(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu ảnh hưởng thông số in 3d công nghệ FDm đến độ bền uốn của sản phẩm nhựa PLA

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TỪ THỊ TUYẾT NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG THÔNG SỐ IN 3D CÔNG NGHỆ FDM ĐẾN ĐỘ BỀN UỐN CỦA SẢN PHẨM NHỰA PLA NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ- 60520103 SKC006690 Tp Hồ Chí Minh, tháng 05/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TỪ THỊ TUYẾT NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG THÔNG SỐ IN 3D CÔNG NGHỆ FDM ĐẾN ĐỘ BỀN UỐN CỦA SẢN PHẨM NHỰA PLA NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ- 60520103 Tp Hồ Chí Minh, Tháng 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TỪ THỊ TUYẾT NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG THÔNG SỐ IN 3D CÔNG NGHỆ FDM ĐẾN ĐỘ BỀN UỐN CỦA SẢN PHẨM NHỰA PLA NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ- 60520103 Hướng dẫn khoa học: PGS TS Phạm Sơn Minh Tp Hồ Chí Minh, Tháng 2020 Từ biểu đồ ta thấy kiểu in Line cho độ bền uốn cao nhất; cao kiểu Rectilinear 13.33% (8,6 MPa); cao Honeycomb 16.68%  Đây thông số quan trọng ảnh hưởng nhiều đến độ bền uốn chi tiết  Kiểu in Rectilinear tạo nên lớp support khoảng hở, vách bên đường thẳng liền nghiêng 45° khơng có điểm giao nên độ bền khơng cao  Kiểu in Honeycomb tạo nên lớp support có khoảng hở tương đối, vách đường thẳng bị tách rời nên cho chi tiết có độ bền  Kiểu in Line tạo nên lớp support có khoảng hở tương đối, có vách đường liền có điểm giao Nên tính tốt độ bền uốn cao 4.3.5 Khi thay đổi kiểu in lớp và Bảng Bảng kết mẫu số liệu 19 mẫu Mẫu Kiểu in lớp và Kết (MPa) 19 Rectilinear 67.75 Concentric 53.58 Bảng 9.Các kiểu in lớp chọn 46 Trung bình cộng 80 67.75 70 60 53.58 Độ bền uốn MPa 50 40 30 20 10 Rectilinear Concentric Kiểu in Hình Biểu đồ thể thay đổi độ bền uốn thay đổi Kiểu in Nhận xét: o Khi đổi kiểu in lớp Rectilinear cuối thành Concentric, độ bền uốn giảm 26.58%  Đây thông số quan trọng ảnh hưởng nhiều đến độ bền uốn chi tiết  Kiểu in Concentric, Rectilinear tạo nên lớp support có khoảng hở tương tự kiểu Rectilinear có nhiều liên kết với lớp vỏ nên độ bền uốn cao 4.3.6 Khi thay đổi nhiệt độ đầu đùn Bảng 10 Bảng kết mẫu số liệu 19 mẫu 9, 10, 11 Nhiệt độ đầu đùn Mẫu Kết (MPa) 190 54.76 19 200 67.75 10 210 65.04 11 220 66.54 47 Trung bình cộng 80 70 67.75 66.54 ĐỘ bền uốn MPa 65.04 60 54.76 50 40 30 20 10 190 200 210 220 NHIỆT ĐỘ ĐẦU ĐÙN) Hình 10 Biểu đồ thể thay đổi độ bền uốn thay đổi nhiệt độ đầu đùn Nhận xét:  Khi giảm nhiệt độ đầu phun nhựa xuống 10° C (200-190) độ bền uốn giảm 27.21%  Khi tăng nhiệt độ đầu phun nhựa lên 10 20° C (200-210220) độ bền uốn chi tiết giảm 4.8% 2.5%  Nhiệt độ tối ưu để in nhựa PLA 200° 𝐶 48 4.3.7 Khi thay đổi Lớp vỏ dọc (Vertical shell) Bảng 11 Bảng kết mẫu số liệu 19 mẫu 12, 13, 14 Mẫu Lớp vỏ dọc Kết (MPa) 12 61.33 13 63.88 19 67.75 14 70.81 Trung bình cộng 72 70.81 70 67.75 68 Độ bền uốn MPa 66 63.88 64 62 61.33 60 58 56 54 Lớp vỏ dọc Hình 11 Biểu đồ thể thay đổi độ bền uốn thay đổi lớp vỏ dọc Nhận xét  Khi giảm lớp vỏ dọc chi tiết xuống lớp (3-1; 3-2) độ bền uốn giảm 11.25% 4.9%  Khi tăng lớp vỏ lên lớp (3-4) độ bền uốn tăng 5.4%  Từ nhận xét ta thấy tăng số Perimeters làm tăng độ bền uốn 49 4.3.8 Khi thay đổi Lớp in Bảng 12 Bảng kết mẫu số liệu 19 mẫu 15, 16 Mẫu Lớp in Kết (MPa) 15 64.80 19 67.75 16 71.70 Trung bình cộng 72 71.75 70 ĐỘ bền uốn MPa 68 67.75 66 64 64.80 62 60 Lớp in Hình 12 Biểu đồ thể thay đổi độ bền uốn thay đổi Lớp in Nhận xét:  Khi tăng số lớp in lên lớp, độ bền uốn chi tiết tăng 6.48%  Khi giảm số lớp in xuống lớp, độ bền uốn chi tiết giảm 4.9%  Tăng số lớp làm tăng độ bền chi tiết 50 4.3.9 Khi thay đổi lớp in Bảng 13 Bảng kết mẫu số liệu 19 mẫu 17, 18 STT Lớp in Kết (MPa) 17 61.58 19 67.05 18 70.05 