Nhiệm vụ: Do gối đỡ là loại chi tiết quan trọng trong một sản phẩm có lắp trục. Gối đỡ làm nhiệm vụ đỡ trục của máy và xác định vị trí tương đối của trục trong không gian nhằm thực hiện một nhiệm vụ động học nào đó. Gối đỡ còn làm nhiệm vụ của ổ trượt. Độ không song song giữa đường tâm lỗ và mặt đáy không vượt quá 0,005 mm trên 100 mm chiều dài. Đảm bảo độ bền, độ cứng vững và chịu mài mòn của chi tiết in. Đảm bảo độ cứng và độ mịn của phần lỗ lắp trục.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ ~~~~~ ~~~~~ Báo cáo tập Công nghệ sản xuất tiên tiến Nhóm 7: Giảng viên hướng dẫn : TS Lê Thị Bích Nam Hà Nội, 12/2021 NHIỆM VỤ 1: Tiến hành in chi tiết mơ hình phương pháp FDM I Chọn chi tiết Tên chi tiết: Gối đỡ Nhiệm vụ: Do gối đỡ loại chi tiết quan trọng sản phẩm có lắp trục Gối đỡ làm nhiệm vụ đỡ trục máy xác định vị trí tương đối trục khơng gian nhằm thực nhiệm vụ động học Gối đỡ làm nhiệm vụ ổ trượt Yêu cầu kỹ thuật: - Độ không song song đường tâm lỗ mặt đáy không vượt 0,005 mm 100 mm chiều dài - Đảm bảo độ bền, độ cứng vững chịu mài mòn chi tiết in - Đảm bảo độ cứng độ mịn phần lỗ lắp trục Phân tích hình dáng chi tiết: - Chi tiết có phần thân đỡ cho phần lỗ trụ để lắp trục, phần thân đỡ có phầnvật liệu chi tiết làm rỗng để giảm vật liệu tăng tốc thời gian in Bốn lỗ nhỏ phần đế chi tiết dùng để cố định chi tiết với mặt phẳng - Khi in chi tiết cần có thêm kết cấu gân làm tăng độ cứng vững cho chi tiết gối đỡ II Lựa chọn vật liệu lựa chọn máy in Tại chọn in 3D để sản xuất chi tiết này: - Tạo mẫu nhanh - Giảm thời gian chế tạo chi tiết - Tiết kiệm chi phí, nguồn nhân lực - Giảm hao phí nguyên vật liệu - Phù hợp với sản xuất đơn chiếc, chế thử Lựa chọn phương pháp in FDM: Lý do: - Sản phẩm in chi tiết có kích thước nhỏ sản xuất đơn nên sử dụng công nghệ tạo mẫu nhanh FDM đơn giản nhiều so với công nghệ SLA,SLS… Chi phí cơng nghệ FDM tiết kiệm so với công nghệ SLA ,SLS… - FDM sử dụng vật liệu dạng sợi nhựa, phong phú chủng loại, tính màu sắc => đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cần thiết chi tiết Lựa chọn vật liệu máy in: Lựa chọn vật liệu Vật liệu in chính:Theo yêu cầu sản phẩm cần độ bền, độ cứng vững chịu mài mòn nên ta chọn liệu Polyamid/Nylon Link Datasheet: https://support.ultimaker.com/hc/en-us/articles/360011962600Ultimaker-Nylon-TDS? fbclid=IwAR2pKrqq5DkxwRI55KvWN1vGgYmfBfjYPtCg7NKnofcDT0PJYFt Ix2CL-a8 Tên vật liệu: Generic Nylon Nhiệt độ in: 245 C Hãng: Ultimaker Nhiệt độ in: 70 C Tỷ trọng: 1.14 g/ Nhiệt độ chờ: 175 C Đường kính sợi: 2.85 mm Khoảng cách rút lại: 8.00 mm Tốc độ rút lại: 25 mm/s Tốc độ quạt: 40% Bảng thơng số kỹ thuật: Tính chất học Ép phun In 3D Giá trị tiêu biểu Phương pháp kiểm tra Giá trị