Nghiên cứu này giới thiệu hệ thống kênh làm mát theo đường cong bám theo bề mặt của lòng khuôn, được chế tạo bằng phương pháp in 3D kim loại. Phương pháp tính toán thiết kế hệ thống làm mát tối ưu cả về hiệu năng cũng như đảm bảo tính công nghệ trong kết cấu đối với phương pháp in 3D được giới thiệu thông qua ví dụ minh họa cho một sản phẩm nhựa.
HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 Tối đa hóa hiệu hệ thống làm mát khn đúc ép phun nhựa chế tạo công nghệ in 3D kim loại Optimize the performance of cooling channel of injection mold made by 3D selective laser sintering technology Đặng Xuân Phương Trường Đại học Nha Trang Email: phuongdx@ntu.edu.vn Tel: +84-2583832072; Mobile: 0905185469 Tóm tắt Từ khóa: Chế tạo khn mẫu; Công nghệ in 3D kim loại; Hệ thống làm nguội khuôn; Thiết kế tối ưu Hệ thống kênh làm mát truyền thống chế tạo phương pháp khoan lỗ thẳng không đảm bảo việc làm nguội nhanh đồng sản phẩm nhựa có hình dáng hình học phức tạp Nghiên cứu giới thiệu hệ thống kênh làm mát theo đường cong bám theo bề mặt lịng khn, chế tạo phương pháp in 3D kim loại Phương pháp tính tốn thiết kế hệ thống làm mát tối ưu hiệu đảm bảo tính cơng nghệ kết cấu phương pháp in 3D giới thiệu thông qua ví dụ minh họa cho sản phẩm nhựa Nghiên cứu cho thấy, với chi tiết có hình dáng phức tạp hệ thống làm mát truyền thống, thiết kế kênh làm mát hợp lý giảm thời gian làm nguội sản phẩm đến 50%, bên cạnh đó, chất lượng sản phẩm tốt Đây minh chứng cho thấy tính hiệu kỹ thuật công nghệ in 3D công nghiệp chế tạo khuôn mẫu giá thành chế tạo công nghệ in 3D kim loại tương đối cao Abstract Keywords: 3D metal printing technology; optimal design; Injection mold making; Mold cooling system Ngày nhận bài: 21/7/2018 Ngày nhận sửa: 04/9/2018 Ngày chấp nhận đăng: 15/9/2018 The conventional cooling channel system manufactured by straightthrough drilling does not guarantee rapid and uniform cooling while making plastic products with complex geometric shapes This study introduces a conformal cooling channel system made by 3D metal printing that conforms to the surface of the injection mold’s cavity The optimum design of the cooling system in terms of cooling performance and manufacturability for the 3D printing method is introduced through an example of a plastic product The research result shows that if the geometry of the molded part is complex for traditional cooling systems, the proper channel design of conformal cooling channel can reduce the cooling time by up to 50%; besides, the product quality is also higher This work demonstrates the technical efficiency of 3D printing technology for the injection mold industry, despite the cost of manufacturing by 3D metal printing is still relatively high HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 GIỚI THIỆU Trong trình chế tạo sản phẩm nhựa công nghệ đúc ép phun, giai đoạn làm nguội chiếm tới hai phần ba chu kỳ Ngoài ra, q trình làm nguội cịn ảnh hưởng đến chất lượng chi tiết đúc Nếu hệ thống làm mát làm nguội chi tiết cách đồng đều, độ cong vênh, ứng suất dư giảm chất lượng chi tiết tăng lên Vì nói hệ thống làm mát khn đóng vài trị quan trọng Theo cách thông thường, kênh