Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ và quỹ đạo đầu đùn đến chất lượng sản phẩm trong quá trình fdm (fused deposition modeling)

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy Mã số: 605204 I- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ VÀ QUỸ ĐẠO ĐẦU ĐÙN ĐẾN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM T

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

(FUSED DEPOSITION MODELING)

Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2013

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS ĐẶNG VĂN NGHÌN

PGS.TS NGUYỄN HỮU LỘC PGS.TS NGUYỄN HỮU LỘC

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy Mã số: 605204

I- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ

VÀ QUỸ ĐẠO ĐẦU ĐÙN ĐẾN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM TRONG QUÁ TRÌNH

FDM (FUSED DEPOSITION MODELING)

II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Tổng quan tài liệu

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của quá trình tạo mẫu nhanh FDM

- Nghiên cứu các thông số công nghệ và quỹ đạo chuyển động của đầu đùn

- Tiến hành thực nghiệm sự ảnh hưởng của thông số tốc độ điền đầy, nhiệt độ đầu đùn, các dạng quỹ đạo chuyển động của đầu đùn đến chất lượng sản phẩm

- Xác định các khoảng cho phép của nhiệt độ đầu đùn, tốc độ điền đầy trong máy tạo mẫu nhanh IAMI ,xác định hàm quan hệ giữa độ bền kéo của sản phẩm đến tốc độ điền đầy và nhiệt độ đầu đùn

III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 21/01/2013

IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 21/06/2013

Đầu tiên em xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy Đặng Văn Nghìn đã hướng dẫn, giúp đỡ và hỗ trợ em nhiệt tình từ những ngày đầu nhận đề tài

này Những góp ý, kinh nghiệm của thầy đã chỉ ra cho em thấy được những ưu khuyết điểm trong suy nghĩ của mình và giúp em có định hướng đúng đắn, rõ ràng trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Em xin cảm ơn Ban Quản Lý Viện Cơ Học và Tin Học Ứng Dụng đã tạo mọi điều kiện cho em thực hiện đề tài này

Em xin cảm ơn đến tất cả quý thầy cô lớp Cao học ngành Công Nghệ Chế Tạo -khoa Cơ Khí đã cho em những nền tảng và kiến thức cũng như kinh nghiệm sống quý báu trong những ngày tháng còn trên giảng đường

Con xin gửi lời tri ân sâu sắc đến mẹ, mẹ không chỉ là người đã sinh ra con

mà còn là người đã dạy dỗ con những lẽ phải đầu tiên trong cuộc sống Sự quan tâm

lo lắng và hy sinh lớn lao của mẹ luôn là động lực giúp con phấn đấu trên con đường học tập của mình Con cảm ơn mẹ đã luôn nâng đỡ, động viên và tin tưởng con trong cuộc sống

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn tất cả bạn bè đã hỗ trợ, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập tại trường Đại Học Bách Khoa và thực hiện luận văn Cảm ơn các anh

em trong nhóm nghiên cứu đề tài “ Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy tạo mẫu nhanh giá rẻ” –Viện Cơ Học và Tin Học Ứng Dụng đã hỗ trợ, góp ý, động viên cho tôi trong quá trình thực hiện luận văn

TP Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng 06 năm 2013

NGUYỄN THANH HẢI

TÓM TẮT

Tạo mẫu nhanh đang dần trở thành công cụ hiệu quả, đặc biệt phục vụ cho ngành công nghiệp thiết kế ,chế tạo trên thế giới Với ưu điểm kết cấu đơn giản, không dùng nguồn laser, công nghệ FDM được ưu tiên lựa chọn để nghiên cứu triển khai ứng dụng tạo mẫu nhanh vào sản xuất tại các nước trên thế giới

Với sự may mắn được cộng tác cùng nhóm nghiên cứu đề tài “ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy tạo mẫu nhanh” do Viện Cơ Học và Tin Học –Viện Hàn Lâm Khoa Học Công Nghệ Việt Nam chủ trì, tôi đã được tiếp cận với công nghệ mới này

và có cơ hội nghiên cứu phát triển trong thời gian qua Chính vì lẽ đó, tôi đã thực hiện luận văn “Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ và quỹ đạo đầu đùn đến chất lượng sản phẩm trong quá trình FDM” nhằm phân tích, đánh giá , qua

đó đưa ra được thông số hợp lý trong quá trình tạo mẫu trên máy IAMI cũng như xác định được quỹ đạo di chuyển hợp lý của đầu đùn giúp nâng cao năng suất, tiết kiệm thời gian tạo mẫu, nâng cao chất lượng sản phẩm, nhanh chóng nội địa hóa công nghệ này

Luận văn tập trung vào phân tích cơ sở lý thuyết quá trình tạo mẫu, thuật toán cắt lớp, tính toán các thông số cơ bản qua đó xác định ảnh hưởng của các thông số công nghệ Ngoài ra, luận văn còn giới thiệu các dạng quỹ đạo của đầu đùn, và ảnh hưởng của chúng đến chất lượng sản phẩm ,đặc biệt là độ bền kéo của sản phẩm Trong quá trình thực nghiệm, luận văn sẽ tạo mẫu trên máy IAMI- Viện Cơ Học và Tin Học Ứng Dụng với vật liệu nhựa PLA, đồng thời sẽ tiến hành đo độ bền kéo tại khoa Công Nghệ Vật Liệu –Đại Học Bách Khoa TpHCM

Kết quả của luận văn là tổng quan về cơ sở lý thuyết quá trình tạo mẫu, các khoảng thông số cho phép của máy IAMI đối với vật liệu nhựa PLA (Polylactic Acid), sẽ xác định nhóm các thông số cho độ bền kéo tốt nhất cùng với các đề xuất chú ý trong quá trình vận hành máy tạo mẫu Ngoài ra, kết quả của quá trình thực nghiệm sẽ được xử lý nhằm đưa ra được hàm quan hệ giữa tốc độ điền đầy, nhiệt độ đầu đùn với độ bền kéo của mẫu

ABSTRACT

Rapid prototyping is becoming a powerful tool, especially for the design industries, manufacturing in the world With the advantages of simple structure, no laser sources, FDM are preferred for research to production in the countries of the world

With fortune to work with the team project "Research design, manufacture the

cheap rapid prototyping machin " by the Institute of Applied Mechanics and Information-Viet Nam Academy of Science and Technology, I have access to new

technology and research and development opportunities in the past Therefore, I made the thesis "Study of the influence of technological parameters and the trajectory of the extrusion to product quality in FDM process" to analyze, evaluate, thereby making the reasonable parameters of the IAMI the prototyping machine and determine the trajectory of the moving extrusion reasonable help increase productivity, improve product quality, fast localization technology

The thesis focuses on analyzing the theoretical basis of modeling, tomography algorithm, various parameters to determine the influence of technological parameters, trajectory of the moving extrusion such as high quality exact size, surface roughness and prototyping especially tensile strength of the product During the experiment, the thesis uses IAMI machine with PLA material The roughness, tensile strength of modeling will measured at the Department of Materials Technology- University of Technology , HCM City

The results of the thesis is an overview of the theoretical basis prototyping process, range of parameters of IAMI machine for plastic material PLA (Polylactic Acid), the group of parameters will determine for the best tensile strength In addition, the results of the experiment will be processed in order to provide the function relationship between the filling speed, the extrusion temperature with the tensile strength of the sample

Tôi tên: NGUYỄN THANH HẢI

Học viên lớp: cao học công nghệ chế tạo máy K2010

Mã số học viên: 11280407

Theo quyết định giao đề tài luận văn cao học của phòng Đào tạo Sau đại học, Đại học Bách khoa Tp.HCM, tôi đã thực hiện luận văn cao học với đề tài “ Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ và quỹ đạo đầu đùn đến chất lượng của sản phẩm trong

quá trình FDM” dưới sự hướng dẫn của PGS.TS ĐẶNG VĂN NGHÌN từ ngày

21/01/2013 đến 21/06/2013

Tôi xin cam kết đây là luận văn tốt nghiệp cao học do tôi thực hiện Tôi đã thực hiện luận văn đúng theo quy định của phòng đào tạo sau đại học, Đại Học Bách Khoa

TP.HCM và theo sự hướng dẫn của PGS.TS ĐẶNG VĂN NGHÌN

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với những lời cam kết trên đây Nếu có sai phạm trong quá trình thực hiện luận văn, tôi xin hoàn toàn chịu các hình thức xử lý của phòng đào tạo sau đại học và Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh

Học viên

Nguyễn Thanh Hải

MỤC LỤC

MỤC LỤC - 2

DANH MỤC HÌNH VẼ - 5

DANH MỤC BẢNG BIỂU - 8

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT - 9

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI - 9

1.1 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ TẠO MẪU NHANH - 10

1.2 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ ĐÙN VẬT LIỆU DẠNG DÂY (FDM) 11

1.2.1 NGUYÊN LÝ CỦA TẠO MẪU NHANH THEO CÔNG NGHỆ FDM - 11

1.2.2 PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ FDM - 12

1.3 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI - 13

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - 13

1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA LUẬN VĂN - 14

1.6 Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN - 14

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU - 15

2.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC - 16

2.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ở CÁC NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI - 16

2.2.1 TỔNG QUAN VỀ CHUỖI DỮ LIỆU, QUY TRÌNH TẠO MẪU NHANH - 18

2.2.2 TỔNG QUAN VỀ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ VÀ QUỸ ĐẠO ĐẦU ĐÙN - 20

2.2.3 TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ VÀ QUỸ ĐẠO ĐẦU ĐÙN ĐẾN CHẤT LƯỢNG MẪU - 22

TỔNG KẾT CHƯƠNG 2 - 31

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH TẠO MẪU NHANH - 32

3.1 CHUỖI DỮ LIỆU, THUẬT TOÁN CẮT LỚP VÀ ĐỊNH DẠNG STL - 33

3.1.1 GIỚI THIỆU CẤU TRÚC DỮ LIỆU STL - 34

3.1.2 THUẬT TOÁN CẮT LỚP TRONG FILE STL - 35

3.2 NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT VẬT LIỆU TRONG QUÁ TRÌNH TẠO MẪU 38 3.2.1 YÊU CẦU ĐỐI VỚI VẬT LIỆU TẠO MẪU TRONG CÔNG NGHỆ FDM 39

3.2.2 PHÂN TÍCH QUÁ TRÌNH CHẢY LỎNG CỦA SỢI VẬT LIỆU TRONG ĐẦU ĐÙN - 42

3.3 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ - 44

3.3.1 YÊU CẦU VỀ VIỆC THIẾT KẾ ĐẦU ĐÙN - 44

3.3.2 TÍNH TOÁN TỐC ĐỘ ĐÙN - 47

3.3.3 TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ĐẦU ĐÙN: - 48

3.4 CÁC DẠNG QUỸ ĐẠO ĐẦU ĐÙN - 50

3.4.1CÁCH ĐIỀN ĐẦY CHI TIẾT (PART FILL STYLE) - 51

3.4.2 CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐƯỜNG BIÊN (CONTOUR) , ĐƯỜNG ĐIỀN ĐẦY (RASTER) - 53

3.4.3 HƯỚNG TẠO MẪU - 56

TỔNG KẾT CHƯƠNG 3 - 59

CHƯƠNG 4 :NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐỂ ĐÁNH GIÁ SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ VÀ QUỸ ĐẠO ĐẦU ĐÙN ĐẾN CHẤT LƯỢNG CỦA MẪU - 60

