Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ lên độ nhám bề mặt và độ chính xác kích thước sản phẩm tạo hình bằng máy in 3d (fdm)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN MINH TÂM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ LÊN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT VÀ ĐỘ CHÍNH XÁC KÍCH THƯỚC SẢN PHẨM TẠO HÌNH BẰNG MÁY IN 3D (FDM) RESEARCH ON THE EFFECTS OF TECHNOLOGY PARAMETERS ON THE SURFACE ROUGHNESS AND THE DIMENSIONAL ACCURACY OF PRODUCTS CREATED BY 3D PRINTER (FDM) Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ Mã số: 8520103 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2021 Cơng trình hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học: GS.TS NGUYỄN THANH NAM Cán chấm nhận xét 1: PGS.TS NGUYỄN HUY BÍCH Cán chấm nhận xét 2: TS HỒ TRIẾT HƯNG Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 22 tháng 01 năm 2021 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS LƯU THANH TÙNG ( Chủ tịch hội đồng) PGS.TS NGUYỄN HUY BÍCH ( Phản biện 1) TS HỒ TRIẾT HƯNG ( Phản biện 2) PGS TS BÙI TRUNG THÀNH ( Ủy viên) TS LÊ THANH LONG ( Thư ký) Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN MINH TÂM MSHV: 1870611 Ngày, tháng, năm sinh: 16/07/1993 Nơi sinh: Huyện Chợ Gạo, Tiền Giang Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ Mã số : 8520103 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ lên độ nhám bề mặt độ xác kích thước sản phẩm tạo hình máy in 3D (FDM) Research on The effects of Technology Parameters on The Surface Roughness and The Dimensional Accuracy of products created by 3D Printer (FDM) NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ gồm Độ dày lớp, Bề rộng lớp thành, Bề rộng đường đùn, Góc raster Góc định hướng đến chất lượng bề mặt độ xác kích thước Sử dụng phương pháp Phân tích quan hệ-vùng xám (Grey Relational Analysis) kết hợp Taguchi ANOVA để phân tích ảnh hưởng thông số với ba mức giá trị khác để tìm thơng số tối ưu để giảm độ nhám bề mặt, đồng thời tăng độ xác kích thước sản phẩm in 3D cơng nghệ FDM II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 10/02/2020 III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 21/06/2020 IV.CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: GS.TS NGUYỄN THANH NAM Tp HCM, ngày 04 tháng 08 năm 2020 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc tình cảm chân thành cho phép em gửi lời cảm ơn chân thành tới: – Trường Đại học Bách Khoa TPHCM , khoa Cơ khí giảng viên tận tình dạy tạo điều kiện giúp đỡ em trình học tập, nghiên cứu hoàn thành đề tài luận văn thạc sĩ – Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Nguyễn Thanh Nam, người hướng dẫn người ln tận tình hướng dẫn, bảo, giúp đỡ động viên em suốt trình nghiên cứu hoàn thành đề tài nghiên cứu – Cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp ln khích