Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC MÁY FDM
2.8. Phương pháp tối ưu hóa thông số công nghệ sản phẩm
2.8.2. Các chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng chi tiết FDM
Đã có rất nhiều các nhà khoa học nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến quá trình RP nói chung và quá trình FDM nói riêng. Các chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng của quá trình RP là quan trọng. Vì vậy việc lựa chọn và điều chỉnh các thông số công nghệ để tạo ra các mẫu có chất lƣợng cao và thời gian ngắn đáp ứng yêu cầu của khách hàng là rất cần thiết.
Theo thống kê của Fahraz Ali , 2014 [8] cho thấy phân bố ảnh hưởng của các thông số công nghệ gây ra sai số đối với sản phẩm FDM nhƣ Hình 2. 31
Mặt khác, mối quan hệ giữa sự thay đổi của mỗi thông số đƣợc đánh giá qua việc đo độ chính xác kích thước, độ nhám bề mặt, các đặc tính cơ học (độ bền kéo, độ bền va đập, độ bền nén) và thời gian tạo mẫu. Đây là chỉ tiêu để tối ƣu hóa quá trình chạy mẫu.
Nguyễn Minh Dương 38 MSHV: 13041410 Hình 2. 31 Phân bố các nguyên nhân gây ra sai số đối với công nghệ FDM
ộ c í x c kíc t ước: .
Một trong những yếu tố quan trọng của mẫu là độ chính xác kích thước, Hoekstra et al [16] trong công trình nghiên cứu của mình đã chỉ ra rằng nhiệt độ của buồng làm việc có ảnh hưởng lớn đến độ chính xác kích thước của mẫu được tạo ra. Theo Sood [17] độ co rút của vật liệu cũng ảnh hưởng đến độ chính xác kích thước theo cả ba phương x,y,z.
ộ nhám b mặt:
Độ nhám bề mặt tốt sẽ cải thiện cả về thẩm mỹ và khả năng làm việc của mẫu, đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu về vấn đề này. Theo Vasudevarao et al [18] , chiều dày lớp và hướng tạo mẫu ảnh hưởng lớn nhất đến độ nhám bề mặt, chiều dày lớp xác định chiều cao của hiệu ứng bậc thang (stair-step) đƣợc tạo ra trong quá trình tạo mẫu, trong nghiên cứu này tác giả đã chọn chiều dày lớp 0.007”, 0.01” và 0.014” để nghiên cứu.
Ngoài ra, nhiệt độ nóng chảy của vật liệu mẫu trong ống hóa lỏng cũng ảnh hưởng đến dòng chảy của vật liệu khi nó nằm trên tấm đỡ, do vậy nó ảnh hưởng đến
Nguyễn Minh Dương 39 MSHV: 13041410 độ nhám bề mặt, ở nhiệt độ cao vật liệu sẽ ở trạng thái lỏng hơn và đường đùn sẽ bẹt hơn ngược lại ở nhiệt độ thấp hơn, đường đùn sẽ cao hơn.
Để cải thiện chất lƣợng bề mặt, nhiều kỹ thuật của quá trình hậu xử lý đã đƣợc phát triển. Trong nghiên cứu của mình Galantucciet [19] cho rằng chiều dày cắt lớp, chiều rộng đường đùn là hai yếu tố chính ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt mẫu khi hoàn tất, ngoài ra tác giả cũng đề nghị quá trình hậu xử lý dùng hóa chất để cải thiện chất lượng bề mặt, tuy nhiên kích thước chi tiết có thể bị thay đổi.
ộ b n của mẫu:
Qua các công trình nghiên cứu các tác giả đã tổng kết các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của mẫu đƣợc minh họa trên Hình 2. 32.
Hình 2. 32 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền
Đối với bất kỳ quá trình nào thì độ bền kéo và nén của mẫu đều phải nằm trong phạm vi cho phép mới đƣợc chấp nhận. Theo Ahn [34] đã nghiên cứu các yếu tố như hướng tạo mẫu, chiều rộng của đường đùn, khe hở giữa các đường, nhiệt độ của vật liệu mẫu để đánh giá độ bền của mẫu.
Nguyễn Minh Dương 40 MSHV: 13041410
ể có độ b n của mẫu tốt cần:
- Chi tiết cần được tạo theo hướng chịu tải.
- Ứng suất tập trung ở các góc có bán kính. Do vậy các đường điền đầy bị đứt quãng rất rõ tại chỗ chuyển tiếp.
- Dùng khe hở giữa các đường âm để tăng độ bền và độ cứng vững.
- Cần xét chiều rộng của đường đùn: Nếu chiều rộng đường đùn nhỏ thì thời gian tạo mẫu sẽ lâu và tăng chất lƣợng bề mặt, chiều dày thành của mẫu phải là số nguyên của chiều rộng đường đùn.
- Xem xét hướng tạo mẫu để đạt độ chính xác.
- Cần chú ý rằng vùng chịu tải kéo có xu thế hỏng dễ hơn so với vùng chịu tải nén.
Đối với máy tạo mẫu nhanh Vina FDM 2015, nhóm nghiên cứu đã đƣa ra đƣợc kết quả tối ƣu các thông số nhiệt độ đùn, vận tốc đùn và chiều dày cắt lớp, kết quả cho thấy thông số chiều dày cắt lớp ảnh hưởng lớn nhất đến độ chính xác kích thước cũng như là độ nhám bề mặt của sản phẩm FDM (phụ lục 2). Đây cũng chỉ là bước nghiên cứu đầu tiên về vấn đề tối ưu hóa thông số công nghệ đối với máy tạo mẫu Vina FDM 2015, tuy nhiên những kết quả nghiên cứu này sẽ là tiền đề để nhóm phát triển thêm việc tối ƣu hóa các thông số còn lại.