Tùy vào cách thức xếp chồng và xây dựng mô hình 3D và vật liệu cấu thành, công nghệ in 3D đượcphân thành 3 nhóm chính sau: Nội dung của đồ án là nghiên cứu chế tạo máy in 3D cỡ nhỏ, cải
TỔNG QUAN VỀ MÁY IN 3D
Công nghệ in 3D là gì?
Công nghệ in 3D hay còn gọi là công nghệ bồi đắp vật liệu, là một chuỗi kết họp các công đoạn khác nhau để tạo ra một vật thể ba chiều.
Trong in 3D, các lớp vật liệu được đắp chồng lên nhau và được định dạng duói sự kiểm soát của máy tính để tạo ra vật thể Các đối tượng này có thể có hình dạng bất kỳ, và được tạo ra từ một mô hình 3D hoặc các nguồn dữ liệu điện tử khác Máy In 3D thật ra là một loại robot công nghiệp.
Máy in 3D có nhiều công nghệ khác nhau, như in li-tô lập thể (STL) hay mô hình hoá lắng đọng nóng chảy (FDM) Do đó, không giống một quy trình gia công loại bỏ vật liệu thông thường, In 3D sản xuất đắp dần một đối tượng ba chiều từ mô hình thiết kế có sự hỗ trợ của phần mềm máy tính ( AutoCAD ) hoặc là các tập tin AMF, thường bằng cách thêm vật liệu theo từng lớp.
Hình 1.1 : Máy in 3D - in màu
Lịch sử phát triển
Công nghệ in 3D được biết đến vào cuối những năm 1980,với cái tên là công nghệ Rapid
Prototyping (RP) Bởi vì các quy trình ban đầu được hình thành như là một phương pháp nhanh chóng và hiệu quả về chi phí để tạo nguyên mẫu để phát triển sản phẩm trong ngành. Đặc biệt hơn,người xin cấp bằng sáng chế đầu tiên cho công nghệ RP này là DR.Kodama, người Nhật Bản vào tháng 5-1980 Thật không may cho DR.Kodama là tài liệu sáng chế đầy đủ của ông lại không nộp đúng thời hạn 1 năm sau khi nộp đơn,điều tệ hại hơn là người duyệt đơn cho ông lại là 1 luật sư sáng chế Tuy nhiên, về mặt thực tế, nguồn gốc của in ấn 3D có thể được bắt nguồn từ năm 1986, khi bằng sáng chế đầu tiên được cấp cho thiết bị tạo khối (SLA) Bằng sáng chế này thuộc về Charles (Chuck) Hull, người đầu tiên đã phát minh ra máy SLA vào năm 1983 Hull cũng là người đồng sáng lậpTổng Công ty Hệ thống 3D - một trong những tổ chức lớn nhất và giàu có nhất hoạt động trong ngành in 3D hiện nay.
Các công nghệ và quy trình in 3D khác cũng đang nổi lên trong những năm này, cụ thể là Sản xuất bằng hạt Ballistic (BPM) được cấp bằng sáng chế bởi William Masters, Laminated Object
Manufacturing (LOM) ban đầu được cấp bằng sáng chế bởi Michael Feygin, Solid Ground Curing (SGC) do Itzchak Pomerantz et Al và 'in ba chiều' (3DP) ban đầu được cấp bằng sáng chế bởi
Emanuel Sachs et al Và do đó những năm chín mươi đầu chứng kiến sự gia tăng số lượng các công ty cạnh tranh trong thị trường RP nhưng chỉ còn tồn tại 3 công ty gốc cho tới nay - 3D Systems,
• 2008 - Phiên bản đầu tiên của Reprap được phát hành Nó có thể sản xuất được 50 % các bộ phận của chính mình.
• 2008 - Objet Geometries Ltd đã tạo ra Connex500™ Đây là chiếc máy đầu tiên trên thế giới có thể tạo ra sản phẩm 3D với nhiều loại vật liệu khác nhau trong cùng 1 thời điểm.
Hình 1.3: Sản phẩm máy in 3D nhiều vật liệu cùng lúc Connex500
Cho đến năm 2010, các công nghệ in 3D mới trở nên phổ biến, nguồn tài trợ của chính phủ Mỹ cùng với gói hỗ trợ khởi động thương mại đã khuyến khích cho sự phổ biến của công nghệ này và được sản xuất tới tay người tiêu dùng.