4.1 THIẾT BỊ TẠO MẪU , MẪU THỬ NGHIỆM ,THIẾT BỊ ĐO - 61

4.1.1 THIẾT BỊ TẠO MẪU - 61

4.1.2 MẪU THỬ NGHIỆM - 66

4.1.3 CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ - 66

4.1.4 THIẾT BỊ ĐO - 67

4.2 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ ĐIỀN ĐẦY, NHIỆT ĐỘ ĐẦU ĐÙN VÀ CÁC DẠNG QUỸ ĐẠO ĐẦU ĐÙN ĐẾN ĐỘ BỀN KÉO CỦA MẪU - 69

4.2.1 CHỌN LỰA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ VÀ DẠNG QUỸ ĐẠO - 69

4.2.2 KẾ HOẠCH THỬ NGHIỆM - 70

4.2.3 KẾT QUẢ VÀ XỬ LÝ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA V VÀ T ĐẾN ĐỘ BỀN KÉO VỚI CÁC CÁCH ĐIỀN ĐẦY KHÁC NHAU - 75

4.2.3 KẾT QUẢ VÀ XỬ LÝ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA V VÀ T ĐẾN ĐỘ BỀN KÉO VỚI CÁC GÓC RASTER KHÁC NHAU - 84

4.2.4 KẾT QUẢ VÀ XỬ LÝ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA V VÀ T ĐẾN ĐỘ BỀN KÉO VỚI CÁC HƯỚNG TẠO MẪU KHÁC NHAU - 91

TỔNG KẾT CHƯƠNG 4 - 101

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN - 103

5.1 CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC - 103

5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN VĂN - 105

TÀI LIỆU THAM KHẢO - 106

PHỤ LỤC - 108

TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ 3

-o0o -

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Thời gian thiết kế chế tạo sản phẩm bằng phương pháp thông thường

và phương pháp tạo mẫu nhanh 10

Hình 1.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống FDM 11

Hình 1.3 Mẫu ứng dụng trong y học (các khớp xương người) 13

Hình 2.1 Sơ đồ các nghiên cứu chủ yếu về công nghệ tạo mẫu nhanh 16

Hình 2.2 Khảo sát số lượng các bài báo về FDM 17

Hình 2.3 Quy trình tạo mẫu nhanh cơ bản 18

Hình 2.4 Mô hình cắt lớp dữ liệu 19

Hình 2.5 Thuật toán kết hợp 2 đường biên 19

Hình 2.6 Các cách điền đầy khác nhau 20

Hình 2.7 Chiều dày lớp vật liệu 20

Hình 2.8: Bảng các thông số và mức làm việc 21

Hình 2.9: Hướng tạo các raster 22

Hình 2.10 Các lỗi raster 22

Hình 2.11 Mức độ ảnh hưởng của các thông số 23

Hình 2.12 Bảng thông số quá trình thí nghiệm 24

Hình 2.13 (a) Máy kiểm tra độ bền kéo (b) Mẫu sau khi kiểm tra 24

Hình 2.14 Kiểm tra độ bền kéo 25

Hình 2.15:Sơ đồ xương cá phân tích các thông số ảnh hưởng đến độ bền kéo 26

Hình 2.16:Kết quả các mẫu thử kéo 26

Hình 2.17:Mẫu chịu nén 27

Hình 2.18 Biểu đồ mẫu chịu nén 28

Hình 2.19 Kích thước mẫu 229x 25.4x3.3, và tốc độ thử 2mm/ph 28

Hình 3.1 :Quy trình tạo mẫu trên máy FDM 33

Hình 3.2: Quy trình cắt lớp 34

Hình 3.3: Các trường hợp xảy ra giữa tam giác và mặt phẳng (không có VI) 36

Hình 3.4: Sơ đồ tổng hợp quá trình cắt lớp đối tượng 37

Hình 3.5 Nguyên lý hình thành dòng chảy 38

Hình 3.6: Nhựa ABS 40

Hình 3.7 Nhựa PLA 41

Hình 3.8 Giản đồ trạng thái của vật liệu nhựa khi được nung nóng 42

Hình 3.9 Mô hình quá trình nóng chảy vật liệu 43

Hình 3.10 Đùn vật liệu ra vòi đùn 44

Hình 3.11 : Nguyên lý cụm đầu đùn 45

Hình 3.12: Nguyên lý cụm truyền động và dẫn hướng 46

Hình 3.13 Ba phân vùng của vòi đùn 46

Hình 3.14 Tính tốc độ đùn vật liệu 47

Hình 3.15 Sơ đồ lực tại con lăn kéo vật liệu 48

Hình 3.16 : a)Đường đầu đùn chạy đơn giản b) Đường đầu đùn chạy phức tạp có chứa một khoảng không ở giữa 50

Hình 3.17 Các mẫu với tỷ lệ điền đầy khác nhau (25%-50%-75%-100%) 52

Hình 3.18 Mô hình chi tiết cơ khí được điền đầy theo dạng Honeycomb và dạng Line 53

Hình 3.19 Khe hở hình bên trái quá lớn, còn khe hở hình bên phải lại quá sát bàn máy 54

Hình 3.20 : Góc raster 54

Hình 3.21 : dạng 0/90 độ và dạng +/-45 độ 55

Hình 3.22: khoảng cách giữa hai đường đùn 55

Hình 3.23: Độ rộng đường bao 56

Hình 3.24 : Độ rộng đường đùn 56

Hình 3.25 : Tạo mẫu theo các hướng khác nhau 57

Hình 3.26: Quan hệ giữa hướng tạo mẫu và cách tạo giá đỡ 57

Hình 3.27 : Quan hệ giữa hường tạo mẫu và độ bền 57

Hình 4.1 Máy tạo mẫu nhanh IAMI 61

Hình 4.2 :Giao diện xuất file Gcode 62

Hình 4.3 :Giao diện hiệu chỉnh các thông số 64

Hình 4.4:Giao diện phần mềm điều khiển 65 Hình 4.5 :Mẫu thử nghiệm kiểm tra độ bền kéo 66 Hình 4.6 Máy đo độ bền kéo Satec- Instron – khoa Công Nghệ Vật Liệu- Đại

cách điền đầy khác nhau 72

Hình 4.13 Sơ đồ trình tự thực nghiệm ảnh hưởng của V và T đến σk với các góc raster khác nhau 73