lệ, động viên giúp đỡ tơi trình học tập nghiên cứu khoa học Mặc dù cố gắng nhiều, không tránh khỏi thiếu sót; em mong nhận thơng cảm, dẫn, giúp đỡ đóng góp ý kiến nhà khoa học, quý thầy cô, cán quản lý bạn đồng nghiệp TPHCM, ngày 05 tháng 08 năm 2020 Học viên thực Nguyễn Minh Tâm TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Máy in 3D sử dụng công nghệ FDM ngày sử dụng để sản xuất phận để sử dụng khí chế tạo Do đó, cần phải đảm bảo phận có bề mặt hồn thiện tốt độ xác kích thước Công việc mô tả viết nhằm xác định tham số quy trình tối ưu sử dụng để sản xuất phận có độ xác bề mặt tốt độ xác kích thước.Thiết kế nhân tố thí nghiệm (DOE) kiểm tra ảnh hưởng độ dày lớp, bề rộng lớp thành, bề rộng đường đùn, góc raster góc định hướng ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt phần tạo Thí nghiệm hồn thành với giúp đỡ phương pháp Taguchi Phân tích quan hệ -vùng xám sử dụng để tối ưu hóa tham số q trình nhiều giá trị đáp ứng chiều dài, chiều cao, chiều rộng bề mặt hồn thiện Trong nghiên cứu góc định hướng tối ưu 00 độ dày lớp tối ưu 0.2mm, thơng số cịn lại tùy thuộc vào yêu cầu chi tiết để lựa chọn giá trị hợp lý Kết thực nghiệm kiểm chứng cho kết khả quan, nâng độ xác kích thước lên cấp IT9-IT10 theo tiêu chuẩn ISO 286-1, độ nhám bề mặt đạt giá trị mức cao (Ra=7µm) ABSTRACT 3D printers used Fused Deposition Modelling (FDM) technology are increasingly being used to manufacture parts for mechanical engineering The need to ensure that the parts have good surface finish and dimensional accuracy thus exist The work described in this paper aim to determine the optimum process parameters that can be used to produce parts with both good surface finish and dimensional accuracy Factorial design of experiment (DOE) inspects the effect of the process parameters Layer thickness, Contour width, Raster width , Raster angle and Build orientation that affects the surface roughness of the part produced by the 3D printer The experimentation has been completed with the help of Taguchi methods Taguchi grey relational analysis is used to optimize the process parameters on multiple value response such as length, height, width and surface finish In this study, the optimal Build orientation is 00 and the optimal layer thickness is 0.2mm, the remaining parameters depend on each part's requirements to choose the reasonable value Experimental results confirm positive results, which can increase dimensional accuracy to IT9-IT10 grade according to ISO 286-1 standards, surface roughness reaches a good value (Ra = 7µm) LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ Tôi xin cam đoan luận văn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ lên độ nhám bề mặt độ xác kích thước sản phẩm tạo hình máy in 3D (FDM).” cơng trình nghiên cứu cá nhân tơi thời gian qua Mọi số liệu sử dụng phân tích