Hình 1.4 : Máy in 3D của Hoa Kì năm 2010
Trong những năm gần đây, ngành bắt đầu có dấu hiệu đa dạng hóa khác biệt với hai lĩnh vực trọng tâm cụ thể được xác định rõ ràng hơn ngày nay Thứ nhất, đã có kết quả cao của in ấn 3D, hệ thống vẫn còn rất đắt tiền, được hướng tới sản xuất cho các ngành yêu cầu giá trị lớn,thiết kế lớn,phức tạp Điều này vẫn đang tiếp diễn và đang phát triển - nhưng kết quả bây giờ chỉ bắt đầu trở nên rõ ràng trong các ứng dụng sản xuất trong ngành hàng không, ô tô, y tế và đồ trang sức, vì nhiều năm nghiên cứu và phát triển đã trở nên phong phú hơn Một khoản kinh phí lớn vẫn còn nợ hoặc theo các thoả thuận đã không được công bố(NDA) Ở đầu kia của quang phổ, một số nhà sản xuất hệ thống in ấn 3D đã và đang phát triển "khái niệm người mô hình", như chúng đã được gọi vào thời điểm đó Cụ thể, đây là những máy in 3D giữ trọng tâm vào việc cải thiện phát triển khái niệm và tạo mẫu chức năng, được phát triển đặc biệt là các phòng thân
6 thiện với người dùng và các hệ thống tiết kiệm chi phí Sự mở đầu cho các máy tính để bàn ngày nay Tuy nhiên, những hệ thống này vẫn còn rất nhiều đối với các ứng dụng công nghiệp.
Hình 1.5: Dây truyền máy in 3D
Trên thế giới hiện có 4 công nghệ in 3D phổ biến nhất
1.1.1 Phương pháp thêu kết laser chọn lọc SLS
Hình 1.6: Phương pháp thêu kết laser chọn lọc SLS a Giới thiệu:
SLS là công nghệ tạo mẫu dựa trên vật liệu dạng bột Sử dụng tia laser, công nghệ SLS nung kết các loại vật liệu dạng bột khác nhau với nhau để tạo ra mẫu dạng rắn.
Trong quá trình chế tạo, những phần vật liệu không nằm trong đường bao mặt cắt sẽ được lấy ra sau khi hoàn thành chi tiết, và được xem như bộ phận phụ trợ để cho lớp mới được xây dựng Điều này có thể làm giảm thời gian chế tạo chi tiết khi dùng phương pháp này,
Những chi tiết được chế tạo tương đối nhám và có những lỗ hỗng nhỏ trên bề mặt nên cần phải xử lý sau khi chế tạo (xử lý tinh). b Vật liệu sử dụng:
Polycacbonate (PC), nylon, sáp, bột kim loại (copper polyamide, rapid steel), bột gốm (ceramic), glass filled nylon, vật liệu đàn hồi (elastomer).
• Số lượng vật liệu đưa vào quá trình cao (Higt Through-put) giúp cho quá trình tạo mẫu nhanh chóng
• Vât liệu an toàn, đa dạng, chi phí rẻ
• Không cần cơ cấu hỗ trợ (Non - Support)
• Giảm sự bóp méo do ứng suất
• Giảm các giai đoạn của quá trình hậu xử lý (như chỉ cần phun cát, )
• Không cần xử lý tinh (Post-curing).
• Chế tạo cùng lúc nhiều chi tiết d Nhược điểm:
• Độ bóng bề mặt thô.
• Lớp đầu tiên có thể đòi hỏi một đế tựa để giảm ảnh hưởng nhiệt (như uốn quăn,.)
• Mật độ chi tiết không đồng nhất
• Thay đổi vật liệu cần phải làm sạch máy kỹ càng
1.1.2 Phương pháp tạo mẫu lập thể SLA
Hình 1.7 Phương pháp tạo mẫu lập thể SL Đây là công nghệ sử dụng tia UV để làm cứng nhựa cảm quang tạo thành mẫu vững chắc theo từng lớp.Quá trình tương đối đơn giản nhưng hiệu quả, cho chính xác cao Đến nay kĩ thuật SLA vẫn là phương pháp in chính xác nhất, mỗi lớp có thể mỏng tới 0,06mm Chi tiết in cần phải thêm các kết cấu trợ giúp để tăng độ cứng chi tiết và để tránh cho phần chi tiết đã được tạo thành chìm trong chất lỏng không bị nổi lên hoặc không bị trôi nổi tự do ở trong thùng. a Vật liệu sử dụng:
Loại nhựa lỏng có khả năng đông đặc dưới tác dụng của các tia tử ngoại như: tia gama, tia cực tím, tia x, tia electron, phóng xạ của trường điện từ, như expoxy, actylates, b Ưu điểm:
• Hệ thống cứng vững và hoàn toàn tự động, độ chính xác kích thước cao (0.1mm).
