Quy trình giải mã công nghệ

T Ạ O M Ẫ U N H A N H T H E O C Ô N G N G H Ệ Đ Ù N QUY TRÌNH GIẢI MÃ CÔNG NGHỆ QUY TRÌNH GIẢI MÃ CÔNG NGHỆ Bước 1: Tìm kiếm hình ảnh Bước 2: Tìm kiếm catalogue Bước 3: Tìm kiếm video Bước 4: Tìm kiếm Patent Bước 5: Tìm kiếm các tài liệu khác (báo cáo khoa học, bài báo, luận văn) Bước 6: Xác định sơ đồ nguyên lý Bước 7: Xác định cấu trúc của máy Bước 8: Xác định các phương án hình thành các cụm của máy Bước 9: Phân tích và lựa chọn các phương án Bước 10: Tích hợp các cụm thành máy B XÁC ĐỊNH (3 BƯỚC) Dữ liệu ban đầu: Tên công nghệ (tên tiếng anh,tiếng việt) A TÌM KIẾM (5 BƯỚC ) C LỰA CHỌN VÀ TÍCH HỢP TÊN CÔNG NGHỆ-KEYWORDS • Tên tiếng anh: – Rapid prototyping – RepRap - ReplicationRapidPrototyping – FFF- Fused Filament Fabrication – FDM-Fused Deposition Modelling – Additive Manufacturing – .. TÊN CÔNG NGHỆ-KEYWORDS • Tên tiếng việt: – Tạo mẫu nhanh theo công nghệ đùn – Công nghệ đấp vật liệu A-TÌM KIẾM TÀI LIỆU A-TÌM KIẾM TÀI LIỆU Bước 1: Tìm kiếm hình ảnh Bước 2: Tìm kiếm catalogue A-TÌM KIẾM TÀI LIỆU Bước 1: Tìm kiếm hình ảnh Bước 2: Tìm kiếm catalogue A-TÌM KIẾM TÀI LIỆU Bước 1: Tìm kiếm hình ảnh Bước 2: Tìm kiếm catalogue A-TÌM KIẾM TÀI LIỆU Bước 1: Tìm kiếm hình ảnh Bước 2: Tìm kiếm catalogue A-TÌM KIẾM TÀI LIỆU Bước 1: Tìm kiếm hình ảnh Bước 2: Tìm kiếm catalogue A-TÌM KIẾM TÀI LIỆU Bước 1: Tìm kiếm hình ảnh từ Google Picture, từ Wikipedia, từ các trang web công nghệ điển hình (meslab.com , Bước 2: Tìm kiếm catalogue từ các hãng sản xuất lớn ( Stratasys, 3DSystem, Fab@ home ,RepRap.) A-TÌM KIẾM TÀI LIỆU Bước 3: Tìm kiếm video từ Youtube A-TÌM KIẾM TÀI LIỆU Bước 4: Tìm kiếm Patent từ Google patent A-TÌM KIẾM TÀI LIỆU Bước 4: Tìm kiếm Patent từ Google patent A-TÌM KIẾM TÀI LIỆU Bước 5: Tìm kiếm các tài liệu khác (báo cáo khoa học, bài báo, luận văn) từ +Các thư viện mở (Massachusetts Institute of Technology) +Các tạp chí danh tiếng (Tạp chí khoa hoc Việt Nam trực tuyến, Emerald Management Xtra,Science Direct, SpringerLink) TẠP CHÍ EMERALD TẠP CHÍ SCIENCEDIRECT TẠP CHÍ –NHÀ XUẤT BẢN SPRINGER A-TÌM KIẾM TÀI LIỆU Bước 3: Tìm kiếm video từ Youtube Bước 4: Tìm kiếm Patent từ Google patent Bước 5: Tìm kiếm các tài liệu khác (báo cáo khoa học, bài báo, luận văn) từ +Các thư viện mở (Massachusetts Institute of Technology) +Các tạp chí danh tiếng (Tạp chí khoa hoc Việt Nam trực tuyến, Emerald Management Xtra,Science Direct, SpringerLink) B-XÁC ĐỊNH (3 BƯỚC) Bước 6: Xác định sơ đồ nguyên lý Bước 7: Xác định cấu trúc của máy Bước 8: Xác định các phương án hình thành các cụm của máy B-XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ Máy FDM có 3 chuyển động chính theo hệ tọa độ XYZ. Hai chuyển động theo phương X,Y để tạo ra biên dạng của sản phẩm và chuyển động theo phương Z để tạo ra chiều cao của sản phẩm B-XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA MÁY B-XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA MÁY B-XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA ĐẦU ĐÙN Dạng vật liệu Đặc điểm Ưu, nhược điểm Lỏng Khi tiếp vật liệu phải dừng máy. Ít tốn năng lượng. Kết cấu đơn giản. Dừng máy nhiều lần tốn thời gian tạo sản phẩm Hạt Quá trình tiếp vật liệu liên tục. Tạo sản phẩm liên tục. Chi phí vật liệu thấp. Tốn năng lượng, giảm khả năng tự động hóa. Sợi Vật liệu được cấp tự động. Khả năng tự động hóa cao, độ chính xác cao. Chi phí vật liệu cao. Kết cấu phức tạp. Vật liệu Tính chất Ưu diểm ABS Cân bằng tốt giữa độ bền kéo, va đập, độ cứng bề mặt, độ rắn, độ chịu nhiệt. Phương pháp ép phun, độ co ngót thấp nên sản phẩm rất chính xác. PP Độ bền và độ cứng cao. Thay thế cho ABS với nhiệt độ thấp. PLA Độ cứng cao, cong vênh tối thiểu. Đảm bảo độ chính xác cho sản phẩm B-XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA ĐẦU ĐÙN Yêu cầu đối với vật liệu cung cấp cho đầu đùn: • Khả năng hóa dẻo: Khả năng biến đổi trạng thái từ dạng rắn sang dạng chảy dẻo dưới tác dụng của nhiệt độ cao. Khả năng này giúp ta có thể dễ dàng định hình vật liệu và điều phối thể tích vật liệu theo ý muốn. Điều này mang tính quyết định trong việc hình thành chiều dày lớp tạo hình, thông qua đó sẽ quyết định khả năng thích ứng biên dạng của công nghệ tạo mẫu đối với những vật thể có biên dạng hình học phức tạp. • Thời gian đông cứng: Sau khi được gia nhiệt và định hình theo ý muốn thì vật liệu sẽ tiếp xúc với môi trường không khí ở nhiệt độ phòng, khi đó vật liệu phải đông cứng trở lại. Thời gian đông cứng của vật liệu phải thật nhanh, thường phải thấp hơn 10s. Tính đông cứng này giúp vật liệu có độ cứng vững cần thiết sau mỗi lớp mỏng tạo hình cho đối tượng tạo mẫu, điều này có ý nghĩa quan trọng đối với độ chính xác về mặt hình dáng hình học sau cùng của đối tượng tạo mẫu. • Khả năng liên kết: Khả năng kết dính bề mặt của 2 lớp vật liệu mỏng liền kề nhau trong quá trình tạo mẫu, 2 lớp vật liệu này có thể ở 2 nhiệt độ khác nhau, 2 trạng thái vật lí khác nhau. Tính chất này mang ý nghĩa quan trọng đối với cơ tính, độ cứng vững của mẫu khi hoàn thành. B-XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA ĐẦU ĐÙN • Độ nhớt của vật liệu: Độ nhớt của vật liệu sẽ quyết định khả năng di chuyển của dòng vật liệu khi ở trạng thái chảy dẻo dưới tác dụng của nhiệt độ. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc xác định mức độ lực cần thiết để đẩy dòng vật liệu với một vận tốc xác định trước. Do đó, nó sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc và kích thước cụm đầu đùn vật liệu của máy tạo mẫu nhanh. Yêu cầu đối với cụm cấp liệu: Cụm cấp liệu gồm các bộ phận chứa liệu và cấp liệu cho đầu đùn trong quá trình tạo mẫu. Cụm cấp liệu phải hoạt động phù hợp quá trình đùn và đảm bảo cung cấp đủ vật liệu cho quá trình đùn. Ngoài ra, cụm cấp liệu phải được bố trí thuận lợi cho quá trình đùn. Yêu cầu đối với cụm gia nhiệt: Cụm gia nhiệt gồm các thiết bị gia nhiệt nhằm cung cấp đủ lượng nhiệt cần thiết cho đầu đùn để hóa dẻo vật liệu đùn trong quá trình đùn và tạo liên kết giữa các lớp vật liệu với nhau trong quá trình tạo mẫu. Yêu cầu đối với cụm đùn: Cụm đùn gồm các bộ phận như trục vít đùn, động cơ quay trục vít đùn và vòi đùn nhằm giúp thay đổi kích thước của vật liệu sau khi đi vào đầu đùn và đùn vật liệu ra ngoài tạo mẫu. Cụm đùn phải đảm bảo khả năng, công suất đùn vật liệu và đảm bảo yêu cầu về kích thước và hình dạng mẫu sau khi đùn. B-XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA ĐẦU ĐÙN Cấu trúc cơ bản: Theo hình bên ta có cấu trúc cơ bản của cụm đùn vật liệu gồm 3 phần: • Phần 1: Cụm truyền động và dẫn hướng. • Phần 2: Cụm gia nhiệt. • Phần 3: Chi tiết đầu đùn. B-XÁC ĐỊNH CÁC PHƯƠNG ÁN HÌNH THÀNH CÁC CỤM Phần 1: Cụm truyền động và dẫn hướng B-XÁC ĐỊNH CÁC PHƯƠNG