luận văn kết nghiên cứu tơi tự tìm hiểu, phân tích cách khách quan, trung thực, có nguồn gốc rõ ràng chưa cơng bố hình thức Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm có khơng trung thực thơng tin sử dụng cơng trình nghiên cứu TPHCM, ngày 05 tháng 08 năm 2020 Học viên thực Nguyễn Minh Tâm LUẬN VĂN THẠC SỸ MỤC LỤC MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC HÌNH i DANH SÁCH CÁC BẢNG iii DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT .iv CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ IN 3D 1.1 Định nghĩa khái niệm .1 1.2 Lịch sử công nghệ in 3D 1.3 Ưu điểm hạn chế công nghệ in 3D 1.4 Các công nghệ in 3D 1.5 Vật liệu ứng dụng công nghệ in 3D 1.5.1 Nhóm polymer 1.5.2 Nhóm kim loại 1.5.3 Nhóm vật liệu khác .8 1.6 Ứng dụng công nghệ in 3D 1.6.1 Trong ngành công nghiệp ô tô : Phụ lục 1.b .10 1.6.2 Trong ngành công nghiệp điện tử : Phụ lục 1.b 10 1.6.3 Trong ngành hàng không vũ trụ : Phụ lục 1.b 10 1.6.4 Trong ngành khí chế tạo .10 1.7 Tính hình nghiên cứu nước .13 1.7.1 Nghiên cứu nước 13 1.7.2 Nghiên cứu nước 14 1.8 Tính cấp thiết đề tài 17 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT .23 2.1 Nguyên lý làm việc máy in 3D 23 2.2 Ý nghĩa thông số khảo sát .23 2.2.1 Góc định hướng (Build orientation) 23 2.2.2 Độ dày lớp (Layer Height) 24 2.2.3 Bề rộng đường đùn (Raster width) Bề rộng lớp thành (Contour width) 25 2.2.4 Góc raster (Raster angle) 25 2.3.Ý nghĩa độ nhám bề mặt độ xác kích thước FDM .26 HVTH: NGUYỄN MINH TÂM_1870611 LUẬN VĂN THẠC SỸ MỤC LỤC 2.3.1 Độ nhám bề mặt 26 2.3.2 Độ xác 27 2.4 Các dụng cụ đo phương pháp đo .29 2.4.1 Độ nhám bề mặt 29 2.4.2 Kích thước 31 2.5 Mẫu thử: .33 2.5.1 Mẫu thử đo độ nhám bề mặt 33 2.5.2 Mẫu thử đo kích thước 36 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37 3.1 Phương pháp thiết kế nghiên cứu 37 3.2 Thiết bị thí nghiệm 40 3.3 Nghiên cứu thực nghiệm 40 CHƯƠNG PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ 44 4.1 Xử lý phân tích số liệu 44 4.1.1 Phương pháp sử dụng tỷ lệ tín hiệu / nhiễu (Signal-to-noise ratio)[43] 46 4.1.2 Phương pháp Phân tích quan hệ-vùng xám (Grey Relational AnalysisGRA)[44] 47 4.1.3.Xử lý số liệu 49 4.2 Phân tích ảnh hưởng thơng số 58 4.2.1 Đối với trường hợp độ nhám 60 4.2.2 Đối với trường hợp chiều cao H 61 4.2.4 Đối với chiều rộng W chiều dài L 61 4.3 Thực nghiệm kiểm chứng 62 CHƯƠNG KẾT LUẬN 63 Danh mục công trình khoa học 64 Tài liệu tham khảo 65 Phụ lục 70 Phụ lục 1a .70 1.4.1 Cơng nghệ “Tạo hình nhờ tia laser” (Stereolithography-SLA) 70 1.4.2 Công nghệ Thiêu kết lazer chọn lọc (Selective laser sintering - SLS) 71 HVTH: NGUYỄN MINH TÂM_1870611 LUẬN VĂN THẠC SỸ 1.4.3 MỤC LỤC Phương pháp nóng chảy lắng đọng (Fused deposition modeling – FDM) ………………………………………………………………………… 72 1.4.4 Công nghệ in 3D dán nhiều lớp (Laminated Object Manufacturing – LOM) ………………………………………………………………………… 74 1.4.5 Thiêu kết lazer chọn lọc trực tiếp (Direct metal laser sintering – DMLS) ………………………………………………………………………… 75 Phụ lục 1.b 76 1.6.1 Trong ngành công nghiệp ô tô 76 1.6.2 Trong ngành công nghiệp điện tử 77 1.6.3 Trong ngành hàng không vũ trụ .78 Phụ lục 2.Tiêu chuẩn ISO 286-1 79 Phụ lục Các thông số công nghệ trình in 3D 80 TÓM TẮT LÝ LỊCH KHOA HỌC 82 HVTH: NGUYỄN MINH TÂM_1870611 LUẬN VĂN THẠC SỸ DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.Cơng nghệ in 3D tế bào sống [3] .2 Hình 2.Xu hướng sử dụng công nghệ in 3D năm 2020 [10] Hình 3.Nguyên lý phương pháp SLA [5] 71 Hình 4.Nguyên lý phương pháp SLS.[6] 72 Hình 5.Nguyên lý phương pháp FDM.[7] .73 Hình 6.Nguyên lý phương pháp LOM.[8] .75 Hình 7.Nguyên lý phương pháp DMLS [9] 76 Hình Tỷ trọng lĩnh vực thị trường in 3D……………………………… Hình Xe Urbee sản xuất công nghệ in 3D.[11]………………………… 77 Hình 1.10 In 3D mạch điện tử.[12]…………………………………………………… 78 Hình1.11 Ứng dụng in 3D ngành đúc.[13]…………………………………… 11 Hình 1.12 Quy trình đúc mẫu chảy sử dụng cơng nghệ in FDM, vật liệu in nhựa PLA………………………………………………………………………………………… 12 Hình 1.13 Quá trình xử lý bề mặt sau in 3D.[26]……………………………… 18 Hình 1.14.Minh họa thơng số nghiên cứu.[27]………………………………… 22 Hình Góc định hướng-so với trục Z 24 Hình 2.Minh họa độ dày lớp.[28] 24 Hình 3.Một số thông số in FDM [28] 25 Hình 4.Minh họa góc raster khác [29] 26 Hình 5.Định nghĩa sai lệch trung bình Ra [31] 27 Hình 6.Định nghĩa chiều cao nhấp nhô Rz [31] 27 Hình 7.Dung sai kích thước q trình in 3D FDM.[33] 28 Hình 8.Phương pháp đo trực tiếp: a) Máy đo loại tiếp xúc, b) Kính hiển vi nguyên tử lực [35] .30 Hình 9.Phương pháp đo gián tiếp: a) Giao thoa ánh sáng trắng, b) Kính hiển vi laser [35] 30 Hình 10.Máy đo độ nhám loại tiếp xúc trực tiếp.[36] 31 HVTH: NGUYỄN MINH TÂM_1870611 i LUẬN VĂN THẠC SỸ TÀI LIỆU THAM KHẢO [41] R Udroiu, I.C Braga, A Nedelcu “Evaluating the Quality Surface Performance of Additive Manufacturing Systems: Methodology and a Material Jetting Case Study”, Materials, vol 12, no 995, pp 1-24, 2019 [42] Nguyễn Hữu Lộc Quy hoạch phân tích thực nghiệm” Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh, năm 2011, trang 114-223 [43] Minitab “Startguide Minitab software” Internet: https://www.minitab.com/en-us/, Mar.20, 2020 [44] M Sarıkaya, A Güllü “Multi-response optimization of MQL parameters using Taguchi-based GRA in turning of difficult-to-cut alloy Haynes 25”, Journal of Cleaner Production, vol 91, pp 347-357, 2014 [45] A.K Sood , R.K Ohdar , S.S Mahapatra “Improving dimensional accuracy of Fused Deposition Modelling processed part using grey Taguchi method”, Materials and Design, vol 30, pp 4243-4252, 2009 [46] J Kiendl, C Gao “Controlling toughness and strength of FDM 3D-printed PLA components through the raster layup”, Composites Engineering, vol 