• Độ bóng bề mặt cao, độ phân giải cao phù hợp với các chi tiết phức tạp. c Nhược điểm:
• Sản phẩm bị rổ khí, lớp sản phẩm in cuối cùng dễ bị lỗi.
• Phải qua giai đoạn hậu xử lý, chi phí vận hành và bảo trì
1.1.3 Phương pháp tạo mẫu FDM
Hình 1 8 : Phương pháp tạo mẫu FDM a Giới thiệu:
Là công nghệ xây dựng bằng cách kéo dài nhựa nóng chảy rồi hoá rắn từng lớp tạo nên cấu trúc chi tiết đặc Vật liệu xây dựng trong cấu trúc của một sợi đặc mảnh, được dẫn từ một cuộn tới đầu chuyển động điều khiển bằng động cơ Khi sợi này tới đầu dò nó được nung chảy bởi nhiệt độ sau đó nó được đẩy ra qua vòi phun lên mặt phẳng chi tiết.
Khi vật liệu nóng chảy được đẩy ra, nó được san bằng nhờ vòi phun Độ rộng của đường trải có thể thay đổi trong khoảng từ 0,0076 đến 0,038 inc (từ 0,193mm đến 0,965 mm) và được xác định bằng kích thước của miệng phun.Miệng phun không thể thay đổi trong quá trình tạo mẫu, vì thế việc phân tích mô hình phải được chọn lựa trước.Khi kim loại nóng chảy được san đều nó nguội nhanh khoảng 1/10(s) và đông cứng lại Khi một lớp được phủ hoàn thành mặt phẳng giá đỡ di chuyển xuống phía dưới một lớp mỏng thông thường từ 0,178mm đến 0,356mm và quá trình được lặp lại. b Vật liệu sử dụng:
Vật liệu cho công nghệ in FDM: nhựa ABS, PLA, Polycarbonate, c Ưu điểm:
• Là công nghệ in 3D giá rẻ, thường sử dụng trong các sản phẩm chịu lực.
• Tốc độ tạo hình 3D nhanh. d Nhược điểm:
• Ít khi dùng trong lắp ghép vì độ chính xác không cao.
• Chỉ có thể dùng cho các vật liệu có dạng sợi.
Cách thức hoạt động Vật liệu
SLA Sử dụng tia động đăch polime nhựa quang Polime nhựa quang
SLS Sử dụng tia laser để thêu kết vật liệu Bột kim loại, thạch cao FDM Vật liệu được đùn qua đầu phun gia nhiệt Nhựa ABS,PLA,
Bảng 1 1 Bảng tóm tắt các công nghệ in 3D
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
Bộ truyền đai trục X và Y
• Thông thường động cơ NEMA17 sử dụng loại đai răng GT2 và đai MXL Đây là các loại đai đã được tiêu chuẩn hóa đi kèm puly tiêu chuẩn dễ dàng mua được phù hợp với khả năng tiếp cận của sinh viên So với MXL puly GT2 chống phản ứng dữ dội (anti-backlash) tốt hơn Vì vậy, ta chọn loại đai răng GT2. a Thông số đầu vào
• Chọn sơ bộ thông số ban đầu
• Hình 2 2 Bộ truyền đai với thông số sơ bộ
• Quãng đường chuyển động Sv = 250mm
• Khối lượng đai sơ bộ: ỉ!l ~ Ky
• Chọn sơ bộ đường kính bánh đai: D = 12mm
• Tốc độ quay bánh chủ động: N = 200rmp
• Vận tốc lớn nhất khi không gia công V1 = 1600mm/p
• Vận tốc lớn nhất khi gia công công có lực : V2 = 80mm/p
• Các khoảng cách trục sơ bộ được lấy kích thước trên hình vẽ.