Hình 4.14 Sơ đồ trình tự thực nghiệm ảnh hưởng của V và T đến σk với các

hướng tạo mẫu khác nhau 74

Hình 4.15Các mẫu với cách điền đầy theo thứ tự Concentric, Rectilinear,

Honeycomb 72

Hình 4.16 Các mẫu với cách điền đầy theo thứ tự Concentric , Rectilinear,

Honeycomb bị kéo đứt 75

Hình 4.17 Mẫu được tạo với 2 dạng raster : raster 45O

( trái), raster 90 O (phải)

và được đo trên máy Satec 84

Hình 4.18 :Đồ thị biểu diễn độ bền kéo với các góc raster tại 170O

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 Các cách điền đầy mẫu 20x20 mm 51

Bảng 2:6 chế độ thử nghiệm (A1A6) tốc độ điền đầy (v), nhiệt độ đầu đùn (T) 69

Bảng 3: Kết quả đo độ bền kéo với 3 cách điền đầy 76

Bảng 4: Bảng tổng hợp số liệu và phương trình hồi quy của các nhóm A,B,C 81

Bảng 5: σk max - σk min (Mpa)- σk tb của mỗi cách điền đầy 83

Bảng 6: Kết quả đo độ bền kéo raster 45O ,raster 90 O 85

Bảng 7: Tổng hợp kết quả xử lý số liệu và phương trình hồi quy của 2 loại góc raster 88

Bảng 8: σk max - σk tb của mỗi loại góc raster 90

Bảng 9:Kết quả sơ bộ mẫu theo các hướng tạo mẫu OX, OY,OZ 93

Bảng10: Kết quả đo độ bền kéo với các hướng tạo mẫu OX,OY,OZ 94

Bảng 11: Tổng hợp số liệu và phương trình hồi quy tạo mẫu với các hướng OX,OY,OZ 98

Bảng 12: σk max - σk tb của các hướng tạo mẫu khác nhau 100

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

ABS: Ayrylonitrile Butadiene Styrene

CAD: Computer Aided Design

CAM: Computer Aided Manufacturing

CNC: Computer Numerical Control

FDM: Fused Deposition Modeling

FFF : Fused Filament Fabrication

LASER: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

PLA: Polylactic Acid

RP: Rapid Prototyping

SLS: Selective Laser Sintering

STL: Stereolithography

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI

Các thông tin về tạo mẫu nhanh nói chúng, công nghệ FDM nói riêng sẽ được giới thiệu trong chương này Cũng như các nước phát triển trên thế giới, việc áp dụng tạo mẫu nhanh vào thiết kế, chế tạo, sản xuất là xu hướng chung Công nghệ FDM với ưu thế nhất định đã và đang được các doanh nghiệp, viện nghiên cứu, các trường đại học tích cực triển khai nghiên cứu Không xa rời dòng phát triển đó, tôi đã chọn đề tài nghiên cứu thông số công nghệ của quá trình FDM

là đề tài luận văn của minh

1.1 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ TẠO MẪU NHANH

Hình 1.1 Thời gian thiết kế chế tạo sản phẩm

bằng phương pháp thông thường và phương pháp tạo mẫu nhanh

Ngày nay, công nghệ tạo mẫu nhanh dần trở thành công cụ phục vụ hiệu quả trong quá trình thiết kế sản xuất, giúp doanh nghiệp giảm đáng kể thời gian thiết

kế, chế tạo sản phẩm mới (50%) –theo hình 1.1

Từ giữa năm 2003 số hệ thống tạo mẫu nhanh được phân phối tăng rất nhanh, thể hiện sự thích ứng của phương pháp này với các ngành công nghiệp trên thế giới Các công nghệ tạo mẫu nhanh khác nhau, với các tính chất đặc trưng đã và đang được ứng dụng, phục vụ hiệu quả cho hầu hết các ngành công nghiệp, hiệu quả nhất là lĩnh vực thiết kế ô tô (31,7%), tạo dáng công nghiệp, tạo mẫu thí nghiệm (17%)

Trong đó, FDM-công nghệ đùn với các đặc tính, ưu điểm riêng cũng dần có được vị trí trên thị trường (chiếm 30%)

Các máy FDM - tạo mẫu nhanh theo công nghệ đùn không phải là một hệ thống nhanh như các dòng công nghệ khác, không tạo ra các sản phẩm “bắt mắt”.Tuy nhiên, với công nghệ đơn giản ,kết cấu không phức tạp, khả năng tạo mẫu với vật liệu nhựa có độ cứng cao (bằng 80%-85% so với công nghệ ép đùn), giá thành hệ thống máy tương đối thấp, đồng thời khả năng tạo ra các mẫu với thể tích lớn, tạo mẫu nhanh theo công nghệ đùn được đánh giá sẽ là một trong 10 công nghệ được hướng đến theo dự đoán của Wohlers Report 2008

1.2 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ ĐÙN VẬT LIỆU DẠNG DÂY (FDM)