180, pp 1-6, 2020 HVTH: NGUYỄN MINH TÂM_1870611 Trang 69 LUẬN VĂN THẠC SỸ PHỤ LỤC Phụ lục Phụ lục 1a 1.4.1 Cơng nghệ “Tạo hình nhờ tia laser” (Stereolithography-SLA) Được phát triển Chuck Hull, công nghệ in 3D xuất công nghệ in 3D chi tiết chuẩn xác nhất, có sai số thấp công nghệ in 3D khác Công nghệ in 3D SLA công nghệ in 3D hoạt động theo nguyên tắc “bồi đắp” có đặc điểm khác biệt với công nghệ khác dùng tia UV làm cứng lớp vật liệu in (chủ yếu nhựa lỏng) Nguyên lý: Các máy in 3D sử dụng công nghệ SLA sử dụng chùm tia laser/UV nguồn lượng mạnh tương đương để làm “đông cứng” lớp vật liệu in 3D nhựa dạng lỏng, nhiều lớp tạo nên vật thể in 3D SLA Lớp in SLA đạt từ 0.06, 0.08, 0.1,… mm Ưu điểm: Công nghệ SLA có khả tạo mơ hình có độ chi tiết cao, sắc nét xác Về công nghệ in 3D sử dụng vật liệu nhựa, cơng nghệ tạo sản phẩm in 3D nhựa tốt nhất, sử dụng ngay, độ phân giải, độ mịn cao, nói cao Nhược điểm: Vật liệu in 3D đắt, sản phẩm in 3D bị giảm độ bền để lâu ánh sáng mặt trời HVTH: NGUYỄN MINH TÂM_1870611 Trang 70 LUẬN VĂN THẠC SỸ PHỤ LỤC Hình 3.Ngun lý phương pháp SLA [5] 1.4.2 Cơng nghệ Thiêu kết lazer chọn lọc (Selective laser sintering - SLS) Công nghệ sáng tạo Carl Deckard vào năm 1986 Trường đại học Texas cấp sáng chế năm 1989, đưa thị trường tập đoàn DTM (được thành lập 1987) Thiết bị thương mại hoá vào năm 1992 Đây công nghệ công nhận sau SLA Công nghệ dựa trình chế tạo lớp chất polymer lỏng thay vật liệu bột Nguyên lý: Phương pháp SLS sử dụng tính chất vật liệu bột hóa rắn tác dụng nhiệt (như nylon, elastomer, kim loại) Một lớp mỏng bột nguyên liệu trải bề mặt xylanh công tác trống định mức Sau đó, tia laser hóa rắn (kết tinh) phần bột nằm đường biên mặt cắt (không thực làm chảy chất bột), làm cho chúng dính chặt chỗ có bề mặt tiếp xúc Q trình kết tinh điều khiển tương tự q trình polymer hố phương pháp SLA Sau xylanh hạ xuống khoảng cách độ HVTH: NGUYỄN MINH TÂM_1870611 Trang 71 LUẬN VĂN THẠC SỸ PHỤ LỤC dày lớp kế tiếp, bột nguyên liệu đưa vào trình lặp lại chi tiết hoàn thành Ưu điểm: Khả tạo mẫu loại vật liệu dạng bột khác nhựa, kim loại, thủy tinh, gốm Tạo mẫu đa dạng màu sắc, tạo mẫu hình dạng phức tạp, khơng cần sử dụng vật liệu hỗ trợ, không cần cấu trúc hỗ trợ SLS sử dụng chủ yếu để tạo nguyên mẫu, gần ứng dụng cho sản xuất theo yêu cầu cụ thể Nhược điểm: Phức tạp, chi phí đầu tư cao, chi phí vận hành cao hao tổn vật liệu lớn Các mơ hình kín có phần rỗng bên phải tiêu tốn lượng vật liệu lớn Hình 4.Nguyên lý phương pháp SLS.