tiêu biểu Phương pháp kiểm tra Mô đun kéo - - 579 MPa ISO 527 (1 mm/min) Ứng suất kéo - - 27.8 MPa Ứng suất kéo nghỉ - - 34.4 MPa ISO 527 (50 mm/min) ISO 527 (50 mm/min) Độ dãn dài điểm chảy - - 20% Độ giãn dài giới hạn - - 210% ứng suất uốn môđun uốn Độ bền va đập Izod , khía ( 23 °C) Độ bền va đập Charpy (tại 23 °C) - - 24 MPa 463.5 MPa ISO 527 (50 mm/min) ISO 527 (50 mm/min) ISO 178 ISO 178 - - 34.4 kJ/m2 ISO 180 - - - Độ cứng - - 74 (Shore D) Durometer Giá trị tiêu biểu Phương pháp kiểm tra Giá trị tiêu biểu Phương pháp kiểm tra - - 0.037 - - 3.24 Tính chất điện Hệ số phân tán (ở MHz) Hằng số điện mơi (ở MHz) Tính chất nhiệt Giá trị tiêu biểu Tốc độ dòng chảy khối nóng chảy (MFR) Phát nhiệt (ở 0,455 MPa) Lệch nhiệt (ở 1,82 MPa) Nhiệt độ làm mềm Vicat Chuyển đổi thủy tinh Hệ số giãn nở nhiệt Nhiệt độ nóng chảy 6.2 g/10 Phương pháp kiểm tra ISO 1133 (250 °C, 1.2 kg) - - - - - - 50 °C 185 - 195 °C ISO 11357 ASTM D150-11 ASTM D150-11 Co ngót nhiệt 12 ± 2% DIN 53866 (100 °C, 30 min) Vật liệu làm support: Link Datasheet: https://support.ultimaker.com/hc/en-us/articles/360011962720Ultimaker-PLA-TDS?fbclid=IwAR3Bj_RT81lJdRAh6N-lV5XR-byt9eaRW92d_A293pHzFzDuqGx9bbEO34 Tên vật liệu: PLA Nhiệt độ in: 200 C Hãng: Ultimaker Nhiệt độ in: 60 C Tỷ trọng: 1.24 g/ Nhiệt độ chờ: 175 C Đường kính sợi: 2.85 mm Khoảng cách rút lại: 6.5 mm Tốc độ rút lại: 25 mm/s Tốc độ quạt: 100% Bảng thơng số kỹ thuật: Tính chất học Ép phun In 3D Giá trị tiêu biểu Phương pháp kiểm tra Giá trị tiêu biểu Mô đun kéo - - 2,346.5 MPa Ứng suất kéo - - 49.5 MPa Ứng suất kéo nghỉ - - 45.6 MPa Độ dãn dài điểm chảy - - 3.3% Độ giãn dài giới hạn - - 5.2% ứng suất uốn - - 103 MPa môđun uốn - - 3,150 MPa - - 5.1 kJ/m2 - - - - - 83 (Shore D) Độ bền va đập Izod , khía ( 23 °C) Độ bền va đập Charpy (tại 23 °C) Độ cứng Phươn g pháp kiểm tra ISO 527 (1 mm/mi n) ISO 527 (50 mm/mi n) ISO 527 (50 mm/mi n) ISO 527 (50 mm/mi n) ISO 527 (50 mm/mi n) ISO 178 ISO 178 ISO 180 Durom eter Tính chất điện Giá trị tiêu biểu Phương pháp kiểm tra Giá trị tiêu biểu Hệ số phân tán (ở MHz) - - 0.008 Hằng số điện môi (ở MHz) - - 2.70 Tính chất nhiệt Giá trị tiêu biểu Tốc độ dịng chảy khối nóng chảy (MFR) Phát nhiệt (ở 0,455 MPa) Lệch nhiệt (ở 1,82 MPa) Nhiệt độ làm mềm Vicat Chuyển đổi thủy tinh Hệ số giãn nở nhiệt Nhiệt độ nóng chảy Co ngót nhiệt 6.09 g/10 Phương pháp kiểm tra ISO 1133 (210 °C, 2.16 kg) - - - - - - ~ 60 °C 145 - 160 °C - ISO 11357 ISO 11357 - Lựa chọn máy in Máy in: ULTIMAKER Phươn g pháp kiểm tra ASTM D15011 ASTM D15011 nhanh) + Bề dày lớp in bên chọn theo bội số chiều cao lớp in: 0,1 mm (Sau in xong lớp vỏ in thêm lớp nữa) Support + Cấu trúc support chọn Normal + Vùng tạo support: Everywhere + Góc