làm mát hệ thống làm nguội chế tạo phương pháp khoan lỗ Tuy nhiên, số sản phẩm đúc có hình dáng phức tạp, hệ thống làm nguội truyền thống khó làm mát đồng bề mặt chi tiết đúc Gần đây, phương pháp chế tạo mẫu nhanh công nghệ in 3D kim loại mang đến tiềm cho việc chế tạo kênh làm mát bám theo bề mặt cong chi tiết (conformal cooling channels) để tăng cường chất lượng hiệu suất làm mát [1-3] Nhiều nghiên cứu gần cho thất hệ thống làm mát bám theo bề mặt chi tiết tốt so với hệ thống kênh làm mát truyền thống phương pháp khoan lỗ thẳng áp dụng cho trường hợp chi tiết đúc phức tạp Ưu điểm kênh làm mát bám theo bề mặt chi tiết giảm thời gian làm nguội giảm độ cong vênh chi tiết co rút biến dạng nhiệt [4, 5] Ahn D.G cộng [6] chế tạo khuôn phương pháp in 3D nung chảy laser áp dụng cho chi tiết cánh quạt điện kết luận thời gian làm nguội giảm xấp xỉ 35% Việc giảm thời gian làm mát dẫn đến giảm thời gian chu kỳ tăng suất trình đúc, giảm giá thành sản xuất sản phẩm Mặc dù hệ thống làm mát bám theo bề mặt chi tiết cho tốt so với hệ thống làm mát truyền thống mặt hiệu độ đồng phân bố nhiệt độ bề mặt khuôn, nhiên, hệ thống làm mát phát huy tối đa hiệu thiết kế tối ưu Một số tác giả nghiên cứu tối ưu hệ thống làm mát bám theo bề mặt chi tiết, nhiên, làm để thiết kết hệ thống làm mát tốt chưa nghiên cứu cách kỹ lưỡng Jahan El-Mounayri [4], Wu cộng [7] nghiên cứu phương pháp tối ưu hóa thơng số kênh làm mát thơng qua ví dụ cho chi tiết đơn giản có hình trụ sử dụng phương pháp mô số quy hoạch thực nghiệm Nhiều nghiên cứu khác [2, 6, 8] phát triển phương pháp tối ưu hệ thống làm mát bám theo bề mặt chi tiết đúc nhằm nâng cao hiệu làm mát, nhiên nghiên cứu thường bó hẹp cho nghiên cứu tình mà hệ thống tương đối đơn giản Khi chi tiết đúc phức tạp, đòi hỏi hệ thống làm mát phức tạp q trình tối ưu hóa khó Làm để tối đa hóa hiệu hệ thống làm mát bám theo bề mặt chi tiết nghiên cứu có ý nghĩa cơng nghệ in 3D kim loại có giá thành cịn cao khơng phải kim loại in Nhóm nhiên cứu chúng tơi bắt đầu số nghiên cứu tối ưu hóa hệ thống làm mát bám theo bề mặt cong sản phẩm áp dụng cho sản phẩm nhựa ô-tô [9-11] Kết cho thấy thời gian làm nguội giảm 23%, đích cần đạt để minh chứng cho hiệu hệ thống làm mát bám theo bề mặt sản phẩm đúc phải đạt từ 50 % trở lên Về nguyên tắc lý thuyết thực tiễn cho thấy hiệu hệ thống làm mát bám theo bề mặt chi tiết so với kênh làm mát truyền thống phụ thuộc vào độ phức tạp chi tiết kỹ thuật thiết kế tối ưu Nghiên cứu giới thiệu hệ thống kênh làm mát theo đường cong bám theo bề mặt lòng khuôn chế tạo phương pháp in 3D kim loại Phương pháp tính tốn thiết kế hệ thống làm mát tối ưu hiệu đảm bảo tính cơng nghệ kết cấu phương pháp in 3D giới thiệu thơng qua ví dụ minh họa cho sản phẩm nhựa có hình dáng tương đối phức tạp Tiếp theo đó, kết tính tốn thiết kế kiểm chứng thực nghiệm HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 NÂNG CAO HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG LÀM NGUỘI TRONG KHN NHỰA 2.1 Mối quan hệ thơng số hệ thống làm mát đến thời gian làm nguội sản phẩm Thời gian làm nguội chi tiết đúc phụ thuộc vào chiều dày sản phẩm, tính chất vật liệu nhựa, vật liệu làm khuôn thông