Công nghệ In 3D và ứng dụng thực tế
Công nghệ in 3D, hay còn gọi là chế tạo đắp lớp, là quá trình kết hợp nhiều công đoạn để tạo ra vật thể ba chiều Trong kỹ thuật này, các lớp vật liệu được chồng lên nhau và được điều khiển bởi máy tính, cho phép tạo ra các hình dạng đa dạng từ mô hình 3D hoặc dữ liệu điện tử khác.
Hình 1 1 Một số sản phẩm của công nghệ in 3D
Ứng dụng công nghệ in 3D trong sản xuất và đời sống
Ngành công nghiệp ô tô không chỉ sử dụng công nghệ in 3D để thử nghiệm, thiết kế và sản xuất các bộ phận hoặc công cụ lắp ráp đặc biệt, mà còn để tạo ra những chiếc xe hoàn chỉnh Một ví dụ điển hình cho ứng dụng này là chiếc xe Urbee, minh chứng cho sự phát triển của công nghệ in 3D trong lĩnh vực ô tô.
Công nghiệp điện tử đang ngày càng áp dụng công nghệ in 3D để chế tạo các bộ phận phức tạp từ nhiều chất liệu khác nhau, mở ra những ứng dụng mới cho ngành này.
Ngành hàng không vũ trụ là một trong những lĩnh vực nổi bật ứng dụng công nghệ in 3D, cho phép sản xuất các bộ phận máy bay với hình dạng phức tạp Công nghệ này không chỉ nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn cải thiện chất lượng và độ chính xác của các linh kiện.
Hình 1 2 Demo máy bay drone của hãng hàng không Airbus
• Tương tự, ngành công nghiệp quốc phòng sử dụng in 3D cho các mục đích sản xuất đặc biệt và tiết kiệm chi phí
Hình 1 3: Tên lửa được in 3D
Các công nghệ in 3D phổ biến hiện nay
Dựa trên cơ sở vật liệu dạng lỏng
-Là công nghệ sử dụng tia sáng (tia laser, tia UV hoặc tia sáng bình thường) làm đông
Công nghệ in 3D sử dụng lớp photopolymer lỏng (polymer quang hóa) cho phép hình thành các vật thể 3D bằng cách chiếu ánh sáng vào từng lớp Sau khi chi tiết được lấy ra từ hệ thống SLA, nó cần trải qua quy trình hậu xử lý để hoàn thiện sản phẩm Đây là công nghệ tiên tiến nhất hiện nay, cung cấp độ dày lớp nhỏ nhất và chi tiết tốt nhất.
Hình 1 5 : Nguyên lý hoạt động của phương pháp SLA
Dựa trên cơ sở vật liệu dạng khối
Các hệ thống tạo mẫu nhanh sử dụng vật liệu cơ bản dạng khối bao gồm nhiều hình thức như dây, cuộn, tờ và vật liệu dát mỏng như giấy gỗ Phương pháp phổ biến nhất trong số này là LOM (Laminated Object Manufacturing), trong đó sử dụng vật liệu dạng tấm để tạo ra các mẫu.
Hình 1 6 Nguyên lý hoạt động của phương pháp LOM
Dựa trên cơ sở vật liệu dạng bột
Nguyên liệu dạng bột được chứa trong các bồn, sau đó được xếp chồng lên nhau bằng các bánh lăn (roller) để cuộn và kéo phẳng thành lớp mỏng Biên dạng của từng lớp được hình thành thông qua việc sử dụng tia laser, giúp làm nóng chảy bột và liên kết lớp trên với lớp dưới.
Hình 1 7.Nguyên lý hoạt động của phương pháp tạo mẫu nhanh SLS
Dựa trên cơ sở vật liệu dạng SỢI
Công nghệ in 3D FDM (Fused Deposition Modeling)
Nguyên lý làm việc của công nghệ tạo mẫu nhanh FDM dựa trên việc đùn nhựa nóng chảy và hóa rắn từng lớp để hình thành cấu trúc mẫu Vật liệu được cung cấp từ cuộn dây và được kéo vào hệ thống đầu đùn nhờ các con lăn Trong quá trình di chuyển, vật liệu sẽ được gia nhiệt để hóa dẻo trước khi được đùn ra ngoài với áp lực phù hợp, đảm bảo tốc độ ra và tốc độ hóa dẻo tương ứng.
Quy trình FDM bao gồm các bước cơ bản để tạo ra mô hình chi tiết, bắt đầu từ thiết kế mô hình CAD và sau đó chuyển đổi mô hình này sang định dạng phù hợp.
STL (Stereolithography) là định dạng file mà máy tính sử dụng để phân tích và xác định mô hình cho quá trình sản xuất Công nghệ này cắt lớp mô hình theo mặt cắt ngang, tạo ra các mẫu bằng cách chồng lớp từng phần lên nhau Sau khi hoàn thành, các mẫu này sẽ được làm sạch để đạt được chất lượng tốt nhất.
Hình 1 8 Nguyên lý hoạt động của FDM
Hình 1 9 Hình ảnh minh họa tạo ra mô hình mẫu máy FDM
Công nghệ in 3D FDM hiện đang là công nghệ phổ biến nhất nhờ vào sự đơn giản và dễ dàng trong quá trình chế tạo Tôi quyết định nghiên cứu độ bền uốn của các chi tiết được sản xuất bằng công nghệ này vì khả năng ứng dụng rộng rãi của nó trong nhiều lĩnh vực.
1.3.Tính cấp thiết của đề tài:
Trong ngành công nghiệp sản xuất, công nghệ in 3D cho phép tạo ra các mẫu vật thể phức tạp một cách nhanh chóng, điều mà các phương pháp gia công truyền thống thường khó khăn hoặc không thể thực hiện được.
Độ bền của sản phẩm in 3D hiện vẫn còn hạn chế, vì vậy nghiên cứu về độ bền uốn của sản phẩm trở thành một vấn đề cần thiết.
1.4 Các nghiên cứu trong và ngoài nước:
1.4.1.Các nghiên cứu trong nước:
Nghiên cứu thiết kế chế tạo và điều khiển CNC hệ thống tạo mẫu nhanh
Tác giả PGS.TS Đặng Văn Nghìn
Viện Cơ học và Tin học ứng dụng
Mục tiêu của đề tài là phát triển công nghệ và thiết kế phần mềm cắt lớp cùng phần mềm điều khiển máy tạo mẫu nhanh theo công nghệ đùn với chi phí hợp lý cho các doanh nghiệp Việt Nam Đồng thời, đề tài cũng hướng tới việc xây dựng và phát triển đội ngũ khoa học chuyên sâu trong lĩnh vực tạo mẫu nhanh.
Sản phẩm từ đề tài này có tiềm năng ứng dụng lớn trong các doanh nghiệp nhựa và khuôn mẫu, đồng thời có thể được áp dụng trong lĩnh vực thiết kế và phát triển sản phẩm Điều này giúp rút ngắn thời gian từ giai đoạn thiết kế đến khi hoàn thiện sản phẩm, với các ứng dụng trong sản xuất đồ chơi, khảo cổ và y học.
Nghiên cứu Tối ưu hóa thông số quá trình nhằm cải thiện độ bền nén của sản phẩm FDM
Tác giả PGS.TS Thái Thị Thu Hà
TS Huỳnh Hữu Nghị, Trần Minh Tôn Trường Đại Học Bách Khoa tp Hồ Chí Minh
Nghiên cứu này nhằm mục tiêu phân tích các thông số như bề dày lớp, hướng tạo mẫu, góc raster, khoảng hở và chiều rộng raster, nhằm đánh giá ảnh hưởng của chúng đến độ bền nén của sản phẩm FDM, do tính dị hướng của sản phẩm này.
