Nghiên cứu và thử nghiệm các thông số in 3D từ máy in laser bột tại HCMUTE

• Tác giả: Nguyễn Tiến Phong
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Vinh Dự
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Khí
• Đề tài: Nghiên Cứu Và Thử Nghiệm Các Thông Số In Từ Máy In 3D Lazer Bột
• Loại tài liệu: báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tình hình về công nghệ in 3D
• 1.2. Khái quát về các công nghệ in 3D phổ biến hiện nay
• 1.2.1. Nguyên lý chung của in 3D
• 1.2.2. Công nghệ tạo mẫu lập thể (SLA)
• 1.2.3. Công nghệ sử dụng vật liệu nhiều lớp (LOM)
• 1.2.4. Công nghệ lắng đọng bằng đùn (FDM)
• 1.2.5. Công nghệ thêu kết Laser chọn lọc (SLS)
• 1.3. Ứng dụng của in 3D
• 1.3.1. Trong công nghiệp sản xuất, chế tạo
• 1.3.2. Trong y tế
• 1.3.3. Trong kiến trúc và xây dựng
• 1.3.4. Trong giáo dục
• 1.4. Lý do chọn đề đề tài
• 1.5. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.6. Mục tiêu của đề tài
• 1.7. Phương pháp nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Công nghệ in 3D SLS
• 2.2. Nguyên lý thiêu kết bột nhựa bằng laser
• 2.3. Các loại vật liệu được dùng cho công nghệ in 3D SLS
• 2.4. Vật liệu bột nhựa PE
• 2.5. Các tiêu chuẩn thử kéo cho sản phẩm nhựa
• 2.6. Các thông số in 3D ảnh hưởng đến độ bền kéo của sản phẩm
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, THỬ NGHIỆM THÔNG SỐ IN BẰNG PHƯƠNG PHÁP IN 3D LASER BỘT (SLS)
• 3.1. Thiết kế mẫu thử
• 3.2. Tiêu chuẩn thiết kế mẫu
• 3.3. Thiết kế mẫu bằng phần mềm Inventor
• 3.4. Tổng quan về máy in 3D Laser bột
• 3.4.1. Cơ cấu gạt bột (trục A)
• 3.4.2. Cơ cấu nâng hạ bàn in và bàn chứa bột (trục Z)
• 3.4.3. Cơ cấu điều khiển chuyển động của Laser (trục X, Y)
• 3.4.4. Phần điện điều khiển cho máy
• 3.4.5. Chương trình điều khiển
• 3.5. Thử nghiệm các thông số in
• 3.5.1. Các thông số có thể thay đổi được
• 3.5.2. Ứng dụng phần mềm Cura Ultimaker để tạo Gcode
• 3.5.3. Điều chỉnh G-code để có thể chạy trên phần mềm Mach3 CNC
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ
• 4.1. Kết quả đạt được
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 5.1. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Nghiên cứu in 3D tại HCMUTE Tổng quan về đề tài

Đề tài Nghiên cứu và thử nghiệm các thông số in từ máy in 3D Lazer bột tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (HCMUTE) tập trung vào việc phân tích và tối ưu hóa thông số in 3D. Nghiên cứu này, với mã số SV2020-112, được thực hiện bởi sinh viên Nguyễn Tiến Phong, hướng dẫn bởi TS. Nguyễn Vinh Dự. Đề tài nằm trong nhóm ngành khoa học Ứng dụng, cụ thể là ứng dụng công nghệ in 3D trong lĩnh vực cơ khí. Mục tiêu chính là khảo sát và thử nghiệm các thông số in 3D ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, đặc biệt là độ bền kéo, khi sử dụng máy in laser bột (máy in laser bột) dựa trên công nghệ Selective Laser Sintering (SLS). Đề tài có tính cấp thiết cao do nhu cầu ngày càng tăng về việc ứng dụng công nghệ in 3D trong sản xuất và nghiên cứu, đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về các thông số in 3D và khả năng tối ưu hóa chúng để đạt hiệu quả cao nhất. Nghiên cứu khoa học HCMUTE đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy phát triển công nghệ này.

1.1. Mục tiêu và phương pháp nghiên cứu

Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào việc xác định ảnh hưởng của các thông số in 3D, bao gồm công suất laser, tốc độ di chuyển trục, độ dày lớp, chiều cao lớp và mật độ điền đầy, đến độ bền kéo của sản phẩm in 3D bằng công nghệ SLS. Quá trình in 3D được mô phỏng và thực nghiệm trên máy in laser bột tại HCMUTE. Thiết kế in 3D mẫu thử được thực hiện bằng phần mềm Inventor. Phần mềm in 3D (như Cura Ultimaker và Mach3 CNC) được sử dụng để tạo và điều chỉnh G-code. Vật liệu in 3D sử dụng là bột nhựa LDPE. Phân tích kết quả in 3D được thực hiện để đánh giá hiệu quả của các thông số đã thử nghiệm. Kiểm tra chất lượng in 3D bao gồm việc đo đạc độ bền kéo của các mẫu thử. Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết, mô phỏng và thực nghiệm để đảm bảo tính chính xác và toàn diện của kết quả. Nghiên cứu sinh HCMUTE đã áp dụng các kỹ thuật tối ưu hóa để tìm ra tập hợp thông số tối ưu. Các ứng dụng in 3D được đề cập trong nghiên cứu bao gồm ứng dụng trong công nghiệp và y tế.

1.2. Công nghệ in 3D Laser bột SLS và ứng dụng

Nghiên cứu tập trung vào công nghệ in 3D bằng laser bột (laser sintering, powder bed fusion), cụ thể là Selective Laser Melting (SLM). Nguyên lý in 3D SLS được trình bày chi tiết, bao gồm quá trình thiêu kết chọn lọc các lớp bột vật liệu bằng laser. Vật liệu in 3D được sử dụng là bột nhựa PE (Polyethylene), có thể là in 3D nhựa hoặc in 3D kim loại tùy thuộc vào loại bột sử dụng. Cơ sở lý thuyết về công nghệ SLS được trình bày rõ ràng, bao gồm các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm như thông số in 3D, vật liệu in 3D, và quá trình in 3D. Ứng dụng in 3D của công nghệ SLS rất đa dạng, từ tạo mẫu nhanh đến sản xuất các sản phẩm có độ chính xác cao. Nghiên cứu đề cập đến xu hướng in 3D, nhấn mạnh vào tiềm năng của công nghệ in 3D trong tương lai, bao gồm cả tương lai của in 3D. Additive manufacturing là thuật ngữ rộng hơn bao hàm công nghệ SLS.

1.3. Phân tích kết quả và đánh giá

Phần này trình bày kết quả nghiên cứu thu được từ các thí nghiệm. Các thông số in 3D được tối ưu hóa để đạt được độ bền kéo cao nhất cho sản phẩm. Phân tích kết quả in 3D được thực hiện dựa trên dữ liệu đo đạc độ bền kéo của các mẫu thử với các thông số khác nhau. Báo cáo tổng kết trình bày chi tiết các kết quả thu được, bao gồm bảng biểu và đồ thị minh họa. Hệ số in 3D được tính toán và phân tích. Tham số in 3D và thiết bị in 3D được đánh giá toàn diện. Chi phí in 3D cũng là một yếu tố được xem xét. Giảng viên HCMUTE đóng vai trò hướng dẫn và đánh giá nghiên cứu. Bài báo khoa học in 3D tổng hợp và phân tích kết quả nghiên cứu này có thể được xuất bản. Cộng trình nghiên cứu in 3D này có đóng góp cho sự phát triển của công nghệ in 3D tại Việt Nam.