất dưới tác động của ứng suất và tốc độ cắt Khả năng chảy của vữa inliên quan đến tốc độ cắt, áp suất chảy, và độ nhớt dẻo Các đặc tính trạng tháinày của vữa in có thể được đánh giá một cách định lượng và định tính bằng cácthông số nhiệt học Các đặc tính như độ chảy (độ dính kết giữa các hạt và độnhớt) độ nén chặt (độ sệt và lèn chặt) và độ ổn định (sự phân tầng) của vữa intương quan với tính lưu biến Sự phân tầng, áp suất bơm và chất lượng bề mặtlớp vữa sau in có mối tương quan với các đặc tính lưu biến của vữa in đó đồngthời việc giảm độ nhớt dẻo của vữa in cũng làm giảm áp lực bơm nhưng lại làmtăng nguy cơ phân tầng Tương tự như vậy, sự gia tăng ứng suất chảy đối vớivữa in cứng làm tăng áp lực bơm Do đó, sự kết hợp thích hợp của các thông

số lưu biến là cần thiết để tạo ra một bề mặt lớp vữa sau in chất lượng tốt màkhông bị phân tách và áp suất bơm là tối thiểu Hơn nữa tính chất dẻo của hồ

xi măng có thể làm giảm áp lực bơm và vật thể in đạt kết quả tốt

Tính chất lưu biến còn là một chỉ số đặc trưng cho các đặc tính chảy của vữa

in mà người ta có thể kiểm soát ứng suất chảy và độ nhớt để tối ưu hoá khảnăng chảy của vữa in đó Đồng thời dựa vào tính chất lưu biến mà người ta còn

có thể mô tả sự phát triển của độ dẻo nhớt và độ đàn hồi của vật liệu dưới tácdụng của ứng suất cắt Từ các quan điểm này mà ứng suất chảy được coi là mộtyếu tố quan trọng để hình thành cấu trúc ngay sau khi vữa được lắng đọng khithoát ra khỏi đầu phun và phải đạt được ứng suất chảy đủ để chống lại ứng suấttạo ra bởi trọng lực của các lớp phía trên

Để xác định các thông số lưu biến của vật liệu kết dính, người ta thường sửdụng máy đo lưu biến Tuy nhiên, do độ cứng và độ kết dính cao của thiết bị

in 3D nên việc sử dụng các thiết bị đo lưu biến còn gặp nhiều khó khăn và tạo

ra các kết quả không chính xác Việc thiếu các tiêu chuẩn thử nghiệm và không

thể áp dụng mô-men xoắn cực đại là những hạn chế đối với việc sử dụng cácthiết bị đo lưu biến để mô tả đặc tính của vật liệu in Để khắc phục những khókhăn này, người ta đã đưa ra thí nghiệm cắt trực tiếp để xác định đặc tính củavữa in được Thí nghiệm này và phép đo lưu biến quay cùng được thực hiện và

so sánh để ước tính các thông số lưu biến của vữa in 3D

1.1.4 Thiết kế cấp phối vật liệu in

Các phương pháp thiết kế cấp phối vật liệu in cần đáp ứng các yêu cầu vềkhả năng in có liên quan chặt chẽ đến máy in và quy trình in tương ứng; do vậyvữa in 3D khác với vữa in thông thường Trong quá trình thiết kế cấp phối đó,khả năng in được của vật liệu phải được xem xét đầu tiên để đảm bảo quá trình

in thành công Đầu tiên phải xác định nguyên liệu thô gồm xi măng và cát đểđảm bảo yêu cầu về khả năng bơm được phù hợp với kích thước vòi phun củamáy in 3D Phụ gia, SCMs (tro bay và silica fume) được cho thêm vào để đápứng các yêu cầu về khả năng xây dựng được, thời gian đông kết, cường độ, độnứt nẻ Do có sự mâu thuẫn về đặc tính của bê tông như khả năng chảy tươngứng với tỷ lệN/X nhưng cường độ lại giảm Do vậy, việc cho thêm phụ gia siêudẻo vào hỗn hợp vữa đã hạn chế được các khuyết điểm này

Một số phương pháp tiếp cận thiết kế cấp phối đã được nghiên cứu và công

bố, trong đó phương pháp tiếp cận theo độ loang được sử dụng rộng rãi hơn cả.Thiết kế cấp phối vật liệu in bằng phương pháp tiếp cận theo độ loang trongphạm vi nghiên cứu được hiểu như là mối quan hệ giữa các thành phần của cấpphối được biểu diễn dưới dạng hàm số mà trong đó giá trị độ loang được xem làbiến số trực tiếp Mối quan hệ giữa độ loang và ứng suất chảy của hồ xi măngdựa trên phân tích lý thuyết như sau [27]

