BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ IN 3D KIM LOẠI BẰNG PHƯƠNG PHÁP FDM VÀ THIÊU KẾT S K C 0 0 3 9 5 9 Mà SỐ: SV2020-64 S KC 0 0 7 3 9 6 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2020 Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O TR¯âNG ĐH S¯ PH¾M Kþ THUÊT TPHCM BÁO CÁO TàNG K¾T ĐÀ TÀI NGHIÊN CĆU KHOA HæC CĄA SINH VIÊN NGHIÊN CĆU CÔNG NGHà IN 3D KIM LO¾I BÎNG PH¯¡NG PHÁP FDM VÀ THIÊU K¾T SV2020-64 Chą nhiám đÁ tài: Võ Ngçc Trai TP Hß Chí Minh, 07/2020. Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O TR¯âNG ĐH S¯ PH¾M Kþ THUÊT TPHCM BÁO CÁO TàNG K¾T ĐÀ TÀI NGHIÊN CĆU KHOA HæC CĄA SINH VIÊN NGHIÊN CĆU CÔNG NGHà IN 3D KIM LO¾I BÎNG PH¯¡NG PHÁP FDM VÀ THIÊU K¾T SV2020-64 Thuác nhóm ngành khoa học: CNKT C¡ KHÍ SV thực hián: Võ Ngọc Trai Nam. Dân tác: Kinh Lớp, khoa: 16144CL1 (CLC) Năm thā: 4/Sá năm đào t¿o: 4 Ngành học: CNKT C¡ KHÍ Ng°ời h°ớng dẫn: PGS.TS: Đß Thành Trung TP.
MỤC LỤC DANH MĂC CÁC BÀNG BIÂU. DANH SÁCH CÁC TĈ VI¾T TÌT. CH¯¡NG 1: TàNG QUAN .1: Tính cÃp thi¿t cąa đÁ tài:.2: Ý nghĩa khoa hçc và ý nghĩa thực tißn: .3: Măc tiêu nghiên cću cąa đÁ tài: .4: Đëi t°āng và ph¿m vi nghiên cću:.1: Đëi t°āng nghiên cću: .2: Ph¿m vi nghiên cću: .5: Ph°¢ng án nghiên cću:. 1 CH¯¡NG 2: C¡ Sä LÝ THUY¾T .1: Táng quan vÁ công nghá in 3D kim lo¿i: .1: Låch sċ hình thành và phát triÃn cąa công nghá in 3D kim lo¿i: .2: Các ph°¢ng pháp in 3D kim lo¿i hián nay: .2: Ćng dăng cąa công nghá in 3D kim lo¿i: .2: Công nghá in 3D kim lo¿i bÏng ph°¢ng pháp FDM và thiêu k¿t (Metal X): .2: Nguyên lý ho¿t đßng:.4: VËt liáu sċ dăng trong in 3D kim lo¿i bÏng ph°¢ng pháp FDM: .5: ¯u và nh°āc điÃm cąa công nghá in 3D kim lo¿i bÏng ph°¢ng pháp FDM và thiêu k¿t cąa Metal X:.
14 CH¯¡NG 3: H¯àNG DÈN SĊ DĂNG THI¾T Bä .1: Máy in 3D kim lo¿i (Metal X): .1: Thông së kÿ thuËt:.2: H°áng dÉn sċ dăng: .1: Thông së kÿ thuËt:.2: H°áng dÉn sċ dăng: .1: Thông së kÿ thuËt:.2: H°áng dÉn sċ dăng: .4: Bài tËp ćng ăng:. 60 CH¯¡NG 4: BÀO TRÌ .1: Thay th¿ vòi phun:.1: Thay th¿ vòi phun vËt liáu sÁn phÇm: .2: Thay vòi phun vËt liáu đÿ: .2: Thay th¿ chái quét: .3: ĐiÁu chãnh đai:.4: KiÃm tra há thëng đùn nhựa.1: KiÃm tra há thëng đùn nhựa vËt liáu sÁn phÇm: .2: KiÃm tra há thëng đùn nhựa vËt liáu đÿ: .5: Thay bß lçc Çm khí: .6: Thay bông lçc sáp trong máy thiêu k¿t (Sinter-1): .7: Thay bình chća khí Argon: .8: Thay bình chća khí trßn:. 75 CH¯¡NG 5: SÀN PHÆM IN. 80 CH¯¡NG 6: K¾T LUÊN VÀ H¯àNG PHÁT TRIÂN .2: H°áng phát triÃn: .2: KiÃm tra sÁn phÇm:.
81 TÀI LIàU THAM KHÀO. 83 Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O TR¯âNG ĐH S¯ PH¾M Kþ THUÊT TPHCM THÔNG TIN K¾T QUÀ NGHIÊN CĆU CĄA ĐÀ TÀI 1. Thông tin chung: Tên đề tài: NGHIÊN CĀU CÔNG NGHà IN 3D KIM LO¾I BÀNG PH¯¡NG PHÁP FDM VÀ THIÊU KÀT Chÿ nhiám đề tài: Võ Ngọc Trai Mã sá SV: 16144180 Lớp: 16144180 Khoa: CLC Thành viên đề tài: Stt Hç và tên MSSV Láp Khoa 1 Đinh Đāc Minh Phúc 16144126 16144CL1 CLC 2 Trần Ph¿m Tuấn Linh 16144092 16144CL1 CLC Ng°ời h°ớng dẫn: PGS. Măc tiêu đÁ tài: Nghiên cāu công nghá in 3D kim lo¿i bÁng ph°¢ng pháp FDM và thiêu kÁt.
Văn bản h°ớng dẫn sử dāng máy in 3D kim lo¿i Metal X. In các sản phẩm. Tính mái và sáng t¿o: Đề tài tập trung nghiên cāu công nghá in 3D kim lo¿i theo nguyên lý FDM và thiêu kÁt dựa trên máy in kim lo¿i cÿa Markforged, đây là mát công nghá mới và các công trình nghiên cāu về công nghá này ở Viát Nam là rất ít. Khai thác khả năng cÿa máy để t¿o ra các sản phẩm phāc t¿p mà các công nghá khác không làm đ°ÿc.
K¿t quÁ nghiên cću: Mẫu in. Đóng góp vÁ mặt giáo dăc và đào t¿o, kinh t¿ - xã hßi, an ninh, quëc phòng và khÁ năng áp dăng cąa đÁ tài: Nghiên cāu công nghá in 3D kim lo¿i theo nguyên lý FDM và thiêu kÁt t¿o điều kián cho các kĩ s° Viát Nam tiÁp thu đ°ÿc mát công nghá mới và là t°¢ng lai cÿa ngành t¿o mẫu. Các doanh nghiáp tiÁt kiám đ°ÿc thời gian, chi phí nguyên liáu cho viác sản xuất sản phẩm. Đái với quân sự, quác phòng đây là c¢ hái để thử nghiám, nâng cấp các thiÁt bị.
Viác rút ng¿n thời gian trong sản xuất và có thể t¿o ra bất kì hình d¿ng nào mà vẫn đảm bảo đá bền cÿa thiÁt bị là chìa khóa quan trọng ở t°¢ng lai để phát triển công nghiáp quác gia. Công bë khoa hçc cąa SV tĉ k¿t quÁ nghiên cću cąa đÁ tài: 7. NhËn xét cąa ng°ãi h°áng dÉn vÁ những đóng góp khoa hçc cąa SV thực hián đÁ tài: ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ TP.Hồ Chí Minh, / /2020. Giáo viên h°ớng dẫn DANH MĂC CÁC BÀNG BIÂU BÁng 2.1:¯u điểm, nh°ÿc điểm cÿa in 3D kim lo¿i.2: Thành phần cÿa thép 17-4PH [8].3: Thành phần cÿa thép dāng cā H13 [9].1: Thông sá máy in 3D kim lo¿i (Metal X) [1].2: Thông sá kỹ thuật máy rửa (Wash- 1) [6].3: Thông sá kỹ thuật máy thiêu kÁt (Sinter 1) [4].1: Thông sá khi in.
80 DANH SÁCH CÁC TĈ VI¾T TÌT ADAM Atomic Diffusion Additive Manufacturing CAD Computer Aded Design EBM Electron Beam Melting PBF Powde Bed Processes SLM Selective Laser Melting SLS Selective Laser Sintering CH¯¡NG 1: TàNG QUAN 1.1: Tính cÃp thi¿t cąa đÁ tài: Viác sản xuất các chi tiÁt kim lo¿i bÁng công nghá in 3D đã, đang và s¿ phát triển m¿nh trên thÁ giới, tuy nhiên công nghá này vẫn còn rất mới mẻ đái với Viát Nam. In 3D kim lọai giúp t¿o ra các sản phẩm với thời gian ng¿n mà vẫn đảm bảo về đá bền. Để theo kịp đà phát triển đó, tr°ớc tiên cần phải tiÁp cận các ph°¢ng pháp in 3D kim lo¿i đã đ°ÿc nghiên cāu, ở đây là ph°¢ng pháp FDM và thiêu kÁt kim lo¿i. Đây là tính cấp thiÁt để Viát Nam có thể làm chÿ đ°ÿc công nghá này ở t°¢ng lai.
Nhiều công ty khởi nghiáp trong ngành in 3D kim lo¿i ngày càng nhiều nh° Markforged, X-Jet. Bên c¿nh đó là sự đầu t° m¿nh m¿ cho công nghá in 3D kim lo¿i cÿa các tập đoàn lớn trong lĩnh vực ô tô, hàng không, hàng không vũ trā.2: Ý nghĩa khoa hçc và ý nghĩa thực tißn: Nghiên cāu công nghá in 3D kim lo¿i bÁng ph°¢ng pháp FDM và thiêu kÁt giúp sinh viên n¿m rõ đ°ÿc các nguyên lý c¢ bản cÿa ph°¢ng pháp. Làm tiền đề để nghiên cāu sâu h¢n và có thể làm chÿ đ°ÿc công nghá. Nghiên cāu công nghá in 3D kim lo¿i bÁng ph°¢ng pháp FDM và thiêu kÁt đòi hßi sinh viên vận dāng các kiÁn thāc đã đ°ÿc học nh° thiÁt kÁ sản phẩm, đọc hiểu tài liáu, c¢ cấu chuyển đáng c¢ khí, vật liáu, bảo trì, an toàn lao đáng, đián, phần mềm.
Qua quá trình nghiên cāu giúp sinh viên cÿng cá và áp dāng đ°ÿc các kiÁn thāc đó vào thực tißn.3: Măc tiêu nghiên cću cąa đÁ tài: Nghiên cāu công nghá in 3D kim lo¿i bÁng ph°¢ng pháp FDM, thuê kÁt và h°ớng dẫn sử dāng máy in 3D kim lo¿i (Metal X). Vận hành các máy in, rửa và thiêu kÁt để cho ra sản phẩm đ¿t chất l°ÿng. Khả năng sử lý và kh¿c phāc các sự cá khi vận hành máy.4: Đëi t°āng và ph¿m vi nghiên cću: 1.1: Đëi t°āng nghiên cću: Máy in 3D kim lo¿i (Metal X).2: Ph¿m vi nghiên cću: Nghiên cāu công nghá in 3D kim lo¿i bÁng ph°¢ng pháp FDM và thiêu kÁt. Văn bản h°ớng dẫn sử dāng máy in 3D kim lo¿i (Metal X).
Sản phẩm in từ công nghá in 3D kim lo¿i theo ph°¢ng pháp FDM và thiêu kÁt.5: Ph°¢ng án nghiên cću: Tìm hiểu tình hình thực tÁ ở trong và ngoài n°ớc. 1 Dựa trên kiÁn thāc về in 3D nhựa bÁng ph°¢ng pháp FDM từ đó phát triển lên sử dāng vật liáu kim lo¿i. Dựa trên máy in 3D kim lo¿i (Metal X). Tài liáu trên internet và mát sá sách liên quan.
2 CH¯¡NG 2: C¡ Sä LÝ THUY¾T 2.1: Táng quan vÁ công nghá in 3D kim lo¿i: 2.1: Låch sċ hình thành và phát triÃn cąa công nghá in 3D kim lo¿i: Kể từ khi công nghá nung chảy kim lo¿i bÁng tia laser ra đời vào năm 1995, in 3D kim lo¿i chÿ yÁu có 3 nguyên lí chính: • Nung chảy chọn lọc từng lớp bát kim lo¿i bÁng laser. • Công nghá năng l°ÿng định h°ớng, phun bát kim lo¿i vào vị trí laser chiÁu tới. • Dùng chất kÁt dính dính các bát kim lo¿i l¿i với nhau rồi thiêu kÁt. Công nghá in 3D kim lo¿i hián nay đang phát triển m¿nh và là mát trong những công nghá hián đ¿i trong lĩnh vực sản xuất các chi tiÁt āng dāng cho nhiều lĩnh vực: C¢ khí, y tÁ, hàng không,&Thay vì phải c¿t bß vật liáu trên phôi gia công, in 3D kim lo¿i thực hián t¿o hình sản phẩm bÁng những lớp bát kim lo¿i mßng và dần hình thành chi tiÁt qua từng lớp.
Công nghá in 3D kim lo¿i xuất hián làm thay đổi định nghĩa về thiÁt kÁ sản phẩm.2: Các ph°¢ng pháp in 3D kim lo¿i hián nay: Additive Manufacturing Processes Molten/Filament Solid Layer Liquid Processes Powder Processes processes Processes Fused Deposition Laminated Object Stereolithography Powder Bed Spray Powder Modeling Manufacturing (SLA) Processes Processes (FDM) (LOM) Multi-Jet Selective Laser Direct energy Modeling Sintering Deposition (MJM) (SLS) (DED) Liquid Thermal Selective Laser 3D Printing Polymerization Melting (3DP) (Ltp) (SLM) Electron Beam Melting (EBM) Hình 2.1: Các công nghá in 3D [10]. Công nghá PBF (SLS, SLM, EBM) và đùn vật liáu (FDM) đ°ÿc sử dāng nhiều trong in 3D kim lo¿i. Ph°¢ng pháp SLS: Hình 2.2: Ph°¢ng pháp in 3D kim lo¿i SLS [10]. Ph°¢ng pháp này sử dāng bát kim lo¿i và và tia laser có nhiát đá d°ới điểm nóng chảy mà t¿i đó bát kim lo¿i đ°ÿc thuê kÁt.
Bát kim lo¿i chỉ đ°ÿc nung chảy mát phần. Nguồn phát laser đ°ÿc điều khiển bởi phần mềm, tính toán chuyển đáng dựa trên file CAD cÿa chi tiÁt. Ph°¢ng pháp SLM: Hình 2.3: Ph°¢ng pháp in 3D kim lo¿i SLM [10]. Cũng t°¢ng tự nh° ph°¢ng pháp SLS nh°ng ở ph°¢ng pháp SLM bát kim lo¿i đ°ÿc nung nóng chảy hoàn toàn bÁng tia laser.
Ph°¢ng pháp EBM: Thay vì sử dāng tia laser công nghá EBM sử dāng chùm tia đián tử tập trung làm nóng chảy hoàn toàn bát kim lo¿i trong môi tr°ờng khí tr¢ hoặc chân không.4: Ph°¢ng pháp in 3D kim lo¿i EBM [10].