số công nghệ đúc ép phun khác theo công thức: tc s2 2a TM TW TE TW ln (1) Trong s[mm] chiều dày chi tiết đúc, TM, TW, TE [OC] nhiệt độ nóng chảy nhựa điền vào lịng khn, nhiệt độ trung bình bề mặt lịng khn nhiệt độ chi tiết đúc thời điểm đẩy sản phẩm khỏi khuôn; a hệ số khuếch tán nhiệt tính cơng thức a = kp/(cp), [kg/m3], kp[W/mOC], cp[J/kgOC] khối lượng riêng, hệ số dẫn nhiệt nhiệt dung riêng polymer Nhiệt độ nóng chảy nhựa phụ thuộc vào loại nhựa xem thông số cố định Nhiệt độ bề mặt lịng khn nhiệt độ mà cho phép đẩy sản phẩm nhựa khỏi khuôn nhà sản xuất vật liệu nhựa khuyên dùng phạm vi tùy vào loại nhựa Rõ dàng thấy TM TE dễ dàng ấn định kiểm soát nhiệt độ bề mặt lịng khn TW lại phụ thuộc vào thơng số hình học kênh làm mát nhiệt độ đầu vào nước làm mát Để xét mối quan hệ thời gian làm mát thông số kênh làm mát thơng số cơng nghệ q trình đúc sản phẩm, xét phương trình cân nhiệt nhiệt lượng mà sản phẩm làm nguội nhiệt lượng mà hệ thống làm mát lấy (bỏ qua lượng nhiệt truyền cho mơi trường xung quanh khơng khí kẹp khuôn máy) Q m Q c (2) Trong mật độ dịng nhiệt nhựa nóng truyền cho nước mơi chất làm mát tính cơng thức: 3 Q m 10 [ c p (TM TE ) im ] s x (3) Trong cp, im [J/kg], , x nhiệt dung riêng, nhiệt kết tinh, khối lượng riêng nhựa khoảng cách hay bước (pitch) đường nước hệ thống kênh làm mát Mật độ dịng nhiệt khn truyền cho nước làm mát khoảng thời gian tc (tính giây) tính theo cơng thức [9]: 1 (4) TW TC 10 d kst Se Trong kp, d, kst, Se, TC hệ số dẫn nhiệt nhựa, đường kính kênh làm mát, hệ số dẫn nhiệt thép làm khn, hệ số hình dáng nhiệt độ nước làm mát Ảnh hưởng vị trí đường làm mát đến độ dẫn nhiệt đưa vào cách áp dụng hệ số hình dáng Se [10] 3 Q c 10 tc Se 3 2 x sinh(2 y / x ) ln d (5) HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 Trong x khoảng cách đường làm mát y (tính mm) khoảng cách từ tâm đường làm mát đến bề mặt lịng khn hình Hệ số truyền nhiệt nước tính cơng thức [11]: 31.395 d Re 0.8 (6) hệ số Reynolds Re u d (7) d[mm], u[m/s], [m2/s] đường kính kênh làm mát, vận tốc độ nhớt động học mơi chất làm mát (nước) Kết hợp phương trình từ (1) đến (7) ta có: y s x sinh(2 ) [ c p (TM TE ) im ] x 1 x ln 0.8 TW TC d 0.03139 Re 2 k st s2 a TM TW TE TW ln (8) Khi thiết kế hệ thống làm mát, phương trình (8) có ẩn số thuộc tính hình học x, y d Một phương trình với ẩn số có vơ số nghiệm Để giải phương trình này, ta phải dùng thêm ràng buộc mối quan hệ x = 1d y = 2d hệ số 1 1 xác định theo kinh nghiệm khoảng 2 1 1 2 5, đồng thời khoảng cách y bề mặt lịng khn tâm đường nước làm mát chọn trước phạm vi từ đến 2,5 lần kích thước d Hình Mơ hình dịng nhiệt hệ thống làm mát khuôn đúc ép phun nhựa 2.2 Khả giảm tối đa thời gian làm mát Câu hỏi quan trọng đặt thiết kế kênh làm mát bám theo bề mặt khuôn chế tạo phương pháp in 3D để thay cho hệ thống làm mát truyền thống chế tạo cách khoan lỗ thẳng giảm thời gian làm mát phần trăm để từ tính hiệu kỹ thuật định sử dụng hệ thống làm mát tiên tiến Từ cơng thức tính thời gian làm mát (1), suy mối quan hệ thời gian làm nguội nhiệt độ khuôn giữ thông số khác số Đồ thị hình cho thấy, nhiệt độ khuôn cao, giảm nhiệt độ khuôn cách thiết kế hệ thống làm mát phù hợp hiệu