công nghệ in 3D nghiên cứu và ứng dụng trong tương lai

SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TP.HCM TRUNG TÂM THÔNG TIN VÀ THỐNG KÊ KH&CN  BÁO CÁO PHÂN TÍCH XU HƯỚNG CÔNG NGHỆ Chuyên đề: CÔNG NGHỆ IN 3D – HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG TƯƠNG LAI Biên soạn: Trung tâm Thông tin Thống kê Khoa học Công nghệ Với cộng tác của:  TS Hoàng Xuân Tùng Khoa Công nghệ Vật liệu, Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM  ThS Huỳnh Hữu Nghị Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM  Ông Võ Hồng Kỳ Cơng ty TNHH Siemens Việt Nam TP.Hồ Chí Minh, 07/2018 MỤC LỤC I TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IN 3D TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM 1 Tổng quan công nghệ in 3D Phân loại thiết bị công nghệ in 3D Việt Nam giới Thống kê tình hình chế tạo máy in 3D Việt Nam giới Giới thiệu vật liệu ứng dụng công nghệ in 3D 11 II PHÂN TÍCH XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ IN 3D TRÊN CƠ SỞ SỐ LIỆU SÁNG CHẾ QUỐC TẾ 13 Tình hình cơng bố sáng chế công nghệ in 3D theo thời gian 14 Tình hình cơng bố sáng chế công nghệ in 3D quốc gia 16 Tình hình cơng bố sáng chế cơng nghệ in 3D theo hướng nghiên cứu 18 Các đơn vị dẫn đầu sở hữu số lượng sáng chế công bố công nghệ in 3D 19 Một số sáng chế tiêu biều 20 III GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ IN 3D TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH 22 Nghiên cứu công nghệ in 3D trường Đại học Bách Khoa TP.HCM 22 Sản xuất Thông minh 3D-Printing Siemens 56 CÔNG NGHỆ IN 3D – HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG TƯƠNG LAI ************************** I TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IN 3D TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM Tổng quan công nghệ in 3D Theo Hiệp hội vật liệu thử nghiệm Mỹ (American Society for Testing Materials – ASTM), Công nghệ in 3D trình sử dụng nguyên liệu để chế tạo nên mơ hình 3D phương pháp chồng lớp nguyên liệu lên Và trình trái ngược với công nghệ cắt gọt truyền thống dùng trình chế tạo trước Cơng nghệ in 3D áp dụng nguyên lý đắp chồng lớp để tạo sản phẩm Nó cho phép nhà thiết kế tạo mẫu thí nghiệm vật lý xác từ mơ hình 3D CAD vài đồng hồ Bên cạnh đó, Cơng nghệ in 3D cho phép nhà thiết kế tự sáng tạo chi tiết có độ phức tạp cao với chi phí thấp nhiều so với phương khác Theo ATKearney, Công nghệ in 3D có ưu điểm vượt trội so với công nghệ chế tạo cắt gọt truyền thống sau: Theo ATKearney, 3D Printing: A Manufacturing Revolution Bảng 1: So sánh công nghệ in 3D truyền thống Hiên nay, ứng dụng công nghệ in 3D ngày phát triển rộng rãi, thâm nhập sâu từ lĩnh vực công nghiệp vĩ mô hàng không, vũ trụ đến ngành y tế, giáo dục, xây dựng, kiến trúc chí ẩm thực, nghệ thuật thời trang,… Cụ thể:  Trong ngành công nghiệp điện tử: Máy in 3D sử dụng để chế tạo phận