1
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................... 4
DANH MỤC HÌNH ẢNH ......................................................................................... 5
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................. 9
GIỚI THIỆU ............................................................................................................ 10
Đặt vấn đề................................................................................................................. 10
Mục tiêu của đề tài ................................................................................................... 10
Phạm vi và bố cục của đề tài .................................................................................... 11
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN................................................................................ 13
1.1. Tổng quan về thiết kế và phát triển sản phẩm .......................................... 13
1.1.1. Khái niệm ........................................................................................... 13
1.1.2. Vai trò nghiên cứu về Thiết kế và phát triển sản phẩm ..................... 14
1.1.3. Phân loại Thiết kế và phát triển sản phẩm ......................................... 14
1.1.4. Tiêu chí đánh giá “Thiết kế phát triển sản phẩm” ............................. 16
1.1.5. Những khó khăn khi làm “Thiết kế và phát triển sản phẩm” ............ 17
1.1.6. Tổng quan về thiết kế mẫu concept xe hơi ........................................ 18
1.2. Tổng quan về công nghệ in 3D ................................................................. 19
1.2.1. Định nghĩa .......................................................................................... 19
1.2.2. Các phương pháp sử dụng trong công nghệ in 3D ............................ 22
1.2.3. Vật liệu sử dụng trong công nghệ in 3D ............................................ 29
1.2.4. Quy trình công nghệ chung ................................................................ 33
Kết luận chương I ............................................................................................. 34
CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SIEMENS NX THIẾT KẾ MẪU
CONCEPT XE HƠI ............................................................................................. 35


2
2.1. Giới thiệu phần mềm Siemens NX ........................................................... 35
2.2. Thiết kế khung dây của mô hình mẫu concept xe hơi .............................. 36
2.2.1. Tạo hình chiếu .................................................................................... 36

TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 81


4
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
ABS: Acrylonitrile Butadiene Styrene.
CAD: Computer Aided Design.
CAM: Computer Aided Manufaturing.
CAE: Computer Aided Engineering.
CNC: Computer Numerical Control.
FDM: Fused Deposition Modeling.
J-P: Jetted Photopolymer.
LOM: Laminated Object Manufacturing.
MIT: Massachusetts Institute of Technology.
PLA: Polylactic Acid.
SLA: Stereolithography.
SLS: Selective Laser Sintering.
STL: StereoLithography.


5
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Động cơ hơi nước. ................................................................................... 15
Hình 1.2: Các sản phẩm của Iphone của Apple. ..................................................... 15
Hình 1.3: Mẫu xe concept được tạo ra bằng máy in 3D. ........................................ 20
Hình 1.4: Bộ phân cơ thể người được làm ra từ công nghệ in 3D. ......................... 21
Hình 1.5: Động cơ máy bay được chế tạo bằng máy in 3D. ................................... 21
Hình 1.6: Sơ đồ phân loại phương pháp in 3D........................................................ 22
Hình 1.7: Sơ đồ phương pháp FDM. ....................................................................... 23
Hình 1.8: Hình ảnh thực tế máy in 3D Flash Force sử dụng công nghệ FDM. ...... 23

Hình 2.14: Tạo phần hông còn lại của mẫu concept xe hơi. ................................... 43
Hình 2.15: Sử dụng lệnh Bridge Curve để tạo mũi mẫu concept xe hơi. ................ 44
Hình 2.16: Sử dụng lệnh Fit Curve để nối hai phần hông....................................... 44
Hình 2.17: Sử dụng lệnh Stdio Spline nối hai phần hông........................................ 45
Hình 2.18: Khung xe hoàn chỉnh của mẫu concept xe hơi. ..................................... 45
Hình 2.19: Tạo trần mẫu concept xe hơi bằng lệnh Studio Suface. ........................ 46
Hình 2.20: Sử dụng lệnh Through Curve Mesh để tạo kính chắn gió. .................... 47
Hình 2.21: Sử dụng lệnh Fill Surface để tạo bề mặt kính mẫu concept xe hơi. ...... 48
Hình 2.22: Sử dụng lệnh N-Sided Surface phần đầu mẫu concept xe hơi. .............. 49
Hình 2.23: Sử dụng lệnh Bounded Plane tạo một phần thân mẫu concept xe hơi. . 49
Hình 2.24: Vỏ mẫu concept xe hơi hoàn chỉnh. ....................................................... 49
Hình 2.25: Câu lệnh Revolve tạo phần lốp mẫu concept xe hơi.............................. 50
Hình 2.26: Phần vành bánh mẫu concept xe hơi. .................................................... 50
Hình 2.27: Các lỗ kỹ thuật trên vành mẫu concept xe hơi. ..................................... 51
Hình 2.28: Bánh xe hoàn chỉnh của mẫu concept xe hơi . ...................................... 51
Hình 2.29: Dùng lệnh Fill surface để tạo gầm mẫu concept xe hơi. ....................... 52
Hình 2.30: Phần Sketch 2D cầu, trục của mẫu concept xe hơi. .............................. 52
Hình 2.31: Sử dụng lệnh Extrude để tạo cầu của mẫu concept xe hơi. ................... 53