1.2.1 NGUYÊN LÝ CHUNG CỦA TẠO MẪU NHANH THEO CÔNG NGHỆ FDM

Công nghệ FDM là công nghệ sử dụng phương pháp gia nhiệt và đùn vật

liệu dạng dây được minh họa trong hình 1.2 Vật liệu ban đầu được cấp từ cuộn

dây cấp liệu, vật liệu dây sẽ được kéo bởi hệ thống các con lăn Các con lăn có nhiệm vụ kéo và đưa vật liệu vào hệ thống đầu đùn, trong quá trình di chuyển đến miệng vòi đùn, vật liệu sẽ đi qua bộ phận gia nhiệt và được gia nhiệt tạo thành dạng vật liệu nóng chảy Vật liệu nóng chảy sẽ được đùn ra ngoài tạo các lớp trên tấm đỡ mẫu Vật liệu liên kết với nhau từng lớp theo biên dạng của sản phẩm cho đến khi sản phẩm 3D được tạo thành

Hình 1.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống FDM

Công nghệ FDM được phát hiện bởi Scott Crump vào năm 1989 và được thương mại hóa đầu tiên vào năm 1992 bởi Stratasys Inc

Theo sau nghiên cứu của Scott Crump, đến năm 1998 hàng loạt các nghiên cứu và cải tiến về tạo mẫu nhanh theo công nghệ đùn vật liệu ra đời, tiêu

biểu là John Samuel Batchelder với sáng chế tăng số lượng đầu đùn , và đã được

ứng dụng rộng rãi trên thế giới giúp làm tăng tốc quá trình tạo mẫu nhanh cũng như tăng khả năng đáp ứng tính phức tạp của vật liệu Cho đến nay các bằng sáng chế vẫn không ngừng được tăng cường và ngày càng đáp ứng được các yêu cầu xã hội

 Ưu điểm:

 Tạo ra được một số sản phẩm thực tế (không phải là tạo ra mẫu) : Với vật liệu ABS, phương pháp FDM có thể tạo ra được chi tiết có độ bền bằng 85% sản phẩm được tạo ra bằng phương pháp chế biến nhựa truyền thống

 Công nghệ chế tạo đầu đùn dễ hơn đầu phun

 Không sử dụng nguồn laser, giảm được các chi phí bảo trì, không gây ảnh hưởng đến sức khỏe người vận hành

 Vật liệu dễ tìm, nhiều kích thước và dạng khác nhau, giá vật liệu luôn duy trì ở mức tương đối thấp nên có thể linh hoạt trong việc lựa chọn và thay đổi vật liệu

 Thị trường của sản phẩm này rất rộng lớn vì phạm vi áp dụng của công nghệ tạo mẫu nhanh rộng như trong các ngành công nghiệp nhựa, khuôn mẫu, ô tô, xe máy, ti vi, tủ lạnh, máy tính, điện thoại…và những doanh nghiệp có nhu cầu phát triển sản phẩm mới

 Công nghệ FDM có thể được sử dụng cho chế tạo sản phẩm Tạo mẫu nhanh ra một mô hình vật lý và được sử dụng được ngay Các vật thể chế tạo bằng công nghệ FDM ngày càng được sử dụng thường xuyên để kiểm tra chức năng sản phẩm và có thể kiểm tra kết cấu, hình dáng chi tiết có đạt yêu cầu trước khi sản xuất hàng loạt Bằng cách đó người ta có thể kịp thời phát hiện các lỗi ở giai

đoạn khi mà sự thay đổi chưa tốn kém lắm,qua đó tạo ra những sản phẩm tốt hơn, đáp ứng được đòi hỏi của thị trường

 Ứng dụng quan trọng trong y học: Việc sử dụng công nghệ FDM trong y học là một bước chuyển biến lớn, công nghệ này có thể tạo mẫu sọ người và một số chi

tiết mô phỏng các bộ phận của con người được minh họa trong hình 1.3

 Ngoài ra công nghệ FDM còn được ứng dụng rộng rãi trong một số ngành, lĩnh vực khác như: kiến trúc, xây dựng, quân sự, và cả ứng dụng trong lĩnh vực không gian, hàng không, vũ trụ……

1.3 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Hiện nay công nghệ tạo mẫu nhanh đã ra đời và phát triển như vũ bão Tạo mẫu nhanh theo công nghệ đùn FDM đứng thứ 2 trong 10 công nghệ tạo mẫu nhanh triển vọng trong 10 năm tới vì thế FDM là công nghệ có nhiều tiềm năng

Chính vì lẽ đó việc nghiên cứu các đặc tính của quá trình đùn, thông số công nghệ trong quá trình đùn, cũng như xác định được mối quan hệ, sự ảnh hưởng của các thông số công nghệ của đầu đùn đến chất lượng sản phẩm là điều cấp thiết Từ đó mới có thể xác định các thông số công nghệ hợp lý cho quá trình đùn, làm chủ công nghệ và ứng dụng hiệu quả công nghệ này vào sản xuất thực tế

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi sẽ sử dụng phương pháp:

-Tổng quan tài liệu: tham khảo các tài liệu liên quan đến công nghệ FDM, tham khảo các sách trong nước và nước ngoài về cơ sở lý thuyết của phương pháp tạo mẫu nhanh theo công nghệ FDM, tham khảo các báo cáo khoa học về sự ảnh hưởng của các thông số công nghệ và quỹ đạo đầu đùn đến chất lượng mẫu

Hình 1.3 Mẫu ứng dụng trong y học (các khớp xương người)

-Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm :lập kế hoạch ,tạo mẫu thử nghiệm, thu thập số liệu đo trên máy và xử lý số liệu,thiết lập phương trình hồi quy cho các nhóm thử nghiệm,vẽ đồ thị thể hiện mối tương quan ở các chế độ, phân tích đánh giá kết quả

1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA LUẬN VĂN

-Xác định được cơ sở lý thuyết của quá trình tạo mẫu

-Xác định được phương trình hồi quy thể hiện mối quan hệ của các thông số công nghệ, quỹ đạo đầu đùn đến chất lượng của mẫu

-Xác định được các ảnh hưởng của thông số công nghệ đến chất lượng mẫu

1.6 Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN

-Tạo được mẫu có chất lượng tốt

-Các kết quả đo về độ bền kéo của mẫu trong các nhóm thử nghiệm khác nhau -Nâng cao độ bền kéo sản phẩm của máy IAMI