phức tạp đặc biệt từ chất liệu khác mở trào lưu ngành công nghiệp  Trong công nghiệp thời trang: Đã có show diễn mà người mẫu trình diễn trang phục sản xuất 100% công nghệ in 3D Trang sức trang phục thiết kế theo yêu cầu cá nhân sản xuất công nghệ in 3D trở nên phổ biến giới  Trong công nghiệp sản xuất: Đây ngành sử dụng máy in 3D nhiều Lý khiến cơng nghệ sử dụng rộng rãi môi trường công nghiệp cho phép sản xuất mơ hình có hình dạng phức tạp, cắt giảm phế liệu, tạo nhanh sản phẩm thử nghiệm theo yêu cầu Vì vậy, in 3D mở tiềm lợi chi phí sản xuất, cải tiến quy trình sản phẩm cho nhà cung cấp số trường hợp cụ thể  Trong công nghiệp ô tô: Công nghệ in 3D sử dụng để sản xuất thử nghiệm thiết kế, tạo mẫu sản xuất số phận, cơng cụ lắp ráp đặc biệt Ngồi ra, người ta dùng công nghệ in 3D để sản xuất xe hoàn chỉnh  Trong ngành hàng khơng vũ trụ: Đã có cơng ty ứng dụng công nghệ in 3D việc sản xuất phận máy bay, đặc biệt phận có hình dạng phức tạp Quan trọng hơn, người ta kỳ vọng cách đưa máy in 3D ngồi khơng gian, nhà du hành vụ trụ tự sản xuất phận thay cần thiết Chỉ cần có máy in vật liệu in ấn dự trữ sẵn, có hỏng hóc chuyến du hành vũ trụ, nhà du hành nhận file thiết kế từ trái đất chuyển lên trực tiếp in phận thay ngồi khơng gian  Trong cơng nghiệp quốc phịng: Ngành cơng nghiệp quốc phịng sử dụng in 3D cho mục đích sản xuất đặc biệt tiết kiệm chi phí Hiện nay, máy in 3D kim loại dùng để sản xuất súng đời  Trong công nghiệp thực phẩm: Đã có nhiều cơng ty chun ứng dụng công nghệ in 3D thực phẩm thành lập Người ta thiết kế ăn socola hay bánh kẹo thành hình dạng đẹp mắt cầu kỳ, sau sử dụng nguyên liệu thực phẩm dạng lỏng dạng bột để in thành ăn theo hình dạng thiết kế  Trong y tế: Công nghệ in 3D ứng dụng để sản xuất mô sinh học, mơ hình giải phẫu phận thể người (xương, răng, tai giả,…) Công nghệ sử dụng để hỗ trợ thử nghiệm phương pháp công nghệ y tế mới, tăng cường nghiên cứu y khoa, giảng dạy đào tạo đội ngũ y bác sĩ Đặc biệt, với Bioprinting (in 3D mơ sinh học), người ta cịn kỳ vọng sản xuất phận thể người phục vụ cho việc thay cấy ghép quan bị hỏng (như ghép da, ghép thận, ghép tim,…)  Trong giáo dục: In 3D có ứng dụng thiết thực, đặc biệt liên quan đến môn học khoa học, công nghệ, kỹ thuật kỹ tốn học Sinh viên thiết kế sản xuất sản phẩm lớp học có hội thử nghiệm ý tưởng, vừa học vừa làm với máy in 3D Cách làm làm tăng hứng khởi học tập, làm việc theo nhóm, tương tác lớp học hỗ trợ khả sáng tạo, kỹ máy tính, khả tư ba chiều sinh viên  Trong kiến trúc xây dựng: Kiến trúc xây dựng dù giai đoạn có nhiều nỗ lực thực thành cơng việc xây dựng nhà máy in 3D khổng lồ Vật liệu phổ biến cho in xây dựng nhựa, bê tông cát Phương ph áp in 3D xây dựng mang lại cải tiến đáng kể chất lượng, tốc độ, chi phí, đặc biệt chi phí lao động, cải thiện tính linh hoạt, đảm bảo an tồn xây dựng giảm tác động mơi