rút ngắn thời gian làm nguội nhiều HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 Hình Ví dụ mối quan hệ thời gian làm nguội nhiệt độ khuôn Giả sử ly đó, nhiệt độ trung bình bề mặt khn vùng có nhiệt độ 72OC trường hợp kênh làm mát truyền thống; nhiệt độ cho phép đẩy sản phẩm 78OC, chiều dày sản phẩm mm, nhiệt độ TM = 240OC, vật liệu nhựa PP, thời gian làm mát khoảng 12,3 giây Nếu nhiệt độ trung bình bề mặt khn giảm cịn 44OC, thời gian làm nguội lúc khoảng 8,2 giây, giảm khoảng 33% Thời gian làm mát giảm tối đa nhiệt độ bê mặt khuôn giảm đến mức thấp cho phép Nếu giảm mức gây tượng nguội nhanh mặt sản phẩm, gây tượng không điền đầy khuôn xảy ta tượng ứng suất trượt lớn 2.3 Phương pháp tối ưu hóa hệ thống kênh làm mát khn nhựa Mục tiêu tối ưu hóa hệ thống làm mát cực tiểu hóa thời gian làm nguội cực tiểu hóa độ chênh lệch nhiệt độ vùng khác lịng khn Nếu nhiệt độ khuôn đồng đều, độ cong vênh sản phẩm nhỏ Tuy nhiên, với sản phẩm đúc có chiều dày cho trước thơng số cơng nghệ đúc ép phun xác định, thời gian làm nguội phụ thuộc nhiệt độ bề mặt khn Như vậy, tối thiểu hóa thời gian làm nguội tương đương với việc cho nhiệt độ lịng khn đạt nhiệt độ thấp cho phép xác định ràng buộc Để tìm thiết kế tối ưu thơng số hình học hệ thống làm mát, phương pháp lặp sở thuật tốn hình áp dụng Thay đổi thơng số hình học hệ thống làm mát cho nhiệt độ bề mặt khuôn đạt đến giá trị thấp mong muốn cho độ lệch chuẩn phân bố nhiệt độ bề mặt khuôn bé (nhiệt độ phân bố đồng nhất) thu thiết kế tối ưu Cơ sở lý thuyết truyền nhiệt thuật tốn hình tóm tắt sau: Truyền nhiệt sản phẩm nhựa trình làm nguội xem gần tốn chiều trường hợp phẳng Sự phân bố nhiệt độ theo chiều dày sản phẩm đúc mơ tả phương trình sau: T 2T t z (9) Phương trình đạo hàm riêng (9) giải cách tiện lợi phương pháp sai phân hữu hạn theo phương pháp Laasonen biến z theo phương chiều dày sản phẩm HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 Sự truyền nhiệt từ sản phẩm sang bề mặt khuôn gặp phải nhiệt trở tính cơng thức: hc T ps Tm k p T z (10) Mật độ dòng nhiệt truyền từ sản phẩm đúc sang khuôn biểu diễn sau: T q k p n (11) Mật độ dịng nhiệt trung bình chu kỳ tính cơng thức: t c q qdt tc (12) Trong tc thời gian làm nguội xác định công thức (1) mục 2.1 Bắt đầu Nhập s, kp, km, Ti, Te, Tm ban đầu hc Giải hệ thống phương trình truyền nhiệt (1-5) phương pháp sai phân hữu hạn Thu tc, q , Tps, Tmax, Ttb Nhập thơng số hình học mặt cắt ngang kênh làm mát nhiệt độ nước Sử dụng phương pháp phần tư hữu hạn để tìm phân bố nhiệt độ Thu nhiệt độ bề mặt lịng khn Tm2 sai lệch chuẩn nhiệt độ Tm T2 Có Dừng Khơng Tm Tm Tm 2 Hình Thuật tốn xác định nhiệt độ lịng khn, độ lệch chuẩn nhiệt độ bề mặt khuôn thời gian làm nguội [15] HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Để minh chứng cho hiệu làm mát hệ thống làm mát bám theo bề mặt lịng khn chế tạo phương pháp in 3D kim loại, chi tiết nhựa dân dụng hình Vật liệu chế tạo chi tiết Polypropylene LG Chemical sản xuất Nhiệt độ nung chảy trình đúc 230OC, nhiệt độ khuyến nghị bề mặt lịng khn 45OC, nhiệt độ đẩy chi tiết khỏi khuôn 85OC Chiều dày trung bình chi tiết 2,5 mm kích thước đường kính lớn chi tiết 87 mm thể tích vật