Luận văn thạc sĩ: Ảnh hưởng của công nghệ xử lý ánh sáng DLP đến độ bền kéo của sản phẩm in 3D

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích hcmute ảnh hưởng thông số in 3d của công nghệ xử lý ánh sáng kỹ thuật số dlp đến độ bền kéo của sản, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề

• Tác giả: Nguyễn Trung Tín
• Người hướng dẫn: TS. Lê Minh Tài
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí
• Đề tài: Ảnh Hưởng Thông Số In 3D Của Công Nghệ Xử Lý Ánh Sáng Kỹ Thuật Số (DLP) Đến Độ Bền Kéo Của Sản Phẩm
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU
• 1.1. Giới thiệu về công nghệ in 3D
• 1.2. Các công nghệ in 3D phổ biến hiện nay
• 1.2.1. Công nghệ in 3D FDM (Fused Deposition Modeling)
• 1.2.2. Công nghệ SLA (Stereo Lithography Aparatus)
• 1.2.3. Công nghệ DLP (Digital Light Processing)
• 1.2.4. Công nghệ in 3D JP
• 1.2.5. Công nghệ tạo hình liên tục CLIP (Continuous Liquid Interface Production)
• 1.2.6. Công nghệ in 3D SLS
• 1.2.7. Công nghệ in 3D 3DP
• 1.2.8. Công nghệ in 3D LOM
• 1.3. Các nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.3.1. Nghiên cứu trong nước
• 1.3.2. Các kết quả nghiên cứu ngoài nước
• 2. CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nội dung nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phương pháp kế thừa
• 2.2.2. Phương pháp thu thập thông tin
• 2.2.3. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
• 3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 3.1. Nguyên lý chung của công nghệ in 3D
• 3.2. Công nghệ in 3D DLP
• 3.2.1. Nguyên lý in của công nghệ DLP
• 3.2.2. Ưu và nhược điểm của công nghệ DLP
• 3.2.3. Ứng dụng công nghệ in 3D bằng phương pháp DLP
• 3.3. Nguyên lý đóng rắn của nhựa epoxy bằng tia UV
• 3.3.1. Công thức hóa học nhựa epoxy
• 3.3.2. Nguyên lý đóng rắn bằng tia UV
• 3.4. Các thông số kỹ thuật của máy in 3D (DLP)
• 3.4.1. Vật liệu tạo mẫu
• 3.4.2. Thời gian phơi sáng (Exposure Time)
• 3.4.3. Góc hình thành sản phẩm
• 3.4.4. Cấu trúc in bên trong đối tượng (Infill Pattern)
• 3.4.5. Vật liệu hỗ trợ
• 4. CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 4.1. Các thông số khi tiến hành in
• 4.1.1. Thời gian phơi sáng (Exposure Time)
• 4.1.2. Góc hình thành sản phẩm
• 4.2. Thiết kế thí nghiệm
• 4.2.1. Kích thước chi tiết mẫu đề xuất
• 4.2.2. Các bước thực nghiệm
• 4.3. Kết quả thực nghiệm
• 4.3.1. Kết quả thí nghiệm đơn yếu tố
• 4.3.2. Kết quả thí nghiệm đa yếu tố
• 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về công nghệ in 3D

Công nghệ in 3D, hay còn gọi là công nghệ bồi đắp vật liệu, đã trở thành một phần quan trọng trong cách mạng công nghiệp hiện đại. Công nghệ này cho phép tạo ra các sản phẩm ba chiều từ dữ liệu thiết kế 3D thông qua quá trình đắp chồng từng lớp vật liệu. Công nghệ in 3D không chỉ giúp tiết kiệm thời gian và chi phí mà còn cho phép sản xuất các sản phẩm có độ phức tạp cao. Trong số các công nghệ in 3D, công nghệ DLP (Digital Light Processing) nổi bật với khả năng in nhanh và chính xác. Tuy nhiên, chất lượng cơ tính của sản phẩm in 3D từ công nghệ DLP vẫn cần được nghiên cứu và cải tiến để đáp ứng nhu cầu sử dụng. Đặc biệt, độ bền kéo của sản phẩm là một yếu tố quan trọng cần được xem xét. Nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của các thông số in 3D đến độ bền kéo của sản phẩm, từ đó đưa ra các giải pháp tối ưu hóa quy trình in.