7
Hình 2.32: Tạo biên dạng cho ống xả...................................................................... 53
Hình 2.33: Phần ống xả của xe. ............................................................................... 54
Hình 2.34: Sử dụng lệnh Sew để chuyển từ dạng tấm sang dạng khối đặc. ............ 54
Hình 2.35: Biên dạng của các hốc đèn, hút gió…của mẫu concept xe hơi. ............ 55
Hình 2.36: Tạo hốc đèn bằng lệnh Extrude. ............................................................ 55
Hình 2.37: Chức năng Assembly trên phần mềm Siemens NX. ............................... 56
Hình 2.38: Gọi chi tiết bánh xe vào môi trường lắp ghép. ...................................... 56
Hình 2.39: Lắp bốn bánh xe vào bốn điểm tham chiếu. .......................................... 57
Hình 2.40: Mẫu concept xe hơi hoàn chỉnh. ............................................................ 57

Hình 3.26: Đo chiều rộng của mẫu concept xe hơi. ................................................ 75
Hình 3.27: Đo đường kính bánh xe của mẫu concept xe hơi................................... 76


9
DANH MỤC BẢNG
Bảng 3-1: Kết quả đo, sai số của sản phẩm mẫu concept xe hơi. ........................... 76


10
GIỚI THIỆU
Đặt vấn đề
Có rất nhiều cách để tạo ra sản phẩm. Trong thời kỳ phát triển của khoa học
công nghệ ngày nay, việc ứng dụng các phần mềm thiết kế 3D, công nghệ in 3D để
tạo ra các mẫu concept sản phẩm là những hướng đi mới của các ngành như cơ khí,
thiết kế, các công ty sản xuất…nhằm tạo ra những sản phẩm phục vụ đời sống của
con người.
Ngành thiết kế mẫu concept là bước đầu tiên trong quá trình hoàn thiện sản
phẩm. Kết hợp công nghệ thiết kế các mô hình 3D trên các phần mềm và công nghệ
tạo mẫu nhanh như in 3D thì ngành thiết kế mẫu concept là bước hiện thực hóa tất
cả các suy nghĩ, ý tưởng trừu tượng mơ hồ thành nhưng cái mà chúng ta có thể nhìn
thấy và hiểu rõ bằng mắt thường. Nhờ vào những mẫu thiết kế đó, người ta sẽ có
được những ý tưởng mới hơn, những phương pháp mới hơn để tạo ra sản phẩm một
cách nhanh nhất, hoàn thiện nhất, có sức cạnh tranh mạnh mẽ trên thị trường. Trên
thế giới, ngành thiết kế mẫu concept là ngành vô cùng quan trọng đã có từ rất lâu,
nhưng ở Việt Nam nó còn khá mới mẻ, mơ hồ.
Nhận thức được điều này, nhóm đồ án quyết định lựa chọn đề tài: “Ứng dụng
phần mềm Siemens NX và công nghệ in 3D thiết kế và chế tạo mẫu concept xe hơi”
làm đồ án tốt nghiệp.
Đồ án tốt nghiệp “Ứng dụng phần mềm Siemens NX và công nghệ in 3D thiết

2.1. Giới thiệu phần mềm Siemens NX
2.2. Thiết kế khung dây của mô hình mẫu concept xe hơi
2.3. Thiết kế bề mặt phần vỏ của mô hình mẫu concept xe hơi
2.4. Thiết kế phần gầm và bánh của mô hình mẫu concept xe hơi
2.5. Hoàn thiện mô hình mẫu concept xe hơi


12
 CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IN 3D CHẾ TẠO MẪU
CONCEPT XE HƠI
3.1. Quy trình công nghệ in 3D chế tạo mô hình mẫu concept xe hơi
3.2. Chế tạo mô hình mẫu concept xe hơi bằng công nghệ in 3D