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Tổng quan về các tài liệu nghiên cứu trong và ngoài nước sẽ được giới thiệu trong chương này Các nghiên cứu trong nước về công nghệ tạo mẫu nhanh vẫn còn ở mức hạn chế Ở nước ngoài, các nghiên cứu về ứng dụng, quá trình tạo mẫu, thông số công nghệ, tối ưu hóa cũng khá nhiều nên quá trình tìm hiểu công nghệ cũng rất thuận lợi Trong chương này lần lượt trình bày các nghiên cứu về chuỗi dữ liệu, về thông số công nghệ, quỹ đạo di chuyển đầu đùn,về thực nghiệm quá trình tạo mẫu

2.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC

Với các ưu điểm nổi bật của công nghệ FDM, đã có các luận văn nghiên

cứu trong nước về công nghệ này tuy còn rất hạn chế Điển hình như “Nghiên cứu tính toán thiết kế đầu đùn trong máy tạo mẫu nhanh “ Ths Trần NgọcThoại năm 2010, “Nghiên cứu khảo sát quá trình FDM và thiết kế chế tạo tích hợp đầu đùn vào máy CNC”ThS Nguyễn Hoàng Việt năm 2010

Trong luận văn cũng đề cập đến việc tích hợp đầu đùn vít me vào máy CNC cũng như công nghệ đùn tạo hình sản phẩm sử dụng vật liệu nhựa ABS dạng hạt

Hay trong luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu thiết kế hệ thống đầu đùn tạo mẫu nhanh cho máy FDM” ThS Phạm Hữu Thái Sơn năm 2011 cũng trình

bày về quá trình thiết kế đầu đùn cho máy tạo mẫu nhanh vật liệu nhựa ABS dạng sợi

2.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ở CÁC NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI

Công nghệ tạo mẫu nhanh phát triển và mang hiệu quả nhất định cho nền công nghiệp hiện nay Vì thế các thành tựu nghiên cứu về công nghệ này cũng

ngày càng nhiều và đa dạng Trong luận văn –“Study on parametric optimization of fused deposition modeling (FDM) process” năm 2011 của Anoop kumar sood [8] đã khảo sát về các báo cáo nghiên cứu các hướng khác

nhau của công nghệ tạo mẫu nhanh

Hình 2.1 Sơ đồ các nghiên cứu chủ yếu về công nghệ tạo mẫu nhanh

Ứng dụng

Vật liệu Quá trình tạo mẫu Giao tiếp CAD-RP

Độ nhám

Độ bền

Độ chính xác

Hình 2.2 Khảo sát số lượng các bài báo về FDM

Các hướng nghiên cứu khác nhau :

 Nghiên cứu về các ứng dụng của công nghệ này (18%),nghiên cứu về vật

liệu ( 17%), nghiên cứu về quy trình tạo mẫu (16%)

 Nghiên cứu về dữ liệu trong quá trình tạo mẫu (12%),về độ nhám,cơ tính,

độ chính xác kích thước (10%)

Qua đó, ta thấy các nghiên cứu về ứng dụng và vật liệu đã xuất hiện khá

nhiều, còn các nghiên cứu ảnh hưởng của thông số đến chất lượng sản

phẩm còn khá ít

2.2.1 TỔNG QUAN VỀ CHUỖI DỮ LIỆU, QUY TRÌNH TẠO MẪU

NHANH

a Chuỗi dữ liệu

Trong sách Rapid Prototyping Principles and Applications [1] của Giáo sư Chee Chua Kai trường Đại học quốc gia Nanyang , Singapore

Hình 2.3 Quy trình tạo mẫu nhanh cơ bản

Quy trình tạo mẫu nhanh được qua các bước:

-Tạo mô hình trên phần mềm hỗ trợ CAD (mô hình dạng khối, hoặc mặt cong tự do)

-Tiền xử lý: tạo dữ liệu trung gian STL file, tạo phần đỡ cho quá trình xây dựng mô hình, cắt lớp dữ liệu

-Quá trình tạo mẫu trên máy tạo mẫu nhanh

-Quá trình hậu xử lý: tách vật liệu đỡ, làm sạch bề mặt

Trong luận văn của Anoop kumar sood [8] có đề cập đến quá trình xử lý

tạo mẫu nhanh gồm các bước: chọn hướng tạo mẫu, chọn độ phân giải, thiết lập trình tự tạo mẫu, tạo dữ liệu trung gian truyền chuyển động cho máy

Hình 2.4 Mô hình cắt lớp dữ liệu

Quá trình tạo mẫu nhanh có thể nhận các dữ liệu đầu vào là file STL hoặc một định dạng tương tự, có thể là dữ liệu từ phần mềm Cad, có thể là các đám mây điểm, nhưng dữ liệu cuối cùng luôn luôn là dữ liệu các lớp cắt 2D Trong luận văn còn mô tả quá trình tạo mẫu nhanh trên máy tạo mẫu nhanh FDM 1600 của Stratasys

Theo đó, dữ liệu Cad được đưa vào phần mềm QuickSlice, được cắt thành từng lớp Sau đó, các thông số tạo mẫu được thiết lập, dữ liệu được chuyển sang các đoạn mã ASCII, trong lúc đó, đầu đùn và lồng máy được gia nhiệt Các đoạn

mã ASCII được chuyển vào máy FDM 1600, máy sẽ nhận được dữ liệu và truyền chuyển động cho đầu đùn di chuyển tạo mẫu

