Đề tài nghiên cứu khoa học: Nghiên cứu công nghệ in 3D kim loại bằng phương pháp FDM và thiêu kết

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:103

Thêm vào BST

Báo xấu

22
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài "Nghiên cứu công nghệ in 3D kim loại bằng phương pháp FDM và thiêu kết" nhằm nghiên cứu công nghệ in 3D kim loại bằng phương pháp FDM, thuê kết và hướng dẫn sử dụng máy in 3D kim loại (Metal X); Vận hành các máy in, rửa và thiêu kết để cho ra sản phẩm đạt chất lượng; Khả năng sử lý và khắc phục các sự cố khi vận hành máy.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài nghiên cứu khoa học: Nghiên cứu công nghệ in 3D kim loại bằng phương pháp FDM và thiêu kết

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 MÃ SỐ: SV2020-64 S KC 0 0 7 3 9 6 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ IN 3D KIM LOẠI BẰNG PHƯƠNG PHÁP FDM VÀ THIÊU KẾT SV2020-64 Chủ nhiệm đề tài: Võ Ngọc Trai TP Hồ Chí Minh, 07/2020.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ IN 3D KIM LOẠI BẰNG PHƯƠNG PHÁP FDM VÀ THIÊU KẾT SV2020-64 Thuộc nhóm ngành khoa học: CNKT CƠ KHÍ SV thực hiện: Võ Ngọc Trai Nam. Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 16144CL1 (CLC) Năm thứ: 4/Số năm đào tạo: 4 Ngành học: CNKT CƠ KHÍ Người hướng dẫn: PGS.TS: Đỗ Thành Trung TP.Hồ Chí Minh, 07/2020.
MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ..................................................................................... DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .......................................................................................... 1 1.1: Tính cấp thiết của đề tài:.................................................................................... 1 1.2: Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn: ............................................................. 1 1.3: Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: ......................................................................... 1 1.4: Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:..................................................................... 1 1.4.1: Đối tượng nghiên cứu: ................................................................................. 1 1.4.2: Phạm vi nghiên cứu: .................................................................................... 1 1.5: Phương án nghiên cứu: ...................................................................................... 1 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .............................................................................. 3 2.1: Tổng quan về công nghệ in 3D kim loại: ........................................................... 3 2.1.1: Lịch sử hình thành và phát triển của công nghệ in 3D kim loại: .............. 3 2.1.2: Các phương pháp in 3D kim loại hiện nay: ................................................ 3 2.1.2: Ứng dụng của công nghệ in 3D kim loại: ................................................... 5 2.2: Công nghệ in 3D kim loại bằng phương pháp FDM và thiêu kết (Metal X): .. 6 2.2.1: Cấu tạo:........................................................................................................ 6 2.2.2: Nguyên lý hoạt động:................................................................................... 7 2.2.3: Thiết kế: ....................................................................................................... 9 2.2.4: Vật liệu sử dụng trong in 3D kim loại bằng phương pháp FDM: ........... 13 2.2.5: Ưu và nhược điểm của công nghệ in 3D kim loại bằng phương pháp FDM và thiêu kết của Metal X: .................................................................................... 14 CHƯƠNG 3: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG THIẾT BỊ .................................................. 