τ paste = 225ρgV

2 cone

128π 2 F

2

5 − λ

F 2

Dựa vào công thức 1.2, có thể kết luận rằng khả năng xây dựng được của vữa

in phụ thuộc vào ứng suất chảy của hồ xi măng và tỷ lệ cốt liệu trong hỗn hợp;ứng suất chảy của hồ xi măng có liên quan đến tính chảy của nó Do đó, chúng

ta có thể chọn một loại cốt liệu thích hợp để thiết kế hỗn hợp vữa in với ứngsuất chảy phù hợp dựa trên độ loang của vật liệu

Theo tiêu chuẩn TCVN 12209:2018, độ loang của vật liệu bê tông trong xâydựng được đo bằng thước thép hoặc thước nhựa thông qua đường kính lớn nhấtcủa hỗn hợp bê tông đã chảy loang lấy chính xác đến 5mm Tuy nhiên trongquá trình tiến hành thí nghiệm, việc xác định được đường kính lớn nhất củahỗn hợp bê tông đã chảy loang bằng mắt thường rất khó chính xác Việc nàychỉ có thể cải thiện nếu sử dụng phương pháp đo không tiếp xúc bằng các thiết

bị quang học Hơn nữa, cũng theo tiêu chuẩn TCVN 3105-93, độ sụt được xácđịnh bằng chiều cao trụ chuẩn trừ đi chiều cao của cấp phối bê tông sau khi đãlấy trụ chuẩn ra và được đo bằng thước thép hoặc thước nhựa với đơn vị đo là

cm Thông số độ sụt của thí nghiệm tiêu chuẩn chưa thể hết khả năng in đượccủa vật liệu in 3D trong lĩnh vực xây dựng Do đó, với thí nghiệm độ sụt cần

bổ sung các chỉ số để đánh giá hình dạng của lớp vật liệu

1.2 Phương pháp đo không tiếp xúc

1.2.1 Thiết bị quét 3D

Để có được thông tin ba chiều (3D) của vật thể, việc thu thập dữ liệu hìnhhọc một cách chính xác luôn được coi là điểm khởi đầu cho quá trình tái tạo bềmặt số Quá trình tái tạo bề mặt số bao gồm quá trình số hóa và quá trình xử

lý thông tin hình học Quá trình số hóa là các bước thu thập dữ liệu bề mặt củacác đối tượng và chuyển đổi dữ liệu sang dạng số Đây là quá trình đầu tiên củaquá trình tái tạo hình học bề mặt, vì vậy quá trình này có tác động quan trọngđến từng bước tiếp theo dựa trên sự lan truyền tính chính xác của các điểm dữliệu được thu thập Ngoài ra, quá trình số hóa mất nhiều thời gian hơn so vớicác quá trình phía sau nó, vì các quá trình tiếp theo được hoàn thành bởi mộttập hợp các thuật toán trong máy tính, thường nhanh hơn Do đó, để có đượccác điểm dữ liệu với độ chính xác cao và tốc độ nhanh, các kỹ thuật được sửdụng trong quá trình số hóa đã thu hút được nhiều sự quan tâm của các nhànghiên cứu trong vài thập kỷ qua

Quá trình số hóa hiệu quả có thể đạt được bằng cách sử dụng một số kỹ thuật

Thiết bị

bị động chủ độngThiết bị Máy đotọa độ Tay máy

Thiết bị khôngtiếp xúc Thiết bịtiếp xúcThiết bị quét 3D

ToFÁnh sáng cấu trúc

Laser

Hình 1.5: Sơ đồ phân loại thiết bị quét 3D

khác nhau Mỗi kỹ thuật lại sử dụng một cơ chế vật lý để trực tiếp hoặc giántiếp có được tọa độ của các mảnh bề mặt chi tiết cụ thể Phân loại của các thiết

bị hiện có dựa theo kỹ thuật được trình bày trong hình 1.5

So với các thiết bị sử dụng đầu dò tiếp xúc với bề mặt, các thiết bị khôngtiếp xúc không có tiếp xúc cơ học với chi tiết cần đo, đồng thời cần ít thời gianhơn cho quá trình quét Tuy nhiên nhược điểm của các thiết bị này là khôngxác định được hình dạng của các vật thể rỗng hoặc các phân vùng nhỏ trên bềmặt vật liệu trong suốt Các thiết bị không tiếp xúc được chia thành hai nhóm

kỹ thuật chủ động và kỹ thuật bị động Các thiết bị hoạt động theo kỹ thuậtchủ động thực hiện việc chiếu năng lượng lên chi tiết, sau đó ghi lại năng lượngtruyền hoặc phản xạ và chuyển nó thành thông tin hình học