Bài báo này điều chỉnh các yếu tố như kiểu điền đầy, mật độ điền đầy, số lớp thành, bề dày lớp và góc raster để cải thiện độ bền nén của sản phẩm FDM Sử dụng phương pháp thiết kế thí nghiệm (DOE) giúp xác định số lượng thí nghiệm cần thiết với độ tin cậy cao Phương pháp Taguchi đã được áp dụng để phân tích kết quả thí nghiệm, từ đó xác định bộ thông số tối ưu nhất nhằm tăng cường độ bền nén.
Nghiên cứu Sự ảnh hưởng của khe hở đường in đến độ bền và đặc tính cơ học của Polycarbonate trong in 3D – FDM
Tác giả PGS.TS Phan Quang Thế
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - ĐH Thái Nguyên
Mục tiêu của nghiên cứu thực nghiệm là phân tích ảnh hưởng của khoảng cách giữa các sợi in đến độ bền và đặc tính của vật liệu PC trong in 3D Thông qua các thí nghiệm kéo và nén, nghiên cứu cho thấy sự thay đổi khoảng cách giữa các sợi in dẫn đến sự biến đổi cấu trúc, từ đó ảnh hưởng đến độ bền và các đặc tính của sản phẩm in.
Nghiên cứu các thông số làm việc ảnh hưởng đến độ chính xác sản phẩm của máy in 3D hai đầu phun theo công nghệ FDM
Tác giả Đoàn Yên Thế
Khoa Cơ khí, Trường Đại học Thủy lợi
Mục tiêu nghiên cứu là thiết kế và chế tạo máy in 3D hai đầu phun, đồng thời khảo sát ảnh hưởng của các thông số làm việc như độ dày lớp in, tốc độ in và độ điền đầy đến độ chính xác và chất lượng bề mặt của chi tiết in 3D Phương pháp thực nghiệm Taguchi được áp dụng để thiết kế thí nghiệm và đánh giá mức độ ảnh hưởng của từng thông số đến độ chính xác của mẫu in 3D.
1.4.2.Các nghiên cứu ngoài nước:
Bài nghiên cứu của K.G Jaya Christiyan (2016)
Nghiên cứu cho thấy rằng tính chất cơ học của hỗn hợp ABS in 3D bị ảnh hưởng bởi các thông số quá trình Cụ thể, ứng suất kéo giảm khi tăng độ dày lớp và tăng tốc độ in Tuy nhiên, hiệu ứng này ít rõ rệt hơn khi độ dày lớp được gia tăng.
ABS + hydrous magnesium silicate composite; FDM; Additive Manufacturing; Rapid prototype; 3D printing; Tensile Strength; Flexural Strength; Mechanical Properties
Bài nghiên cứu của Mohamad A M J Alhubail (2012)[7]
Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa các thông số trong quy trình FDM nhằm nâng cao độ chính xác của chi tiết in 3D Để đánh giá ảnh hưởng của các thông số đến chất lượng mẫu, phương pháp DOE đã được áp dụng với thí nghiệm toàn phần Bài báo sử dụng máy FDM và vật liệu nhựa ABS M30i Năm thông số chính ảnh hưởng đến đặc tính chi tiết bao gồm độ dày từng lớp, khoảng cách giữa các đường đùn, bề rộng đường đùn, bề rộng đường bao và góc đùn Để cải thiện độ chính xác, các giá trị tối ưu cho các thông số cài đặt là độ dày lớp 0.254mm và bề rộng đường đùn 0.508mm.
Bài nghiên cứu của Anoop Kumar Sood (2011) [9]
Bài luận văn này tập trung vào việc nghiên cứu các thông số tối ưu cho quy trình FDM, nhằm cải thiện độ bền của mẫu in 3D Năm yếu tố chính ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm bao gồm độ dày lớp in, định hướng chi tiết, góc đùn, và bề rộng mỗi lần đùn.