1.1. Các công nghệ in 3D phổ biến

Trong lĩnh vực in 3D, có nhiều công nghệ khác nhau như FDM (Fused Deposition Modeling), SLA (Stereolithography), và DLP. Mỗi công nghệ có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Công nghệ DLP được ưa chuộng nhờ vào tốc độ in nhanh và độ chính xác cao. Tuy nhiên, để đạt được chất lượng sản phẩm tốt nhất, cần phải nghiên cứu kỹ lưỡng các thông số in như độ dày lớp, thời gian phơi sáng và góc hình thành sản phẩm. Việc hiểu rõ các yếu tố này sẽ giúp cải thiện độ bền kéo của sản phẩm in 3D, từ đó nâng cao giá trị sử dụng trong thực tế.

II. Ảnh hưởng của công nghệ DLP đến độ bền kéo

Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của các thông số in 3D từ công nghệ DLP đến độ bền kéo của sản phẩm. Các thông số chính được xem xét bao gồm độ dày lớp, thời gian phơi sáng và góc hình thành sản phẩm. Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng độ dày lớp và góc beta có ảnh hưởng lớn nhất đến độ bền kéo. Cụ thể, khi độ dày lớp tăng lên, độ bền kéo của sản phẩm cũng tăng theo. Điều này cho thấy rằng việc tối ưu hóa các thông số này là rất quan trọng để đạt được sản phẩm có độ bền cao nhất. Phân tích ANOVA được sử dụng để đánh giá mức độ ảnh hưởng của các thông số này, từ đó đưa ra các khuyến nghị cho quy trình in 3D.

2.1. Phân tích các thông số in 3D

Trong nghiên cứu, các thông số như độ dày lớp (D), thời gian phơi sáng (t) và góc hình thành sản phẩm (α, β) được kiểm tra. Kết quả cho thấy rằng độ dày lớp và góc beta có ảnh hưởng lớn nhất đến độ bền kéo. Cụ thể, phương trình mô tả mối quan hệ giữa độ dày lớp và góc beta với độ bền kéo được xác định là BK = 26.001405 * β^2. Điều này cho thấy rằng việc điều chỉnh các thông số này có thể giúp tối ưu hóa độ bền kéo của sản phẩm in 3D, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm và khả năng cạnh tranh trên thị trường.

III. Kết luận và khuyến nghị

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng công nghệ DLP có tiềm năng lớn trong việc sản xuất các sản phẩm in 3D với độ bền kéo cao. Việc tối ưu hóa các thông số in như độ dày lớp và góc beta là rất cần thiết để nâng cao chất lượng sản phẩm. Nghiên cứu này không chỉ cung cấp cơ sở lý thuyết cho các nghiên cứu tiếp theo mà còn có thể áp dụng vào thực tiễn sản xuất. Các cơ sở chế tạo máy và sản xuất sản phẩm in 3D nên xem xét áp dụng các thông số tối ưu này để cải thiện chất lượng sản phẩm và giảm chi phí sản xuất. Từ đó, có thể nâng cao tính cạnh tranh trong ngành công nghiệp in 3D tại Việt Nam.

3.1. Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo

Để tiếp tục phát triển và cải thiện chất lượng sản phẩm in 3D từ công nghệ DLP, cần thực hiện các nghiên cứu sâu hơn về các yếu tố khác như loại vật liệu sử dụng, quy trình in và các điều kiện môi trường. Việc mở rộng nghiên cứu sang các lĩnh vực ứng dụng khác nhau cũng sẽ giúp nâng cao giá trị thực tiễn của công nghệ in 3D. Các nghiên cứu này sẽ góp phần vào việc phát triển công nghệ in 3D tại Việt Nam, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Công nghệ in 3D, hay còn gọi là công nghệ bồi đắp vật liệu (Additive Manufacturing - AM), đã trở thành một trong những bước tiến quan trọng của cách mạng công nghiệp hiện đại. Theo ước tính, tốc độ phát triển của công nghệ in 3D ngày càng nhanh, với nhiều ứng dụng đa dạng trong các lĩnh vực như công nghiệp, y tế, kiến trúc, và giáo dục. Trong số các công nghệ in 3D, công nghệ xử lý ánh sáng kỹ thuật số (Digital Light Processing - DLP) nổi bật với khả năng đáp ứng yêu cầu về tốc độ in, độ chính xác và bề mặt sản phẩm láng mịn. Tuy nhiên, chất lượng cơ tính của sản phẩm in bằng công nghệ DLP, đặc biệt là độ bền kéo, vẫn còn nhiều hạn chế cần được nghiên cứu và cải tiến.

Luận văn tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số in 3D trong công nghệ DLP đến độ bền kéo của sản phẩm ngành kỹ thuật cơ khí. Các thông số chính được khảo sát gồm độ dày lớp in, thời gian phơi sáng và góc hình thành sản phẩm. Mục tiêu cụ thể là xác định các thông số tối ưu nhằm nâng cao độ bền kéo của sản phẩm in 3D theo tiêu chuẩn ASTM D-638. Nghiên cứu được thực hiện tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh trong năm 2020, sử dụng nhựa lỏng Anycubic làm vật liệu in và máy in 3D công nghệ DLP.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao chất lượng sản phẩm in 3D, góp phần giảm chi phí và thời gian sản xuất, đồng thời mở rộng ứng dụng công nghệ DLP trong các ngành công nghiệp chế tạo máy và sản xuất sản phẩm nhựa kỹ thuật. Việc xác định vùng thông số công nghệ phù hợp sẽ giúp các cơ sở sản xuất áp dụng hiệu quả công nghệ in 3D DLP, nâng cao tính cạnh tranh và hiệu quả kinh tế.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu sau:

• Công nghệ bồi đắp vật liệu (Additive Manufacturing - AM): Là quá trình tạo vật thể 3D bằng cách đắp chồng từng lớp vật liệu theo dữ liệu thiết kế CAD. Công nghệ này giúp tạo ra sản phẩm có độ phức tạp cao với chi phí và thời gian thấp hơn so với phương pháp truyền thống.

• Công nghệ xử lý ánh sáng kỹ thuật số (Digital Light Processing - DLP): Sử dụng máy chiếu kỹ thuật số để chiếu ánh sáng LED UV lên nhựa photopolymer, đóng rắn từng lớp vật liệu đồng thời tạo ra sản phẩm với độ chính xác cao và bề mặt mịn. DLP khác với SLA ở chỗ chiếu toàn bộ lớp cùng lúc thay vì điểm laser.

• Nguyên lý đóng rắn nhựa epoxy bằng tia UV: Nhựa lỏng chứa các thành phần photopolymer sẽ đóng rắn khi tiếp xúc với ánh sáng UV, tạo thành vật thể rắn chắc. Quá trình này ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất cơ học của sản phẩm in.

• Tiêu chuẩn ASTM D-638: Tiêu chuẩn quốc tế dùng để thiết kế mẫu thử kéo nhằm đánh giá độ bền kéo của vật liệu nhựa.

Các khái niệm chính bao gồm: độ dày lớp in, thời gian phơi sáng, góc hình thành sản phẩm (góc alpha và beta), độ bền kéo (MPa), và phân tích phương sai (ANOVA) để đánh giá mức độ ảnh hưởng của các thông số.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Dữ liệu thu thập từ các mẫu in 3D được chế tạo bằng máy in Anycubic LCD photon sử dụng công nghệ DLP với vật liệu nhựa lỏng Anycubic UV Resin. Các mẫu được thiết kế theo tiêu chuẩn ASTM D-638.

• Phương pháp chọn mẫu: Sử dụng phương pháp thí nghiệm đơn yếu tố để khảo sát ảnh hưởng từng thông số (độ dày lớp D, thời gian phơi sáng t, góc alpha α và góc beta β) đến độ bền kéo. Sau đó, chọn hai thông số có ảnh hưởng lớn nhất (độ dày lớp và góc beta) để thực hiện thí nghiệm đa yếu tố nhằm xác định vùng thông số tối ưu.

• Phương pháp phân tích: Sử dụng máy thử kéo nén vạn năng 1000PC để đo độ bền kéo của mẫu. Dữ liệu thu thập được phân tích bằng phương pháp ANOVA để đánh giá mức độ ảnh hưởng của từng thông số. Mô hình hồi quy được xây dựng để biểu diễn mối quan hệ giữa các thông số và độ bền kéo.

• Timeline nghiên cứu: Quá trình nghiên cứu được thực hiện trong năm 2020, bao gồm giai đoạn thu thập tài liệu, thiết kế thí nghiệm, in mẫu, thử nghiệm kéo, phân tích dữ liệu và tối ưu hóa thông số.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của độ dày lớp in (D) đến độ bền kéo: Kết quả thí nghiệm đơn yếu tố cho thấy độ dày lớp có ảnh hưởng đáng kể đến độ bền kéo. Khi giảm độ dày lớp từ khoảng 0.1 mm xuống 0.039 mm, độ bền kéo tăng từ khoảng 23 MPa lên đến 34 MPa, tương đương tăng khoảng 48%. Biểu đồ thể hiện xu hướng tăng độ bền kéo khi giảm độ dày lớp được trình bày rõ ràng.

2. Ảnh hưởng của góc beta (β) đến độ bền kéo: Góc beta cũng là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ bền kéo. Thí nghiệm cho thấy khi góc beta tăng từ 0° đến khoảng 42°, độ bền kéo tăng đáng kể, đạt giá trị tối ưu 34 MPa tại góc 42.5°. Phân tích ANOVA xác nhận góc beta có ảnh hưởng lớn với mức ý nghĩa thống kê cao.

3. Thời gian phơi sáng (t) và góc alpha (α) có ảnh hưởng thấp hơn: Kết quả thí nghiệm đơn yếu tố cho thấy thời gian phơi sáng và góc alpha không ảnh hưởng đáng kể đến độ bền kéo trong phạm vi khảo sát, với sự biến đổi độ bền kéo dưới 10%.

4. Mô hình hồi quy và tối ưu hóa: Phương trình hồi quy biểu diễn mối quan hệ giữa độ bền kéo BK (MPa), độ dày lớp D (mm) và góc beta β (độ) được xác định là:

[ BK = 26.001405 \times \beta^2 ]

Tối ưu hóa mô hình cho thấy thông số tối ưu đạt được khi độ dày lớp D = 0.039155 mm và góc beta β = 42.4755°, với độ bền kéo tối đa BK = 34 MPa.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính khiến độ dày lớp ảnh hưởng mạnh đến độ bền kéo là do lớp mỏng hơn giúp tăng cường liên kết giữa các lớp vật liệu, giảm thiểu khuyết tật và lỗ rỗng bên trong sản phẩm. Góc beta ảnh hưởng đến cấu trúc phân bố ứng suất trong mẫu, góc tối ưu giúp phân bố lực kéo đều hơn, giảm nguy cơ đứt gãy sớm.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, kết quả phù hợp với báo cáo cho thấy độ dày lớp khoảng 0.05 mm là tối ưu cho công nghệ DLP, đồng thời góc xây dựng ảnh hưởng đến tính chất cơ học của sản phẩm. Kết quả này cũng bổ sung thêm kiến thức về ảnh hưởng của góc beta, một yếu tố ít được nghiên cứu trước đây.

Việc trình bày dữ liệu qua biểu đồ ảnh hưởng của từng thông số và bảng phân tích phương sai giúp minh bạch và dễ dàng đánh giá mức độ ảnh hưởng. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn cao, giúp các nhà sản xuất lựa chọn thông số phù hợp để nâng cao chất lượng sản phẩm in 3D bằng công nghệ DLP.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu hóa độ dày lớp in: Khuyến nghị sử dụng độ dày lớp khoảng 0.039 mm để đạt độ bền kéo tối ưu. Các nhà sản xuất cần điều chỉnh máy in và phần mềm để đảm bảo độ dày lớp ổn định trong quá trình in.

2. Điều chỉnh góc beta trong thiết kế: Thiết kế sản phẩm và quá trình in nên ưu tiên góc beta khoảng 42° để tối ưu hóa phân bố ứng suất và tăng độ bền kéo. Việc này có thể thực hiện bằng cách điều chỉnh hướng đặt mẫu trên bàn in.

3. Kiểm soát thời gian phơi sáng hợp lý: Mặc dù thời gian phơi sáng không ảnh hưởng lớn đến độ bền kéo, nhưng cần duy trì trong khoảng 6-10 giây để đảm bảo nhựa đóng rắn hoàn toàn, tránh hiện tượng chưa đóng rắn gây giảm chất lượng.

4. Áp dụng quy trình kiểm tra chất lượng: Đề xuất các cơ sở sản xuất áp dụng phương pháp thử kéo theo tiêu chuẩn ASTM D-638 để kiểm tra định kỳ chất lượng sản phẩm, từ đó điều chỉnh thông số in phù hợp.

5. Đào tạo và nâng cao nhận thức: Tổ chức các khóa đào tạo cho kỹ thuật viên và nhà thiết kế về ảnh hưởng của các thông số in 3D đến tính chất cơ học sản phẩm, giúp nâng cao hiệu quả sản xuất.

Các giải pháp trên nên được triển khai trong vòng 6-12 tháng tại các xưởng sản xuất sử dụng công nghệ DLP để nhanh chóng nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm thiểu lỗi kỹ thuật.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật cơ khí: Luận văn cung cấp cơ sở lý thuyết và dữ liệu thực nghiệm về công nghệ in 3D DLP, giúp mở rộng kiến thức và phát triển các đề tài nghiên cứu liên quan.

2. Các kỹ sư và chuyên gia công nghệ in 3D: Thông tin về ảnh hưởng các thông số in đến độ bền kéo giúp họ tối ưu quy trình sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm chi phí.

3. Doanh nghiệp sản xuất và chế tạo máy: Các công ty ứng dụng công nghệ DLP trong sản xuất có thể áp dụng kết quả nghiên cứu để cải tiến quy trình, tăng tính cạnh tranh trên thị trường.

4. Cơ quan quản lý và đào tạo: Các trường đại học, viện nghiên cứu và cơ quan quản lý có thể sử dụng luận văn làm tài liệu tham khảo, xây dựng chương trình đào tạo và chính sách phát triển công nghệ in 3D.

Việc tham khảo luận văn giúp các đối tượng trên hiểu rõ hơn về công nghệ DLP, từ đó ứng dụng hiệu quả trong thực tế sản xuất và nghiên cứu phát triển.

Câu hỏi thường gặp

1. Công nghệ DLP khác gì so với SLA trong in 3D?
   DLP sử dụng máy chiếu kỹ thuật số để chiếu toàn bộ lớp nhựa cùng lúc, trong khi SLA dùng tia laser quét điểm từng điểm. DLP có tốc độ in nhanh hơn và bề mặt sản phẩm mịn hơn.

2. Tại sao độ dày lớp in ảnh hưởng đến độ bền kéo?
   Lớp mỏng giúp tăng cường liên kết giữa các lớp vật liệu, giảm khuyết tật và lỗ rỗng, từ đó nâng cao độ bền kéo của sản phẩm.

3. Góc beta là gì và tại sao nó quan trọng?
   Góc beta là góc hình thành sản phẩm so với mặt bàn in. Góc này ảnh hưởng đến phân bố ứng suất và khả năng chịu lực của sản phẩm, góc tối ưu giúp tăng độ bền kéo.

4. Tiêu chuẩn ASTM D-638 được áp dụng như thế nào trong nghiên cứu?
   Tiêu chuẩn này quy định kích thước và hình dạng mẫu thử kéo, giúp đánh giá chính xác độ bền kéo của vật liệu nhựa in 3D theo quy trình chuẩn.

5. Làm thế nào để áp dụng kết quả nghiên cứu vào sản xuất thực tế?
   Các nhà sản xuất cần điều chỉnh thông số in theo vùng tối ưu đã xác định, đồng thời thực hiện kiểm tra chất lượng định kỳ để đảm bảo sản phẩm đạt yêu cầu cơ tính.

Kết luận

• Nghiên cứu đã xác định được ảnh hưởng quan trọng của độ dày lớp in và góc beta đến độ bền kéo sản phẩm in 3D công nghệ DLP.
• Mô hình hồi quy và tối ưu hóa cho thấy độ dày lớp 0.039 mm và góc beta 42.5° là thông số tối ưu để đạt độ bền kéo cao nhất 34 MPa.
• Thời gian phơi sáng và góc alpha có ảnh hưởng thấp hơn, có thể duy trì trong phạm vi tiêu chuẩn để đảm bảo chất lượng.
• Kết quả nghiên cứu góp phần hoàn thiện cơ sở lý thuyết và thực tiễn cho công nghệ in 3D DLP tại Việt Nam, hỗ trợ nâng cao chất lượng sản phẩm.
• Đề xuất các giải pháp tối ưu và khuyến nghị áp dụng trong sản xuất nhằm tăng hiệu quả và tính cạnh tranh của sản phẩm in 3D.

Tiếp theo, cần triển khai áp dụng các thông số tối ưu trong quy trình sản xuất thực tế và mở rộng nghiên cứu về các tính chất cơ học khác của sản phẩm in 3D. Độc giả và các nhà sản xuất được khuyến khích tham khảo và áp dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao chất lượng sản phẩm và hiệu quả sản xuất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Công nghệ in 3D hoặc được gọi là Công nghệ bồi đắp vật liệu (AM – Additive Manufacturing) được thế giới coi là một trong những công nghệ quan trọng của cách mạng công nghiệp hiện nay. Công nghệ bồi đắp vật liệu là một quá trình dùng các vật liệu để chế tạo nên sản phẩm 3D bằng phương pháp đắp chồng từng lớp vật liệu lên nhau, từ dữ liệu thiết kế 3D đã được vẽ sẵn trên phần mềm CAD (Computer Aided Design). Với công nghệ bồi đắp này giúp các nhà thiết kế có thể tạo ra các sản phẩm chính xác từ mô hình 3D CAD với độ phức tạp cao trong khoảng thời gian ngắn và chi phí thấp hơn so với các công nghệ chế tạo truyền thống. Các sản phẩm của công nghệ in 3D ngày càng nhiều.

Trong những năm gần đây thì công nghệ in 3D đã được các nhà nghiên cứu triển khai đưa vào các lĩnh vực công nghiệp, khoa học và cuộc sống xã hội hàng ngày. Cho đến nay công nghệ in 3D đã đạt được nhiều thành công lớn và phong phú. Trong đó, các công nghệ in 3D từ vật liệu lỏng đang là hướng phát triển của cả thế giới nên sản phẩm được sản xuất từ công nghệ in 3D từ vật liệu lỏng rất đa dạng. Trong các công nghệ in 3D từ vật liệu lỏng thì công nghệ xử lý ánh sáng kỹ thuật số (DLP) đáp ứng được các yêu cầu về tốc độ in, độ chính xác, độ phức tạp và độ láng mịn của sản phẩm.

Tuy nhiên, chất lượng sản phẩm của công nghệ in 3D này còn cần phải được nghiên cứu và cải tiến thêm để có thể đáp ứng nhu cầu của sử dụng, đặc biệt là cơ tính của sản phẩm. Để góp phần định hướng giảm chi phí, thời gian chế tạo và nâng cao chất lượng của các sản phẩm in 3D bằng công nghệ xử lý ánh sáng kỹ thuật số (DLP) nên đề tài “Ảnh hưởng thông số in 3D của công nghệ xử lý ánh sáng kỹ thuật số (DLP) đến độ bền kéo sản phẩm” đã được triển khai và thực hiện. Kết quả của đề tài sẽ góp phần phục vụ các nghiên cứu về in 3D bằng công nghệ xử lý ánh sáng kỹ thuật số (DLP), đồng thời giúp cho các cơ sở chế tạo máy và sản xuất các sản phẩm in 3D sử dụng công nghệ công nghệ xử lý ánh sáng kỹ thuật số (DLP) có các thông số công nghệ 1 Luan van khả thi áp dụng vào quy trình chế tạo, sản xuất phù hợp nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm in. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2.

Ý nghĩa khoa học - Nghiên cứu và bổ sung cơ sở lý thuyết về công nghệ bồi đắp vật liệu (AM) nói chung và công nghệ DLP nói riêng. - Nghiên cứu chế tạo mẫu kéo để kiểm tra các thông số công nghệ khác nhau bằng phương pháp công nghệ DLP. - Xác định được mối quan hệ giữa các thông số công nghệ chính với các yếu tố quyết định tới khả năng ảnh hưởng đến độ bền kéo, từ đó đưa ra được vùng thông số công nghệ phù hợp. Ý nghĩa thực tiễn - Góp phần đề ra được một phương án phù hợp trong việc chế tạo, sản xuất các sản phẩm in từ công nghệ DLP ở các xưởng sản xuất tại Việt Nam.