15 3.1: Máy in 3D kim loại (Metal X): ......................................................................... 15 3.1.1: Thông số kỹ thuật:..................................................................................... 15 3.1.2: Hướng dẫn sử dụng: .................................................................................. 16 3.1.3: Các vấn đề lưu ý: ....................................................................................... 40 3.2: Máy rửa (Wash- 1): .......................................................................................... 45 3.2.1: Thông số kỹ thuật:..................................................................................... 45 3.2.2: Hướng dẫn sử dụng: .................................................................................. 45 3.2.3: Các vấn đề lưu ý: ....................................................................................... 50 3.3: Máy thiêu kết (Sinter -1): ................................................................................. 51 3.3.1: Thông số kỹ thuật:..................................................................................... 52 3.3.2: Hướng dẫn sử dụng: .................................................................................. 52 3.3.3: Các vấn đề lưu ý: ....................................................................................... 58 3.4: Bài tập ứng ụng: ............................................................................................... 60 CHƯƠNG 4: BẢO TRÌ ............................................................................................... 63 4.1: Thay thế vòi phun:............................................................................................ 63 4.1.1: Thay thế vòi phun vật liệu sản phẩm: ...................................................... 63
4.1.2: Thay vòi phun vật liệu đỡ: ........................................................................ 68 4.2: Thay thế chổi quét: ........................................................................................... 68 4.3: Điều chỉnh đai:.................................................................................................. 69 4.4: Kiểm tra hệ thống đùn nhựa. ........................................................................... 70 4.4.1: Kiểm tra hệ thống đùn nhựa vật liệu sản phẩm: ..................................... 70 4.4.2: Kiểm tra hệ thống đùn nhựa vật liệu đỡ: ................................................. 72 4.5: Thay bộ lọc ẩm khí: .......................................................................................... 72 4.6: Thay bông lọc sáp trong máy thiêu kết (Sinter-1): ......................................... 73 4.7: Thay bình chứa khí Argon: .............................................................................. 75 4.8: Thay bình chứa khí trộn: ................................................................................. 75 CHƯƠNG 5: SẢN PHẨM IN...................................................................................... 76 5.1: Thiết kế sản phẩm: ........................................................................................... 76 5.2: In sản phẩm: ..................................................................................................... 77 5.3: Rửa sản phẩm: .................................................................................................. 78 5.4: Thiêu kết sản phẩm: ......................................................................................... 80 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ............................................ 81 6.1: Kết luận: ........................................................................................................... 81 6.2: Hướng phát triển: ............................................................................................. 81 6.2.1: Vật liệu:...................................................................................................... 81 6.2.2: Kiểm tra sản phẩm: ................................................................................... 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 82 PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 83
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1. Thông tin chung: Tên đề tài: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ IN 3D KIM LOẠI BẰNG PHƯƠNG PHÁP FDM VÀ THIÊU KẾT Chủ nhiệm đề tài: Võ Ngọc Trai Mã số SV: 16144180 Lớp: 16144180 Khoa: CLC Thành viên đề tài: Stt Họ và tên MSSV Lớp Khoa 1 Đinh Đức Minh Phúc 16144126 16144CL1 CLC 2 Trần Phạm Tuấn Linh 16144092 16144CL1 CLC Người hướng dẫn: PGS.TS. Đỗ Thành Trung. 2. Mục tiêu đề tài: Nghiên cứu công nghệ in 3D kim loại bằng phương pháp FDM và thiêu kết. Văn bản hướng dẫn sử dụng máy in 3D kim loại Metal X. In các sản phẩm. 3. Tính mới và sáng tạo: Đề tài tập trung nghiên cứu công nghệ in 3D kim loại theo nguyên lý FDM và thiêu kết dựa trên máy in kim loại của Markforged, đây là một công nghệ mới và các công trình nghiên cứu về công nghệ này ở Việt Nam là rất ít. Khai thác khả năng của máy để tạo ra các sản phẩm phức tạp mà các công nghệ khác không làm được. 4. Kết quả nghiên cứu: Mẫu in. Thuyết minh. Lưu đồ sử dụng máy. 5. Đóng góp về mặt giáo dục và đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng và khả năng áp dụng của đề tài: Nghiên cứu công nghệ in 3D kim loại theo nguyên lý FDM và thiêu kết tạo điều kiện cho các kĩ sư Việt Nam tiếp thu được một công nghệ mới và là tương lai của ngành tạo
mẫu. Các doanh nghiệp tiết kiệm được thời gian, chi phí nguyên liệu cho việc sản xuất sản phẩm. Đối với quân sự, quốc phòng đây là cơ hội để thử nghiệm, nâng cấp các thiết bị. Việc rút ngắn thời gian trong sản xuất và có thể tạo ra bất kì hình dạng nào mà vẫn đảm bảo độ bền của thiết bị là chìa khóa quan trọng ở tương lai để phát triển công nghiệp quốc gia. 6. Công bố khoa học của SV từ kết quả nghiên cứu của đề tài: 7. Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của SV thực hiện đề tài: ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ TP.Hồ Chí Minh, / /2020. Giáo viên hướng dẫn
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1:Ưu điểm, nhược điểm của in 3D kim loại. ........................................................ 5 Bảng 2.2: Thành phần của thép 17-4PH [8]. .................................................................. 13 Bảng 2.3: Thành phần của thép dụng cụ H13 [9]. .......................................................... 14 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- Bảng 3.1: Thông số máy in 3D kim loại (Metal X) [1]. ................................................. 15 Bảng 3.2: Thông số kỹ thuật máy rửa (Wash- 1) [6]. ..................................................... 45 Bảng 3.3: Thông số kỹ thuật máy thiêu kết (Sinter 1) [4]. ............................................. 52 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- Bảng 5.1: Thông số khi in. ............................................................................................ 77 Bảng 5.2: Thông số rửa. ................................................................................................ 78 Bảng 5.3: Thông số thiêu kết. ........................................................................................ 80
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT 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
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1: Tính cấp thiết của đề tài: Việc sản xuất các chi tiết kim loại bằng công nghệ in 3D đã, đang và sẽ phát triển mạnh trên thế giới, tuy nhiên công nghệ này vẫn còn rất mới mẻ đối với Việt Nam. In 3D kim lọai giúp tạo ra các sản phẩm với thời gian ngắn mà vẫn đảm bảo về độ bền. Để theo kịp đà phát triển đó, trước tiên cần phải tiếp cận các phương pháp in 3D kim loại đã được nghiên cứu, ở đây là phương pháp FDM và thiêu kết kim loại. Đây là tính cấp thiết để Việt Nam có thể làm chủ được công nghệ này ở tương lai. Nhiều công ty khởi nghiệp trong ngành in 3D kim loại ngày càng nhiều như Markforged, X-Jet. Bên cạnh đó là sự đầu tư mạnh mẽ cho công nghệ in 3D kim loại của các tập đoàn lớn trong lĩnh vực ô tô, hàng không, hàng không vũ trụ. 1.2: Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn: Nghiên cứu công nghệ in 3D kim loại bằng phương pháp FDM và thiêu kết giúp sinh viên nắm rõ được các nguyên lý cơ bản của phương pháp. Làm tiền đề để nghiên cứu sâu hơn và có thể làm chủ được công nghệ. Nghiên cứu công nghệ in 3D kim loại bằng phương pháp FDM và thiêu kết đòi hỏi sinh viên vận dụng các kiến thức đã được học như thiết kế sản phẩm, đọc hiểu tài liệu, cơ cấu chuyển động cơ khí, vật liệu, bảo trì, an toàn lao động, điện, phần mềm. Qua quá trình nghiên cứu giúp sinh viên củng cố và áp dụng được các kiến thức đó vào thực tiễn. 1.3: Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: Nghiên cứu công nghệ in 3D kim loại bằng phương pháp FDM, thuê kết và hướng dẫn sử dụng máy in 3D kim loại (Metal X). Vận hành các máy in, rửa và thiêu kết để cho ra sản phẩm đạt chất lượng. Khả năng sử lý và khắc phục các sự cố khi vận hành máy. 1.4: Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 1.4.1: Đối tượng nghiên cứu: Máy in 3D kim loại (Metal X). 1.4.2: Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu công nghệ in 3D kim loại bằng phương pháp FDM và thiêu kết. Văn bản hướng dẫn sử dụng máy in 3D kim loại (Metal X). Sản phẩm in từ công nghệ in 3D kim loại theo phương pháp FDM và thiêu kết. 1.5: Phương án nghiên cứu: Tìm hiểu tình hình thực tế ở trong và ngoài nước. 1
Dựa trên kiến thức về in 3D nhựa bằng phương pháp FDM từ đó phát triển lên sử dụng vật liệu kim loại. Dựa trên máy in 3D kim loại (Metal X). Tài liệu trên internet và một số sách liên quan. 2
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1: Tổng quan về công nghệ in 3D kim loại: 2.1.1: Lịch sử hình thành và phát triển của công nghệ in 3D kim loại: Kể từ khi công nghệ nung chảy kim loại bằng tia laser ra đời vào năm 1995, in 3D kim loại chủ yếu có 3 nguyên lí chính: • Nung chảy chọn lọc từng lớp bột kim loại bằng laser. • Công nghệ năng lượng định hướng, phun bột kim loại vào vị trí laser chiếu tới. • Dùng chất kết dính dính các bột kim loại lại với nhau rồi thiêu kết. Công nghệ in 3D kim loại hiện nay đang phát triển mạnh và là một trong những công nghệ hiện đại trong lĩnh vực sản xuất các chi tiết ứng dụng cho nhiều lĩnh vực: Cơ khí, y tế, hàng không,…Thay vì phải cắt bỏ vật liệu trên phôi gia công, in 3D kim loại thực hiện tạo hình sản phẩm bằng những lớp bột kim loại mỏng và dần hình thành chi tiết qua từng lớp. Công nghệ in 3D kim loại xuất hiện làm thay đổi định nghĩa về thiết kế sản phẩm. 2.1.2: Các phương pháp in 3D kim loại hiện 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 nghệ in 3D [10]. Công nghệ PBF (SLS, SLM, EBM) và đùn vật liệu (FDM) được sử dụng nhiều trong in 3D kim loại. 3
a. Phương pháp SLS: Hình 2.2: Phương pháp in 3D kim loại SLS [10]. Phương pháp này sử dụng bột kim loại và và tia laser có nhiệt độ dưới điểm nóng chảy mà tại đó bột kim loại được thuê kết. Bột kim loại chỉ được nung chảy một phần. Nguồn phát laser được điều khiển bởi phần mềm, tính toán chuyển động dựa trên file CAD của chi tiết. b. Phương pháp SLM: Hình 2.3: Phương pháp in 3D kim loại SLM [10]. Cũng tương tự như phương pháp SLS nhưng ở phương pháp SLM bột kim loại được nung nóng chảy hoàn toàn bằng tia laser. c. Phương pháp EBM: Thay vì sử dụng tia laser công nghệ EBM sử dụng chùm tia điện tử tập trung làm nóng chảy hoàn toàn bột kim loại trong môi trường khí trơ hoặc chân không. Hình 2.4: Phương pháp in 3D kim loại EBM [10]. d. Phương pháp FDM và thiêu kết: 4