Hiện nay, các thiết bị quét 3D quang học rất được ưa thích vì các thiết bịnày cho phép linh hoạt hơn trong việc số hóa các bề mặt đồng thời cung cấp

độ phân giải và độ chính xác cao hơn khi so sánh với các thiết bị khác Cụ thể,các hệ thống quét 3D quang học có thể thu được một lượng lớn dữ liệu, hàngtriệu điểm, trong một khoảng thời gian ngắn, vài giây, đồng thời độ chính xáccủa các hệ thống này thường dao động từ1µm tới 2mm Ngoài ra, độ nhạy của

các thiết bị này không phụ thuộc vào người sử dụng Như đã phân loại tronghình 1.5, các thiết bị quét 3D quang học bao gồm máy quét 3D laser, máy quét3D ánh sáng cấu trúc và máy quét 3D ToF.

Các thiết bị quét 3D ánh sáng cấu trúc cũng sử dụng nguyên lý tam giáclượng trong quang học để tính toán thông tin hình học cần xác định Thay vìmột chùm hoặc một dải ánh sáng như trong máy quét 3D laser, thiết bị quét3D ánh sáng cấu trúc sử dụng máy chiếu để chiếu các mẫu ánh sáng (ánh sángđược mã hóa) lên bề mặt của chi tiết Hình dạng của chi tiết làm thay đổi hìnhdạng của mẫu ánh sáng chiếu Thông qua việc phân tích sự biến dạng của cácmẫu ánh sáng kết quả được chụp bởi máy ảnh, thông tin hình học của bề mặt

sẽ được nhận biết

Phạm vi ứng dụng của thiết bị quét 3D ánh sáng cấu trúc rất rộng từ việc

đo các chi tiết kích cỡ micro trong các ngành sản xuất vi cơ, điện tử đến cácchi tiết có kích thước lớn như máy bay, tàu thủy Trong tài liệu [28], các tác giả

đã sử dụng máy quét 3D ánh sáng cấu trúc Opto-TOP HE Breuckmann để ứngdụng trong công nghiệp ô tô Cụ thể trong nghiên cứu đó, các khuôn mẫu sửdụng trong các dây chuyền dập vỏ ô tô đã được thiết kế và chế tạo lại Khoảngcách giữa các vị trí trên dụng cụ được tách riêng và lỗi trên các khuôn đã quétcũng được xác định Ngoài ra, các thiết bị quét cũng được sử dụng cho mục đíchkiểm tra trong quá trình sản xuất Các chi tiết cơ khí dạng tấm sản xuất hàngloạt được kiểm tra và lập báo cáo chất lượng trong khoảng thời gian rất ngắn.Dung sai với các chi tiết bảng điều khiển của ô tô khi đo bằng phương pháptruyền thống thường dao động khoảng 0, 5mm, nhưng sử dụng thiết bị quét 3Ddung sai có thể đạt 0, 1mm Hiện tại, các máy quét 3D ánh sáng cấu trúc đãtrở thành một phần không thể thiếu của các dây chuyền tự động hóa sản xuấttrong ngành công nghiệp ô tô

Với những tiến bộ trong kỹ thuật hình ảnh và máy chiếu kỹ thuật số trongnhững năm gần đây, kỹ thuật ánh sáng cấu trúc đã phát triển nhanh chóng vàđạt được những tiến bộ đáng kể trong việc cải thiện độ phân giải và độ chínhxác của phép đo Hơn nữa với ưu điểm về thời gian lấy mẫu nhanh, kỹ thuậtánh sáng cấu trúc cho phép thu thập đám mây điểm của chi tiết theo thời gianthực [29] Tuy nhiên tốc độ đo của các thiết bị quét 3D ánh sáng cấu trúc phụthuộc vào tốc độ chiếu mẫu của máy chiếu, tốc độ thu của máy ảnh và đặc tínhphản xạ bề mặt của chi tiết đo Hiện nay trên thị trường có rất nhiều máy quét

3D ánh sáng cấu trúc của các hãng khác nhau Trong bảng 1.2 giới thiệu một

số thiết bị thông dụng đang có mặt trên thị trường thế giới và Việt Nam

Bảng 1.2: Một số máy quét 3D ánh sáng cấu trúc thương mại

Thông tin chung Đặc tính kỹ thuật Ứng dụng

Tên: ATOS Triple Scan Vùng đo: 850mm × 64mm Giám sát sản xuất

Giá thành: 330000$ Độ phân giải: 0, 04 − 0, 2mm Tạo mẫu nhanh

Khoảng cách quét: 0, 5 − 2m Giả lập sốTên: HDI Advance Vùng đo: 600mm × 600mm Y tế