Trung bình cộng 70 68 70.05 67.75 66 Độ bền uốn MPa 64 62 61.58 60 58 56 Lớp in Hình 13 Biểu đồ thể thay đổi độ bền uốn thay đổi Lớp in Nhận xét:  Khi giảm số lớp xuống lớp (2-1), độ bền uốn chi tiết giảm 9.15%  Khi tăng số lớp lên lớp (2-3), độ bền uốn chi tiết tăng 2.88%  Tăng số lớp làm tăng độ bền chi tiết  Kết luận: Vậy thông số in để có độ bền uốn cao 51 Bảng 14 Bảng thông số in tối ưu THÔNG SỐ GIÁ TRỊ TỐI ƯU Chiều cao lớp in Chiều cao lớp in 0.4 Chiều cao lớp in 0.4 Infill Tỷ lệ điền đầy%) 80 Kiểu in Line Kiểu in Rectilinear Nhiệt độ Đầu phun 200 Lớp vỏ dọc Lớp vỏ dọc Lớp vỏ ngang Lớp vỏ in Lớp vỏ in 52 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 5.1 Kết luận Trong đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng thông số in 3D công nghệ FDM đến độ bền uốn sản phẩm nhựa PLA”, hướng hồn tồn phù hợp có ý nghĩa với thực tế sản xuất nên trọng nghiên cứu, đào tạo ứng dụng ngành sản xuất sản phẩm nhựa Việt Nam Do đó, Đề tài giải vấn đề sau : - Thiết kế, chế tạo mẫu in 3D vật liệu nhưa PLA: Từ thiết kế file mơ hình 3D đến thiết lập thông số in - Hiểu nguyên lý hoạt động công nghệ in FDM thiết lập thông số in - Thử nghiệm độ bền uốn mẫu thử theo tiêu chuẩn ASTM D790 - Khảo sát ảnh hưởng thông số in tới độ bền uốn sản phẩm.Trong thông số nghiên cứu kiểu in Infill Pattern ảnh hưởng đến độ bền uốn cao chi tiết  Kết nghiên cứu sử dụng làm liệu cài đặt thông số in 3D sở cho nghiên cứu 5.2 Hướng phát triển đề tài Do thời gian điều kiện nghiên cứu hạn chế nên đề tài cịn nghiên cứu với hướng sau: - Vẫn có nhiều loại thơng số in phần mềm chưa in thực nghiệm để tiến hành kiểm nghiệm độ bền Do hạn chế thời gian in chi phí kiểm nghiệm độ bền uốn cịn cao - Nghiên cứu ảnh hưởng thông số in đến độ bền uốn sản phẩm nhựa khác ABS, FET 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Anh: [1] Tomas Webbe Kerekesa, Hyoungjun Lima, Woong Yeol Joeb, Gun Jin Yuna (2019) ”Characterization of process–deformation/damage property relationship of fused deposition modeling (FDM) 3D-printed specimens” Additive Manufacturing 25 (2019) 532–544 [2] J M Chacó, M A Caminero, E García-Plaza, P J Núđez, “Additive manufacturing of PLA structures using fused deposition modelling: Effect of process parameters on mechanical properties and their optimal selection” Mater Des, 2017 124 143-157 [3] ASTM International (2016), Standard Test Methods for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials [4] H Kürşad Sezer , Oğulcan Eren (2019) “FDM 3D printing of MWCNT reinforced ABS nano-composite parts with enhanced mechanical and electrical properties” Journal of Manufacturing Processes 37 (2019) 339–347 [5] K J Christiyan, U Chandrasekhar, K Venkateswarlu, “A study on the influence of process parameters on the mechanical properties of 3D printed ABS composite”, In IOP Conference Series: Mater Sci Eng, 2016 114(1) [6] Khaled G Mostafaa , Carlo Montemagnob , Ahmed Jawad Qureshi (2018) “Strength to cost ratio analysis of FDM Nylon 12 3D Printed Parts” Procedia Manufacturing 26 (2018) 753–762 Trang wed [8] https://ultimaker.com/ [9] www.xyzprinting.com 54 55 56 57 58 59 S K L 0 ... - Nghiên cứu thông số in 3d công nghệ FDM vật liệu nhựa PLA - Độ bền uốn chi tiết in 3d phương pháp thử nghiệm chi tiết nhựa PLA - Đánh giá độ bền uốn sản phẩm nhựa Khi thay đổi thông số in ảnh. .. THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TỪ THỊ TUYẾT NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG THÔNG SỐ IN 3D CÔNG NGHỆ FDM ĐẾN ĐỘ BỀN UỐN CỦA SẢN PHẨM NHỰA PLA NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ- 60520103 Tp Hồ Chí Minh, Tháng 2020... thuật khí Tên luận văn: Nghiên cứu ảnh hưởng thông số in 3D công nghệ FDM đến độ bền uốn sản phẩm nhựa PLA Ngày & nơi bảo vệ luận văn: 30/5/ 2020 Trường Cao Đẳng Nghề Công Nghệ Cao Đồng Nai Người