trường Ngồi ra, người ta dùng công nghệ in 3D để in mơ hình kiến trúc, thiết kế hộ để phục vụ cho việc trưng bày kiểm tra lại thiết kế  Trong gia đình: Máy in 3D để bàn cho phép bạn sản xuất thứ bạn muốn nhà riêng mình, tất nhiên với kích thước phù hợp với máy in nguyên liệu có Các vật dụng yêu thích đồ chơi, đồ dùng đồ vật trang trí ứng dụng phổ biến Nhờ máy in 3D để bàn, người tự thiết kế sản xuất vật dụng theo yêu cầu riêng biệt, làm nên cá tính thân Có thể nói cơng nghệ in 3D giúp người vượt qua giới hạn sản xuất Đây xem cơng nghệ thay đổi cách thức mà giới vận hành Phân loại thiết bị công nghệ in 3D Việt Nam giới 2.1 Fused Deposition Modeling (FDM): Hình 1: Máy in 3D Fused Deposition Modeling (FDM) FDM trình bồi đắp vật liệu cách nung nhựa sợi nóng chảy dẻo tạo lớp theo mặt cắt 2D sau lớp trục z nâng lên độ cao độ cao lớp in để dần tạo nên cấu trúc chi tiết Vật liệu in sợi nhựa dẻo (PLA, ABS…) dẫn từ cuộn tới đầu chuyển động điều khiển động hệ thống Khi sợi nhựa tới đầu đùn nung chảy nhiệt độ sau đùn theo vịi đầu đùn in biến dạng theo mặt cắt chi tiết Vật liệu in: Sợi nhựa PLA, ABS… Ưu điểm: Là công nghệ in 3D giá rẻ, chi phí cho thiết bị vật liệu thấp Thường sử dụng sản phẩm cần chịu lực, sản phẩm có độ cứng cao Tốc độ tạo hình 3D nhanh Nhược điểm: Ít dùng lắp ghép độ xác khơng cao, ngun nhân sai số từ đường kính sợi nhựa Khả chịu lực khơng đồng 2.2 Stereolithography (SLA): Hình 2: Máy in 3D Stereolithography (SLA) SLA kỹ thuật dùng tia laser làm đông cứng nguyên liệu lỏng để tạo lớp mặt cắt sản phẩm hoàn tất Có thể hình dung kỹ thuật sau: đặt bệ đỡ thùng chứa nguyên liệu lỏng, chùm tia laser di chuyển lên mặt nguyên liệu lỏng theo hình mặt cắt ngang sản phẩm làm lớp nguyên liệu cứng lại Bệ đỡ chứa lớp nguyên liệu cứng hạ xuống để tạo lớp mới, lớp thực tiếp tục đến sản phẩm hoàn tất Vật liệu: Nhựa lỏng Resin Ưu điểm: Công nghệ SLA có khả tạo mơ hình có độ phân giải cao, sắc nét xác Sử dụng nguồn lazer nên tốc độ in nhanh công nghệ FDM Tiết kiệm nguyên liệu so với phương pháp gia công truyền thống, nhựa lỏng thừa in xong chi tiết dùng để tái sử dụng lần in Nhược điểm: Chi phí cho thiết bị vật liệu in 3D đắt, sản phẩm in 3D bị giảm độ bền để lâu ánh sáng mặt trời 2.3 Digital Light Processing (DLP): Hình 3: Máy in 3D Digital Light Processing (DLP) Về công nghệ gần giống với SLA, sử dụng ánh sáng để gia công sản phẩm, vật liệu in nhựa lỏng quang hóa (Resin) Sau tiếp xúc với ánh sáng, nhựa lỏng đông kết hình thành lớp rắn mỏng xếp lớp lên để tạo vật thể rắn hồn chỉnh Tuy nhiên, cơng nghệ có điểm đặc trưng riêng yêu cầu cho sản phẩm, người dùng cần chọn cho cơng nghệ in phù hợp để mang lại hiệu cao DLP thay sử dụng đầu phát laser đơng kết điểm bàn in dùng hình máy chiếu kỹ thuật số, pixel hình đóng vai trị đầu phát ánh sáng có trạng thái tắt mở (0 1), với hình hồn tồn in lớp Resin thay