ÁN HÌNH THÀNH CÁC CỤM Phần 1: Cụm truyền động và dẫn hướng B-XÁC ĐỊNH CÁC PHƯƠNG ÁN HÌNH THÀNH CÁC CỤM Phần 2: Cụm gia nhiệt B-XÁC ĐỊNH CÁC PHƯƠNG ÁN HÌNH THÀNH CÁC CỤM Phần 2: Cụm gia nhiệt B-XÁC ĐỊNH CÁC PHƯƠNG ÁN HÌNH THÀNH CÁC CỤM Về cơ bản kết cấu phần đầu đùn khá đơn giản nên chúng có hình dáng thường gần giống nhau, điểm khác nhau giữa các dạng đầu đùn là kiểu lắp ghép với cụm gia nhiệt và đường kính lỗ đùn, tuy nhiên do yêu cầu ban đầu của việc thiết kế các phần của cụm đùn vật liệu là phải ưu tiên mối ghép ren do đó ta sẽ đưa ra các phương án thiết kế dựa trên đường kính lỗ đùn. B-XÁC ĐỊNH CÁC PHƯƠNG ÁN HÌNH THÀNH CÁC CỤM Phần 3: Chi tiết đầu đùn (vòi phun) B-XÁC ĐỊNH CÁC PHƯƠNG ÁN HÌNH THÀNH CÁC CỤM Phần 3: Chi tiết đầu đùn (vòi phun) C-LỰA CHỌN VÀ TÍCH HỢP Bước 9: Phân tích và lựa chọn các phương án Bước 10: Tích hợp các cụm thành máy Phần 1: Cụm truyền động và dẫn hướng C-PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN Phần 1: Cụm truyền động và dẫn hướng Động cơ bước Động cơ servo Mạch driver Đơn giản. Người dùng có thể chế tạo chúng Mạch phức tạp. Thông thường người sử dụng phải mua mạch driver từ các nhà sản xuất Nhiễu và rung động Đáng kể Rất ít Tốc độ Chậm (tối đa 1000-2000 rpm) Nhanh hơn (tối đa 3000-5000 rpm) Hiện tượng trượt bước Có thể xảy ra (Nếu tải quá lớn) Khó xảy ra Khó xảy ra (Động cơ vẫn chạy trơn tru nếu tải đặt vào tăng) Phương pháp điều khiển Vòng hở (không encoder) Vòng kín (có encoder) Giá thành (Động cơ và driver) Rẻ Đắt Độ phân giải 2 pha PM: 7.5° (48 ppr) 2 pha HB: 1.8° (200 ppr) hoặc 0.9° (400 ppr) 5 pha HB: 0.72° (500 ppr) hoặc 0.36° (1000 ppr) Phụ thuộc độ phân giải của encoder. Thông thường vào khoảng 0.36° (1000ppr) – 0.036° (10000ppr) Tốc độ đáp ứng Thấp Cao Độ ồn làm việc Độ ồn cao khi vận hành tốc độ thấp. Vận hành êm ở mọi tốc độ. Tuổi thọ Cao Cao nếu sử dụng quay chính xác từ 900-1800 Thấp nếu quay liên tục nhiều vòng. C-PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN C-PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN * Ưu điểm: truyền dẫn tương đối chính xác, * Nhược điểm: chế tạo phức tạp, có hiện tượng trượt giữa puly và cáp, xài lâu ngày cáp bị mòn * Ưu điểm: truyền dẫn tương đối chính xác, dễ chế tạo. * Nhược điểm: làm việc lâu dài dây đai sẽ bị giãn và mòn * Ưu điểm: truyền dẫn chính xác, kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, độ tin cậy cao, khả năng tải lớn. * Nhược điểm: làm việc lâu ngày ren bị mòn + Truyền động phương XY PA1(cáp) PA2(đai răng) PA3(vitme-đai ốc bi) * Ưu điểm: truyền dẫn chính xác, chế tạo đơn giản, có thể chuyển động chậm với độ chính xác cao * Nhược điểm: do phải nâng cả bàn máy nên ren mau bị mòn * Ưu điểm: truyền dẫn chính xác, có thể chuyển động chậm với độ chính xác cao * Nhược điểm: do phải nâng cả bàn máy nên ren mau bị mòn, đai mau bị giãn. Chế tạo phức tạp. * Ưu điểm: truyền dẫn chính xác, chế tạo đơn giản, có thể chuyển động chậm với độ chính xác cao, ren ít bị mòn * Nhược điểm: do gắn cố định trên trục X nên sẽ làm tăng tải trọng trên trục X dẫn đến ren vitme trục X mau mòn. + Truyền động phương Z PA1(vitme-đai ốc bi) PA2(vitme-đai ốc bi + đai răng) PA3(vitme-đai ốc bi) Bàn máy di chuyển Bàn máy di chuyển Đầu đùn di chuyển C-PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN Phần 2: Cụm gia nhiệt Gia nhiệt dạng sợi: Cấu tạo của