[6] 1.4.3 Phương pháp nóng chảy lắng đọng (Fused deposition modeling – FDM) Được phát triển S Scott Crump vào cuối năm 1980 Hãng Stratasys bán máy sử dụng công nghệ FDM có tên “3D Modeler” năm 1992 Máy in 3D dùng công nghệ FDM xây dựng mẫu cách đùn nhựa nóng chảy hố rắn lớp tạo nên cấu trúc chi tiết dạng khối HVTH: NGUYỄN MINH TÂM_1870611 Trang 72 LUẬN VĂN THẠC SỸ PHỤ LỤC Nguyên lý: Phương pháp FDM đùn vật liệu dạng sợi để tạo thành mặt cắt sản phẩm Vật liệu sợi cấp vào đầu đùn có phận gia nhiệt thơng qua động cuốn, đạt nhiệt độ thích hợp vật liệu nóng chảy đùn ngồi hình thành sản phẩm Đầu đùn điều khiển theo phương kết hợp với bàn thiết bị dịch chuyển theo phương lại để tạo thành lớp mặt cắt sản phẩm Sau vật liệu khỏi vòi phun cần khoảng thời gian ngắn để vật liệu đông đặc lại Tùy theo loại vật liệu mà thời gian đông đặc khác Ưu điểm: Là công nghệ in 3D giá rẻ, dễ sửa chữa thay chi tiết máy móc, in với số lượng lớn, tốn ngun liệu Tốc độ tạo hình 3D nhanh Q trình tạo mẫu nhanh FDM khơng giống công nghệ SLA, SLS phải sử dụng tia laser để tạo hình sản phẩm mà cơng nghệ tạo mẫu nhanh FDM đơn giản nhiều, độ tin cậy cao, bảo dưỡng dễ dàng Sử dụng vật liệu nhựa nhiệt dẻo khơng độc, khơng mùi không gây ô nhiễm môi trường xung quanh Thiết bị hoạt động tạo tiếng ồn Nhược điểm: Ít dùng lắp ghép độ xác không cao Khả chịu lực không đồng Hình 5.Nguyên lý phương pháp FDM.[7] HVTH: NGUYỄN MINH TÂM_1870611 Trang 73 LUẬN VĂN THẠC SỸ PHỤ LỤC 1.4.4 Công nghệ in 3D dán nhiều lớp (Laminated Object Manufacturing – LOM) Công nghệ LOM sáng tạo Michael Feygin vào năm 1985 tung thị trường năm 1986 công ty California Helisys (Hoa Kỳ) Đây kiểu in 3D sử dụng vật liệu dễ dàng dát mỏng giấy, gỗ, nhựa… Trong trình in LOM lớp giấy, nhựa kim loại cán mỏng dính bọc hợp cách sử dụng nhiệt áp lực, sau cắt thành hình với máy tính điều khiển tia laser dao cắt Nguyên lý: Phương pháp LOM dùng vật liệu dạng kết hợp với tia Lazer để hình thành sản phẩm Tấm vật liệu nằm vùng làm việc kéo căng nhờ hệ thống lăn cung cấp vật liệu lăn cuộn Tiếp theo lăn gia nhiệt di chuyển để dán lớp vật liệu với lớp vật liệu cũ Sau tia Lazer điều khiển thơng qua hệ thống thấu kính để cắt vật liệu liên kết theo biên dạng sản phẩm cần chế tạo Tiếp tục lặp lại hoàn thành sản phẩm Ưu điểm: Vật liệu đa dạng, rẻ tiền Về nguyên tắc sử dụng loại vật liệu: giấy, chất dẻo, kim loại, composites gốm; Độ xác cao đạt tốt 0.25 mm Bằng việc cắt vật liệu thay hóa rắn nó, hệ thống bảo vệ đặc tính ban đầu vật liệu; Khơng cần thiết kết cấu hỗ trợ; Tốc độ cao, nhanh phương pháp tạo lớp khác tia laser khơng cắt tồn diện tích mà qt theo chu vi bên ngồi Do đó, vật liệu dày mỏng có tốc độ cắt nhau; Khơng có thay đổi pha trình chế tạo chi tiết nên tránh độ co rút vật liệu; Không độc hại ô nhiễm môi trường Nhược điểm: Không thu hồi vật liệu dư Sự cong vênh chi tiết thường vấn đề phương pháp LOM; Lấy sản phẩm khỏi kết cấu hỗ trợ khó khăn; Độ bóng bề mặt khơng cao HVTH: NGUYỄN MINH TÂM_1870611 Trang 74 LUẬN VĂN THẠC SỸ PHỤ LỤC Hình 6.Nguyên lý phương pháp LOM.