Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy in 3D bê tông

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

24
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy in 3D bê tông trình bày kết quả nghiên cứu thiết kế và chế tạo một máy in 3D bê tông cỡ lớn điển hình có kích thước tổng thể 4,92x2,53x2,53 m và kích thước cấu kiện lớn nhất có thể in được lên đến 1,8x1,8x2,5 m. Đây là sản phẩm máy in 3D bê tông đầu tiên của Việt Nam.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy in 3D bê tông

Tạp chí Vật liệu và Xây dựng Tập 11. Số 6 (2021) 1JKLrQFứXWKLếWNếYjFKếWạRPi\LQ'ErW{QJ Lê Cao Chiến , Nguyễn Văn Tuấn , Lê Trung Thành , Phùng Thị Mai Phương1 1* 2 1 1 Viện Vật liệu Xây dựng, Số 235 Nguyễn Trãi, P. Thanh Xuân Trung, Q. Thanh Xuân, TP. Hà Nội 2 Khoa Cơ khí – Cơ điện tử, Trường Đại học Phenikaa TỪ KHOÁ TÓM TẮT %rW{QJ &{QJQJKệLQ'ErW{QJKLện nay là đạLGLện điểQKuQKFủDQJjQK[k\GựQJYềYLệFiSGụQJF{QJQJKệFủD&iFK Đầu iQ PạQJF{QJQJKLệSOầQWKứtư vào kỹWKXậW[k\GựQJKLện đại. ĐểFyWKểKLệQWKựFKRiNỹWKXậWLQ'ErW{QJ Điều khiển WURQJFKếWạRFiFFấXNLệQYừDFyNKảnăng chịXOựFWốWYừDFyKuQKGiQJNLếQWU~FWKẩPPỹđẹSWKuPi\LQ' ,Q' ErW{QJFKtQKOjF{QJFụTXDQWUọQJQKấW%jLEiRQj\WUuQKEj\NếWTXảQJKLrQFứXWKLếWNếYjFKếWạRPộWPi\ LQ'ErW{QJFỡOớn điển hình có kích thướFWổQJWKể[[2,53 m và kích thướFFấXNLệQOớQQKấWFy WKểin được lên đếQ[[2,5 m. Đây là sảQSKẩm máy in 3D bê tông đầXWLrQFủD9LệW1DP .(
WD\QJKềF{QJQKkQKLệQQD\&iFKạQFKếFốKữXFủDNỹWKXậW[k\GựQJ >@EằQJNỹWKXật ép đùn hỗQKợSErW{QJ6ửGụng phương pháp này YớLYậWOLệXErW{QJKRjQWRjQFyWKểđượFJLảLTX\ếWEằQJF{QJQJKệ FyWKểWạRUDFiFEức tườQJXốQFRQJKD\FiFYậWWKểKọDWLếWFầXNỳFy LQ ' Er W{QJ ,Q ' Oj PộW Nỹ WKXậW FKế Wạo đắS OớS $GGLWLYH NếWFấXYữQJFKắc hơn so với phương pháp xây dựQJWUX\ềQWKốQJĐộ PDQXIDFWXULQJWHFKQLTXH), trong đó vậWOLệu đượFNếWQốLYớLQKDXWKHR PịQFủa quá trình ép đùn vậWOLệu đạt đượFEằQJFiFKNLểm soát độFKả\ WừQJOớp đểKuQKWKjQKQrQYậWWKểFầQJLDF{QJWừGữOLệXP{KuQK Fủa đầu đùn theo hướQJGọFYjQJDQJ7X\QKLrQF{QJQJKệQj\Fy WKLếWNế'>@4XiWUuQKEắt đầXYớLP{KuQKWKLếWNế'EằQJSKầQ QKữQJKạQFKếOjEịJLớLKạn trong ép đùn dọc, do đó mang lạLFiFFấX Pềm máy tính. Sau đó mô hình này đượFFKX\ển sang địQKGạQJQJ{Q WU~FOLrQNếW'PởUộQJWKHRFKLềXGọFFủDKuQKSKẳQJ