in điểm công nghệ SLA Về độ phân giải nhỏ phương pháp có khác rõ rệt SLA chùm tia sáng có hình trịn Cơng nghệ DLP chùm ánh sáng lại số hoá theo Pixel tức đơn vị ánh sáng nhỏ hình vng Vậy cấp độ vi mô, thấy biên dạng mà phương pháp in khác chiếm lấy ưu cho riêng Về thời gian in: cơng nghệ DLP có thời gian in ngắn nhiều so với SLA, chúng có khả kết tinh đồng loạt lớp resin Về chất lượng sản phẩm: cơng nghệ SLA có ổn định cao DLP, tưởng tượng hình chiếu ánh sáng DLP có hàng ngàn, hàng vạn pixel pixel hoạt động tương tự lẫn cường độ ánh sáng, góc chiếu sáng, khoảng cách chiếu sáng pixel đến lớp resin mà cần đồng đặc 2.4 Selective Laser Sintering (SLS): Hình 4: Máy in 3D Selective Laser Sintering (SLS) Selective Laser Sintering (SLS) sử dụng lượng tia laser để thiêu kết vật liệu in theo lớp mặt cắt, (không thực làm chảy chất bột), làm cho chúng dính chặt chỗ có bề mặt tiếp xúc Vật liệu: kim loại bột, hợp kim dạng bột Ưu điểm: Có thể in mơ hình có thành mỏng, chi tiết độ dẻo, vật liệu kim loại, hợp kim, hay mơ hình lớn có phần rỗng phía đáy, khơng cần hệ thống support Nhược điểm: Chi phí đầu tư cho thiết bị vật liệu cao, lượng vật liệu tiêu tốn lớn 2.5 Selective laser melting (SLM): Hình 5: Máy in 3D Selective laser melting (SLM) SLM có nguyên lí hoạt động tương tự SLS, cơng suất laser mức cao hơn, có khả làm tan chảy bột kim loại kết hợp hạt bột kim loại lại với thành khối đồng chất Ở nhiều nguồn khác nhau, SLM phận công nghệ in SLS Phương pháp in ứng dụng rộng rãi với phận hình học phức tạp cấu trúc mỏng khoảng trống nằm ẩn bên Nhiều dự án tiên phong sử dụng công nghệ SLM dành riêng cho lĩnh vực ứng dụng hàng không vũ trụ để tạo phận có trọng lượng (nhẹ) khác Công nghệ không dùng cho nhu cầu gia đình, hầu hết cho chế tạo thiết bị chỉnh hình y tế hàng khơng vũ trụ Ngồi cịn số cơng nghệ khác như: Polyjet (Ink Jetting), Công nghệ in EBM (Electronic Beam Melting), Công nghệ in LOM Theo kết khảo sát Công ty Sculpteo (Pháp) từ gần 1.000 đơn vị có sử dụng cơng nghệ in 3D Trong đó, có ba cơng nghệ in 3D sử dụng nhiều SLS, FDM SLA (biểu đồ 1) Mỗi công nghệ có ưu, nhược điểm riêng Lựa chọn cơng nghệ tùy theo mục đích điều kiện tài Hình 33: Khoảng cách đặt đầu phun in Trong q trình thiết kế mơ hình CAD nên tạo đường chamfer viền sản phẩm để tránh tượng cong vênh – Sản phẩm bị lệch xiên: Biểu thấy rõ sản phẩm bị lỗi lớp nhựa phía bị lệch, dẫn đến sản phẩm bị xiên lệch trơng thấy Hình 34: Mẫu sản phẩm bị lệch xiên * Nguyên nhân: Nguyên nhân gây lỗi chủ yếu vấn đề sai hỏng thiết bị + Gia tốc làm việc nhỏ + Đầu đùn bị kẹt, di chuyển khó khăn theo chiều trục x y 49 + Các dẫn hướng cụm trục x y không thẳng hàng dẫn hướng hai cụm trục khơng vng góc với cách xác + Puly động khơng gắn cố định vào trục động + Dây đai lỏng bị trượt động quay * Cách khắc phục: + Kiểm tra lại đầu đùn thiết bị di chuyển dễ dàng