[8] 1.4.5 Thiêu kết lazer chọn lọc trực tiếp (Direct metal laser sintering – DMLS) Năm 1994, hai hãng Rapid Product Innovations (RPI) EOS GmbH phát triển Công nghệ “Laser kim loại thiêu kết trực tiếp” (Direct metal laser sintering - DMLS) Đây phương pháp tạo mẫu nhanh thuộc nhóm tạo hình theo lớp, sử dụng vật liệu bột kim loại mở hướng mới, hiệu cho việc chế tạo hệ thống phức tạp Nguyên lý: Buồng tạo hình trước tiên chứa đầy khí trơ (ví dụ argon) để giảm thiểu q trình oxy hóa bột kim loại sau nung nóng đến nhiệt độ tạo hình tối ưu Một lớp bột kim loại mỏng trải bàn in tia laser công suất cao quét mặt cắt ngang chi tiết, làm tan chảy (hoặc nung chảy) hạt kim loại lại với tạo lớp Tồn khu vực mơ hình qt, chi tiết tạo hình hồn tồn vững Khi q trình qt hồn tất, bàn in di chuyển xuống theo độ dày layer lớp phủ trải lớp bột kim loại mỏng khác Quá trình lặp lại tồn chi tiết hồn thành Ưu điểm: tạo sản phẩm kim loại với mật độ đạt 95% (công nghệ SLS đạt 70%) với độ xác chi tiết cao lớp tạo hình dày 20 μm HVTH: NGUYỄN MINH TÂM_1870611 Trang 75 LUẬN VĂN THẠC SỸ PHỤ LỤC Nhược điểm: Chi phí vật liệu sản xuất kết nối với in 3D kim loại cao, công nghệ không phù hợp với phận dễ dàng sản xuất phương pháp truyền thống Kích thước xây dựng hệ thống in 3D kim loại bị hạn chế, điều kiện sản xuất xác kiểm sốt quy trình bắt buộc Các thiết kế có sẵn khơng phù hợp cho in 3D kim loại cần phải thay đổi Hình 7.Nguyên lý phương pháp DMLS [9] Phụ lục 1.b 1.6.1 Trong ngành công nghiệp ô tô Mục đích thử nghiệm, thiết kế, tạo mẫu sản xuất số phận, công cụ lắp ráp đặc biệt, ngành công nghiệp ô tô sử dụng công nghệ in 3D để sản xuất xe hoàn chỉnh Trên thực tế, xe tạo công nghệ in 3D Urbee, sản xuất tồn cơng nghệ in 3D Đa số chi tiết máy in máy in 3D Công ty Statasys - nhà sản xuất hệ thống chép nhanh loại khuôn mẫu Nhà sản xuất xe tập trung vào việc tăng tối đa số lượng phận xe in 3D với mục tiêu tiết kiệm nhiên liệu HVTH: NGUYỄN MINH TÂM_1870611 Trang 76 LUẬN VĂN THẠC SỸ PHỤ LỤC Hình 1.9 Xe Urbee sản xuất công nghệ in 3D.[11] Các nhà sản xuất xe lớn Hoa Kỳ Ford, GE Mattel sử dụng in 3D để cắt giảm chi phí thời gian sản xuất giai đoạn tạo mẫu Ford sử dụng công nghệ in 3D việc chế tạo đầu xylanh sử dụng động EcoBoost (động sử dụng xe đua) nhằm giảm nhiên liệu tiêu thụ Công đoạn giảm khoảng 20-45% thời gian sản xuất Cịn GE ứng dụng cơng nghệ in 3D q trình sản xuất đầu dò siêu âm, giúp cắt giảm khoảng 30% chi phí hoạt động 1.6.2 Trong ngành cơng nghiệp điện tử Công nghiệp điện tử ngành ứng dụng in 3D Máy in 3D sử dụng để chế tạo phận phức tạp đặc biệt từ chất liệu khác mở trào lưu ngành công nghiệp Rõ ràng, áp dụng công nghệ chi tiết phức tạp in cách nhanh chóng chuẩn xác nhiều Hãng Cartesian Úc tạo máy in 3D Argentum, phun mực dẫn điện (làm hạt nano bạc) lên giấy, vải, acrylic, nhựa, MDF nhiều chất liệu sợi thủy tinh khác, tạo bo mạch cứng linh hoạt, chí dệt vào quần áo HVTH: NGUYỄN MINH TÂM_1870611 Trang 77 LUẬN VĂN THẠC SỸ PHỤ LỤC Hình 1.10 In 3D mạch điện tử.