11 khoảng cách giữa những lần đùn Kết quả đạt được là độ bền kéo là 16,34Mpa, độ bền nén là 42,73Mpa, độ bền va đập là 0,47MJ/m 2
Bài nghiên cứu Ranjeet Kumar Sahu[8]
Các nghiên cứu trong và ngoài nước
Các nghiên cứu trong nước
Nghiên cứu thiết kế chế tạo và điều khiển CNC hệ thống tạo mẫu nhanh
Tác giả PGS.TS Đặng Văn Nghìn
Viện Cơ học và Tin học ứng dụng
Mục tiêu của đề tài là làm chủ công nghệ thiết kế và chế tạo phần mềm cắt lớp cùng phần mềm điều khiển máy tạo mẫu nhanh theo công nghệ đùn với giá thành hợp lý cho các doanh nghiệp Việt Nam Bên cạnh đó, đề tài cũng nhằm xây dựng và phát triển đội ngũ khoa học chuyên sâu trong lĩnh vực tạo mẫu nhanh.
Sản phẩm từ đề tài này có tiềm năng ứng dụng lớn trong ngành công nghiệp nhựa và khuôn mẫu, cũng như trong thiết kế và phát triển sản phẩm Việc áp dụng sản phẩm này giúp rút ngắn thời gian từ giai đoạn thiết kế đến khi đưa sản phẩm ra thị trường, đồng thời có thể sử dụng trong các lĩnh vực như sản xuất đồ chơi, khảo cổ học và y học.
Nghiên cứu Tối ưu hóa thông số quá trình nhằm cải thiện độ bền nén của sản phẩm FDM
Tác giả PGS.TS Thái Thị Thu Hà
TS Huỳnh Hữu Nghị, Trần Minh Tôn Trường Đại Học Bách Khoa tp Hồ Chí Minh
Mục tiêu nghiên cứu là phân tích các thông số như bề dày lớp, hướng tạo mẫu, góc raster, khoảng hở và chiều rộng raster, nhằm đánh giá ảnh hưởng của chúng đến độ bền nén của sản phẩm FDM, do tính dị hướng của sản phẩm này.
Bài báo này điều chỉnh các yếu tố như kiểu điền đầy, mật độ điền đầy, số lớp thành, bề dày lớp và góc raster để nâng cao độ bền nén của sản phẩm FDM Sử dụng phương pháp thiết kế thí nghiệm (DOE) giúp xác định số thí nghiệm cần thiết để đạt độ tin cậy cao Phương pháp Taguchi đã hỗ trợ phân tích kết quả thí nghiệm, từ đó xác định bộ thông số tối ưu nhất cho việc tăng cường độ bền nén.
Nghiên cứu Sự ảnh hưởng của khe hở đường in đến độ bền và đặc tính cơ học của Polycarbonate trong in 3D – FDM
Tác giả PGS.TS Phan Quang Thế
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - ĐH Thái Nguyên
Mục tiêu của nghiên cứu này là phân tích ảnh hưởng của khoảng cách giữa các sợi in đến độ bền và đặc tính của vật liệu PC trong in 3D Thông qua các thí nghiệm kéo và nén, nghiên cứu sẽ làm rõ mối liên hệ giữa khoảng cách sợi in và sự thay đổi cấu trúc, từ đó ảnh hưởng đến độ bền và các đặc tính của sản phẩm in.
Nghiên cứu các thông số làm việc ảnh hưởng đến độ chính xác sản phẩm của máy in 3D hai đầu phun theo công nghệ FDM
Tác giả Đoàn Yên Thế
Khoa Cơ khí, Trường Đại học Thủy lợi
Mục tiêu của nghiên cứu là thiết kế và chế tạo máy in 3D hai đầu phun, đồng thời khảo sát ảnh hưởng của các thông số làm việc như độ dày lớp in, tốc độ in và độ điền đầy đến độ chính xác và chất lượng bề mặt của chi tiết in 3D Phương pháp thực nghiệm Taguchi được áp dụng để thiết kế thí nghiệm và đánh giá mức độ ảnh hưởng của từng thông số đến độ chính xác của mẫu in 3D.