hay không di chuyển tay, đầu đùn di chuyển khó khăn theo hướng ma sát ray trượt trượt lớn, ta nên tra thêm dầu bôi trơn vào vị trí tiếp xúc ray trượt trượt + Kiểm tra ray trượt cụm trục x y xem có thẳng hàng hay khơng khoảng cách hai trượt có điểm hay không + Kiểm tra lại dây đai puly, dây đai lỏng ta nên siết căng lại dây đai gắn thêm phận căng đai + Tăng giá trị gia tốc phần mềm – Sản phẩm bị thiếu lớp: Biểu lỗi bề mặt sản phẩm theo chiều trục Z có khoảng hở thiếu lớp lớp không điền đầy Hiện tượng làm cho độ bền sản phẩm giảm, sản phẩm dễ bị nứt nên độ liên kết lớp nhựa thấp Hiện tượng làm giảm tính thẩm mỹ sản phẩm Hình 35: Mẫu sản phẩm bị thiếu lớp 50 * Nguyên nhân: + Sai lệch vis me – đai ốc cấu truyền động cho cụm trục Z + Cụm cấp nhựa không cấp đủ lượng nhựa cần thiết cho việc điền đầy lớp nhựa dẫn đến lượng nhựa đùn bị thiếu hụt + Sợi nhựa bị lỗi, đường kính sợi nhựa nhỏ, sợi nhựa bị rỗng + Mũi đùn cụm đầu đùn bị tắc bị kẹt phần nhựa cịn sót lại từ đợt chế tạo trước gây kẹt nhựa + Vấn đề với ty trượt trục z, ty trượt bị kẹt ma sát lớn gây tải cho động truyền động, sai lệch kích thước đường kính ti trượt, ti trượt không thẳng 100% * Cách khắc phục: + Kiểm tra lại độ xác cấu truyền động trục z + Chỉnh sửa lại thông số kích thước bánh đùn nhựa firmware kích thước sợi nhựa phần mềm cắt lớp + Thường xuyên làm đầu đùn nhựa chuyên dụng để tránh tượng kẹt nhựa + Kiểm tra lại độ xác ty trượt cụm trục Z Nếu sai lệch lớn cần thay để đảm bảo độ xác sản phẩm – Sản phẩm bị chảy xệ: Hiện tượng thường hay xảy với sản phẩm có kích thước nhỏ Hiện tượng làm cho độ nhám bề mặt sản phẩm theo chiều trục Z thấp, lớp nhựa bị thừa nhựa làm cho bề mặt sản phẩm có đường vân mấp mơ làm giảm độ xác kích thước hình dáng hình học sản phẩm, giảm tính thẩm mỹ 51 Hình 36: Mẫu sản phẩm bị chảy xệ * Nguyên nhân: + Khi chế tạo, sản phẩm có kích thước nhỏ có thời gian di chuyển lớp nhựa nhỏ nên nhựa lớp nhựa trước chưa kịp đơng cứng lớp nhựa sau tiếp túc đùn lên Nhiệt độ giảm chậm nên lớp nhựa bị chảy xệ trọng lượng lớp nhựa sau tác dụng lên + Nhiệt độ bàn thiết bị có khả gia nhiệt cao làm cho sản phẩm dễ bị chảy xệ + Cụm cấp nhựa cấp lượng nhựa lớn không cần thiết cho việc điền đầy lớp nhựa dẫn đến lượng nhựa đùn nhiều (OverExtrusion) + Sợi nhựa bị lỗi, đường kính sợi nhựa q lớn, kích thước khơng đồng * Cách khắc phục: + Lắp thêm quạt tản nhiệt vào vị trí đầu phun để làm cho nhựa nguội nhanh + Đối với sản phẩm có kích thước nhỏ ta in lúc hay nhiều sản phẩm khác để tăng thời gian lớp nhựa + Giảm nhiệt độ bàn thiết bị 52 + Điều chỉnh lại thông số bánh đùn nhựa cho xác phần cài đặt firmware tăng thơng số kích thước sợi nhựa thiết lập phần mềm cắt lớp – Lỗi sản phẩm có bề mặt sần sùi: Sản phẩm bị lỗi có lớp bề mặt bị thiếu hụt xuất nhiều lỗ thủng làm cho bề mặt sản phẩm bị hở có nhiều vết sần sùi bề mặt, lỗi làm cho