• Kiểm nghiệm lực, đánh giá khả năng tải của bộ truyền đai:
F umax : lực kéo cực đại [N]
F Ureq : lực kéo yêu cầu [N]
• F B : lực do sự lựa chọn đai quyết định [N]
• F per : lực căng cho phép trên một thành phần tỏi trọng [N]
• m t : khối lượng tỏi m l : khối lượng đai sơ bộ
• m r : khối lượng đai sau khi đã tính toán
: khối lượng trên một đơn vị dài của đai [kg/m]
• C : hệ số ăn khớp bánh răng
• C 3 : hệ số tăng tốc e: khoảng cách trục [mm]
• z : số răng puley.(khi 2 bánh bằng nhau)
• S t00th : hệ số ăn khớp cơ bỏn đai
• S tm : hệ số bỏo dưỡng thành
• b Quy trình tính toán bộ truyền đai
- Tính công suất bộ truyền:
- Xác định mô đun theo công thức:
• Trong đó: : Công suất bánh đai chủ động [kw]
• ■ 7 :Số vòng quay bánh chủ động [rpm/min] l!ì : Mô đun [mm].
• Thay số liệu ban đầu vào biểu thức (1) (2) (3) và (4) ta được
• Tham khảo catolog của hãng SDP/SI chọn p=2mm
• Thông số đầu vào i = 1 và Chọn D sau khi ta chọn puley
• • - Bước pulley = bước đai p=2mm
• Theo như sơ bộ: Ta chọn Dmm Bước puley p=2mm nên ta tính được số răng sơ bộ z răng
• Suy ra ta chọn z theo tiêu chuẩn mà hãng SPD/SI đã thiết kế
• Tính lại đường kính vòng chia:
86 N por 1 mn (62 lbf lor 1/8 in.) Bolt Width, not representative of the load-carrying capacity of the belt
111 Nfor25.4mm belt (25 lbf tor 1 in belt)
For more inỉormation, see thetechnical section
Neop'ene ■ Nyion Covered, hbergiass Keintorced
Special VViđtt.s ■ cutto size from sleevas available trom stock
Pj(ch Lengtti rnm Inch
Grocve Pilch ue ngt h Code nnri Inơi
• Từ đây, ta tính được chiều dài đai
• = 640mm => Chọn dây đai code 320
( e là khoảng cách của hai trục)
• Chọn pulley A 6A51M021DF0904: Đường kính vòng chia 12.9, chiều dài 19.1
Tính chọn vít me trục Z
• Máy in 3D có tốc độ quay của vitme không lớn hay tốc độ dịch chuyển của bàn máy là không lớn nhưng để đáp ứng được các yêu cầu về chất lượng sản phẩm cao khi gia công trên máy thì hệ thống dẫn hướng yêu cầu độ chính xác cao Do đó lựa chọn kiểu lắp ổ đỡ chung cho vitme dẫn động 2 bàn là kiểu lắp 1 đầu lắp đỡ chặn và 1 đầu đỡ (fix- support):
• Với loại trên, 2 hệ số f và À có giá trị:
• f = 15.1 and À = 3.92 a Điều kiện làm việc :
• • Tốc độ quay cao nhất của động cơ: n = 2000 (rpm)
• • Theo PMI thì l=8mm hoặc lm là hợp lí
•Vậy chọn l=8mm. b Tính toán lực dọc trục:
• Tốc độ không đổi (lên):
• Tốc độ không đỗi (xuống): Fa6 = - (gmg + f)
• Làm việc (xuống): Fa?= - (|1 mg + f)
• Giảm tốc (xuống): Fas= - (gmg - ma + f)
• Khối lượng động cơ và gá đỡ là 1.1Kg
Fai= |img + ma + f Fa2= qmg + f
Fa3= + Ị1 mg+ f Fa-1 - mg - ma + f
• Lực lớn nhất khi không gia công:
• Fa max = max (Fa i, Fa 2, Fa 4, Fa5 , Fa 6, Fa s ) = 6.478N
• Lực lớn nhất khi gia công:
• Fa max = max (Fa 3, Fa 7 ) = 2.078N
• F amax = 6.478N ( lực lớn nhất khi không gia công)
• ^ F am là lực dọc trục
• ^ Tốc độ quay của động cơ khi gia công:
• ^ Tốc độ quay của động cơ khi không gia công:
• ^ f s hệ số bền tĩnh, f s =1.5 + 3 , select f s = 2.5
• ^ f w hệ số bền động, được tính theo bảng sau:
• Bảng 2 3 Hệ số bền động f w
• L t tuổi thọ (Tổng thời gian hoạt động)
• Từ đó ta có kết quả:
• F am (kG) • n(rpm) • C 0 (kG) • C a (kG)
• Bảng 2 4 Bảng kết quả lực tải trọng động
• Lực tải trọng động phải C a > 5.65kG c Chọn và đánh giá
• Ta chọn loại đai ốc vít me thường với đường kính 8mm (dễ mua và dễ gia công)
- Tổng chiều dài trục L = 350mm
• Chúng ta chọn trục có đường kính là 8mm.