&ấXWU~F QJữ SKkQ YQJ NK{QJ JLDQ WLrX FKXẩQ 67/ 6WDQGDUG 7HVVHOODWLRQ 'WạRYLền có vai trò như“ván khuôn” ban đầXFyWKểNKiSKứFWạp để /DQJXDJH) đưa ra các thông tin vềWọa độYjUDQKJLớLFủa các đối tượQJ WKựFKLệQNKLVảQ[XấWW\WKXộc vào kích thướFYjKuQKGạQJFủDYậW FầQFKếWạR7Lếp đến các đối tượng in đã đượFSKkQYQJNK{QJJLDQ WKểđượFLQ9Lệc đúc bê tông tuầQWựEịgián đoạn trong “ván khuôn” này đượFFắWWKjQKFiFOớSYớLFKLềXGầ\FiFOớSEằQJQKDXSau đó, GRiSVXấWWKủy tĩnh và tính chất cơ họF\ếXFủa bê tông đùn có thểGẫQ FiFOớp đượFFKX\ển đổLWKjQKPm*FRGHOjFiFWậSWLQFKứDWK{QJWLQ đếQFiFYQJOLrQNếW\ếXJLữDFiFOớS đường in đểđiềXNKLểQPi\LQFKếWạRYậWWKểLưu đồTX\WUuQKđểWLếQ KjQKin 3D đượFWKểKLện như trong Hình 1. /LrQKệWiFJLảOHFDRFKLHQ#JPDLOFRP JOMC 15 1KậQQJj\VửD[RQJQJj\FKấSQKậQđăng 04/11/2021
Tạp chí Vật liệu và Xây dựng Tập 11. Số 6 (2021) Giai đoạQLQWKựFKLệQEởLPi\LQ'OjPộWKệWKốQJJLjQGẫQ độQJ PộW Eộ đầu in đượF điềX NKLển để địQK Yị đầX LQ WKHR Wọa độ 'HVFDUWHV;
6ựSKốLKợSJLữDWốc độGLFKX\ểQFủDđầXLQ Yj Wốc độ GzQJ QJX\rQ OLệX được đùn ra Oj UấW TXDQ WUọQJ để WạR UD đườQJLQPRQJPXốQ +uQK0{KuQKNỹWKXậW&RQWRXU&UDIWLQJin đườQJYLềQNếWFấXYj VảQSKẩm điểQKuQK 7ừQKữQJnăm 200ĐạLKọc Loughborough, Vương QuốF$QK đã nghiên cứXSKiWWULểQNỹWKXậWLQ'ErW{QJ'&RQFUHWH3ULQWLQJ
GựDWUrQQJX\rQWắc ép đùn, tương tựnhư chếWạo đườQJYLềQFủDF{QJ QJKệ&RQWRXU&UDIWLQJ, đồQJWKờLFyWKểWKựFKLện in các đườQJYLềQ SKứFWạSYjOLrQNếWFKặWFKẽYớLQKDX&KtQKQKờđặc điểPQj\' Concrete Printing đượF[HPOjJLảLSKiSWLềm năng nhấWWURQJ[k\GựQJ KLệQQD\EởLYuF{QJQJKệQj\FyWKểFKếWạRQKDQKUDFiFWzDQKjF{QJ trình đồQJGạQJKjQJORạt cũng như in ra các cấXNLệQQJ{LQKjFy +uQK0{WảFấXWU~FPi\LQ' NLếQWU~FNKiFQKDX7URQJF{QJQJKệQj\KỗQKợp bê tông đượFYậQ FKX\ểQTXDPộWKệWKốQJống và bơm được điềXNKLểQWựđộQJFXốL ÉS GụQJ F{QJ QJKệ LQ ' Er W{QJ WURQJ [k\ GựQJ WạL 9LệW cùng được đùn qua một vòi phun đểLQFiFOớp bê tông. Đây là mộWTX\ 1DPQKuQFKXQJYẫQFzQFKậPGRWKLếXFiFORại máy in 3D thương mạL WUuQKVảQ[XấWOLrQWụF, trong đó, các lớSYậWOLệu đùn ướWOLrQWLếp đượF YớLJLiFảSKKợS9uYậ\YLệFQJKLrQFứXWKLếWNếYjFKếWạRPi\LQ OLrQNếWYớLQKDXWKHRWầQJ>@Phương pháp này có thểWạRUDFiF 'ErW{QJNKổOớQOj\rXFầXFấSWKLếWQKằPSKiWWULểQYjOjPFKủ EềPặWWLếS[~FOLrQWụFJLữDKDLOớp bê tông in. Do đó, sẽtránh đượF F{QJQJKệ LQ'ErW{QJSKKợSYới điềXNLệQNLQKWếNỹWKXậWWạL FiFNKRảQJWUốQJKuQKKọFJLữDKDLOớSWURQJNỹWKXậWLQ'>@ 9LệW1DP%jLEiRQj\WUuQKEj\NếWTXảQJKLrQFứXWKLếWNếYjFKếWạR Pi\LQ'ErW{QJcó mô hình như trong Hình 5đểLQNếWFấXFyNtFK thướF Wối đa 1,8 m x 1,8 m x 2,5 m. ĐộQJ cơ bướF Fy Wốc độ vòng/phút đượFOựDFKọn là cơ cấXFKấSKjQKWUrQWấWFảFiFWUục để Wối ưu vềFKLSKtYjFXQJFấSFKức năng mong muốn. Động cơ bướFFy P{PHQ[RắQFDRFKRSKpSPi\LQWKựFKLệQFiFFKX\ển độQJWốc độ FDRFầQWKLếWNKLLQSKXQ0ỗi động cơ đượFJKpSQốLYới trình điềX NKLển bướFKRạt độQJởFKếđộvi bướFPLFURVWHSSLQJ) cho phép độQJ cơ bướFGừng và địQKYịWạLYịWUtQửa bướFJLữa 2 bước đủ. Ưu điểP +uQK.ỹWKXậWLQ'ErW{QJ'&RQFUHWH3ULQWLQJ
YjVảQSKẩPFy Fủa phương pháp này là động cơ có thểKRạt độQJYới góc bướFQKỏ đườQJFRQJ>@ độFKtQK[iFFDR'R[XQJFấSFyGạng sóng nên động cơ hoạt độQJrP hơn, hạQFKếđượFYấn đềFộng hưởng khi động cơ hoạt độQJ Trong các quy trình in đắSOớSNKảnăng bơm và tính ổn địQK Fủa quá trình đùn là rấWTXDQWUọng. ĐặFWtQKQj\VẽNKiFQKDXW\WKXộF YjRWKjQKSKầQKỗQKợSErW{QJKệWKốQJSKkQSKốLYjđầXLQ7K{QJ VốNỹWKXậWFKXQJWURQJTXiWUuQKin 3D bê tông đượFSKkQORạLWKjQK Eốn đặFWtQKFKtQKEDRJồP>@ - .Kảnăng bơm+ỗQKợSErW{QJGLFKX\ểQTXDKệWKốQJSKkQSKốL GễGjQJYjWLQFậ\ - .Kảnăng in6ợLErW{QJLQUDJLữđượFKuQKGiQJổn địQKYjOLrQWụF - .Kảnăng xây.Kảnăng chốQJELếQGạQJFủDFiFOớp bê tông, đượF WạRUDEởLFiFVợLErW{QJLQOLrQNếWYớLQKDXdướLWiFGụQJFủDWảL WUọQJEảQWKkQYjWảLWUọQJFủDFiFOớSErW{QJSKtDWUrQLQUDVDX - 7KờLJLDQWKLF{QJ.KRảQJWKờLJLDQPjKỗQKợSErW{QJJLữđượF NKảnăng bơm, khảnăng in và NKảnăng xây WURQJGXQJVDLFyWKểFKấS QKận đượF +uQK0{KuQKPi\LQ'ErW{QJđượFQJKLrQFứXWKLếWNếYjFKếWạR JOMC 16