Hình 2.5: Phương pháp in 3D FDM [10]. Sử dụng bột kim loại được trộn với chất kết dính. Khi nhựa bị nóng chảy, đầu phun sắp xếp từng lớp kim loại theo hình dạng thiết kế. Sau khi kết thúc quá trình in chi tiết được đem đi thiêu kết. Bảng 2.1:Ưu điểm, nhược điểm của in 3D kim loại. Ưu điểm Nhược điểm • Tạo ra các chi tiết có • Không phù hợp sản hình dạng phức tạp với xuất lớn. mọi kích thước. • Chi phí đầu tư cao. In 3D kim loại • Tạo mẫu nhanh. • Trọng lượng nhẹ 2.1.2: Ứng dụng của công nghệ in 3D kim loại: a. Hàng không và hàng không vũ trụ: Yêu cầu đặt ra của các công ty trong lĩnh vực này là làm sao giảm được khối lượng của các chi tiết và in 3D kim loại hoàn toàn giải quyết được vấn đề đó. Nhiều bộ phận trên máy bay và tàu vũ trụ được tạo ra nhờ in 3D kim loại. Hình 2.6: Gá đỡ cánh máy bay Airbus [Airbus Operations]. b. Ô tô: 5
In 3D kim loại được ứng dụng nhiều trong ngành công nghiệp ô tô, nhờ có in 3D kim loại mà các chiếc xe hiện nay có khối lượng nhẹ hơn, có tốc độ cao hơn. Các tập đoàn ô tô lớn đang đầu tư mạnh cho các khởi nghiệp về in 3D kim loại. Hình 2.7: Kẹp má phanh của BUGATTI đầu tiên trên thế giới tạo ra nhờ in 3D [14]. c. Y tế: Việc cấy các bộ phận nhân tạo vào cơ thể con người trở nên phổ biến đặc biệt liên quan đến xương khớp và nha khoa. Các bộ phận nhân tạo này có hình dạng phức tạp, rất nhỏ và yêu cầu độ chính xác cao dẫn đến chi phí cao khi gia công theo phương pháp truyền thống. Do đó, hầu hết là được sản xuất bằng in 3D nhựa. Tuy nhiên, hiện nay với công nghệ in 3D bằng vật liệu kim loại thay cho nhựa giúp sản phẩm có độ chính xác cao hơn và đảm bảo về sức khỏe cho người sử dụng. Hình 2.8: Hàm răng được in 3D kim loại [15]. 2.2: Công nghệ in 3D kim loại bằng phương pháp FDM và thiêu kết (Metal X): Để khắc phục các nhược điểm ở các phương pháp khác cũng như phương pháp FDM trước đó, Markforged chế tạo Metal X nhằm giải quyết các vấn đề trên. 2.2.1: Cấu tạo: Metal X là hệ thống gồm 3 thiết bị chính: Máy in 3D kim loại (Metal X); máy rửa (Wash-1); máy thiêu kết (Sinter-1). 6
a. Máy in Metal X: Là một máy in 3D theo phương pháp FDM. Có cơ cấu giống với đa phần máy in 3D nhựa truyền thống với cơ cấu dịch chuyển đầu in bằng đai và cơ cấu dịch chuyển bàn in bằng vít me. Ngoài ra trên Metal còn có bàn in hút chân không, buồng gia nhiệt, hai đầu phun. b. Máy rửa Wash -1: Có cấu tạo là một bồn chứa chất lỏng Opteon SF79 được đun sôi và một buồng sấy khô sản phẩm sau khi rửa. c. Máy thiêu kết Sinter -1: Gồm một lò thiêu kết và một hệ thống khí. 2.2.2: Nguyên lý hoạt động: Công nghệ in 3D kim loại bằng phương pháp FDM và thiêu kết được thực hiện qua hai quá trình chính là in và thiêu kết, ngoài ra còn có quá trình rửa. Các quá trình được thực hiện theo thứ tự nhất định từ lúc in đến khi ra sản phẩm. Việc thực hiện đúng trình tự đảm bảo chất lượng của sản phẩm in. Phương pháp in 3D bằng phương pháp FDM sử dụng bột kim loại dạng sợi được trộn với chất kết dính. Khi in sợi nhựa được đùn xuống vòi phun được gia nhiệt, các lớp vật liệu được sắp xếp theo chuyển động của các trục. Từng lớp vật liệu là các hạt kim loại kết liên kết với nhau nhờ chất kết dính. Sau khi in xong chi tiết được đem rửa để loại bỏ một phần chất kết dính, giúp cho việc thiêu kết đạt chất lượng hơn. Một phần chất kết dính trong sản phẩm bị loại bỏ trong dung dịch, chất kết dính nổi lên bề mặt tràn qua buồng đốt bị bốc hơi thoát ra ngoài. Thiêu kết là quá trình nung nóng vật liệu nhưng chưa tới nhiệt độ nóng chảy của chúng. Các nguyên tử được tiếp xúc và liên kết lại với nhau, khoảng trống trước đó của các nguyên tử không còn, gây ra sự co rút (20%). Trong quá trình này sử dụng nhiệt độ cao chi tiết cần được bảo vệ khỏi oxy hóa, nên sử dụng hỗn hợp khí trơ (Ar) và H2. a. Cơ cấu đùn vật liệu: Cơ cấu đùn vật liệu có nhiệm vụ đưa sợi vật liệu xuống vòi phun. Để thực hiện nhiệm vụ đó cơ cấu đùn gồm có các ống định hướng và bộ phận bánh xe kéo sợi nhựa vào vòi phun. Cơ cấu hoạt động như sau: Sợi nhựa đi vào từ phía trên cơ cấu qua đường ống dẫn hướng vào bánh xe kéo. Bộ phận này gồm hai bánh xe, một bánh xe được gắn với động cơ bước. Sợi nhựa được kéo qua một ống dẫn hướng gắn vào vòi phun. Nhựa trong vòi phun được gia nhiệt trở nên lỏng và phun ra ngoài. 7