độ bền sản phẩm giảm, đồng thời giảm tính thẩm mỹ * Nguyên nhân: + Mặt không làm nguội cách + Lớp nhựa phía khơng đủ dày để che lấp hết lồ hổng trình điền đầy để lại + Cụm cấp nhựa khơng cấp đủ lượng nhựa cần thiết cho việc lấp đầy bề mặt Dẫn đến sản phẩm xuất lỗ hổng thiếu hụt lượng nhựa cần thiết (UnderExtrusion) + Cụm cấp nhựa cấp nhiều nhựa dẫn đến thừa nhựa làm cho bề mặt sản phẩm bị sần sùi (OverExtrusion) * Cách khắc phục: + Sử dụng quạt tản nhiệt cho bề mặt có diện tích lớn để tránh tượng + Tăng số lượng lớp nhựa điền đầy phần cài đặt layers and perimeters phần mềm cắt lớp + Thay đổi thơng số đường kính bánh đùn nhựa cho hợp lý để lượng nhựa đùn cách xác – Lỗi sản phẩm bị tróc rộp lớp đầu tiên: Sản phẩm bị lỗi thường có tượng chế tạo 1-2 lớp Lớp nhựa thứ hai không bám dính với lớp nhựa làm cho lớp thứ hai bị tróc, rộp lên tạo vết lồi lõm bề mặt lớp nhựa thứ hai Những vết lồi lõm làm cho trình di chuyển đầu đùn gặp 53 nhiều khó khăn Hiện tượng làm cho độ bền sản phẩm giảm, chất lượng bề mặt kém, làm giảm độ bền thiết bị * Nguyên nhân: + Nhiệt độ chế tạo thấp dẫn đến sợi nhựa chưa trang thái lỏng hoàn toàn + Mũi đầu đùn bàn thiết bị khơng vng góc với nhau, thường mũi đầu đùn có bề mặt nhỏ phía cuối mũi đùn Khi chế tạo, bề mặt tiếp xúc trực tiếp với bề mặt lớp nhựa, mũi đầu đùn bàn thiết bị khơng vng góc với nhau, bề mặt không tiếp xúc hết gây tượng tróc, rộp Việc mũi đầu đùn khơng vng góc với bàn thiết bị kết cấu thiết bị bị cong vênh sau thời gian sử dụng + Lượng nhựa lớp thứ hai đùn q dẫn đến khơng đủ nhựa để bám dính với lớp thứ + Khoảng cách đầu đùn bàn thiết bị lớn dẫn đến việc sợi nhựa đùn không tiếp xúc với bề mặt lớp nhựa dẫn tới tượng bị rộp * Cách khắc phục: + Tăng nhiệt độ đầu đùn + Tăng % mật độ điền đầy lớp thứ hai tăng lượng nhựa đùn tăng độ bám dính lớp thứ hai lớp thứ Điều thực phần cài đặt Advance + Cân chỉnh lại kết cấu khung thiết bị cho mũi đầu đùn hoàn tồn vng góc với bàn thiết bị + Giảm khoảng cách mũi đầu đùn bàn thiết bị cho thích hợp – Hình dạng sản phẩm bị thay đổi: * Nguyên nhân: 54 + Do hai đầu đùn ko đồng phẳng, dẫn đến làm việc đầu thấp vạ vào lớp nhựa đầu kia, làm cho sản phẩm bị thay đổi biên dạng + Do bàn thiết bị khơng phẳng + Trong q trình làm việc, trọng lực lượng nhựa chảy dẻo đầu không làm việc chảy va vào thành sản phẩm * Cách khắc phục: + Cân lại bàn thiết bị + Cân chỉnh lại đầu đùn + Thay đổi lại lượng rút nhựa phần mềm cắt lớp Kết luận Sau thời gian nghiên cứu triển khai hoạt động, dự án nghiên cứu thu kết sau: - Hiểu rõ Công nghệ in 3D xu hướng công nghệ phát triển mạnh tương lai tầm quan trọng công nghệ đời sống sản xuất - Nghiên cứu chế tạo thành cơng dịng máy in 3D tầm trung giá rẻ, phù hợp với nhu cầu doanh nghiệp cá nhân nước - Thử nghiệm in thành cơng cho hai dịng vật liệu PLA, ABS - Phát khắc phục số lỗi thường gặp trình in - Xây dựng quy trình chế tạo sản phẩm theo Cơng nghệ FDM đơn giản nhằm mục đích phổ biến Cơng nghệ in 3D vào đời sống Bên cạnh kết đạt được, để đảm bảo nghiên cứu phát triển bền vững chúng tơi cịn đặt mục tiêu hoạt động tới sau: - Chế tạo thành công máy in 3D phục vụ cho Công nghiệp - Nghiên cứu – hóa tính sản phẩm sau in - Nghiên cứu phát triển dòng máy in 55 - Xây dựng chương trình đào tạo Cơng nghệ in 3D cho đối tượng khách hàng - Nghiên cứu loại vật liệu khác cho máy in 3D: PC, Nylon, PETS, Nhựa – Glass, PVA… - Nghiên cứu chế tạo dịng máy in theo Cơng nghệ: SLS, SLA, LOM… Sản xuất Thông minh 3D-Printing Siemens Các doanh nghiệp kết hợp AM vào phát triển sản phẩm hoạt động sản xuất để đạt thành tốt Để thực điều này, Siemens làm việc với đối tác để đột phá tư thông thường rào cản kỹ thuật để doanh nghiệp mở rộng quy mơ AM thành hoạt động thống họ Và kết hợp với sức mạnh số hóa AM để thực ý tưởng sáng tạo thành cơng Siemens thấy có rào cản đáng kể việc cơng nghiệp hóa AM: - Trong phát triển sản phẩm kỹ thuật sản xuất - công ty thường sử dụng nhiều ứng dụng phần mềm khác nhau, khơng có kết nối với dẫn đến phải chuyển đổi data thiếu kiểm soát - Trong xưởng sản xuất - máy in 3D thường sử dụng riêng biệt khiến việc sử dụng AM cho sản xuất trở nên khó khăn Để vượt qua rào cản đó, tầm nhìn Siemens tạo hệ thống hồn chỉnh đầu cuối tích hợp cho AM cơng nghiệp,… 56 Giải pháp tích hợp đầy đủ Siemens cho sản xuất AM với NX, Simcenter Teamcenter cho phép hỗ trợ tồn q trình AM, sử dụng mơ hình chi tiết cho CAD / CAE / AM / CAM cách sử dụng công nghệ phần mềm, dễ dàng thay đổi thiết kế tích hợp quản lý vịng đời sản phẩm PLM đầy đủ 57 Design for additive manufacturing Với NX, tên trước NX Unigraphics hay thường viết tắt U-G, gói phần mềm CAD/CAM/CAE phát triển Unigraphics, từ năm 2007 Siemens PLM Software phát triển, Siemens cung cấp công cụ để thiết kế hệ sản phẩm cho sản xuất AM Người dùng tận dụng mơ hình hội tụ “convergent” để qt mơ hình vật lý sau sửa đổi thiết kế sẵn sàng cho in 3D mà khơng cần trải qua quy trình tái tạo ngược “reverse engineering” Người dùng tận dụng lợi thiết kế generative sử dụng phương pháp “topology optimazation”, nơi mà máy tính hỗ trợ cách lặp lại tính tốn để tạo hình dạng phức tạp tối ưu hóa nhằm đạt mục tiêu hiệu đầu vào sức bền trọng lượng Người dùng thay phần chi tiết với cấu trúc dạng lưới mắt cáo làm giảm trọng lượng chi tiết trì chí cải thiện hiệu suất sản phẩm Hình 37: Lattice Structure 58 Simulate for additive manufacturing Simcenter 3D cung cấp khả tiên tiến cho mô để đảm bảo kết thiết kế đáp ứng tất tiêu chí hiệu cần thiết Simcenter 3D tích hợp hồn tồn mơi trường NX có sẵn dạng sản phẩm độc lập hoạt động với hệ thống CAD Simcenter 3D cho phép đội kỹ thuật giải loạt yêu cầu hiệu suất cho sức bền, độ rung, âm thanh, chuyển động, dòng chảy truyền nhiệt Siemens