Tạp chí Vật liệu và Xây dựng Tập 11. Số 6 (2021) 7KLếWNếYjFKếWạRNKXQJFKRPi\LQ' đềFRQJY}QJNK{QJJk\ảnh hưởng đến độFKtQK[iFNKLLQWUục Y đượF WKLếWNếVửGụQJEộWUX\ền động thanh răng –bánh răng nhằPNK{QJJk\ Khung cơ khí đượFWKLếWNếđảPEảR\rXFầXNỹWKXật như sau: ra độtrượt, độUXQJ7Uục Y đượFWKLếWNếOớQQKấWYjFKắFFKắQQKấW Dung sai độSKẳQJPPFKLều dài, Dung sai độSKẳQJEềPặW WURQJKệWKốQJPi\LQ, đượFJLDFốEằQJKệNKXQJFKịXOực đểtăng độ PP'XQJVDLJLữDFiFEềPặWVRQJVRQJPPFKLềXGjL'XQJVDL YữQJFKắFFKRPi\LQ+uQKWKểKLệQEảQYẽWKLếWNếWUụF
SKiSKLệXTXảiSVXất đùn phải đượFKLệXFKỉQKWKHRFKX\ển độQJFủD đầu in. Tuy nhiên khi xem xét đồQJWKờLFiF\ếXWốnhư độSKứFWạS WKXậQWLệQWURQJVảQ[XấWNKảnăng tạRiSOực thì cơ cấXWUục vít đượF đánh giá cao hơn>@ +uQK%ảQYẽWKLếWNếWUụF= 7UụF
Tạp chí Vật liệu và Xây dựng Tập 11. Số 6 (2021) cơ bướFWURQJNKLQJXồQFấp cho động cơ trựFWLếSWừQJXồn điệQ7UuQK điềXNKLển động cơ thườQJFyVẵQởGạQJPạFKWtFKKợS,&
0ạFK điệQWử, trình điềXNKLển động cơ hoạt động như bộNKXếch đạLGzQJYu FK~QJOấ\PộWWtQKLệXQKỏWừEộđiềXNKLểQYjWạo ra đầXUDJLốQJWtQ KLệu đầu vào nhưng dòng cao hơn. Hệ WKống này cho phép động cơ KRạt độQJởdòng điệQFDRVẽNK{QJOjPKỏQJERPạch điềXNKLểQ D
Cơ cấXWUụFYtW E
Cơ cấXSLWWRQJ F
Cơ cấXNKtQpQ +uQK&iFORại cơ cấu đượFVửGụng trong ép đùn trong in 3D bê tông ĐầXLQErW{QJđượFWKLếWNếGạQJWUụ, đườQJNtQKFấp đểFKứD YậWOLệu trướFNKLYtWWảLFKX\ểQKỗQKợSErW{QJđến đầXLQ%ộSKậQ này được điềXNKLểQEằng 1 động cơ servo có điềXNKLểQWốc độTXD\ &yWKểWLếSOLệXEằQJWD\KRặFWựđộQJWK{QJTXDPộWPi\bơmErW{QJ Đầu in đượFWKLếWNếWKiROắSGễdàng đểFyWKểthay đổLELrQGạng đầX LQNKLFầQWKLếW[HP+uQK&ụm đầu in đượFOắSYớLWUụF;EằQJFiF +uQK%RPạch điềXNKLểQ EXO{QJ +uQKSơ đồPạch điềXNKLểQPi\LQ'ErW{QJ +uQK7KLếWNếFụm đầXLQ 3KầQPềm điềXNKLểQ 7KLếWNếYjFKếWạRKệWKốQJđiện và điềXNKLểQ +ệ WKống điềX NKLểQ FKR Pi\ LQ ' EDR JồP KDL WKjQK SKầQ 0ạch điềXNKLểQ FKtQK SKầQ Pềm điềX NKLểQ ILUPZDUH
