Nghiên cứu, thiết kế và khảo nghiệm thiết bị đùn sợi nhựa cho máy in 3D :Báo cáo tổng kết đề tài Khoa học cấp trường - Khoa công nghệ Cơ khí

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC

KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ KHẢO NGHIỆM THIẾT BỊ ĐÙN

SỢI NHỰA CHO MÁY IN 3D

Mã số đề tài: 19.1CK03SV

Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Thanh Quý

Đơn vị thực hiện: Khoa Cơ Khí

TP. Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2021

LỜI CÁM ƠN

Lời đầu tiên chúng em xin chân thành cám ơn quý thầy cô, cán bộ trong Khoa Công

Nghệ Cơ Khí và toàn thể Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Công Nghiệp TP. Hồ Chí Minh

đã tạo điều kiện học tập thuận lợi, truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm cho chúng em

trong suốt quá trình học tập tại trường. Những kiến thức đó là nền tảng góp phần giúp cho

chúng em hoàn thành đề tài này.

Để đề tài được tiến hành thuận lợi và đạt kết quả tốt đẹp thì chúng em cũng đặc biệt

gửi lời cảm ơn đến sự hỗ trợ của Trường Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh đã tài

trợ kinh phí cho quá trình thực hiện đề tài này.

Chúng em xin gửi tới TS. NGUYỄN KHOA TRIỀU lời chúc sức khỏe và lời cám ơn

sâu sắc. Với sự quan tâm, chỉ bảo tận tình chu đáo của thầy, đến nay chúng em đã có thể

hoàn thành, đề tài: "NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ KHẢO NGHIỆM THIẾT BỊ ĐÙN

SỢI NHỰA CHO MÁY IN 3D" đạt kết quả tốt và kịp thời gian.

Với điều kiện về thời gian và kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm thực tiễn của chúng

em chưa có nhiều, vì vậy đề tài này không thể tránh được những sơ xuất, thiếu sót. Chúng

em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô để chúng em có điều

kiện bổ sung, nâng cao kiến thức, hoàn thiện hơn.

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

MỤC LỤC

MỤC LỤC............................................................................................................................................2

PHẦN I. THÔNG TIN CHUNG..........................................................................................................1

I. Thông tin tổng quát.......................................................................................................................1

1.1. Tên đề tài:..............................................................................................................................1

1.2. Mã số:19.1CK03SV ..............................................................................................................1

1.3. Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề tài .......................................................1

1.4. Đơn vị chủ trì: Khoa cơ khí...................................................................................................1

1.5. Thời gian thực hiện: ..............................................................................................................1

1.6. Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có):..........................................................1

1.7. Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài: 15 triệu đồng.......................................................1

II. Kết quả nghiên cứu......................................................................................................................2

1. Đặt vấn đề.................................................................................................................................2

1.1 Tính cấp thiết của đề tài .....................................................................................................2

1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn............................................................................................3

1.2.1 Ý nghĩa khoa học.........................................................................................................3

1.2.2 Ý nghĩa thực tiễn .........................................................................................................4

2. Mục tiêu....................................................................................................................................4

2.1 Mục tiêu tổng quát..............................................................................................................4

2.2 Mục tiêu cụ thể...................................................................................................................4

3. Phương pháp nghiên cứu..........................................................................................................5

4. Tổng kết về kết quả nghiên cứu .............................................................................................11

4.1 Tổng quan về tình hình nghiên cứu..............................................................................11

4.1.1 Tổng quan về tình hình nghiên cứu trên thế giới..................................................11

4.1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước..............................................................................24

4.2 Tính toán và thiết kế máy................................................................................................25

4.3 Tính toán lựa chọn trục vít ..............................................................................................30

4.4 Chọn động cơ ...................................................................................................................32

4.5 Tính toán thiết kế hệ thống phễu cấp liệu của máy..........................................................38

4.6 Tính nhiệt cần cung cấp cho quá trình đùn .....................................................................39

4.7 Tính toán, thiết kế thân máy.............................................................................................40

4.8 Tính toán, thiết kế đầu đùn của máy ................................................................................42

4.9 Tính chọn, thiết kế cụm làm nguội...................................................................................43

4.10 Tính toán thiết kế hệ thống cách nhiệt của máy trong quá trình máy làm việc.............44

4.11 Chế tạo và lắp ráp máy..................................................................................................45

4.12 Thử nghiệm và phân tích...............................................................................................46

5. Đánh giá các kết quả đã đạt được và kết luận ........................................................................53