không hỗ trợ phạm vi rộng công nghệ in 3D mà Siemens đối tác tiên phong xây dựng áp dụng ứng dụng AM NX cho phép thiết lập điều khiển nhiều dòng máy in 3D 59 Hình 38: Tạo cấu trúc support ý muốn Hình 39: Kiểm tra lớp vật liệu in Hình 40: Điều khiển máy in 3D HP với phần mềm NX 60 Hình 41: điều khiển in 3D đa trục kết hợp với công nghệ Stratasys phần mềm NX Ngay Siemens, chuyên gia kĩ thuật thay đổi tư cơng nghiệp hóa AM phận công việc 61 Siemens đồng thời hợp tác với công ty hàng đầu giới thiết bị cơng nghệ AM để tối đa hóa lợi ích cho người dùng Hiện nay, Siemens người dẫn dầu cơng nghiệp hóa AM cho sản xuất Siemens cung cấp hệ thống phần mềm tích hợp tồn diện để phát triển sản phẩm sản xuất với cơng nghệ để cơng nghiệp hóa AM Siemens thúc đẩy phạm vi rộng công nghệ in 3D sản xuất tất hệ thống xây dựng hệ sinh thái với đối tác hàng đầu giới cách mạng hóa cơng nghệ 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO TS Hồng Xuân Tùng, Báo cáo 3D Printing technology and Applications, 2018 Lương Minh, Báo cáo Cơng nghiệp hóa gia cơng đắp đần – AM, 2018 ThS Huỳnh Hữu Nghị, Báo cáo Giới thiệu tình hình chế tạo máy in 3D Việt Nam nghiên cứu công nghệ in 3D trường Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh, 2018 TS Lâm Lê, Bài 1: Công nghệ in 3D – Lịch sử Ứng dụng, Tạp chí Tia Sáng, 2015 TS Lâm Lê , Bài 2: Công nghệ in 3D - Tác động thách thức, Tạp chí Tia Sáng, 2015 Anh Tùng, In 3D – Công nghệ thay đổi cách thức sản xuất, Food and Agriculture Organization, STinfo SỐ 11 & 12 - 2017 PGS.TS Phạm Xuân Mai , Công nghệ tạo mẫu nhanh ứng dụng công nghiệp ô tô Thaco, tạp chí Khoa học Cơng nghệ Việt Nam, số -2017, trang 22 - 24 Mark Yampolskiy, Wayne King, Gregory Pope, Sofia Belikovetsky and Yuval Elovici, EVALUATION OF ADDITIVE AND SUBTRACTIVE MANUFACTURING FROM THE SECURITY PERSPECTIVE, IFIP International Federation for Information Processing 2017, M.Rice and S Shenoi (Eds.): Critical Infrastructure ProtectionXI, IFIPAICT512, pp 23–44, 2017 OECD Science, Technology and Innovation Outlook 2016, OECD Publishing, Paris, 10 Nannan GUO, Ming C LEU, Frontiers of Mechanical Engineering, 2013, Volume 8, Issue 3, pp 215–243 63 ... xuất Thông minh 3D- Printing Siemens 56 CÔNG NGHỆ IN 3D – HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG TƯƠNG LAI ************************** I TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IN 3D TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT... dẫn đầu số lượng công bố sáng chế nghiên cứu ứng dụng công nghệ in 3D  Nghiên cứu ứng dụng công nghệ in 3D tập trung vào 03 hướng chính, hướng ứng dụng sản xuất sản phẩm in 3D; tạo hình,định...MỤC LỤC I TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IN 3D TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM 1 Tổng quan công nghệ in 3D Phân loại thiết bị công nghệ in 3D Việt Nam giới Thống