liệu 58 cm3 Do chi tiết có hình dáng tương đối phức tạp có vùng khe hẹp nên khó làm nguội hệ thống làm nguội thông thường Nếu sử dụng hệ thống kênh làm mát cách khoan lỗ thẳng, với vật liệu làm khuôn (cả lõi) thép KP-4M Hàn Quốc có hệ số dẫn nhiệt 41 W/m OK, cố gắng sử dụng vách làm mát (baffle), nhiệt độ lịng khn phần lõi khn cao (hình 5c), khoảng 80,70C Sự phân bố nhiệt độ bề mặt phần lõi không đồng đều, độ chênh lệch nhiệt độ lớn 30OC Thời gian làm nguội khoảng 20 giây Thời gian làm nguội dài Với chiều dày 2,5 mm, chi tiết có dạng phẳng, thời gian làm nguội lý tưởng khoảng 8,5 giây Như nhiều tiềm để giảm thời gian làm nguội cách thiết kế hệ thống kênh làm mát bám theo mặt cong lịng khn chế tạo phương pháp in kim loại Hình Minh họa sản phẩm đúc so sánh hiệu làm mát hai loại kênh làm mát khác (a) (b) (c) Hình Kênh làm mát truyền thống (a), phân bố nhiệt độ lịng khn: phần khn (b) phần khuôn đực (c) thu mô HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 Căn đặc điểm hình học sản phẩm đúc, kênh làm mát cong phát thảo hình dựa nguyên tắc vùng mà nhiệt độ bề mặt khn cao cần bố trí làm mát gần với bề mặt Ngồi phải ý đến tính cơng nghệ kết cấu q trình in 3D chiều dày tốt thiểu vách in được, đường kính lỗ in được, kết cấu kênh làm mát cho in hệ thống chống đỡ (support structure) Hình Phác thảo hệ thống làm mát bám theo bề mặt lòng khn Bước q trình tối ưu hóa hệ thống kênh làm mát xác định kích thước hợp lý tiết diện ngang vị trí phù hợp tiết diện cho phân số nhiệt độ bề mặt lịng khn đồng nhiệt độ trung bình bề mặt khuôn nhiệt độ mong muốn để thời gian làm nguội ngắn chất lượng sản phẩm đảm bảo Phương pháp sử dụng để tối ưu hóa kích thước vị trí kênh làm mát sử dụng ngơn ngữ lập trình Python để tạo file script chạy tự động chương trình vẽ hệ thống mặt cắt ngang hệ thống làm mát vị trí quan trọng tự động phân tích xuất kết phân bố nhiệt độ phần mềm Abaqus Đối với mặt cắt ngang, diện tích mặt cắt ngang hợp lý hình elip hình trịn đặc điểm vùng khơng gian lõi khn Với tiết diện hình elip, chu vi tiếp xúc môi chất làm mát với khuôn lớn so với hình trịn với diện tích Hình Tối ưu hóa hình dáng kích thước tiết diện kênh làm mát phương pháp phần tử hữu hạn với hỗ trợ máy tính HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 Đối với phần chóp lõi khn, đặc thù hình dáng sản phẩm, cắt dọc theo sản phẩm thấy mặt cắt ngang đường nước làm mát hình Mặt cắt ngang đường làm mát có dạng hình giọt nước để đảm bảo tính cơng nghệ kết cấu in 3D Dạng hình giọt nước rỗng giúp loại bỏ kết cấu chống đỡ in Nếu phải in kết cấu chống đỡ, khó loại bỏ hệ thống cột chống đỡ sâu bên đường làm mát ngoằn ngoèo sâu bên lõi khuôn, gây tắc hệ thống đường dẫn nước làm mát Sản phẩm đúc a) Phần lõi khn (b) Đường làm mát (c) Hình Cấu tạo lõi khn (a), hình dáng tiết diện ngang đường làm mát vị trí chóp lõi khn (b) tối ưu hóa hình dáng vị trí tiết diện (c) Hình Kết mô phân bố nhiệt độ lõi khuôn với hệ thống làm mát bám theo bề mặt cong chi tiết với thời gian làm nguội 10 giây Về mặt lý thuyết, dùng vật liệu có hệ số dẫn nhiệt lớn hiệu làm mát lớn Tuy nhiên vấn đề phát sinh công nghệ in 3D kim loại dễ xảy tiện nứt nhiệt in vật liệu có hệ số dẫn