Các nghiên cứu ngoài nước
Bài nghiên cứu của K.G Jaya Christiyan (2016)
Nghiên cứu cho thấy rằng các thông số quá trình in 3D ảnh hưởng đáng kể đến tính chất cơ học của hỗn hợp ABS Cụ thể, ứng suất kéo giảm khi tăng độ dày lớp và tăng tốc độ in, nhưng hiệu ứng này ít rõ ràng hơn khi độ dày lớp được tăng lên.
ABS + hydrous magnesium silicate composite; FDM; Additive Manufacturing; Rapid prototype; 3D printing; Tensile Strength; Flexural Strength; Mechanical Properties
Bài nghiên cứu của Mohamad A M J Alhubail (2012)[7]
Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa các thông số của quy trình FDM nhằm cải thiện độ chính xác của chi tiết in 3D Sử dụng phương pháp thực nghiệm toàn phần và thiết kế thí nghiệm (DOE), bài báo đã kiểm tra ảnh hưởng của các thông số đến chất lượng mẫu với máy FDM và vật liệu nhựa ABS M30i Năm thông số chính bao gồm độ dày lớp, khoảng cách giữa các đường đùn, bề rộng đường đùn, bề rộng đường bao, và góc đùn Để nâng cao độ chính xác, các giá trị tối ưu cho các thông số cài đặt được đề xuất là độ dày lớp 0.254mm và bề rộng đường đùn 0.508mm.
Bài nghiên cứu của Anoop Kumar Sood (2011) [9]
Bài luận này tập trung vào việc nghiên cứu các thông số tối ưu cho quy trình FDM nhằm cải thiện độ bền của mẫu in 3D Năm yếu tố chính ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm bao gồm độ dày từng lớp, định hướng của chi tiết, góc đùn, và bề rộng của mỗi lần đùn Những thông số này đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất và độ bền của sản phẩm cuối cùng.
11 khoảng cách giữa những lần đùn Kết quả đạt được là độ bền kéo là 16,34Mpa, độ bền nén là 42,73Mpa, độ bền va đập là 0,47MJ/m 2
Bài nghiên cứu Ranjeet Kumar Sahu[8]
Bài luận văn này nghiên cứu các thông số tối ưu cho quy trình FDM bằng cách áp dụng phương pháp fuzzy logic để cải thiện độ chính xác của mẫu Năm thông số chính ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm bao gồm độ dày từng lớp (A), định hướng của chi tiết (B), góc đùn (C), bề rộng của mỗi lần đùn (D) và khoảng cách giữa những lần đùn (E) Kết quả cho thấy sai số về chiều dài là 0,0391mm, sai số về chiều rộng là 0,0768mm và sai số về chiều cao là 0,1079mm.