Trong luận văn “Adaptive high-precision exterior high-speed interior layered manufacturing” của Emmanuel Sabourin [3] đã đề cập về thuật toán

kết hợp các dữ liệu cắt lớp biên dạng 2D sau đó phân tích tối ưu tạo các raster

Hình 2.5 Thuật toán kết hợp 2 đường biên

Hình 2.6 Các cách điền đầy khác nhau

Trong luận văn này có phân tích cách xác định các chuỗi dữ liệu biên dạng 2D của vật thể, phương pháp liên kết các contour và cách thiết lập các raster khác nhau tùy vào từng biên dạng.Trong luận văn xác định các dạng raster thông dụng như: offset contour, fill in by raster path hay zigzag raster

2.2.2 TỔNG QUAN VỀ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ VÀ QUỸ ĐẠO ĐẦU ĐÙN

Trong báo cáo của Todd Grimm “Fused Deposition Modeling: A Technology Evaluation” [4]

Trong quá trình tạo mẫu nhanh,độ nhám bề mặt là rất quan trọng vì nó có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của mẫu, góp phần giảm chi phí sau gia công và cũng như là cải thiện các chức năng của mẫu

Bài báo náy trình bày một kỹ thuật tạo ra bề mặt tối ưu trong quá trình FDM.Việc kiểm tra ảnh hưởng của các thông số, hướng tạo mẫu, độ dày lớp, độ rộng lớp, khoảng cách hở và mô hình nhiệt độ trên bề mặt.Thí nghiệm được thực hiện bằng cách sử dụng phân đoạn tính toán với hai cấp độ cho mỗi yếu tố Kết quả được thống kê phân tích để xác định những yếu tố quan trọng và tương tác của chúng Từ các thông số thu thập được ta thiết lập các đề xuất tối ưu cho quá trình

Hình 2.7 Chiều dày lớp vật liệu

Hình 2.8: Bảng các thông số và mức làm việc

Kết quả đạt được: Độ dày lớp và định hướng mẫu được chứng minh là hai

yếu tố quan trọng trong xác định chất lượng bề mặt của mẫu Chiều dày lớp 0,007 inch và phần định hướng 70o

cho kết quả bề mặt mẫu tốt nhất Nhiệt độ làm việc, khoảng cách không khí và chiều rộng sợi vật liệu không có ảnh hưởng nhiều đến bề mặt một mẫu

Báo cáo khoa học của Yao Wang, Kim Kiekens and Wim Dewuf

Nghiên cứu và phân tích cấu trúc và các thông số quá trình FDM

-Tốc độ dòng đùn ( Extruding flow rate ): f = 0- 25mm/s

-Vận tốc đầu đùn (cả 2 trục X và Y) (Feed rate ): fr = 0- 40mm/s

-Hướng tạo mẫu ( Build orientation ): OR = 0- 120o

-Nhiệt độ làm việc :200-290oC nhựa ABS

Hình 2.9: Hướng tạo các raster

Trong báo cáo có đề cập đến các lỗi trong quá trình đùn biên dạng, cũng

như quá trình đùn các raster để điền đầy mặt cắt

Hình 2.10 Các lỗi raster

Các lỗi này tạo ra do dữ liệu cắt lớp bị lỗi, do quá trình chuyển từ dữ liệu ASCII thành chuyển động của động cơ bị nhiễu, cũng có thể do quá trình tạo raster không phù hợp với biên dạng

2.2.3 TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ VÀ QUỸ ĐẠO ĐẦU ĐÙN ĐẾN CHẤT LƯỢNG MẪU

Báo cáo của T Nancharaiah [5] ảnh hưởng của các thông số công nghệ

như chiều dày lớp đùn, góc raster, khe hở các raster, bề rộng của raster đến chất lượng bề mặt và độ chính xác kích thước.Với sự hỗ trợ của phần mềm ANOVA,

T Nancharaiah đưa ra kết luận ảnh hưởng của chiều dày lớp và bề rộng raster là lớn nhất , ảnh hưởng của góc raster và khe hở giữa các raster rất ít đến chất lượng của mẫu

Hình 2.11 Mức độ ảnh hưởng của các thông số

Nghiên cứu của Vedansh Chaturvedi [6]

Luận văn này nghiên cứu vật liệu nhựa ABS, tiến hành chế tạo mẫu và tiến hành phân tích thực nghiệm mẫu

Hình 2.12 Bảng thông số quá trình thí nghiệm

Quá trình đánh giá chất lƣợng mẫu với 5 thông số chính: độ bền kéo, độ bền uốn, độ bền tác động, độ nhám bề mặt và độ chính xác

- Độ bền tác động:

Mẫu thử nghiệm sự tác động

Hình 2.14 Kiểm tra độ bền kéo

Báo cáo khoa học của Michael Montero, Shad Roundy, Dan Odell, Hoon Ahn and Paul K Wright [7]

Sung-Phân tích mô tả các thuộc tính của mẫu nhựa ABS được gia công bằng máy FDM 1650 Hình dạng của mẫu vật thử nghiệm độ bền kéo là dựa trên tiêu chuẩn ASTM 638

Kích thước mẫu thử nghiệm: mẫu 1: rộng 0.375” , dài 4” , dày 0.125”

mẫu 2: rộng 0.375” , dài 4” , dày 0.25”

Bảng thông số mẫu và mức cài đặt

Hình 2.15:Sơ đồ xương cá phân tích các thông số ảnh hưởng đến độ bền

kéo

Hình 2.16:Kết quả các mẫu thử kéo

Hình 2.17:Mẫu chịu nén

Hình 2.18 Biểu đồ mẫu chịu nén

Hình 2.19 Kích thước mẫu 229x 25.4x3.3, và tốc độ thử 2mm/ph

Kết quả thực hiện: Từ thí nghiệm với vật liệu ABS (P400), đã cho thấy rằng

khoảng cách và góc raster ảnh hưởng rất nhiều đến độ bền kéo của mẫu Chiều rộng sợi, mô hình nhiệt độ và màu sắc có ảnh hưởng thấp

Bài nghiên cứu của Anoop Kumar Sood (2011) [8]