Yj SKầQ PềP FắW OớS 3KầQ Pềm điềXNKLển đượFWtFKKợSYjRERPạFKFKủFủDPi\LQFyFKứF %RPạch điềXNKLển đượFWạRWKjQKWừKDLWKjQKSKầQ%ộvi điềX năng GịFKKLểXPm*FRGH YjJửLFiFOệnh tương ứng đếQ FiFWKjQK NKLểQYjEảQJPạFK&iFWKjQKSKầQQj\FyWKểđượFNếWKợSWKjQK SKầQFủDPi\LQđểđiềXNKLểQFiFWUụF;
Tạp chí Vật liệu và Xây dựng Tập 11. Số 6 (2021) 3KầQPềPFắt, được cài đặWWUrQPi\WtQKFiQKkQWạR*FRGH cho chương trình điềXNKLểQPi\LQ>@4XLWUuQKFKếWạRPộWWKjQK SKầQVửGụQJNỹWKXậWLQ'QyLFKXQJEắt đầXWừILOHP{KuQK'Fy WKểđượFYẽ WUrQFiFSKầQ PềPYẽ' FKX\rQ Gụng như AUTOCAD, SOLIDWORD, SKETCHUP,… TậSWLQ'VẽđượFFKX\ển đổLVDQJđịQK GạQJPjPi\LQ'FyWKểKLểXYjQKậQGạng thường là địQKVạQJ67/ &iFILOHđịQKGạQJ67/FKứDWK{QJWLQYềPỗLOớSLQđượFJửi đếQSKầQ PềPFắWOớS3KầQPềPFắWOớSFKRSKpSTXảQOमP{KuQK67/WKựF KLện các điềXFKỉQKQKỏđốLYớLKuQKGạQJFủDPộWSKầQVửDOỗLWKD\ đổi hướQJFiFEộSKậQFKỉđịnh độGj\OớSYjlượQJYậWOLệu đùn, chấW lượng in, thay đổLFiFWK{QJVốJLDF{QJP{SKỏQJTXiWUuQKYjWạR đườQJLQ7ấWFảFiFOỗLFyWKể[ả\UDWUrQP{KuQKLQ'đềXFyWKể đượFVửa và điềXFKỉQKWURng bướFQj\.KLWấWFảFiFWKDRWiFYớLP{ hình STL đượFWKựFKLện, chương trình cắWOớSVẽWạRUDPm*FRGH* FRGHđượFWảLOrQWUựFWLếSWừ3&EằQJJLDRGLệQ:HEFiSKRặFWKẻQKớ &KếWạRYjOắp đặWPi\LQ'ErW{QJ E
0ẫXLQWKử Trên cơ sởQJKLrQFứXWKLếWNếPi\LQ'ErW{QJđầXWLrQFủD +uQK+ệWKốQJPi\in 3D bê tông đầXWLrQFủD9Lệt Nam đượF 9LệW1DPđãđượFFKếWạRWKjQKF{QJ+uQK
Yới kích thướFWổQJ WKLếWNếYjFKếWạRWạL9LệQ9ậWOLệX[k\GựQJ%ộ;k\GựQJ WKể[[PWốc độLQWối đa 250 mm/s, tốc độSKXQKỗQ KợSErW{QJđạWWối đa 50 lít/phút đểFyWKểin đượFNếWFấXFyNtFK .ếWOXậQ thướFWối đa 1,8 m x 1,8 m x 2,5 m0i\LQ'ErW{QJFyKệNếWFấX UấWFKắFFKắn và cân đốLNK{QJFyEộSKậQQjRFủDPi\LQEịUXQJYj &{QJQJKệLQ'ErW{QJđangWUởWKjQKF{QJQJKệKLện đạLFy ELếQGạQJ&iFEjLNLểPWUDFKX\ển độQJFKRWKấ\WtQKWRjQYẹQFủD NKảnăng ứQJGụQJUộQJUmLWURQJQJjQK[k\GựQJ7URQJYjLWKậSNỷ YLệFOắp đặWPi\LQYjWKjQKF{QJFủDWKLếWNếđượFSKiWWULểQ3KầQ YừDTXDF{QJQJKệin 3D bê tông đã có bướFWLến vượWEậc và đã chứQJ cơ khíKệWKống đLệQYjSKầQPềm điềXNKLểQPi\cũng đã đượFWULểQ PLQKOjF{QJQJKệđáng tin cậ\đểFKếWạo đượFFiFVảQSKẩPNếWFấX NKDLOắp đặWYjSKiWWULểQđồQJEộđểđảPEảRPi\LQ'ErW{QJKRạW