• Tốc độ quay cho phép
• Vậy thỏa mãn yêu cầu đề ra.
Lựa chọn động cơ
• a Các bước tính toán chọn động cơ
• Chọn sơ bộ thông số
• Trục X và trục Y ( kết cấu hai trục là như nhau ) :
• - Chọn sơ bộ thông số:
• Khối lượng tải sơ bộ:m=3kg
• Hệ số ma sát cụm trục: p=0.05
• Chọn sơ bộ bước góc động cơ 1
• Đường kính ngoài pulley: D.7mm
• Quãng đường dịch chuyển: Sv%0mm
• Thời gian làm việc hết một chu trình: t 0 =0.067s
• Khối lượng riêng của vật liệu làm pulley p=8.0*10 3 [kg/m3]
• Các bước tính toán chọn động cơ
• ^ Bước 1 Vẽ sơ đồ hoạt động của máy
J L : Total load inertia [kg-m 2 ] : Operating speed ịr/rnin] /I : Acceleration (deceleration) time [s] i : Gear ratio Operating Speed ,v*í|r/rnin| •
• l rev : Quãng đường dịch chuyển trên 1 vòng động cơ
• ^ Bước 3 Tính tần số hoạt động f 2
• Tốc độ tăng tốc, giảm tốc :
• ^ Bước 4 Tính tốc độ hoạt động của động cơ
• T L tùy thuộc vào từng dạng kết cấu cơ khí
• ^ Bước 6 Tính Mômen tăng tốc T a [N.m]
• Công thức tính cho tất cả các loại động cơ :
• ' JÍ|i : Mômen quán tính quay
• : Thời gian tăng giảm tốc
• ^ Bước 7 Tính Mômen yêu cầu
• Kiểm tra tải trọng yêu cầu:
• Kiểm tra tốc độ tải trọng yêu cầu được chỉ ra bởi tốc độ hoạt động và mômen yêu cầu
• Lấy s đối với động cơ bước
• • Kiểm tra chu kì công suất:
• Running ti me + Stopping time
• Bảng 2 5 Kiểm tra tỉ lệ tăng giảm tốc
• : Tỉ lệ tăng giảm tốc (ms/kHz) : Bước góc động cơ vi bước
• • Kiểm tra hệ số quán tính:
• Bảng 2 7 Hệ số quán tính
• - Kết quả tính toán thông số chọn đông cơ trục X:
• Hình 2 3 Biểu đồ hoạt động
• - Vị trí tương đối của chuyển đông của kết cấu khi đông cơ đi được bước:
• - Tốc đô hoạt đông của đông cơ:
- Tính mô men yêu cầu:
- Tính mô men quán tính của:
• Đối với động cơ Nema17, momen quán tính bằng 0.001kg.m2
• Thay số ta tính được momen yêu cầu xấp xỉ 0.3395
• Chọn động cơ có momen xoắn lớn hơn momen yêu cầu
• Với kết quả tính toán trên tra datasheet của hãng PBC cũng như kết quả khảo sát động cơ trên thị trường Việt Nam ta chọn động cơ bước Nema 17 cho 2 trục X, Y và động cơ
• Nema 16 cho trục Z không những phù hợp với kết quả tính trọn mà còn dễ dàng tìm kiếm được chúng trên thị trường. b Chọn động cơ trục X,Y theo hãng
• Dựa vào kết quả tính toán, ta chọn thông số theo catalog
Phases Steps/Revolution Step Accuracy Shalt Load Axial
IP RatingApprovaĩsOperating TempInsulation ClassInsulation Resistance
• Hiệu chỉnh số bước/mm động cơ
• Khác với động cơ thường, động cơ bước quay từng góc rất nhỏ (1.8; 0.9; độ) ứng với mỗi tín hiệu điều khiển từ môđun A4988 hoặc DRV8825 Mỗi tín hiệu này ứng với 1 bước Số bước/mm là số tín hiệu từ môđun (A4988 hoặc DRV8825 ở trên) cần phải cấp cho động cơ bước để động cơ bước di chuyển cụm kết cấu (bộ đùn nhựa, spindle, sợi nhựa in ) đi một quãng đường 1mm theo trục tương ứng Như vậy có thể thấy số bước/mm phụ thuộc vào các yếu tố:
• Góc quay mỗi bước của động cơ: A (thường là 1.8 hoặc 0.9 độ)
• Chế độ điều khiển của môđun điều khiển: B (thường B = 1/16 với A4988 hoặc 1/32 với DRV8825)
• Tỉ số truyền của hệ truyền động tính từ trục của động cơ bước tới cơ cấu di chuyển (đơn vị tính độ/mm), bao gồm: khoảng cách đỉnh răng (C - mm) của đai răng; số răng của puli dẫn động (D), tí số truyền cặp bánh răng dẫn động (E), bước ren của vít me/trục ren F; đường kính puli/bulông tời nhựa G
• Đối với mỗi loại truyền động, dựa vào công thức lý thuyết ta có thể tính được số bước/mm lý thuyết cần thiết để đưa vào chương trình điều khiển (GRBL, Marlin hoặc Repetier Firmware) Tuy nhiên để đạt được kết quả chính xác nhất, sau khi nạp chương trình điều khiển với số bước/mm lý thuyết, cần phải hiệu chỉnh thực tế trên máy in 3D.
• Các bước làm như sau:
• Số bước/mm lý thuyết đối với truyền động đai răng:
• Lý thuyết bước/mm: LT= ——
• Với dây đai GT2, C = 2mm
• Số bước/mm lý thuyết đối với trục vít me:
• Lý thuyết bước/mm: LT= _ Ịy - Với trục vít me, F = 8mm
• Số bước/mm lý thuyết đối với bộ đùn nhựa:
• Lý thuyết bước/mm: LT=
• G: đường kính puli/bulông tời nhựa.
• Hiệu chỉnh số bước/mm:
• Sau khi nhập số bước/mm vào chương trình điều khiển ở trên và nạp vào mạch điều khiển, cho máy chạy theo các trục X, Y, Z hoặc tời nhựa in và hiệu chỉnh lại số bước/mm như sau:
✓ Điều khiển máy di chuyển theo trục (sợi nhựa) cần hiệu chỉnh một đoạn H (khoảng 40mm trở lên, càng dài càng tốt).
✓ Sau khi di chuyển, sử dụng thước kẹp (không được sử dụng thước dây hay thước kẻ vì không đủ chính xác) để đo quãng đường dịch chuyển thực tế I trên trục tương ứng.
✓ Tính lại số bước/mm thực tế: TT= LT ^
✓ Nhập lại số bước/mm TT vào chương trình điều khiển và thử lại vài lần tới khi đạt yêu cầu.
Thiết kế chi tiết cơ khí
2.4.1 Các chi tiết cơ khí lắp ghép
• Chi tiết cơ khí • Số lượng
• • Gá động cơ step loại thẳng • 2 chiếc
• • Gá động cơ size 42/57 • 1 chiếc
• • Gá nhôm tản nhiệt hai đầu • 1 chiếc
• • Lõi nối teflon nhôm M7 • 2 chiếc
• • Đầu nối ống Teflon • 3 chiếc
• • Vít M3,M4,M5, Tnut M4, long den • 18 chiếc
• • Vòng bi PK8UU • 2 chiếc
• • Bạc đạn đỡ trục KFL 08 • 4 chiếc
2 • Gối đỡ trục KL08 • 2 chiếc
• Trục vitme đường kính 8mm bước ren 4 mm • 2x300 mm
• Trục vitme đường kính 8mm bước ren 4 mm • 1x400 mm
• Bảng 2 8 Chi tiết cơ khí 2.4.2 Các chi tiết nhựa in 3D
• Các chi tiết dùng để cố định các chi tiết cơ khí - linh kiện được thiết kế trên phần mềm
3D Solidworks Sau đó sẽ được lưu dưới dạng file “.STL ”, các chi tiết sẽ được hoàn thiện từ một máy in 3D khác.
• Thiết kế máy in 3D với khung nhôm định hình 20x20 360x360x450(mm).
• Không gian in tối đa 180x180x200(mm) với bộ truyền động sử dụng là vitme đai ốc kết hợp với đai.
• Ghép nối với nhau bằng ke góc.