5.1 Kết quả chế tạo và lắp ghép .........................................................................................53

5.2 Kết quả quá trình đo:....................................................................................................55

5.3 Kết luận ...........................................................................................................................56

6. Tóm tắt kết quả (tiếng Việt và tiếng Anh) .............................................................................56

III. Sản phẩm đề tài, công bố và kết quả đào tạo ...........................................................................58

1.1. Kết quả nghiên cứu (sản phẩm dạng 1,2,3).........................................................................58

1.2. Kết quả đào tạo....................................................................................................................59

IV. Tình hình sử dụng kinh phí......................................................................................................59

V. Kiến nghị ( về phát triển các kết quả nghiên cứu của đề tài) ....................................................59

VI. Phụ lục sản phẩm ( liệt kê minh chứng các sản phẩm nêu ở Phần III) ....................................60

PHẦN II. BÁO CÁO CHI TIẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC..........................................67

PHẦN III. PHỤ LỤC ĐÍNH KÈM ....................................................................................................67

TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................................................68

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ

Hình 1. Máy tạo sợi in 3D với kết cấu 3 cụm........................................................................12

Hình 2. Đo sợi nhựa bằng micrometer...................................................................................12

Hình 3. Kiểm tra độ bền kéo..................................................................................................12

Hình 4. Máy đùn sợi nhựa kiểu vít đôi, đồng tốc ..................................................................13

Hình 5. Máy đùn sợi nhựa tự chế...........................................................................................14

Hình 6. Đo đường kính sợi nhựa ...........................................................................................14

Hình 7 . Máy đùn sợi tự chế có khung...................................................................................15

Hình 8 . Máy đùn sợi nhựa ABS tự chế.................................................................................16

Hình 9 . Máy đùn sợi nhựa đa năng tự chế ............................................................................16

Hình 10 . Máy đùn sợi nhựa Noztek Pro ...............................................................................17

Hình 11 . Máy đùn sợi nhựa Noztek Touch HT ....................................................................18

Hình 12 . Hệ thống tạo và cuộn sợi nhựa của Noztek ...........................................................18

Hình 13 . Quá trình tạo sợi nhựa dùng thiết bị của Noztek ...................................................19

Hình 14 . Hệ thống tạo sợi nhựa của Dynisco .......................................................................20

Hình 15 . Máy đùn sợi nhựa Filabot ......................................................................................20

Hình 16 . Thiết bị kiểm soát đường kính và cuốn sợi nhựa Filabot ......................................21

Hình 17 . Máy đùn sợi nhựa của Thermo Haake...................................................................22

Hình 18 . Máy đùn sợi nhựa Wellzoom.................................................................................23

Hình 19 . Bộ phận tạo sợi Wellzoom.....................................................................................23

Hình 20 . Thiết bị cuốn sợi nhựa Wellzoom..........................................................................23

Hình 21 . Bộ phận làm mát bằng nước Wellzoom ................................................................23

Hình 22 . Thiết bị kiểm soát đường kính sợi nhựa Wellzoom...............................................23

Hình 23 . Máy đùn sợi xuất xứ từ Trung Quốc......................................................................24

Hình 24 . Máy đùn hoạt động bị lỗi.......................................................................................24

Hình 25 . Máy đùn sợi nhựa trục vít đơn...............................................................................25

Hình 26 . Máy đùn sợi nhựa trục vít đôi................................................................................25

Hình 27 . Máy đùn sợi nhựa nhiều trục vít ............................................................................26

Hình 28 . Nguyên lý của máy đùn sợi nhựa đề nghị..............................................................27

Hình 29 . Nguyên lý của máy đùn sợ nhựa đề nghị...............................................................28

Hình 30 . Thông số động cơ...................................................................................................33

Hình 31:Hình đoạn đầu chương trình điều khiền động cơ ....................................................34

Hình 32 .Hình đoạn cuối chương trình điều khiền động cơ ..................................................35

Hình 33 . Hình sơ đồ đấu nối mạch điều khiển .....................................................................38

Hình 34 . Quá trình thiết kế và chế tạo phễu cấp liệu............................................................38

Hình 35 . Mô hình 3D giá đỡ bằng phần mềm Simen Nx12 .................................................41

Hình 36 . Bản vẽ chi tiết giá đỡ 2D .......................................................................................41

Hình 37 . Hình 3D đầu đùn....................................................................................................42

Hình 38 . Bản vẽ đầu đùn 2D.................................................................................................43

Hình 39. Quạt làm nguội........................................................................................................43

