Trong những năm gần đây Khoa Cơ khí đã đặc biệt chú trọng đến công tác nghiên cứu khoa học trong sinh viên với mục đích giúp cho sinh viên có những định hướng rõ ràng trong nghề nghiệp, truyền cảm hứng và niềm đam mê nghiên cứu khoa học đối với sinh viên. Công tác nghiên cứu khoa học không chỉ dành cho những sinh viên năm cuối và ngay cả những sinh viên từ năm thứ nhất cũng có thể tham gia dưới sự hướng dẫn của các Thầy Cô trong khoa.
Với những định hướng và giải pháp cụ thể khuyến khích sinh viên tham gia phong trào nghiên cứu khoa học nên bước đầu đã có những kết quả rất đáng ghi nhận. Có thể kể đến là nhóm sinh viên K57 bao gồm Nguyễn Trung Hiếu, Nguyễn Cao Thượng, Nguyễn Tuấn Anh do TS. Đoàn Yên Thế hướng dẫn đã chế tạo thành công máy in 3D sử dụng công nghệ FDM. Với định hướng nghiên cứu phát triển sản phẩm trong lĩnh vực in 3D, scan 3D và thiết kế ngược và với mong muốn sinh viên khoa Cơ khí trường Đại học Thủy lợi làm chủ công nghệ, chế tạo ra một chiếc máy in 3D phục vụ công tác đào tạo và nghiên cứu khoa học. Nhóm nghiên cứu đã thực hiện đầy đủ các bước phát triển một sản phẩm mới, từ việc phân tích lựa chọn công nghệ đến thiết kế mô hình 3D, thiết kế chế tạo, chế tạo, lắp ráp và sản xuất thử nghiệm. Sản phẩm máy in 3D của nhóm được đặt tên là 3D-HTA với 3 chữ cái HTA là từ viết tắt của chữ cái đầu tiên tên của 3 sinh viên trong nhóm như là một kỷ niệm cho sản phẩm nghiên cứu khoa học thời sinh viên.
Nhóm sinh viên K57 đã chế tạo thành công máy in 3D-HTA
Máy in 3D-HTA sử dụng công nghệ FDM (Fused Deposition Modeling), vật liệu in sử dụng chủ yếu là nhựa nhiệt dẻo dạng sợi (filament) và các loại nhựa được sử dụng phổ biến hiện nay cho công nghệ FDM là nhựa PLA (Polylactic Acid) và nhựa ABS (Acrylonitrin Butadien Styren). Khung máy sử dụng là các thanh nhôm định hình tiêu chuẩn đảm bảo độ cứng vững, sẵn có trên thị trường. Hệ thống dẫn động sử dụng hệ thống vít me bi đai ốc kết hợp với đai răng đảm bảo sự truyền động chính xác. Bộ phận chính của máy gồm có 3 trục OXYZ và một đầu phun gia nhiệt và ứng dụng phần mềm Repetier-Host điều khiển và giám sát khi vận hành máy in. Các động cơ để điều khiển đầu phun chuyển động theo 3 trục OXYZ là các động cơ bước (Step Motor).
Nhóm nghiên cứu đang test thử nghiệm máy in 3D-HTA tại Văn phòng Xưởng cơ khí
Nguyên lý làm việc của máy in 3D như sau khi đầu phun gia nhiệt di chuyển, động cơ bước sẽ điều khiển phun nhựa để tạo ra một lớp mỏng vật liệu lên bàn in. Khi một lớp vật liệu được in xong, động cơ bước trên trục OZ sẽ điều khiển đầu phun gia nhiệt dịch chuyển lên trên một khoảng cách bằng bề dày của lớp in (layer thickness) để in ra 1 lớp mỏng vật liệu tiếp theo chồng lên lớp trước. Trong quá trình nguội hóa, lớp nhựa liên kết với lớp nhựa trước để tạo thành một khối và cứ thế vật thể 3 chiều từ từ hình thành.
Những giải pháp kỹ thuật này đã đảm bảo cho máy in 3D-HTA cho ra những sản phẩm có chất lượng tốt với độ chính xác cao. Máy in 3D-HTA có thể in được những chi tiết với biên dạng phức tạp cho ra hình thể sắc nét. Dưới đây là một số hình ảnh về sản phẩm do máy 3D-HTA in được:
Các sản phẩm in của máy in 3D-HTA
Cà - lê
Để nâng cao độ tin cậy và độ chính xác của máy in 3D, trong thời gian tới Khoa Cơ khí sẽ hợp tác với Công ty TNHH Smart Design Labs (SDLs) cùng nghiên cứu phát triển máy in 3D-HTA thành sản phẩm thương mại cho thị trường Việt Nam và các nước trong khu vực.
Việc chế tạo thành công một chiếc máy in 3D-HTA là kết quả của một quá trình nghiên cứu sáng tạo của nhóm sinh viên cùng với sự hướng dẫn tận tình của các Thầy Cô bộ môn Công nghệ Cơ khí. Kết quả này cũng thể hiện một điều tiềm năng và niềm đam mê khoa học của các bạn sinh viên khoa Cơ khí-Trường Đại học Thủy lợi là rất lớn. Đồng thời, kết quả này cũng cho thấy những định hướng và giải pháp trong việc phát triển phong trào sinh viên nghiên cứu khoa học của Khoa Cơ khí là đúng đắn và đúng hướng. Phong trào này cần được vun đúc để phát triển hơn nữa, với quy mô lớn hơn nhằm phát hiện nhiều hơn nữa những tài năng của sinh viên trong nghiên cứu khoa học. Từ đó có những cơ chế phù hợp để bồi dưỡng các em trở thành những nhân tài cùa đất nước, phục vụ cho công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước.