CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐÈ TÀI.1 Giới thiệu chung về công nghệ tạo mẫu nhanh.1 Khái niệm công nghệ tạo [17/1/1711 RE NHHIIẠAmadẦaỔ.2 Tâm quan trọng của công nghệ tạo mẫu nhanh .3 Ứng dụng của công nghệ tạo mẫu han vccccscscssssssssssssscesssssssessssessssesssssssssesssses 13 1.4 Các phương pháp tạo mẫu nhAHh.2 Giới thiệu công nghệ tạo mẫu nhanh FDM.1 Nguyên lý chung của tạo mẫu nhanh theo công nghệ FDM.2 Uu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của công nghệ tạo mẫu nhanh FDM. Tính cấp thiết của đề tài. Mục tiêu của luận văn. ----- «HT HH HH TH HH ni 19 1.
Nội dung thực hiện của luận văn. Phương pháp nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học của luận văn. Ý nghĩa thực tiễn của luận văn .2--22c22Scc22EeErvrerrrrerrrrrrkrrrrrree 20 CHƯƠNG 2: TÔNG QUAN.- 2 56-SSc t EEE 12110111 1112111111111 11 11 11111 te.1 Các nghiên cứu về quá trình liên kết vật liệu.2 Cơ sở lý thuyết về quá trình liên kết trong quá trình FDM.1 Mô hình hóa quá trình: FˆDÌM.2 Mô hình liên kết các lóp vật liệu trong FDÌM.3 Phương trình làm nguội .4 Phương trình liên kết.5 Các thông số của quá trình công nghệ FDM.-- 2 2¿+z+cxzcrxzcrxee 31 HVTH: Nguyễn Minh Hiểu 11044530 8 GVHD: PGS.TS Thái Thị Thu Hà Nghiên cứu quá trình liên kết vật liệu trong gia công tạo mẫu nhanh FDM 2.6 Ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến sự liên kết.7 Lý thuyết khoảng trống hình học .--- 2-25 z22Et2EEC22E 22x C2EErk.1 Tính toán tỉ lệ điện tích khoảng trồng 7 .2 Tính toán tỉ lệ chiều dài khoảng trỐng J.8 Mô hình và phân tích các thuộc tính của các mẫu FDM.1 Phân tích sự liên kết giữa các lớp của mẫu FDÌM.2 Mô hình hóa các hằng số đàn hôi của các mẫu FDM.9 M6 hinh din mau ty do FFE (Free Form Extrusion) 2.1 Giới thiệu mô hình đùn mẫu tự do FFE (Free Form Exirusion).2 Mô hình truyễn nhiỆP.
55-5 SE EỶ SE EEEEEE11211111211 21111111 1x rey 38 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH QUÁ TRÌNH LIÊN KẾT .1 Giới thiệu Matlab-Simulinkk.1 Khái niệm VỀ §iTfHÏÏHÌK.2 Các khối cơ bản trong SiimuÏiHĂ.2 Mô phỏng quá trình làm nguội bằng Matlab-Simulink.3 Mô phồng quá trình liên kết bằng Matlab-Simulink.4 Thực hiện mô phỏng và phân tích quá trình làm nguội với vật liệu mẫu được sử dụng là nhựa Polylactic acid (PA) .1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đùn đối với mẫu có chiều cao lớp là 0.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đùn đối với mẫu có chiều cao lớp là 0.5 Thực hiện mô phỏng và phân tích quá trình liên kết với vật liệu mẫu được sử dụng là nhựa Polylactie acid (IPUA)).1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đùn tới quá trình liên kết đối với mẫu có chiều cao /1.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đùn tới quá trình liên kết đối với mẫu có chiều cao lÓp là (L2 5HHHH. S2 61011111131 19111111111 1 11111 1 1 KH HT TH HT HH TH HT cư.3 Nhận xét về kết quả mô phỏng liên Et oeccecccccsecssesssessssssssesssssssssssesssssssssssesssecssees 58 3.6 Thực hiện mô phỏng và phân tích quá trình đùn mau tw do FFE. 59 CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THUC NGHIEM 0.1 Mục tiêu thực nghiệm .--- + Làng HH Hit 64 4.2 Mẫu thực nghiệm.----- 2: s©2t2YE2EE221 211221211 211111 11121111 1 crree 65 4.3 Vật liệu tạo mẫu .-- --- ¿25+ ©+2+x+2EEtEEE22EEEEE2EE2EE211 11121111111. tre 66 HVTH: Nguyễn Minh Hiểu 11044530 9 GVHD: PGS.TS Thái Thị Thu Hà Nghiên cứu quá trình liên kết vật liệu trong gia công tạo mẫu nhanh FDM 4.4 Máy tạo mẫu nhanh FDM.1 Giới thiệu máy tạo mẫu nhanh 3D TOUCH của công ty Šofafe.2 Sản phẩm mẫu thực ngÌiỆHM.
55-55 SSs St TT TT 12111211121 1c, 69 4.5 Thiết bị đánh giá kết quả.-- 2-22: 22£SC++22EEt22EECEEEEEEEErerrkrrrkrrrrkrrrrke 70 4.1 Thiết bị đánh giá độ kết đínhh.2 Thiết bị đánh giá độ bÊÌ.6 So sánh và kết luận.1 So sánh kết quả tính toán mô phỏng và kết quả thực nghiệm.2 KEt WGI cecceccssessessessessesssccsssssussussussussessesessussussussussussecsectesiesassassussussucsestecassnseneans 113 CHUONG 5: KET LUAN VA KIEN NGHI 0.csccssssesssssssssssssessssssssssssssssecssssessssseess 115 uc nh sẽ nsa33ˆ34 3°., 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO.1 Các khối lệnh M-code hiễn thị kết quả mô phỏng qúa trình làm nguội FDM đổi với vật liệu mầu PLA.1 Khối lệnh M-code hiển thị kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ đùn T„ tới quá trình làm nguội MAU CO DE ary ().- -c- 5+ +3 E + E+SE+SEEeEEEeEeeEeerreeeseesee 119 PLI.2 Khoi lệnh M-code thực hiện kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ đùn T„ tới quá trình làm nguội mẫu có bê dày 0.2 Khối lệnh M-code hiễn thị kết quả mô phỏng quá trình liên kết FDM đối với vật liệu mẫu PLA.1 Khối lệnh M-code hiển thị kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ din T, toi quá trình liên kết mẫu có ĐỀ dày ().-c-©5+- 5S SE‡EE SE E211 111111 111111111 xe, 121 PLI.2 Khối lệnh M-code hiển thị kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ din T, toi qua trình liên kết mẫu có bê dày (.3 Khối lệnh M-code hién thị kết quả mô phỏng quá trình làm nguội bằng phương pháp EEE. - --- - kg HH HH TH HH Hit 123 PLI.1 Khối lệnh M-code hiển thị kết quả mô phỏng quá trình làm nguội FDM bằng phương pháp FFE đối với vật liệu mẫu PLA.2 Khối lệnh M-code so sánh quá trình làm nguội FDM bằng phương pháp FEE và không dùng phương pháp FFÏE,. + sex nghi 123 HVTH: Nguyễn Minh Hiểu 11044530 10 GVHD: PGS.TS Thái Thị Thu Hà Nghiên cứu quá trình liên kết vật liệu trong gia công tạo mẫu nhanh FDM ;08009 1 5.1 Kết quả thử kéo mẫu với thông số Tạ = 195°C và chiều cao lớp 0.2 Kết quả thử kéo mẫu với thông số Tạ = 200°C và chiều cao lớp 0.3 Kết quả thử kéo mẫu với thong sé T, = 205°C và chiều cao lớp 0.4 Kết quả thử kéo mẫu với thông số Tạ = 215°C và chiều cao lớp 0.5 Kết quả thử kéo mẫu với thông số Tạ = 220°C và chiều cao lớp 0.6 Kết quả thử kéo mẫu với thông số Tạ = 195°C và chiều cao lớp 0.7 Kết quả thử kéo mẫu với thông số Tạ = 200°C và chiều cao lớp 0.8 Két quả thử kéo mẫu với thong sé T, = 205°C và chiều cao lớp 0.9 Kết quả thử kéo mẫu với thông số Tạ = 215°C và chiều cao lớp 0.10 Kết quả thử kéo mẫu với thông số T„ = 220°C và chiều cao lớp 0. 134 PHỤ LỤC 3: Bài báo khoa học đăng trên Tạp chí Cơ khí Việt Nam St, 000cm.
136 HVTH: Nguyễn Minh Hiểu 11044530 Il GVHD: PGS.TS Thái Thị Thu Hà Nghiên cứu quá trình liên kết vật liệu trong gia công tạo mẫu nhanh FDM CHUONG 1: GIỚI THIỆU ĐÈ TÀI 1.1 Giới thiệu chung về công nghệ tạo mẫu nhanh 1.1 Khái niệm công nghệ tạo mẫu nhanh Công nghệ tạo mẫu nhanh (Rapid Prototyping): là thuật ngữ dùng diễn tả những công nghệ được dùng để chế tạo mô hình vật thê một cách tự động từ nguồn dữ liệu được thiết kế trên máy tính bằng phương pháp đắp dần vật liệu theo từng lớp. Công nghệ tạo mẫu nhanh sẽ làm giảm thời gian chế tạo chỉ tiết một cách đáng kể. Những phương pháp tạo mẫu nhanh có đặc điểm chung giống nhau là quá trình thêm vào và liên kết những lớp vật liệu như giấy, sáp, nhựa. để tạo nên mẫu vật thể.