gia nhiệt dạng sợi được minh họa trong hình bên Loại gia nhiệt này là một sợi dây điện trở dài được quấn thành nhiều vòng có thể quấn với nhiều dạng ống có đường kính thay đổi. Ưu điểm của gia nhiệt này là phù hợp với nhiều loại ống khác nhau. Chiều dài của sợi có thể thay đổi tương ứng với kích thước của ống. Nhược điểm của gia nhiệt này là khả năng gia nhiệt thấp. Khó có khả năng nâng nhiệt độ lên cao và thời gian chờ dài. C-PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN Phần 2: Cụm gia nhiệt Cấu tạo của gia nhiệt dạng ống được minh họa trong hình bên. Loại gia nhiệt này là một ống làm bằng thép có đường kính ống không thay đổi trong suốt chiều dài ống. Ưu điểm của loại gia nhiệt này là khả năng gia nhiệt trung bình, có thể đáp ứng nhiệt độ yêu cầu của vật liệu. Thời gian đáp ứng nhiệt ngắn hơn so với gia nhiệt dạng vòng. Giá thành tương đối thấp. Nhược điểm của gia nhiệt này là không sử dụng được đối với ống có đường kính thay đổi. C-PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN Phần 2: Cụm gia nhiệt Gia nhiệt dạng khối: Cấu tạo của gia nhiệt dạng khối được minh họa trong hình bên. Loại gia nhiệt này gồm một thanh gia nhiệt ngắn để gắn vào khối, khối này được gắn cố định trên ống. Kích thước và hình dạng khối được thiết kế phù hợp với biên dạng ống cần gia nhiệt. Số lượng thanh gia nhiệt phụ thuộc vào nhiệt cần cung cấp. Có thể gắn thanh trực tiếp vào ống cần gia nhiệt Ưu điểm của gia nhiệt này là khả năng gia nhiệt theo số lượng ống, có thể đáp ứng nhiệt độ yêu cầu của vật liệu. Ngoài ra, thời gian đáp ứng nhiệt ngắn hơn và có thể sử dụng với ống có kích thước thay đổi. Nhược điểm của gia nhiệt này là kết cấu phức tạp, giá thành cao . C-PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN •Phương án 1: Thiết kế đầu đùn với đường kính lỗ đùn 0.5mm  Ưu điểm:Với việc vật liệu sau khi hóa dẻo được đùn ra ngoài sẽ có đường kính bằng với đường kính lỗ đùn nên với đường kính lỗ đùn sẽ cho đường kính vật liệu rất nhỏ, điều này sẽ có vai trò rất lớn trong việc nâng cao độ chính xác của đối tượng tạo mẫu, ngoài ra với kích thước lỗ đùn nhỏ cũng góp phần làm kích thước phần đầu đùn nhỏ gọn tạo độ thẫm mỹ cao cho toàn cụm. Nhược điểm:Việc thiết kế chế tạo gặp khá nhiều khó khăn do kích thước khá nhỏ, đòi hỏi dung sai kích thước khá cao điều này làm tăng giá thành sản phẩm. Ngoài ra với đường kính lỗ đùn nhỏ, để có thể đùn vật liệu ra ngoài đòi hỏi vật liệu phải có độ nhớt thấp đồng nghĩa với việc phải gia nhiệt vật liệu ở nhiệt độ cao, tốc độ đùn khá chậm làm tăng thời gian cần thiết để hoàn thành việc tạo mẫu. C-PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN •Phương án 2: Thiết kế đầu đùn với đường kính lỗ đùn Ưu điểm: Với đường kính lỗ đùn khá lớn nên việc đùn vật liệu khá dễ dàng, yêu cầu về độ nhớt và nhiệt độ làm việc cũng không cao lắm, việc thiết kế chế tạo cũng đơn giản, tốc độ đùn vật liệu khá nhanh nên thời gian cần để hoàn thành việc tạo mẫu ngắn góp phần tăng năng suất làm việc của máy. Nhược điểm:Độ chính xác trong việc tạo mẫu khá thấp do đường kính vật liệu ra khá lớn làm tăng chiều dày lớp cơ bản. Ngoài ra với đường kính lỗ lớn cũng làm tăng mức độ hao phí vật liệu do dòng chảy vật liệu khá lớn . 2mm  C-PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN C-TÍCH HỢP CÁC CỤM THÀNH MÁY CHÂN THÀNH CÁM ƠN SỰ CHÚ Ý LẮNG NGHE