• Hình 2.4 Mô hình khung máy
• Khung máy sẽ được gia công bằng nhôm thanh định hình 20x20 và 40x20
2.3.4 MÔ hình thiết kế hệ thống các trục
• Sử dụng động cơ quay pulley và kéo dây đai chuyển động bộ đùn nhựa như cơ cấu bên dưới
• Sử dụng hệ thống đai ròng rọc để di chuyển bộ bàn in
• Sử dụng động cơ kéo dây đai làm quay pulley gắn chặt với thanh chuyền động bằng vít me tăng ma sát tránh xê dịch , truyền chuyển động sang 2 bên bằng đai kéo
• cả cụm trục X như hình bên dưới
• Sử dụng hệ thống đai ròng rọc để di chuyển bộ đầu in
• Động cơ trục Z quay kéo dây đai quay pulley gắn vào trục vít me quay và chuyền chuyển động theo hướng lên xuống của cụm bàn gia nhiệt như hình dưới
• Sử dụng 2 trục vít me với đai ốc để di chuyển toàn bộ cơ cấu trục Y
• Mô hình máy in 3D hoàn chỉnh :
•Hình 2 9 Mô hình thiết kế máy in 3D
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
Phần mềm điều khiển
• Firmware Marlin là một chương trình được viết trên nền Arduino cho các mạch điều khiển máy in 3D Reprap sử dụng vi điều khiển họ AVR của hãng Atmel Marlin còn được chỉnh sửa để sử dụng trên các máy CNC mini Có thể nói Marlin được sử dụng rộng rãi bậc nhất trong số các máy dạng mã nguồn mở hiện nay.
• Các đặc điểm nổi bật của Marlin đối với các máy in 3D Reprap gồm có:
• Hỗ trợ tự động bù thăng bằng bàn nhiệt trước khi in bằng đầu dò (thể sử dụng cả động cơ servo cho cơ cấu đầu dò)
• Hỗ trợ người dùng khi bù thăng bằng bàn nhiệt thủ công
• Có tính năng rút ngược nhựa in khi gia công (người dùng có thể chọn rút ngược nhựa in bằng firmware hay bằng slicer)
• Tính năng ngăn chặn sự cố nhiệt độ (quá nhiệt) thông minh
• Tính năng sao lưu, cập nhật eeprom của vi điều khiển
• Hỗ trợ đo nhiệt độ bằng cảm biến nhiệt điện trở hoặc cặp nhiệt ngẫu
• Điều khiển máy in hoàn toàn bằng màn hình LCD và thẻ nhớ SD
• Hỗ trợ các dạng máy in 3D Cartesian (prusa i3, ), Delta Polar và SCARA
• Giao tiếp với máy tính thông qua cổng USB (COM ảo)
• Hỗ trợ tối đa 4 bộ đùn nhựa
• Marlin được sử dụng để điều khiển máy in 3D hoạt động theo công nghệ FDM.
• Trong quá trình in, đầu phun được nung nóng và dưới sự điều khiển của máy tính, nhựa nóng chảy sẽ được đùn ra khỏi đầu phun Nhựa sau khi được đùn ra, chạm bàn in sẽ lập tức đông đặc Từng lớp của vật thể sẽ được in dựa theo nguyên lý hoạt động đó và cấu thành nên hình dáng của vật thể.
• Máy in 3D có thể được điều khiển bằng phần mềm trên máy tính thong qua cáp kết nối Ngoài ra, máy in 3D cũng có thể hoạt động độc lập bằng cách nạp file (STL) vào thẻ SD và cắm vào khe cắm thẻ nhớ của máy Marlin sẽ thực hiện việc dịch file (STL) sang G-Code để thực hiện quy trình in.
• Để điều khiển hoạt động của máy in 3D thông qua Marlin, Arduino Mega 2560 sẽ gắn kèm theo mạch điều khiển máy in Ramps 1.4.
• Người dùng có thể sử dụng Arduino IDE để thiết lập Marlin sao cho phù hợp với máy in 3D của mình như: nhiệt độ đầu phun và bàn nhiệt khi in, tốc độ bước động cơ mỗi giây, phương chiều chuyển động của động cơ, vùng in tối đa của động cơ
• Như đã thảo luận ở trên, Phần mềm sẽ chuẩn bị một mô hình 3D đã thiết kế bằng cách chia nó thành các lớp lát mỏng Trong quá trình này, nó tạo ra mã G (gcode) cho phép máy in biết chi tiết về cách sao chép mô hình.