Hình 40 . Quạt-Sên-12VDC-2800RPM.................................................................................44

Hình 41 . Máy đùn sợi nhựa trên phần mềm simen Nx12.....................................................45

Hình 42 . Máy đùn sợi nhựa chế tạo thực tế ..........................................................................46

Hình 43 . Quá trình đùn sợi nhựa...........................................................................................47

Hình 44 . Sợi nhựa được chế tạo............................................................................................47

Hình 45 . Đo đường kính sợi nhựa ........................................................................................48

Hình 46 . Màn hình hiển thị nhiệt độ gia nhiệt......................................................................49

Hình 47 . Cấp nhựa vào phễu cấp liệu...................................................................................49

Hình 48 . Tránh sợi nhựa rơi vào quạt làm mát.....................................................................50

Hình 49 . Sợi nhựa thành phẩm .............................................................................................50

Hình 50 . Kiểm tra sản phẩm đùn được bằng thước cặp .......................................................51

Hình 51 . Thiết lập các thông số in 3D trên phần mền Cubicon............................................52

Hình 52 . Sản phẩm in từ nhựa của máy đùn.........................................................................52

Hình 53 . Đo cơ tính trên máy đo kéo nén HP500.................................................................53

Hình 54 . Mô hình 3D của máy tạo sợi nhựa.........................................................................54

Hình 55 . Thiết bị nhiệt định hình được chế tạo thực tế ........................................................54

Hình 56 . Kết quả kéo sợi nhựa thương mại..........................................................................55

Hình 57 . Kết quả kéo sợi nhựa của đề tài .............................................................................56

Hình 58: Hình ảnh thực tế của thiêt bị đùn sợi nhựa .............................................................60

Hình 59 . Sản phẩm của thiết bị đùn sợi nhưa .......................................................................61

Hình 60 . Bản vẽ chi tiết của thiết bị đầu gia nhiệt................................................................62

Hình 61 . Thiêt kế 3D của thiết bị đùn sợi nhựa....................................................................62

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1: Nội dung phương pháp nghiên cứu..........................................................................11

Bảng 2: Kết quả quá trình đo lực kéo ....................................................................................55

Bảng 3: Kết quả nghiên cứu...................................................................................................58

Bảng 4: Kết quả đào tạo.........................................................................................................59

Bảng 5: Tình hình sử dụng kinh phí ......................................................................................59

Bảng 6. Sơ đồ quy trình .........................................................................................................63

Bảng 7. Quy trình công nghệ sản xuất sợi nhựa cho máy in 3D ở quy mô phòng thí nghiệm

................................................................................................................................................65

1

PHẦN I. THÔNG TIN CHUNG

I. Thông tin tổng quát

1.1. Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ KHẢO NGHIỆM THIẾT BỊ ĐÙN SỢI NHỰA CHO

MÁY IN 3D

1.2. Mã số:19.1CK03SV

1.3. Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề tài

TT

Họ và tên

(học hàm, học vị)

Đơn vị công tác Vai trò thực hiện đề

tài

1 Đoàn Ngọc Anh Thương

(sinh viên)

Đại Học Công Nghiệp TP

Hồ Chí Minh_ DHCT13C

Thành viên

2 Nguyễn Minh Hưng

(sinh viên)

Đại Học Công Nghiệp TP

Hồ Chí Minh_ DHCT13C

Thành viên

3 Lại Như Kiên

(sinh viên)

Đại Học Công Nghiệp TP

Hồ Chí Minh_ DHCT13C

Thành viên

4 Mai Tuấn Đồng

(sinh viên)

Đại Học Công Nghiệp TP

Hồ Chí Minh_ DHCT13C

Thành viên

5 Nguyễn Thanh Quý

(sinh viên)

Đại Học Công Nghiệp TP

Hồ Chí Minh_ DHCT13C

Chủ nhiệm đề tài

1.4. Đơn vị chủ trì: Khoa cơ khí

1.5. Thời gian thực hiện:

1.5.1. Theo hợp đồng: từ tháng 12 năm 2019 đến tháng 12 năm 2020

1.5.2. Gia hạn (nếu có): đến tháng 06 năm 2021

1.5.3. Thực hiện thực tế: từ tháng12 năm 2019 đến tháng 05 năm 2021

1.6. Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có):

(Về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết quả nghiên cứu và tổ chức thực hiện; Nguyên

nhân; Ý kiến của Cơ quan quản lý)

1.7. Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài: 15 triệu đồng.