Đắp thêm dần vật liệu để tạo nên chỉ tiết trong công nghệ tạo mẫu nhanh là điểm nổi bật khi so sánh với quá trình gia công cắt gọt từ khối phôi ban đầu ở những phương pháp truyền thống.2 Tầm quan trọng của công nghệ tạo mẫu nhanh Một số ưu điểm chính của công nghệ tạo mẫu nhanh: e Tăng khả năng quan sát chỉ tiết: nhờ vào sự phát triển của công nghệ thông tin, người thiết kế có thê thiết kế chỉ tiết trên máy tính, sau đó có được mô hình chỉ tiết 3 chiều chỉ trong vài giờ mà không cần phải qua quy trình chế tạo mẫu phức tạp theo phương pháp truyền thống. se Chế tạo được những chỉ tiết có tính phức tạp cao nhờ vào quá trình chế tao bằng cách thêm vật liệu từng lớp một theo mặt cắt ngang. e _ Giúp nhà thiết kế và chế tạo đưa sản phâm ra thị trường nhanh hơn. e Giảm nhiều thời gian và chi phí thiết kế, các chỉ tiết có thể chỉnh sửa trong quá trình thiết kế.
e Tang kha nang téi ưu hóa và phát triển sản phẩm. s_ Kiểm tra được sự chính xác của các chỉ tiết. e _ Phương pháp tạo mẫu nhanh đã tạo một kênh thông tin hiệu quả giữa các nhà thiết kế với nhau, giữa nhà thiết kế với nhà sản xuất và người tiêu dùng, nhằm thỏa mãn tốt nhất nhu cầu của thị trường. HVTH: Nguyễn Minh Hiểu 11044530 12 GVHD: PGS.TS Thái Thị Thu Hà Nghiên cứu quá trình liên kết vật liệu trong gia công tạo mẫu nhanh FDM Như vậy với nhiều ưu điểm trên thì công nghệ tạo mẫu nhanh có một vai trò rất quan trọng để đạt tới sự thành công trong cạnh tranh kinh tế toàn cầu, giảm chu kỳ phát triển sản phẩm, làm tăng tính phức hợp, đòi hỏi những phương pháp mới để biến các tư tưởng sáng tạo thành hiện thực.
Phương pháp tạo mẫu nhanh ra đời nhằm phát triển sản phẩm mới và mở rộng khả năng ứng dụng của nó.3 Ứng dụng của công nghệ tạo mẫu nhanh se. Đúc khuôn vỏ mỏng: là một quá trình sử dụng vật liệu hợp kim để đúc chính xác những chỉ tiết chế tạo có hình dáng sắc cạnh. Hiệu quả chủ yếu khi áp dụng phương pháp tạo mẫu nhanh trong công nghệ đúc khuôn vỏ mỏng là khả năng tạo ra mẫu có độ chính xác cao, chi phi thấp và thời gian tạo mẫu ngắn.1: Ứng dụng tạo mẫu nhanh trong sản xuất vỏ bọc động cơ e Chế tạo dụng cụ: người ta ứng dụng công nghệ tạo mẫu nhanh trong chế tạo dụng cụ như điện cực trong gia công tia lửa điện, chế tạo các khe hở hoặc ruột của khuôn đùn nhựa, ống dẫn hệ thống điều hòa nhiệt độ. e Tao mau nhanh trong chế tạo sản xuất: tạo mẫu nhanh có thể được sử dụng cho chế tạo sản phẩm.
Thời gian tồn tại của sản phâm đang trở nên ngắn hơn buộc người thiết kế phát triển những sản phẩm mới trong một khoảng thời gian ngắn. Tạo mẫu nhanh cho một mô hình vật lý có thể sử dụng được ngay như là một mô hình CAD-3D có sẵn. Các vật thể chế tạo bằng tạo mẫu nhanh ngày càng được sử dụng thường xuyên để kiểm tra chức năng và có thể kiểm tra trước khi sản HVTH: Nguyễn Minh Hiểu 11044530 13 GVHD: PGS.TS Thai Thi Thu Ha Nghiên cứu quá trình liên kết vật liệu trong gia công tạo mẫu nhanh FDM xuất hàng loạt. Bằng cách đó người ta có thê kịp thời phát hiện các lỗi ở giai đoạn khi mà sự thay đôi chưa tốn kém lắm.
Những yêu cầu tinh tế và dé hiểu hơn dẫn tới những sản phẩm tốt hơn, đáp ứng được đòi hỏi của thị trường.