- Kết quả nghiên cứu đạt được có thể ứng dụng vào việc chế tạo các chi tiết chịu kéo trong công nghiệp. - Giảm được thời gian, công sức, nâng cao chất lượng sản phẩm mang lại hiệu quả kinh tế và tăng tính cạnh tranh cho một số lĩnh vực chế tạo các sản phẩm bằng công nghệ DLP. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 3. Mục tiêu chung Mục tiêu chung của đề tài là nghiên cứu ảnh hưởng thông số in 3D bằng công nghệ xử lý ánh sáng kỹ thuật số (DLP) đến độ bền kéo sản phẩm.

Qua đó, các thông số công nghệ in 3D bằng phương pháp công nghệ DLP, tiêu chuẩn ASTM D-638 cũng được khảo sát và chỉ rõ. Mục tiêu cụ thể Từ mục tiêu chung của đề tài, các mục tiêu cụ thể được đặt ra cho đề tài như sau: 2 Luan van - Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số đến độ bền kéo của sản phẩm khi in bằng công nghệ DLP theo tiêu chuẩn ASTM D-638; - Dùng nhựa lỏng Anycubic để chế tạo mẫu kéo bằng phương pháp công nghệ DLP; - Kiểm tra và phân tích độ bền kéo của sản phẩm in 3D bằng công nghệ DLP; - Tìm ra quy luật thay đổi của độ bền kéo phụ thuộc vào các yếu tố bằng phân tích hồi quy và đánh giá mức độ ảnh hưởng của các thông số chính đến độ bền kéo của sản phẩm nhựa của công nghệ DLP bằng phương pháp thực nghiệm. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4. Đối tượng nghiên cứu - Công nghệ in 3D bằng phương pháp DLP; - Các thông số công nghệ khi in bằng phương pháp DLP ảnh hưởng đến độ bền kéo của sản phẩm; - Độ bền kéo của sản phẩm in bằng phương pháp DLP theo tiêu chuẩn ASTM D-638.

Phạm vi nghiên cứu Trong khuôn khổ đề tài nghiên cứu các công việc sau đây được thực hiện: - Phương pháp in là phương pháp DLP; - Dùng nhựa lỏng Anycubic để in các mẫu thực nghiệm; - In thực nghiệm các chi tiết mẫu theo tiêu chuẩn ASTM D-638, được kiểm tra đánh giá độ bền kéo bằng phương pháp thử kéo. - Đánh giá mức độ ảnh hưởng của các thông số chính đến độ bền kéo của sản phẩm nhựa của công nghệ DLP bằng phương pháp thực nghiệm. Điểm mới của luận văn Hiện nay, công nghệ in 3D bằng phương pháp DLP còn mới ở Việt Nam. Các nghiên cứu về chất lượng sản phẩm được in bằng công nghệ in 3D bằng phương pháp DLP còn ít.

Vì vậy nghiên cứu ảnh thưởng các thông số in 3D của công nghệ xử lý ánh sáng kỹ thuật số (DLP) đến độ bền kéo của sản phẩm giúp hệ thống hóa và bổ 3 Luan van sung cơ sở lý thuyết về công nghệ in 3D của công nghệ xử lý ánh sáng kỹ thuật số (DLP) nói riêng và công nghệ in 3D nói chung của nước ta. Kết cấu của luận văn Nội dung nghiên cứu của đề tài được cầu trúc trong 4 chương với các trình bày chi tiết như sau: - Mở đầu Giới thiệu lý do chọn đề tài, mục tiêu nghiên cứu của đề tài cũng như giới hạn phạm vi nghiên cứu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu, … - Chương 1: Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu Giới thiệu công nghệ in AM, giới thiệu vật liệu in trong công nghệ in 3D, các công nghệ in 3D phổ biến hiện nay, … - Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu Trình bày nội dung nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu, kế hoạch thực hiện của đề tài. - Chương 3: Cơ sở lý thuyết Trình bày nguyên lý chung của công nghệ in 3D, công nghệ DLP, nguyên lý đóng rắn của nhựa expoxy bằng tia UV,. - Chương 4: Thực nghiệm và kết quả nghiên cứu Trình bày các thông số công nghệ khi in sử dụng công nghệ DLP, thiết kế thực nghiệm, kết quả thực nghiệm.