nhiệt lớn có hàm lượng cac-bon cao Do vậy, nghiên cứu này, vật liệu bột kim loại tương đương với thành phần thép mactensit hóa già (maraging steel) có hàm lượng cac-bon thấp có độ bền cao sử dụng để in lõi khuôn Hệ số dẫn nhiệt thép mactensit hóa già 23 W/m OK Kết mơ hệ thống làm mát bám theo bề mặt cong chi tiết đúc phần mềm Moldflow hình Kết cho thấy với thời gian làm nguội 10 giây, nhiệt độ cao bề mặt lõi khuôn giảm cịn 480C, nhiệt độ trung bình bề mặt khn khoảng 420C Đồng thời, kết phân tích cho thấy nhiệt độ bề mặt lõi khuôn phân bố đồng HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 Như vậy, với chi tiết đúc nghiên cứu này, thời gian làm nguội giảm từ 20 xuống khoảng 10 giây, tức giảm 50% thời gian làm nguội Đây số có ý nghĩa mặt hiệu kỹ thuật lớn Giảm thời gian làm nguội rút ngắn thời gian chu kỳ sản phẩm, dẫn đến tiết kiệm thời gian lượng, hạ giá thành sản phẩm Kết nhiên cứu phần nội dung dự án liên kết trường đại học, viện nghiên cứu công ty sản xuất liên quan đến công nghệ sản xuất vật liệu bột, công nghệ in 3D kim loại dùng tia laser (SLS) kỹ thuật thiết kế chế tạo khuôn nhựa để tăng hiệu làm mát khuôn nhờ công nghệ in 3D triển khai Hàn Quốc mà nhóm nhiên cứu chúng tơi tham gia Hai khuôn mẫu chế tạo: khuôn có đường làm mát truyền thống chế tạo hồn tồn thép KP-4M khn có hệ thống làm mát chế tạo thép mactensit hóa già cho phần lõi theo phương pháp in 3D có đường làm mát bám theo bề mặt chi tiết đúc thử nghiệm để minh chứng kết Vì lý chưa phép công bố kết thực nghiệm nên khơng phép trình bày trực tiếp báo Kết thực nghiệm trình bày hội nghị Kết thực tế có sai số so với mơ phỏng, nhiên sai số chấp nhận kỹ thuật cho thấy kết tính tốn tương đối trùng khớp với thực nghiệm KẾT LUẬN Nghiên cứu trình bày hệ thống kênh làm mát theo đường cong bám theo bề mặt lịng khn (conformal cooling channel), chế tạo phương pháp in 3D kim loại nung chảy tia laser Phương pháp tính tốn thiết kế hệ thống làm mát tối ưu hiệu đảm bảo tính cơng nghệ kết cấu phương pháp in 3D giới thiệu thông qua ví dụ minh họa cho sản phẩm nhựa Để tối ưu hóa hệ thống làm mát khn, phương pháp giải tích, kinh nghiệm thiết kế cơng cụ phân tích mơ máy tính (CAE) sử dụng cách kết hợp Kết nghiên cứu cho thấy, khả tăng hiệu làm mát sử dụng hệ thống làm nguội phụ thuộc vào độ phức tạp sản phẩm đúc Nghiên cứu cho thấy, với chi tiết có hình dáng phức tạp hệ thống làm mát truyền thống, thiết kế kênh làm mát tối ưu giảm thời gian làm nguội sản phẩm đến 50%, bên cạnh đó, chất lượng sản phẩm tốt Đây minh chứng cho thấy tính hiệu kỹ thuật công nghệ in 3D công nghiệp chế tạo khuôn mẫu giá thành chế tạo công nghệ in 3D kim loại tương đối cao giá kim loại bột cao thời gian in tương đối lâu sản phẩm lớn Nghiên cứu hiệu kỹ thuật mang lại so với chi phí đầu tư cho gia cơng khn với cơng nghệ in 3D nghiên cứu cần triển khai LỜI CẢM ƠN Tác giả cảm ơn hỗ trợ Trường Đại học Nha Trang Trường Đại học Ulsan TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Wu T., S A Jahan, Y Zhang, J Zhang, H Elmounayri, and A Tovar Design Optimization of Plastic Injection Tooling for Additive Manufacturing Procedia Manufacturing, vol 10, pp 923-934, 2017/01/01/ 2017 [2] Rännar L E., A Glad, and C G Gustafson Efficient cooling with tool inserts manufactured by electron beam melting Rapid Prototyping Journal, vol 13, pp 128-135, 2007 [3] Shayfull Z., S Sharif, A M Zain, M F Ghazali, and R M Saad Potential of Conformal Cooling Channels in Rapid Heat Cycle Molding: A Review Advances in Polymer Technology, vol 33,, 2014 HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 [4] Jahan S A and H El-Mounayri Optimal Conformal Cooling Channels in 3D Printed Dies for Plastic Injection Molding Procedia Manufacturing, vol 5, pp 888-900, 2016 [5] Vojnová E The Benefits of a Conforming Cooling Systems the Molds in Injection Moulding Process Procedia Engineering, vol 149, pp 535-543, 2016 [6] Ahn D.-G., S.-H Park, and H.-S Kim Manufacture of an injection mould with rapid and uniform cooling characteristics for the fan parts using a DMT process International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, vol 11, pp 915-924, 2010 [7] Wu T., S A Jahan, P Kumaar, A Tovar, H El-Mounayri, Y Zhang, J Zhang, D Acheson, K Brand, and R Nalim, A Framework for Optimizing the Design of Injection Molds with Conformal Cooling for Additive Manufacturing Procedia Manufacturing, vol 1, pp 404415, 2015 [8] Khan M., S K Afaq, N U Khan, and S Ahmad Cycle Time Reduction in Injection Molding Process by Selection of Robust Cooling Channel Design ISRN Mechanical Engineering, vol 2014, p 8, 2014 [9] Park H.S and Dang X.P., Improving the Cooling Efficiency for the Molding of a Complex Automotive Plastic Part by 3D Printing Technology Transaction of the Korean Society of Automotive Engineers - Vol 25, No 4, pp.508-515 [10] Park H.S and Dang X.P., Development of a smart plastic injection mold with conformal cooling channels Procedia Manufacturing 10 (2017) 48–59 [11] Park H.S and Dang X.P., Maximize the Efficiency of Cooling Channels Made by 3D Printing Technology for Injection Molding International Symposium on Precision Engineering and Sustainable Manufacturing, (PRESM2018) [12] Park S J and T H Kwon Optimal cooling system design for the injection molding process Polymer Engineering & Science, vol 38, pp 1450-1462, 1998 [13] Holman J P., Heat transfer, 9th edition ed.: McGraw-Book Company, 2002 [14] Rao N S and G Schumacher, Design formulas for plastics engineers, 2nd edition ed.: Hanser Verlag Munich 2004 [15] Park, H.-S and X.-P Dang, Optimization of conformal cooling channels with array of baffles for plastic injection mold, International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, 11(6): pp 879-890, 2010 ... cứu công ty sản xuất liên quan đến công nghệ sản xuất vật liệu bột, công nghệ in 3D kim loại dùng tia laser (SLS) kỹ thuật thiết kế chế tạo khuôn nhựa để tăng hiệu làm mát khuôn nhờ công nghệ in. .. đúc ép phun nhựa 2.2 Khả giảm tối đa thời gian làm mát Câu hỏi quan trọng đặt thiết kế kênh làm mát bám theo bề mặt khuôn chế tạo phương pháp in 3D để thay cho hệ thống làm mát truyền thống chế. .. phức tạp, đòi hỏi hệ thống làm mát phức tạp trình tối ưu hóa khó Làm để tối đa hóa hiệu hệ thống làm mát bám theo bề mặt chi tiết nghiên cứu có ý nghĩa cơng nghệ in 3D kim loại có giá thành cịn