[12] 1.6.3 Trong ngành hàng không vũ trụ Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ áp dụng công nghệ in 3D vào thực tiễn sản xuất phận máy bay, tàu vũ trụ, … Đa phần in 3D sử dụng để sản xuất phận phức tạp Airbus hãng hàng không áp dụng công nghệ in 3D để tạo nhiều phận cho máy bay Airbus cho biết sản phẩm tạo công nghệ In 3D tốt hơn, hơn, nhẹ từ 50-80%, giảm bớt 220 cân nặng cơng ty tiết kiệm 2,5 triệu USD tiền mua nhiên liệu năm Hiện hãng Boeing in 200 phận khác cho 10 loại máy bay Cơ quan Hàng không Vũ trụ Hoa Kỳ (NASA) sử dụng công nghệ in 3D để sản xuất số phận đặc biệt cho tàu vũ trụ Hơn thế, NASA thực việc in ấn không gian vũ trụ HVTH: NGUYỄN MINH TÂM_1870611 Trang 78 LUẬN VĂN THẠC SỸ PHỤ LỤC Phụ lục 2.Tiêu chuẩn ISO 286-1 Hình 16.Tiêu chuẩn ISO 286-1 [34] HVTH: NGUYỄN MINH TÂM_1870611 Trang 79 LUẬN VĂN THẠC SỸ PHỤ LỤC Phụ lục Các thông số công nghệ q trình in 3D STT THƠNG SỐ GIÁ TRỊ Nhiệt độ (0C) 200 Tốc độ in (mm/s) 120 Infill (%) 20 Infill pattern (type) Grib Support pattern (type) Concentric Support density (%) 15 Hình 3 Các thơng số cơng nghệ trình in 3D phần mềm Cura HVTH: NGUYỄN MINH TÂM_1870611 Trang 80 LUẬN VĂN THẠC SỸ PHỤ LỤC (a) (b) Hình Quá trình in 3D (FDM) HVTH: NGUYỄN MINH TÂM_1870611 Trang 81 LUẬN VĂN THẠC SỸ PHỤ LỤC TÓM TẮT LÝ LỊCH KHOA HỌC I TÓM TẮT Họ tên: Nguyễn Minh Tâm Phái: Nam Ngày sinh: 16/07/1993 Nơi sinh: Huyện Chợ Gạo, tỉnh Tiền Giang II ĐỊA CHỈ LIÊN LẠC Tạm trú: 21F Cư xá thực phẩm, Khu Phố 10, Phường An Bình, Thành phố Biên Hoà, Đồng Nai Số điện thoại: 0376.62.39.68 Địa công ty: 21F Cư xá thực phẩm, Khu Phố 10, Phường An Bình, Thành phố Biên Hồ, Đồng Nai III QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Đại học: Đại học Bách Khoa TPHCM Ngành: Công Nghệ Vật Liệu Chuyên Ngành: Vật Liệu Kim Loại-Hợp kim Năm học: 2011-2016 Sau Đại học: Đại học Bách Khoa TPHCM Thạc sĩ, chuyên ngành: Kỹ thuật khí Năm cấp bằng: - HVTH: NGUYỄN MINH TÂM_1870611 Trang 82 LUẬN VĂN THẠC SỸ PHỤ LỤC IV Q TRÌNH CƠNG TÁC Thời gian Nơi công tác Từ 04/2016-04/2019 Công ty TNHH MTV KIM VĨNH THẮNG Từ 04/2019 đến Công ty TNHH VIETCASTOR HVTH: NGUYỄN MINH TÂM_1870611 Cơng việc đảm nhiệm Phó phịng khí-khn mẫu Trưởng phịng khí-khn mẫu Trang 83 ... luận văn đề tài ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ lên độ nhám bề mặt độ xác kích thước sản phẩm tạo hình máy in 3D (FDM). ” cơng trình nghiên cứu cá nhân thời gian qua Mọi số liệu sử dụng... Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ Mã số : 8520103 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ lên độ nhám bề mặt độ xác kích thước sản phẩm tạo hình máy in 3D (FDM) Research on The effects... giá độ nhám bề mặt độ xác kích thước Các phần tập trung tìm hiểu nghiên cứu ngồi nước vấn đề tối ưu hóa độ nhám bề mặt độ xác kích thước sản phẩm in 3D Hình 1.12 Quy trình đúc mẫu chảy sử dụng công