tới hạn (theo tiêu chuẩn 46o): chúng em chọn 60o (Ở số trường hợp chọn 60o vật liệu không kịp đông, bị chảy nhựa => không cứng vững khơng in Tuy nhiên chi tiết in nhóm in với góc 60o đảm bảo in có thời gian in hơn) + Hình dạng support: Zig Zag + Mật độ support chọn 15% + Để dễ gỡ support khỏi chi tiết sau in chọn thông số Support X/Y Distance: 0,1 mm + Support Z Distance: 0,2mm Speed + Tốc độ in 70 mm/s + Tốc độ in thành 30 mm/s + Tốc độ in thành 20 mm/s( Sở dĩ chọn tốc độ in nhỏ tốc độ in thành bề mặt bề mặt làm việc chi tiết) IV Mơ q trình in NHIỆM VỤ 2: V Tạo mẫu nhanh Lựa chọn chi tiết in 3D cho nhiệm vụ Các bước để lấy mơ hình 3D cho mẫu xương cánh tay: Bước 1: Tải mở phần mềm 3D slicer Ở hình ta chọn Dowload sample data => Xác định phần in 3D đâu để chọn hình siêu âm có sẵn phần mềm Ở nhóm em in cánh tay nên lấy file CTACardio Bước 2: Vào Volume Rendering => chọn CTACardio Ở mục Display chọn CT-AAA Cuối chọn hình mắt bên cạnh volume để hình 3D hình bên Bước 3: Chọn Segment Editor để chỉnh sửa cắt để lấy phẩn xương cánh tay + Bấm add đặt tên cho phần cắt Ở em đặt tên “ cánh tay” + Bấm vào Threshold bên phải hình chuột công cụ chỉnh trượt bên hình chiếu để phần thấy để cắt hình vẽ bấm Apply để lưu + Chọn Scissors ( hình kéo) công cụ bên trái Chọn tác vụ để cắt phần không liên quan đến chi tiết => em sản phẩm hình vẽ Chú ý: sản phẩm cắt có lỗ hở Ở chọn paint chọn đường kính để vẽ điền đẩy lỗ hình Bước 4: Vào mục Segmentations => export to files Chọn tỷ lệ xuất em chọn tỉ lệ 1:2 để phù hợp với máy in 3D bấm export để xuất file STL Bước : Mở file STL xuất kiểm tra xem phù hợp yêu cầu với điều kiện đưa chưa chuyển qua đưa vào máy in 3D u cầu: Do in mơ hình để quan sát nên cần đảm bảo in hoàn thiện bề mặt xương VI Lựa chọn vật liệu phương pháp gia công, máy in Lựa chọn phương pháp in SLA: Lý do: - Độ xác hình dáng, kích thước mẫu cao nhiều so với công nghệ in 3D FDM - Tốc độ in nhanh nhiều so với công nghệ in 3D FDM - Với chi tiết xương cánh tay chọn bề mặt chi tiết có nhiều đoạn cong, lồi lõm nhỏnếu sử dụng công nghệ FDM giá thành rẻ, linh hoạt khơng thể đảm bảo in xác vị trí ấy, sử dụng cơng nghệ SLA để in với độ xác cao Lựa chọn vật liệu máy in: Lựa chọn vật liệu Vật liệu in: Model V3 (Do dùng để in mơ hình) Tên hãng: Resin Link vật liệu: https://dental.formlabs.com/materials/ Tính chất học Độ bền kéo 27 MPa 48 MPa 3970 psi 6990 psi Mo dun độ bền kéo 1.1 GPa 2.3 GPa 160 ksi 331 ksi 4.8% 14% 4.8% Kéo dài nghỉ 14% ASTM D 63814 ASTM D 63814 ASTM D 63814 Thuộc tính uốn Độ bền uốn 25 MPa 85 MPa 3640 psi 12300 psi Mô-đun uốn dẻo 0.67 GPa 2.2 GPa 97 ksi 320 ksi ASTM D 79015 ASTM D 79015 Thuộc tính tác động IZOD có khía 23 J/m 24 J/m 0.43 ftlbs/in 325 J/m 5.6 ftlbs/in Thermal Properties 56 °C 104 °F Izod khơng 300 J/m thích Nhiệt độ lệch 41 °C nhiệt.