13
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về thiết kế và phát triển sản phẩm
1.1.1. Khái niệm
Có nhiều định nghĩa khác nhau về “Thiết kế và phát triển sản phẩm”, tuy
nhiên, chúng đều thể hiện được một số đặc điểm như trong định nghĩa sau, [1]
“Thiết kế và phát triển sản phẩm là tập hợp các hoạt động bắt đầu bằng việc
nhận thức cơ hội thị trường dành cho sản phẩm, kết thúc bằng việc sản xuất, bán
và phân phối sản phẩm đến cho khách hàng”
Định nghĩa trên chỉ ra ba đặc điểm cơ bản của thiết kế và phát triển sản
phẩm.
a. Nhận thức cơ hội thị trường
Trong kinh doanh, sản xuất sản phẩm luôn luôn có những cơ hội mới điều
quan trọng là doanh nghiệp, các nhà sản xuất đó có nhận thấy và nắm bắt kịp thời
hay không. Nhận thấy và nắm bắt được những cơ hội đó sẽ tạo điều kiện để các
doanh nghiệp, các nhà sản xuất mở ra các hướng kinh doanh mới, sản xuất các sản

kế.
Nếu sản phẩm mang tính đột phá, được tạo ra trên nền công nghệ mới hoàn
toàn, chúng ta gọi đó là thiết kế cách mạng. Các thiết kế này thường thừa hưởng
các kết quả nghiên cứu, phát minh có tầm ảnh hưởng lớn. Ví dụ cho loại hình thiết
kế này đó là động cơ hơi nước của James Watt. Mô hình của động cơ hơi nước
được thể hiện trên Hình 1.1.
Nếu sản phẩm được phát triển trên nền các công nghệ đã có và từ các sản
phẩm đời trước, thiết kế đó được gọi là ”tiến hóa”. Các thiết kế này thường được
tiến hành để đáp ứng nhu cầu của khách hàng. Một trong những ưu điểm của thiết
kế tiến hóa là khả năng kế thừa. Các model sau có thể kế thừa nhiều đặc điểm của


15
các model trước, nhờ đó mà doanh nghiệp giảm được chi phí thiết kế và rút ngắn
thời gian đưa sản phẩm ra thị trường, nâng cao sức cạnh tranh của sản phẩm. Phần
lớn các dự án thiết kế sả phẩm thuộc thể loại thiết kế tiến hóa. Ví dụ điển hình có
thể kể đến là các dòng điện thoại thông minh của Apple, Samsung…., các sản
phẩm Iphone của Apple. Hình 1.2.

Hình 1.1: Động cơ hơi nước.

Hình 1.2: Các sản phẩm của Iphone của Apple.


16
1.1.4. Tiêu chí đánh giá “Thiết kế phát triển sản phẩm”
Có nhiều tiêu chí để đánh giá thiết kế sản phẩm, nhưng tựu chung lại, thiết
kế phát triển sản phẩm được đánh giá bằng bốn tiêu chí dưới đây.
a. Chất lượng sản phẩm
Đây là tiêu chí quan trọng nhất khi đánh giá một dự án ”Thiết kế và phát

1.1.5. Những khó khăn khi làm “Thiết kế và phát triển sản phẩm”
Có rất nhiều khó khăn khi làm thiết kế và phát triển sản phẩm, nhưng điển
hình nhất thì phải kể đến ba khó khăn dưới đây.
a. Luôn phải thỏa hiệp giữa các tiêu chí
Một cách lý tưởng, nhà thiết kế luôn muốn tất cả các tiêu chí của sản phẩm
đều ở mức tốt nhất. Ví dụ như: sản phẩm phải bền trong khi vẫn đẹp và có giá rẻ.
Tuy nhiên, trong thực tế điều này không bao giờ có thể đạt được. Nhà thiết kế luôn
phải tìm cách thỏa hiệp, tìm một sự kết hợp tốt nhất giữa các tiêu chí ở mức tót
tương đối. Cách tối ưu mà nhà thiết kế có thể làm là lựa chọn phương pháp phân
khúc khách hàng mà họ hướng đến.
b. Áp lực cạnh tranh từ đối thủ
Khi làm sản phẩm, tình huống xảy ra là có khá nhiều công ty cùng làm ra
một sản phẩm tương tự như nhau. Đây là tình huống phổ biến trên thị trường. Như
đã nói ở phần về sự quan trọng của tốc độ thiết kế và phát triển sản phẩm, sự cạnh
tranh là rất gay gắt. Nhà thiết kế luôn phải làm việc dưới áp lực về thời gian và
thường phải đưa ra các quyết định về thiết kế trong điều kiện thiếu thốn thông tin.
Việc chạy đua cùng đối thủ luôn luôn sảy ra.
c. Chính sách phát triển
Một khó khăn khác có thể kể đến là sự biến động của chính sách vĩ mô.
Những quy đinh của nhà nước sở tại có thể ảnh hưởng trực tiếp đến việc phát triển
của sản phẩm. Ngoài sự tác động của các chính sách vĩ mô, sự thay đổi về thị hiếu


