3.3.1. Các thông số có thể thay đổi được
Các thông số đó là:
+ Tốc độ dịch chuyển của các trục: F (mm/ph)
+ Công suất của Laser: S (W)
+ Infill Density (%)
+ Layer Heigh (mm)
+ Shell (mm)
3.3.2. Ứng dụng phần mềm Cura Ultimaker để tạo Gcode
Cura là một ứng dụng cắt lớp cho máy in 3D mã nguồn mở. Nó được tạo ra bởi David Braam, người sau đó gia nhập Ultimaker, một công ty sản xuất máy in 3D để duy trì phần mềm.
Cura Ultimaker hoạt động bằng cách cắt tệp mô hình với định dạng STL của người dùng thành các lớp và tạo mã Gcode cụ thể cho máy in. Sau khi hoàn thành, Gcode có thể được gửi đến máy in để sản xuất đối tượng vật lý.
Thiết lập thông số in Thiết lập máy in
▪ Thiết lập máy in:
- Bước 1: Chọn Add printer để tạo mới 1 cấu hình máy in
Hình 3.14 Bước 1 trong thiết lập thông số in
- Bước 2: Chọn Add a non-networked printer > Prusa3D > Prusa i3 > Add
1
2
3
- Bước 3: Chọn Manage printers để thiết lập cấu hình máy in
Hình 3.17 Bước 3 trong thiết lập thông số in
- Bước 4: Hộp thoại Preferences xuất hiện, sau đó chọn Machine Settings
Hình 3.18 Bước 4 trong thiết lập thông số in
- Bước 5: Hộp thoại Machine Settings xuất hiện, thiết lập các thông số của Printer
- Bước 6: Thiết lập các thông số cho Extruder 1 như hình, vì tia Laser có đường kính nhỏ nhất là 0.5mm nên chọn thông số Nozzle size là 0.5mm
- Bước 7: Chọn Activate để phần mềm áp dụng những thông số vừa thiết lập
- Bước 8: Lấy File mẫu thử kéo đã tạo sẵn vào phần mềm
1
2
3
Hình 3.22 Bước 8 trong thiết lập thông số in
- Bước 9: Kéo sản phẩm về gần sát với gốc toạ độ bằng cách nhấp vào chi tiết và giữ rồi kéo
- Bước 10: Thiết lập thông số in như hình dưới
+ Quality:
Layer Height: Là chiều dày mỗi lớp in.
Innitial Layer Height: Chiều dày lớp in đầu tiên, giá trị này cho bằng với giá trị của Layer Height.
Hình 3.24 Thiết lập chiều dày mỗi lớp in
+ Shell:
Wall Thickness: Chiều dày tường của sản phẩm.
Hình 3.25 Thiết lập chiều dày tường của sản phẩm
+ Infill:
Infill Density: Mật độ điền đầy.
Infill Line Distance: Khoảng cách giữa các đường tạo nên Infill.
Infill pattern: Kiểu Infill. Ở đây thống nhất kiểu Infill là Grid cho mọi sản phẩm.
Hình 3.26 Thiết lập thông số Infill Density
- Bước 11: Tiến hành cắt lớp sản phẩm và tạo file G-code
Chọn Slice để phần mềm tiến hành cắt lớp sản phẩm và tạo G-code
3.3.3. Điều chỉnh G-code để có thể chạy trên phần mềm Mach3 CNC
G-code sau khi xuất từ phần mềm Cura dùng để chạy trên máy in 3D FDM nên ngoài các cấu trúc như trong G-code trong gia công CNC thì nó còn có các câu lệnh điều khiển nhiệt độ (M104 Sn, với n là nhiệt độ cần gia nhiệt cho đầu phun), điều khiển động cơ đùn nhựa (G1 En, với n là chiều dài sợi nhựa cần đùn),... Vì vậy muốn G-code chạy được trên Mach3 CNC thì cần phải điều chỉnh lại G-code bằng cách xoá những câu lệnh điều khiển nhiệt độ và đùn nhựa,... Chỉ chừa những đạon G-code có cấu trúc như trong gia công CNC.
Sau khi xoá những thông số không cần thiết ở trên, để có một file G-code hoàn chỉnh để in sản phẩm theo những thông số in mong muốn thì cần phải sửa lại tốc độ dịch chuyển các trục F theo giá trị phù hợp và thêm vào các câu lệnh sau:
- G17: Chọn mặt phẳng XY.
- G21: Khai báo đơn vị đo hệ mét.
- G54: Lựa chọn hệ toạ độ phôi thứ nhất.
- G90: Khai báo toạ độ tuyệt đối.
- Bật Laser để tiến hành in sản phẩm: Sn M3, với n(mW) là công suất của Laser.
- Tắt Laser để trải bột sau khi in xong một layer: M5 hoặc S0 M3.
- Nâng, hạ bàn in hoặc bàn chứa bột: G1 Zn F10, với n là khoảng cách cần nâng, hạ.
- Trải một lớp bột: G1 An F500, với n là khoảng các cần trải bột. Sau khi trải xong 1 lớp bột, gọi lệnh G1 A0 F500 để đưa thanh gạt bột về vị trí ban đầu.
- Kết thúc việc in sản phẩm: M30.
Hình 3.28 Kiểm tra G-code bằng Mach3 CNC
Như hình 3.28 thì G-code đã sửa thành công, Mach3 CNC không báo lỗi và có thể tiến hành in sản phẩm.