- Kết luận và kiến nghị Nhận xét và đánh giá các kết quả thu được, đưa ra phương hướng phát triển thêm cho đề tài. - Tài liệu tham khảo - Phụ lục. 4 Luan van Chương 1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU Giới thiệu về công nghệ in 3D Có rất nhiều thuật ngữ khác nhau dùng để nói về công nghệ bồi đắp vật liệu. Theo Hiệp hội vật liệu và thử nghiệm Mỹ.

Công nghệ in 3D trái ngược với công nghệ cắt gọt truyền thống dùng, công nghệ in 3D là một quá trình sử dụng các vật liệu để chế tạo ra mô hình 3D bằng phương pháp đắp chồng từng lớp nguyên liệu lên nhau[1]. In 3D là một quá trình chế tạo một vật thể ba chiều từ mô hình 3D kỹ thuật số được xây dựng bởi phần mềm CAD. In 3D bao gồm các công đoạn khác nhau được kết hợp với nhau để tạo ra một sản phẩm ba chiều. Khi tiến hành in 3D, các lớp nguyên liệu được đắp chồng lên nhau và được định dạng trong sự kiểm soát của máy tính để tạo ra các mô hình.

Đầu tiên, ta chuẩn bị ngay trước khi in một bản thiết kế vật thể 3D của đối tượng bạn muốn in. Vật thể 3D này có thể được tạo bằng phần mềm CAD hoặc với máy quét 3D. Tiếp theo, khi mô hình vật thể đã được hoàn thiện, ta dùng phần mềm chia nhỏ mẫu thiết kế thành nhiều lớp khác nhau và chuyển thông tin đó đến các thiết bị in 3D. Sau đó, máy in 3D sẽ tự chế tạo vật thể theo từng lớp từ trên xuống dưới hoặc từ dưới lên trên cho đến khi vật thể cần sản xuất được hoàn thiện.

Sau khi sản phẩm được máy in xong chúng còn được trải qua khâu hoàn thiện sản phẩm. Có thể là khâu loại bỏ các giá đỡ, bụi bẩn hoặc các vật liệu khác bám trên sản phẩm. Hoặc các sản phẩm được thiêu kết để đạt được độ hoàn hảo trên sản phẩm. Ngành công nghiệp in 3D ngày càng đổi mới về phần cứng cũng như các vật liệu và quy trình để tạo ra các đối tượng hoặc các bộ phận.

Tùy thuộc vào nhiều yếu tố như ngân sách, thiết kế hoặc chức năng, việc chọn quy trình in 3D phù hợp cũng như chất liệu phù hợp là rất quan trọng. In 3D có thể tạo ra nhiều đối tượng in 3D khác nhau mà trước đây chỉ được chế tạo thông qua các phương pháp sản xuất hàng loạt. 5 Luan van Hình 1.1: Một sản phẩm của công nghệ in 3D Ưu và nhược điểm của công nghệ in 3D In 3D có rất nhiều ưu điểm so với các phương pháp cắt gọt truyền thống. Khi áp dụng công nghệ in 3D, các ý tưởng của nhà thiết kế được xây dựng, tùy chỉnh trên các phần mềm thiết kế sau đó sử dụng phần mềm cắt lát để chia mô hình thành từng lớp nhỏ tùy theo nhà thiết kê.

Các tập tin thiết kế đó được chuyển trực tiếp tới một bộ phận hoàn chỉnh sản phẩm và tiến hành in sản phẩm. Như vậy, quá trình in 3D được rút ngắn nhiều bước so với sản xuất truyền thống. Do đó, chi phí, thời gian để sản xuất một sản phẩm giảm đi rất nhiều. In 3D cũng có thể tận dụng tối đa nguồn nguyên liệu chế tạo sản phẩm, làm giảm lượng vật liệu bị lãng phí trong sản xuất và tạo ra các vật thể có độ phức tạp hoặc sản phẩm không thể sản xuất với các kỹ thuật truyền thống thông thường.