F{QJWUuQKYớLWtQKWKẩPPỹNLếQWU~FFDRWKkQWKLệQYới môi trườQJ độQJKRjQWRjQổn địQK &{QJQJKệLQ'ErW{QJKRjQWRjQFyWKểFạQKWUDQKYớLFiFF{QJQJKệ WKLF{QJ[k\GựQJthông thườQJYềWốc độWtQKVẵQFyYjFKLSKt 0i\LQ'ErW{QJFỡOớn đầXWLrQFủD9Lệt Nam, có kích thướF WổQJWKể4,92×2,53×2,53 m và kích thướFFấXNLệQOớQQKấWFyWKểLQ được lên đếQ[[Pđã đượFWKLếWNếFKếWạRYjOắSđặWWạL 9LệQ9ậWOLệX;k\GựQJ%ộ;k\GựQJ.ếWTXảQJKLrQFứXQj\đã đánh GấXPộWFộWPốFTXDQWUọQJWURQJYLệFOjPFKủPộWWURQJFiFORạLKuQK F{QJQJKệđạLGLệQFủDQJjQK[k\GựQJ WURQJFXộF&iFKPạQJF{QJ QJKLệSOầQWKứtưWạL9LệW1DP %jLEiRQj\OjPộWSKầQNếWTXảQJKLrQFứXFủDQKLệPYụFấS %ộ;k\GựQJ1JKLrQFứXứQJGụQJF{QJQJKệLQ'WURQJFKếWạR YậWOLệX[k\Gựng tính năng cao", mã số5'1KyPWiFJLảWUkQ WUọQJFảm ơn Bộ;k\Gựng đã tạo điềXNLệQYjKỗWUợFK~QJW{LKRjQ WKjQKQJKLrQFứu mang tính độWSKiJySSKầQYjRVựSKiWWULểQFủD F{QJQJKệ[k\GựQJWURQJFXộF&iFKPạQJF{QJQJKLệSOầQWKứWạL 9LệW1DP 7jLOLệXWKDPNKảR >@ ,]DEHOD+DJHU$QQD*RORQND5RPDQ3XWDQRZLF]“'SULQWLQJRIEXLOGLQJV DQGEXLOGLQJFRPSRQHQWVDVWKHIXWXUHRIVXVWDLQDEOHFRQVWUXFWLRQ"”, Procedia (QJLQHHULQJS– D
0i\LQ'ErW{QJ JOMC 19
Tạp chí Vật liệu và Xây dựng Tập 11. Số 6 (2021) >@ KWWSVZZZHHFVSVXHGXQHZVDUFKLYHPHPDULDOLGSULQWHG >@ %XVZHOO5$/HDOGH6LOYD:5-RQHV6='LUUHQEHUJHU-'SULQWLQJ FRQFUHWHV\VWHPFRPPHUFLDOL]DWLRQDVS[ XVLQJ FRQFUHWH H[WUXVLRQ $ URDGPDS IRU UHVHDUFK &HPHQW DQG &RQFUHWH >@ Wolfs RJM, Bos FP, Salet TAM, “(DUO\DJHPHFKDQLFDOEHKDYLRXURI'SULQWHG 5HVHDUFK– FRQFUHWH 1XPHULFDO PRGHOLQJ DQG H[SHULPHQWDO WHVWLQJ”. Cem &RQFU 5HV >@ *RVVHOLQ&'XEDOOHW55RX[3K*DXGLOOLqUH1'LUUHQEHUJHU-0RUHO – 3 /DUJHVFDOH ' SULQWLQJ RI XOWUDKLJK SHUIRUPDQFH FRQFUHWH – D QHZ >@ KWWSVFRERGFRPJDQWU\YHUVXVURERWLFDUPV\VWHPV SURFHVVLQJURXWHIRUDUFKLWHFWVDQGEXLOGHUV0DWHULDOV 'HVLJQ– >@ 6 /LP 5$ %XVZHOO 77 /H 6$ $XVWLQ $*) *LEE 7 7KRUSH “'HYHORSPHQWV LQ FRQVWUXFWLRQVFDOH DGGLWLYH PDQXIDFWXULQJ SURFHVVHV”, >@ /H7UXQJ7KDQK$XVWLQ6$/LP6%XVZHOO5$*LEE$*)7KRUSH $XWRPDWLRQLQ&RQVWUXFWLRQ 7 0L[ GHVLJQ DQG IUHVK SURSHUWLHV IRU KLJKSHUIRUPDQFH SULQWLQJ FRQFUHWH >@ %HKURNK .KRVKQHYLV 'RRLO +ZDQJ .H7KLD