1.5 Mục đích nghiên cứu đề tài
- Tìm hiểu công nghệ in 3D FDM và phần mềm in Repetier Host
- Thiết kế và chế tạo sản phẩm bằng vật liệu nhựa PLA
-Nghiên cứu và thực nghiệm độ bền uốn theo tiêu chuẩn ASTM D790-15
- Đưa ra nhận xét giúp tìm ra phương án tối ưu nhất để sản phẩm có độ bền uốn cao nhất
1.6 Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn đề tài
- Nghiên cứu về thông số in 3d trên công nghệ FDM bằng vật liệu nhựa PLA
- Độ bền uốn của chi tiết in 3d bằng phương pháp thử nghiệm của chi tiết nhựa PLA
- Đánh giá độ bền uốn của sản phẩm nhựa
Khi thay đổi thông số in ảnh hưởng như thế nào đến độ bền uốn đến chất lượng sản phẩm
Do còn nhiều hạn chế về thời gian cũng như trang thiết bị nên phạm vi nghiên cứu như sau :
- Do tính đa dạng của sản phẩm nhựa và loại công nghệ in 3D nên chỉ nghiên cứu vật liệu nhựa PLA và in trên công nghệ FDM
- Vẫn còn có nhiều loại thông số in trên phần mềm chưa được in thực nghiệm để tiến hành kiểm nghiệm độ bền
- Do hạn chế về thời gian in và chi phí kiểm nghiệm độ bền uốn còn khá cao
1.7 Phương pháp nghiên cứu Để thực hiện luận văn này người thực hiện đã tiến hành bằng phương pháp:
- Tham khảo tài liệu nhằm bổ sung kiến thức, cơ sở lý luận và phương pháp luận
- Sử dụng công nghệ in 3 D công nghệ FDM sản phẩm nhựa PLA
- Sử dụng phần mềm vẽ 3D solidwork vẽ vật thể
- Sử dụng phần mềm Repetier Host để thiết lập thông số in sản phẩm
- Thí nghiệm trên máy kéo nén vạn năng Shimadzu Autograph AG-X 20 Kn
- Tiếp thu đóng góp ý kiến của thầy hướng dẫn
* Phương tiện nghiên cứu và thực hiện: Bao gồm tài liệu, máy tính, máy in 3D vật liệu…
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ
2.1 Cơ sở lý thuyết về công nghệ in FDM
Công nghệ in 3D FDM (Fused Deposition Modeling) đang ngày càng phát triển và đáp ứng tốt các yêu cầu hiện đại cho việc sản xuất các bộ phận và mô hình chức năng.
Công nghệ in 3D FDM cho phép sản xuất các sản phẩm phức tạp mà công nghệ truyền thống không thể thực hiện, bao gồm các sản phẩm có kết cấu phức tạp, khoảng rỗng bên trong với vỏ ngoài kín, và những sản phẩm mang tính chất trừu tượng.
Công nghệ in 3D FDM là giải pháp tiết kiệm chi phí, dễ dàng sửa chữa và thay thế các chi tiết máy móc, cho phép in ấn với số lượng lớn và tiêu tốn ít nguyên liệu Công nghệ này thường được áp dụng cho các sản phẩm yêu cầu khả năng chịu lực cao và có tốc độ tạo hình 3D nhanh chóng Vật liệu nhựa nhiệt dẻo được sử dụng trong quá trình in là không độc hại, không mùi, giúp bảo vệ môi trường Hơn nữa, thiết bị in 3D hoạt động với độ ồn rất thấp, tạo sự thoải mái cho người sử dụng.
2.1.2 Nhược điểm Ít khi dùng trong lắp ghép vì độ chính xác không cao Khả năng chịu lực không đồng nhất
Công nghệ in 3D hiện nay đang trở thành xu hướng phổ biến, sử dụng sợi nhựa làm nguyên liệu đầu vào Quá trình này bao gồm việc nung chảy sợi nhựa và sử dụng đầu phun để kéo các sợi nhựa theo hình dạng của từng lớp cắt Các lớp này được đắp chồng lên nhau, từ đó tạo ra sản phẩm 3D hoàn chỉnh.
2.1.3 Nguyên lý hoạt động của máy in 3D với công nghệ FDM
Máy in 3D công nghệ FDM hoạt động bằng cách đùn nhựa nóng chảy và hóa rắn từng lớp, từ đó tạo ra cấu trúc chi tiết dạng khối Vật liệu in được sử dụng dưới dạng sợi có đường kính nhất định.
Sợi có đường kính từ 1.75 đến 3mm được dẫn từ cuộn đến đầu đùn với chuyển động điều khiển bằng động cơ servo Khi sợi được cấp đến đầu đùn, nó sẽ được làm nóng và sau đó được đẩy ra qua vòi đùn lên bề mặt đế.