Trong bài luận văn này nghiên cứu các thông số tối ưu cho quy trình FDM Nghiên cứu các yếu tố cải tiến chất lượng sản phẩm như là độ chính xác,

độ nhám bề mặc, độ bền cơ học ( độ bền kéo, bền nén,độ bền tác động, độ bền uốn ) Năm thông số ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm là độ dày từng lớp(A), định hướng của chi tiết(B), góc đùn (C), bề rộng của mỗi lần đùn(D), khoảng cách giữa những lần đùn(E)

Bài nghiên cứu của Mohamad A M J Alhubail (2012)[9]

Bài nghiên cứu này, nghiên cứu tối ưu hóa các thông số của qui trình FDM để cải thiện mô hình chi tiết Bài báo cáo nghiên cứu sử dụng máy FDM với vật liệu nhựa ABS M30i Năm thông số ảnh hưởng chính đến đặc tính chi tiết là độ dày từng lớp, khoảng cách giữa những đường đùn, bề rộng đường đùn, bề rộng đường bao, và góc đùn Các đặc tính chi tiết cần nghiên cứu cải thiện là độ chính xác, độ nhám, độ bền kéo

Bài nghiên cứu của Mahapatra[10] nghiên cứu ảnh hưởng của các

thông số công nghệ đến đặc tính cơ học của mẫu FDM như là độ bền kéo, uốn

Nhiệt độ đùn ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng mẫu tạo thành Nhiệt độ quá cao vật liệu được sẽ ở trạng thái chất lỏng, xuất hiện vữa, phá vỡ cấu trúc nguyên tử vật liệu làm cho bề mặt của các sợi ép đùn trước khi lớp vật liệu chưa được đông cứng thì lớp sau lại chồng lên dẫn đến tạo ra mẫu không chính xác Nếu nhiệt độ quá thấp vật liệu sẽ thiên về trạng thái rắn, khó đùn, vật liệu khó kết dính, hình dạng mẫu sẽ bị sai lệch dẫn đến sai số Khảo sát các nghiên cứu đối với vật liệu ABS ,giá trị lớn nhất là 2900C, giá trị nhỏ nhất là 2000

C [4]

Góc raster :góc giữa các đường điền đầy Giá trị lớn nhất 450, giá trị nhỏ nhất là 00[5],giá trị lớn nhất 600, giá trị nhỏ nhất là 00

[8] ,giá trị lớn nhất 600, giá trị nhỏ nhất là 00[6]

Độ rộng của đường đùn (raster width) phụ thuộc vào loại đầu đùn Giá trị

lớn nhất là 0.4864mm, nhỏ nhất là 0.4064mm [6] Giá trị lớn nhất là 0.5064mm, nhỏ nhất là 0,4064mm [8],lớn nhất là 0.80mm, nhỏ nhất là 0.508mm [9]

Khoảng cách giữa các raster (air gap) ảnh hưởng khá lớn đến độ chính xác kích thước, độ bền của sản phẩm Giá trị lớn nhất là 0.02mm, nhỏ nhất là -

0.02mm [5] lớn nhất là 0.008mm, nhỏ nhất là 0mm [6] Giá trị lớn nhất là 0.008mm, nhỏ nhất là 0mm[8] , lớn nhất là 0mm, nhỏ nhất là -0.01mm [9]

TỔNG KẾT CHƯƠNG 2

-Các nghiên cứu trên thế giới về ảnh hưởng của các thông số công nghệ và quỹ đạo đầu đùn đến chất lượng sản phẩm là khá nhiều.Các hàm mục tiêu là độ nhám bề mặt, độ chính xác kích thước, độ bền Các thông số thường được khảo sát là : tốc độ điền đầy (tốc độ di chuyển của đầu đùn), nhiệt độ đầu đùn, góc giữa các raster, hướng tạo mẫu

-Các nghiên cứu hầu hết thực nghiệm trên vật liệu ABS Do máy tạo mẫu là những máy công nghiệp nên có công suất lớn, khả năng hóa dẻo và đùn vật liệu tốt nên không gây tắc nghẽn đầu đùn Trong khi, máy tạo mẫu nhanh FDM IAMI là loại máy giá rẻ nên công suất không cao, thường bị tắc đầu đùn khi sử dụng vật liệu ABS Theo khảo sát, vật liệu phù hợp với máy FDM-IAMI là nhựa PLA

-Theo tổng quan, hầu như chưa có nghiên cứu nào về chất lượng tạo mẫu của máy tạo mẫu nhanh giá rẻ FDM, cũng như chưa có nghiên cứu về quá trình đùn nhựa PLA

-Đối với máy tạo mẫu nhanh, sản phẩm tạo thành thường chỉ là mẫu, mô hình, chịu lực rất kém Do đặc điểm của máy FDM là sử dụng vật liệu nhựa để tạo mẫu, độ bền của sản phẩm bằng 85% so với công nghệ khuôn đúc, nên việc nâng cao độ bền của sản phẩm để chuyển từ “mô hình- mẫu” trở thành “chi tiết thật sự” là hoàn toàn có thể

Chính vì lẽ đó, nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng các thông số công nghệ, quỹ đạo đầu đùn đến độ bền kéo của sản phẩm là cần thiết

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH TẠO MẪU NHANH

Hiểu rõ cơ sở lý thuyết là bước không thể thiếu để nghiên cứu thực nghiệm Trong chương này, luận văn sẽ trình bày về quy trình các bước tạo mẫu, chuỗi

dữ liệu, thuật toán cắt lớp, đồng thời trình bày về tính chất vật liệu nhựa, quá trình chuyển trạng thái của vật liệu trong đầu đùn Từ đó nắm vững sự hình thành thông số công nghệ cơ bản, các thiết lập quỹ đạo di chuyển đầu đùn trong quá trình tạo mẫu