18
của người tiêu dùng cũng là yếu tố gây khó khăn rất lớn cho công tác “Thiết kế và
phát triển sản phẩm”.
Sự tỉ mỉ trong từng chi tiết cũng là thách thức thực sự với các nhà thiết kế khi
làm sản phẩm. Một chi tiết nhỏ như con ốc lắp máy tính để bàn cũng có thể ảnh
hưởng đến chi phí sản xuất khi nó được dùng cho hàng triệu bộ và vì thế nó được
cần thiết kế cẩn thận.

Phương pháp in 3D có những ưu và nhược điểm so với các phương pháp gia
công truyền thống như sau:
a. Ưu điểm
Công nghệ in 3D có những ưu điểm so với các phương pháp gia công truyền
thống như sau:
- Nhanh, thời gian không phụ thuộc vào độ phức tạp của chi tiết mà chỉ
phụ thuộc và kích thước vật thể, khi sản xuất đơn chiếc;
- Máy in 3D dễ dàng tạo ra các chi tiết có hình dạng bất kỳ;
- Tính tự động hóa cao, không đòi hỏi sự can thiệp, giám sát;
- Giảm chi phí tạo mẫu.
b. Nhược điểm
Công nghệ in 3D có những nhược điểm so với các phương pháp gia công
truyền thống như sau:
- Độ chính xác, chất lượng bề mặt không cao, có hiện tượng bậc thang
trên bề mặt chi tiết;
- Cơ tính của vật liệu kém, dễ phá hủy. Đối với một số phương pháp,
cần phải hậu xử lý để tăng cơ tính;
c. Ứng dụng
Công nghệ in 3D đã cho phép các nhà sản xuất rút ngắn thời gian tạo ra vật
mẫu trong suốt quá trình nghiên cứu, có thể liên tục chỉnh sửa bản thiết kế và in
chúng ra so sánh, đánh giá và sản xuất đại trà.


20
Một mẫu concept xe hơi được tạo bởi công nghệ in 3D như Hình 1.3

Hình 1.3: Mẫu xe concept được tạo ra bằng máy in 3D.
Bên cạnh đó, những chiếc máy in 3D còn được ứng dụng rộng rãi vào các
ngành nghề khác như trong y tế, các bộ phận giả cho con người có thể được “in” ra
mà không mất quá nhiều thời gian và chi phí, phục vụ việc cấy ghép nhanh chóng

a. Phương pháp FDM
Công nghệ FDM sử dụng nguyên liệu đầu vào là sợi nhựa, sau đó được nung
nóng chảy ra và đầu phun kéo các sợi nhựa chảy này theo biên dạng của mặt cắt
từng layer, và đắp từng lớp layer chồng lên nhau để tạo ra sản phẩm 3D.


23
Sơ đồ khối của phương pháp in FDM được thể hiện như Hình 1.7.
Hỉnh ảnh thực tế của máy in 3D sử dụng công nghệ FDM được thể hiện như
Hình 1.8.

Hình 1.7: Sơ đồ phương pháp FDM.

Hình 1.8: Hình ảnh thực tế máy in 3D Flash Force sử dụng công nghệ FDM.
Công nghệ in 3D sử dụng phương pháp FDM có những ưu, nhược điểm như
sau.
 Về ưu điểm: Giá máy và vật liệu rẻ. Dễ sử dụng, dễ sửa chữa và thay thế linh
kiện. Vật liệu phong phú và đa dạng mầu sắc.


24
 Về nhược điểm: Sản phẩm in ra chưa được sắc nét, độ bóng và độ mịn còn
thấp, thời gian in chậm.
b. Phương pháp SLS
Phương pháp SLS sử dụng nguyên liệu dạng bột được chứa trong các bồn,
các lớp nguyên liệu được xếp chồng lên nhau bằng các bánh lăn (roller), vừa cuộn
vừa kéo san phẳng vật liệu ra thành lớp mỏng. Biên dạng được hình thành bằng
cách dùng tia laser chiếu cho nóng chảy bột để bột lớp trên liên kết với lớp nguyên
liệu dưới.
Sơ đồ phương pháp in FLS được thể hiện như Hình 1.9.