Hình 2.9: Cơ cấu đùn vật liệu [2]. b. Điều khiển chuyển động các trục: Trục Z của chi tiết được điều khiển bằng vít me được gắn vào hai động cơ bước. Trục X, Y của đầu in được điều khiển bằng hệ thống đai (Động cơ bước, pulleys, dây đai). Để nó hoạt động tối ưu nhất thì độ căng của đai là yếu tố quan trọng nhất. Độ căng đai cao làm mau mòn ổ bi, nếu thấp sẽ ảnh hưởng xấu đến chất lượng chi tiết in hoặc trật đai ra khỏi pulleys. Độ căng đai có mối qua hệ với tần số do đó có thể điều chỉnh độ căng bằng cách đo tần số của đai. 𝑇 = 4𝑚𝑙 2 𝑓 2 [11] • T là độ căng đai (N). • m là khối lượng trên một đơn vị độ dài (kg/m). • l là khoảng cách giữa hai pulleys (m). • f là tần số (Hz). c. Hệ thống khí Hệ thống khí của máy thiêu kết (Sinter-1) có chức năng cung cấp khí giúp bảo vệ chi tiết khỏi ô xy hóa trong quá trình thiêu kết. Hệ thống cung cấp hai loại khí chính là Ar và khí trộn (97% Ar và 3% H2). Các loại khí sẽ được lưu chuyển qua các đường ống có các van đầu vào, đầu ra. Ngoài ra còn có các bộ đo, chỉnh áp suất, bình lọc khí. Khí Ar gồm 2 bình đường nối vào hai đường ống, trong đó mọt bình là dự trữ. Khí Ar được kiểm soát bằng các van, các cảm biến áp suất và các núm điều chỉnh áp suất. Để đảm bảo an toàn có một van xả tự động khi áp suất tăng quá mức quy định. Khí đi từ bình chứa qua các cảm biến sau đó qua van đầu ra vào máy thiêu kết, khi bình chưa hết hệ thống sẽ tự động chuyển sang dùng bình chưa dự trữ (Bình này chỉ đủ để thực hiện một lần thiêu kết). Khí trộn gồm 2 bình chứa, các van đóng mở, cảm biến áp suất, cảm biến độ ẩm, núm điều chỉnh áp suất và hai ống lọc ẩm. Khí đi từ bình chứa qua qua cảm biến áp suất và cảm biến độ ẩm trước lọc. Sau đó khí được làm khô khi qua hai bình lọc ẩm, khí tiếp tục đi qua 8
cảm biến độ ẩm và đi vào máy. Khi bình chứa thứ nhất xuống dưới 250 psi hệ thống sẽ tự động chuyển qua bình chứa thứ hai cho đến khi áp suất bình chứa xuống dưới 250 psi. Lúc này hệ thống sẽ sử dụng cả hai bình chứa nếu tổng áp suất của chúng trên 250 psi. 2.2.3: Thiết kế: Chú ý: Không in các chi tiết tiêu chuẩn. Việc in các chi tiết này tốn thời gian hơn so với việc gia công truyền thống. . Hình 2.10: Các chi tiết tiêu chuẩn [3]. a. Kích thước chi tiết in: • Kích thước tối đa của chi tiết in: X: 235 mm. Y: 68.3 mm. Z1: 65.5 mm. Z2: 80 mm. R: 55.5 mm. Hình 2.11: Các kích thước của chi tiết in [3]. • Kích thước tối thiểu của chi tiết in: X: 2 mm. Y: 2 mm. Z: 1.3 mm. Hình 2.12: Các kích thước của chi tiết in [3]. • Góc nghiêng tối thiểu khi in không cần Support: 𝜃 ≤ 45°. Hình 2.13: Góc nghiêng của chi tiết in [3]. 9
• Đường kính lỗ nhỏ nhất: XY: 1.5 mm. Z: 1 mm. Hình 2.14: Hướng của lỗ in [3]. • Đường kính trục nhỏ nhất: Thêm các góc bo để giảm khả năng bị đứt, gãy khi in. XY: 3 mm. Z: 3 mm. Hình 2.15: Hướng các trục [3]. • Kích thước nhỏ nhất khi làm rãnh: Mặt trên: H: 0,13 mm; W: 0,5 mm. Mặt trước ngang: H: 1,5 mm; D: 0,5 mm. Mặt trước dọc: W: 0,5 mm; D: 0,5 mm. Hình 2.16: Hướng của các rảnh [3]. • Kích thước nhỏ nhất phần nhô lên: Mặt trên: H: 0,13 mm; W: 1 mm. Mặt trước ngang: H: 1,3 mm; D: 0,5 mm. Mặt trước dọc: W: 1 mm; D: 0,5 mm. Hình 2.17: Hướng của các phần nhô lên [3]. b. Tối ưu hóa quá trình in: • Chọn bề mặt tiếp xúc với tấm đế là lớn nhất. 10
. Hình 2.18: Chọn bề mặt lớn lớn nhất tiếp xúc với tấm đế [3] • Giảm các phần in cần đỡ. Hình 2.19: Các cách làm giảm phần đỡ khi in [3]. • In cùng lúc nhiều chi tiết: Hình 2.20: In nhiều chi tiết cùng lúc [3]. c. Tối ưu thời gian rửa: 11