Hãng: LMI Độ phân giải: 0, 08mm Đồ gỗ mỹ nghệ

Giá thành: 43000$ Độ chính xác: 0, 05mm Chi tiết nhựa

Khoảng cách quét: 0, 4 − 1m Chi tiết cơ khíTên: Rexcan CS2+ Vùng đo: 400mm × 400mm Tạo mẫu nhanh

Hãng: Solutionix Máy ảnh: 2 và 6MP Phát triển sản phẩmGiá thành: 30000$ Độ phân giải:0, 03 − 0, 71mm Kiểm tra sản phẩm

Khoảng cách quét: 0, 4 − 1m Khuôn nhựaTên: Kinect v1 Vùng đo: 640pixel × 480pixel Phân tích di chuyểnHãng: Microsoft Độ phân giải: 7cm Bản đồ 3D trong nhàGiá thành: 150$ Độ chính xác: 4cm Theo dõi đối tượng

Khoảng cách quét: 0, 4 − 6m

1.2.2 Xử lý dữ liệu bằng Geomagic Design X

Geomagic Design X là một giải pháp phần mềm hoàn toàn mới cung cấp mộtcách tiếp cận mới, nhưng với một quy trình quen thuộc, để xây dựng mô hìnhCAD từ dữ liệu quét 3D Geomagic Design X tạo ra các mô hình có thể sử dụngcho nhiều ứng dụng bao gồm tạo mẫu nhanh, gia công CNC, phân tích CAE vàtruy xuất tới các ứng dụng CAD khác để sửa đổi thêm Phần mềm này cungcấp giải pháp tốt nhất sử dụng công nghệ quét 3D để đổi mới trong quá trìnhthiết kế và chế tạo sản phẩm Giao diện của phần mềm Geomagic Design X đượcminh họa trong hình 1.6

Quá trình thiết kế và giao diện người sử dụng trong Geomagic Design X đãđược phát triển để người sử dụng các phần mềm CAD truyền thống có thể thấyquen thuộc ngay lập tức, giúp tiết kiệm thời gian so với các phần mềm tái tạohình học bề mặt chuyên dụng khác đồng thời tạo đầu ra dưới dạng mô hình

Hình 1.6: Giao diện của phần mềm Geomagic Design X

khối CAD tham số Ưu điểm của phần mềm Geomagic Design X có thể đượcliệt kê như sau:

• Giảm thời gian học tập thông qua việc sử dụng giao diện của phần mềmCAD/CAM và quá trình thiết kế quen thuộc;

• Một quá trình thiết kế ít tiêu tốn thời gian để làm sạch dữ liệu quét củachi tiết;

• Một giải pháp phần mềm đáp ứng nhu cầu xử lý dữ liệu sau khi quét, tạolưới bề mặt, và mô hình CAD;

• Một công cụ phân tích độ lệch thời gian thực

Giao diện và quy trình thiết kế của Geomagic Design X được phát triển tương

tự như các phần mềm CAD/CAM phổ biến, vì vậy người sử dụng có thể sử dụngcác kỹ năng thiết kế có sẵn để bắt đầu thiết kế ngay trong Geomagic Design X.Các thí nghiệm hiệu chuẩn nội bộ đã cho thấy tiết kiệm thời gian lên tới 80%

khi sử dụng Geomagic Design X so với các phần mềm tái tạo hình học bề mặttruyền thống bởi vì quy trình thiết kế loại bỏ nhu cầu làm sạch dữ liệu quétcủa chi tiết Việc quét toàn bộ chi tiết không cần thiết, miễn là có đủ dữ liệu đểnhận ra các tham số thiết kế

Quá trình xử lý thông tin hình học trên phần mềm Geomagic Design X thườngthông qua bốn phương pháp, có thể sử dụng duy nhất một phương pháp hoặc

trộn các phương pháp để thu được đầu ra mong muốn Thứ nhất, phương phápMesh Modeling được sử dụng để tạo lưới bề mặt tối ưu từ dữ liệu quét 3D Lưới

bề mặt tối ưu sẽ được khởi tạo theo mục đích sử dụng bằng cách làm sạch cáckhuyết tật, lấp đầy các lỗ hổng, sửa đổi hình dạng và tối ưu hóa cấu trúc lưới.Phương pháp pháp này cũng có thể dùng để phân tích hình dạng mô hình cũngnhư tạo mô hình nguyên mẫu tham chiếu bằng cách sử dụng kỹ thuật tạo mẫunhanh Nó cũng có thể được sử dụng để tối ưu hóa lưới để sử dụng làm mô hình