CHƯƠNG 4:
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ
4.1. Kết quả đạt được
Sau quá trình thử nghiệm các thông số khác nhau, lựa chọn các giá trị thông số mang giá trị tốt nhất dùng phục vụ cho việc thí nghiệm. Các thông số được xác định như sau:
+ Công suất của đầu laser chọn trong khoảng: 2,1W ÷ 2,5W. Với các giá trị nằm trong khoảng này sẽ giúp bột nhựa được thiêu kết nhanh hơn, giảm được thời gian tạo mẫu nhưng chất lượng mẫu vẫn được đảm bảo.
+ Tốc độ dịch chuyển của các trục chọn trong khoảng: 450mm/ph ÷ 470mm/ph. Các giá trị này phù hợp với công suất được chọn ở trên.
+ Bề dày vỏ mẫu chọn trong khoảng: 0,5mm ÷ 1,5mm. Bề dày này phù hợp với kích thước vỏ mẫu.
+ Bề dày mỗi lớp in chọn trong khoảng: 0,4mm ÷ 0,8mm. Khoảng giá trị đủ để khảo sát.
Bảng 4.1 Giá trị của các thông số in sau khi thử nghiệm Thông số
Công suất Laser
Tốc độ dịch chuyển của đầu Laser Bề dày vỏ sản phẩm
Chiều dày mỗi lớp in Mật độ điền đầy
4.2. Đánh giá
Từ kết quả thử nghiệm rút ra được kết luận:
Sản phẩm có độ chính xác thấp, độ nhám bề mặt cao và thời gian tạo thành sản phẩm lâu.
Việc thử nghiệm nghiệm và tìm được thông số in phù hợp mất rất nhiều thời gian do công nghệ còn mới và máy móc chất lượng không cao.
Quá trình tạo thành sản phẩm rất độc hại và có khả năng gây ô nhiễm môi trường do việc thiêu kết bột nhựa.
CHƯƠNG 5:
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
5.1. Kết luận
Việc nghiên cứu và tìm ra được thông số in phù hợp cho máy in 3D laser bột là rất quan trọng và cần thiết. Đề tài “Thiết kế và thử nghiệm các thông số in từ máy in 3D Lazer bột” đã nghiên cứu và chỉ ra rõ sự ảnh hưởng của các thông số in đến chất lượng sản phẩm, việc tìm được các thông số in phù hợp góp phần phần rất lớn cho quá trình tạo hàng loạt các mẫu kiểm nghiệm độ bền kéo ứng với các loại thông số khác nhau, góp phần tìm ra được bộ thông số tối ưu nhất.
Song song những kết quả đạt được, đề tài vẫn còn những mặt hạn chế nhất định. Vì khối lượng công việc thực hiện lớn, cùng với việc trang thiết bị còn hạn chế, công nghệ còn mới đối với Việt Nam và kinh nghiệm chúng tôi còn hạn chế nên kết quả đề tài chưa thực sự như mong mỏi.
5.2. Hướng phát triển
Công nghệ in 3D SLS là một công nghệ có nhiều tiềm năng nên việc phát triển và mở rộng các đề tài liên quan là rất cần thiết. Đề tài này sẽ là nền tảng và có thể mở rộng phát triển nghiên cứu sâu hơn. Hướng phát triển đề tài này như sau:
- Tăng cường nghiên cứu thêm các thông số có thể ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm để thấy được một cách toàn diện hơn, rõ hơn về quá trình in 3D SLS.
- Đầu tư cải tiến máy in 3D SLS để quá trình nghiên cứu diễn ra dễ dàng, thuận lợi và độ chính xác cao hơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1] Cục thông tin khoa học và công nghệ quốc gia (2017), “Tổng luận số 7: In 3D Hiện tại và tương lai”.
[2] Lê Chánh Minh và các tác giả, “Đồ Án Tốt Nghiệp: Máy in 3D từ vật liệu bột nhựa”, Đại học Sư Phạm Kỹ thuật TPHCM, 2019.
Tiếng Anh
[3] W. Ruban, V. Vijaykumar, P. Dhanabal and T. Pridhar, “Effective process parameters in seclective laser sintering”, Int. J. Rapid Manufacturing, Vol. 4, Nos. 2/3/4, 2014
(pp.148 – 164)
[4] Sharanjit Singh, Anish Sachdeva and Vishal S.Sharmar, “Optimization of selective laser sintering process parameters to achieve the maximum density and hardness in polyamide parts”, Springer International Publishing Switzerland 2017.
[5] Manfred Schmid, Antonim Amado and Konrad Wegener, “Polymer Powder for Selective Laser Sintering (SLS)”, AIP Publishing LLC 2015.
[6] Singh S, Sharma VS, Sachdeva A, Sinha SK (2013), “Optimization and analysis of mechanical properties for selective laser sintered polyamide parts”, Mater Manuf Process 28 (2), pp.163–172
[7] Sachdeva A, Singh S, Sharma VS (2013), “Investigating surface roughness of parts produced by SLS process”. Int Jadv Manuf Technol 64, pp.1505–1516
[8] Singh S, Sharma VS, Sachdeva A (2016), “Progress in selective laser sintering using metallic powders: a review”, Mater Sci Technol 32, pp.760–772
Link
[9] https://www.re-fream.eu/portfolio/3d-printing-stereolithography-sla/
[10] https://3dservices.edu.vn/khoa-hoc-thiet-ke-san-pham-va-van-hanh-may-in-3d
PHỤ LỤC Phụ lục 1: Trang bìa chính Phụ lục 2: Trang bìa phụ Phụ lục 3: Mục lục Phụ lục 4: Danh mục các từ viết tắt Phụ lục 5: Danh mục các bảng biểu
Phụ lục 6: Tài liệu tham khảo