@ 1,8 MPa Nhiệt độ lệch 47 °C nhiệt.@ 0,45 MPa Sự giãn nở nhiệt 108 μm/m/°C 6.1 ft-lbs/in 133 °F 75 °C 117 °F 167 °F 76 μm/m/°C 60 μin/in/°F 43 μin/in/°F Lựa chọn máy in Máy in: FORM 3L 0.45 ft-lbs/in ASTM D 256-10 ASTM D 4812-19 ASTM D 648-16 ASTM D 648-16 ASTM E 81313 Tên hãng: Formlabs Link sản phẩm: https://lidinco.com/product/may-in-3d-formlabs-form-3l/ Bảng thông số: Công nghệ Low Force Stereolithography (LFS)™ Hệ thống nạp mực Tự động Độ mỏng layer 25 – 300 microns Độ phân giải XY 25 microns Kích thước điểm laser 85 microns Hộp đựng nhựa Công suất laser 250 mW Nhiệt độ bên Tự động gia nhiệt 35 °C Tự động gia nhiệt 95 °F Kiểm sốt nhiệt độ Làm nóng khơng khí Điều khiển Màn hình cảm ứng 5.5″ Kết nối Wi-Fi (2,4, GHz) Ethernet (1000 Mbit) USB 2.0 Trọng lượng 54,4 kg Kích thước máy 77x 52 x 74 cm Lập kế hoạch, lựa chọn thông số công nghệ in Chọn hướng in Chọn hướng in với yêu cầu in ta có diện tích mặt cắt ngang nhỏ để tránh tượng cong vênh chi tiết ( in với diện tích mặt cắt ngang lớn (góc in 0o)) Do ta chọn hướng in thẳng đứng (90o) Lựa chọn thông số công nghệ in Chiều dày lớp in: 0,05mm + Loại đế: Mini Rafts ( Tiết kiệm thời gian nhựa, in chi tiết theo phương thẳng đứng, support có đế riêng đảm bảo trình in đồng thời tách chi tiết khỏi support dễ dàng ) + Mật độ: 0,9 + Kích thước điểm tiếp xúc: 0,4 mm ( Việc chọn mật độ kích thước điểm tiếp xúc đảm bảo support hợp lý cho phần in) + Hệ số độ dốc: 0,5 ( Việc chọn giá trị hệ số độ dốc thấp để tạo support tăng khoảng cách support với đảm bảo in đỡ chi tiết ) + Chiều cao phía đế: mm ( Sở dĩ chọn theo mặc định 5mm để in phần giá đỡ không bị biến dạng => không ảnh hưởng đến bề mặt chi tiết in) + Chiều dày đế: 1,5 mm (Chọn chiều dày đế với độ dày lớn cho phép vật liệu chọn để đảm bảo phần đế support đủ để bám dính vào sàn máy in, chọn chiều dày đế mỏng ảnh hưởng đến ổn định kết cấu support => từ ảnh hưởng đến kết cấu chi tiết in) Kết in Sau in ta có thời gian in, lớp vật liệu thể tích hình bên Mơ trình in ... Lý do: - Sản phẩm in chi tiết có kích thước nhỏ sản xuất đơn nên sử dụng công nghệ tạo mẫu nhanh FDM đơn giản nhiều so với công nghệ SLA,SLS… Chi phí cơng nghệ FDM tiết kiệm so với công nghệ SLA... liệu phương pháp gia công, máy in Lựa chọn phương pháp in SLA: Lý do: - Độ xác hình dáng, kích thước mẫu cao nhiều so với công nghệ in 3D FDM - Tốc độ in nhanh nhiều so với công nghệ in 3D FDM -... ngày 1h 90o Lựa chọn thiết lập chế độ công nghệ Quality nhiều gây lãng phí vật liệu khó khăn việc dỡ bỏ Support + Thời gian in lớn ngày 9h + Độ nhấp nhô bề mặt lớn + Cần support lỗ lắp trục => chất