Máy in 3D (FDM) hoạt động bằng cách đẩy vật liệu nóng chảy qua đầu đùn, di chuyển theo hình dạng 2D Độ rộng của đường đùn có thể thay đổi từ 0,193mm đến 0,965mm, tùy thuộc vào kích thước của miệng đùn Vì miệng vòi đùn không thể thay đổi trong quá trình tạo mẫu, việc phân tích các mô hình trước khi chọn vòi đùn phù hợp là rất cần thiết.
Hình 2 1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của FDM
2.2 Các thông số kỹ thuật cần lưu ý khi chọn máy in 3D (FDM)
- Vật liệu tạo mẫu: là vật liệu được sử dụng để máy in 3D tạo thành sản phẩm cuối cùng
- Vật liệu đỡ: là loại vật liệu tan trong nước hay vật liệu sẽ loại bỏ đi sau khi việc in 3D hoàn thành
Đường kính sợi đùn ra
Đường kính của sợi nhựa được sản xuất phụ thuộc vào kích thước của đầu đùn Khi đường kính đầu đùn lớn hơn, độ chính xác trong kích thước của mẫu in 3D sẽ giảm xuống.
- Nhiệt độ đùn của vật liệu tạo mẫu PLA: 180 – 230˚C
- Nhiệt độ đùn của vật liệu hỗ trợ PLA: 180 - 260˚C
Kích thước tối đa sản phẩm
- Kích thước lớn nhất máy in 3D tạo ra sản phẩm
- Kích thước hình bao ngoài của máy in 3D
Hành trình của các trục (X, Y, Z)
- Máy in 3D (FDM) dùng công nghệ điều khiển CNC cho nên hành trình của các trục sẽ quyết định đến kích thước tối đa của sản phẩm
2.3 Độ bền của chi tiết in 3D
2.3.1 Khái quát về độ bền của chi tiết in 3D
Để đánh giá độ bền của chi tiết nhựa trong công nghệ in 3D, nhiều tiêu chuẩn quốc tế như ASTM, ISO và JIS đã được thiết lập Độ bền của sản phẩm phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm loại nhựa, kỹ thuật in và tuổi thọ sử dụng mong muốn Những loại nhựa bền nhất cho in 3D như PLA, ABS và PETT thường được ưa chuộng Ngoài ra, độ dày sợi nhựa và phần trăm điền đầy cũng ảnh hưởng đến độ bền, với việc điền đầy giúp tiết kiệm thời gian in và giảm chi phí nhựa không cần thiết, đồng thời tăng cường độ bền cho sản phẩm.
16 cạnh đó, nếu kiểm soát không tốt độ điền đầy, có thể làm tăng trọng lượng, chi phí và thời gian in
Dựa vào độ bền của chi tiết, người ta có thể điều chỉnh các thông số chi tiết giúp gia tăng độ bền như:
Temperature Extruder ( Nhiệt độ đầu phun)
Layer Height ( Độ dày lớp nhựa)
Infill Destiny ( Độ điền đầy chi tiết)
Nhiệt độ đầu đùn là một thông số quan trọng, ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm Nếu nhiệt độ quá thấp, vật liệu sẽ ở trạng thái rắn, dẫn đến độ nhớt tăng cao, gây ra lực cản và ma sát trong quá trình đùn Điều này không chỉ làm chậm quá trình đùn mà còn có thể gây tắc nghẽn đầu đùn, rút ngắn tuổi thọ của thiết bị Hơn nữa, nhiệt độ không đủ cũng làm giảm lực liên kết giữa các lớp vật liệu, có thể dẫn đến hiện tượng tróc lớp.
Biểu đồ xương cá ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến chất lượng sản phẩm
Độ dày mỗi lớp (Layer height) trong in 3D phụ thuộc vào đường kính đầu đùn và đường kính sợi vật liệu Mỗi giá trị đường kính đầu đùn và sợi sẽ xác định một giới hạn độ dày lớp nhất định, không được vượt quá một tỷ lệ nhất định so với đường kính sợi.
Hình 2 2 Độ dày lớp (layer thickness)