đồ họa trong hoạt hình hoặc sử dụng làm dữ liệu thô trong việc tạo mô hình đặcđiểm 3D Một ví dụ minh họa cho việc thực thi phương pháp Mesh Modelingtrên phần mềm Geomagic Design X được biểu diễn trong hình 1.7

Hình 1.7: Ứng dụng phương pháp Mesh Modeling để tạo lưới bề mặt

Các công cụ được sử dụng để tạo các lưới được tối ưu hóa từ dữ liệu quét 3D

có thể được chia thành 4 loại khác nhau, như được liệt kê dưới đây:

• Công cụ làm sạch được sử dụng để xóa dữ liệu khỏi dữ liệu quét 3D;

• Công cụ chỉnh sửa được sử dụng (1) để lấp đầy các lỗ bị thiếu có thể đượctạo bởi nhiều tính năng; (2) để làm mịn độ mấp mô của lưới bề mặt hoặc(3) để sắp xếp lại biên giới của nó;

• Công cụ sửa đổi được sử dụng để thêm độ dày cho mô hình hoặc sửa đổihình dạng của nó như tách, đối xứng, hợp nhất, loại bỏ, giao cắt;

• Công cụ tối ưu hóa được sử dụng để tối ưu hóa cấu trúc liên kết của cácmặt trên lưới bề mặt hoặc để tạo lưới kín

Đặc biệt, công cụ Mesh Buidup Wizard sử dụng công cụ lưới bề mặt tiêntiến nhất và thân thiện với người sử dụng cho phép tạo nhanh lưới bề mặt hoànchỉnh và tối ưu để sử dụng trong các giai đoạn sau từ dữ liệu quét 3D Công cụnày bao gồm bốn giai đoạn Mỗi giai đoạn có thể được thực hiện rất dễ dàngbằng vài lần nhấp chuột,cụ thể:

• Giai đoạn chuẩn bị dữ liệu;

• Giai đoạn loại bỏ điểm ngoại lai dạng cụm;

• Giai đoạn đăng ký đám mây điểm;

• Giai đoạn hợp nhất dữ liệu

Thứ hai, phương pháp Feature Modeling tạo ra các biên dạng đặc điểm hìnhhọc 3D dựa trên ý định thiết kế được trích xuất và các yếu tố từ dữ liệu quét3D Phương pháp này đặt các tham số cần thiết để xác định các đặc điểm dựatrên mục đích thiết kế và tạo ra các tính năng 3D bằng các tham số đó

Dữ liệu thiết kế có thể được chuẩn bị cho một sản phẩm cuối cùng bằng cáchsửa đổi các lần lặp thiết kế, thử và xem xét các kết quả trong suốt quá trìnhthiết kế Dữ liệu thiết kế được quản lý trong cùng một cơ sở dữ liệu trong suốtquá trình phát triển sản phẩm từ giai đoạn sản xuất đến giai đoạn phân tích; vàcuối cùng kết thúc với giai đoạn đánh giá Dữ liệu thiết kế được mô hình hóa vớiphương pháp Feature Modeling có thể dễ dàng sửa đổi và xem xét theo kết quảcủa quá trình phát triển sản phẩm Các đặc điểm được quản lý bởi các tham

số trong dữ liệu thiết kế có thể được sử dụng lại, xác định lại, sửa đổi, dịch vàcập nhật bằng cách kiểm soát các tham số cho từng tham số Với phương phápFeature Modeling, thời gian và chi phí phát triển có thể được giảm một cáchhiệu quả trong việc tạo ra một sản phẩm

Thứ ba, phương pháp Fitting Surface Modeling tạo ra các bề mặt tự do đãphù hợp trên các hình dạng có đặc điểm hình học tự do phức tạp Phương phápnày cung cấp một cách hiệu quả để dễ dàng và nhanh chóng tạo ra các mô hìnhCAD có mặt tự do 3D từ hình dạng lưới bề mặt tự do Phương pháp này tạo racác mảnh bề mặt bằng cách chiếu các điểm đồng nhất trong các vòng cong đượcxây dựng trên hình dạng lưới bề mặt tự do và phù hợp với các điểm đã chiếu.Một mô hình CAD có mặt tự do 3D được tạo ra bằng cách kết nối các mảnh bềmặt đã phù hợp Phương pháp này thường được sử dụng để tạo mô hình CAD

có bề mặt tự do 3D có độ chính xác cao từ dữ liệu quét 3D