• Lựa chọn Ultimaker Cura - Được hàng triệu người dùng tin cậy, Ultimaker Cura là phần mềm in 3D phổ biến nhất thế giới Chuẩn bị bản in với một vài cú nhấp chuột,tích hợp với phần mềm CAD để có quy trình làm việc dễ dàng hơn hoặc đi sâu vào cài đặt tùy chỉnh để kiểm soát chuyên sâu.
• Do đó, nhóm đã chọn Ultimaker Cura là phần mềm cắt lớp.
• Hình 3.1 Giao diện của phần mềm cắt lớp Cura
Hệ thống điều khiển
• Hình 3.2 Sơ đồ điều khiển
• Hoạt động của Máy in 3D có thể được tóm tắt như trong biểu đồ khối dưới đây:
• Hình 3.3 Biểu đồ khối điều khiển
• Chọn các thành phần cho hệ thống điều khiển:
• Bộ vi điều khiển: Arduino Mega 2560 & RAMPS 1.4
• Hệ thống chuyển động : Driver A4988
• Gia nhiệt: Bàn gia nhiệt MK2 Aluminum và E3D V5 for Nozzle heating
• Nhiệt độ: Cảm biến nhiệt 100K thermistor - ATC Semitec 104GT-2
• Điện áp nguồn • 7-12V (khuyên dùng)
• Điện áp nguồn • 6-20V (giới hạn)
• Số chân In/Out • 54 (trong đó có 15 đầu ra PWM)
• Cường độ chân In/Out • 40 mA
• Bộ nhớ Flash • 256 KB, trong đó 8Kb của Bootloader
• Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật Arduino Mega 2560
• File Edit Sketch Tools Help
• , Check the example conf roiiouing essentỉãi link.
• vebsite contains the most are ãluays MéLcũme!
• https; í y ou tube com/wa txh?v=3gwWVFtdg- 4
• A good 2ú-miniite overview of Marlin configuration by 1
(Applies to Marlin 1.0.x ( so Jerk and Acceleratỉon shc
Also Ì!ttFSi2Zỉ*Bi i gcoaLe J ^cattZdearcỉi2tfci3íidi3ALãqHCỉ
• - http: //marlinfw.org/docs/t:onfigưratioji/conf iguration.html
• Marlin's conriguration options are explăinad in more detail hets.
• The Marlin Discussìon Forum is a great place to get help frọm other Harlin users who may have experienced siiũlar issues to your own.
• Hình 3.5 Giao diện của Arduino IDE
• Ưu điểm của kit này là nhỏ gọn, nhiều cổng GPIO với nhiều chức năng khác nhau.Ngoài ra, ngôn ngữ lập trình của Arduino cũng rất thân thiện với người dung Đa số người dung Arduino đều lập trình qua Arduino IDE.
• Suiddeiu UỊd oumpje 09SZeẵaujịv - g-£ quiị-i
• |ãs||ẽt||3tl|ã||ãĩ]|sĩ|FI|ã||st|Ft||õĩ||ẽẽ||ẽẽ||ĩẽ||ãẽ||sẽ||w||ã||ĩẽ||ĩẽ]|õc||ẽĩ|| ãã||zs||ã;|
01? UỊd IEỊỊ B ỊQ z£ Uld |EỊỊ6 Ị []
9£ UỊd | BJỊ 6 ỊQ ỳ£ U|d |E ÌỊ 6 Ị CI ££ UỊd leilBỊa ££ UỊd leiỊgỊŨ
MÍOĐd (OH) LOd (av) ood (6V) LDd (oiv) 20d (ntf)£Od (2iv) KM (eiv)sod ừlV)90d (sw)zod OOA ONO (61NI0d£0XH) OCd (onNiod/eoxi) ird (L UNIOd/£MOX) srd (SllNIOd) Efd teUNIOd) tTd ừllNIOd) Sfd (GkLNIOd) 9fd Í31V)20d (zov) ZVd (90V) 9Vd (sov) SVd ừoV) Mtì (£0V) CVd
(pjMd) ư uid leiỊỄỊa (HMdíOI uỊdiei!6!a (osm) os U|d iej|6ia (isorá) ts UỊd IBỊỊ B ỊO tosl ĨS UỊd IBỊỊdỊũ (ss) ÈS “ d l B l! 6 !ũ (NMd) 6 UỊd |BI Ị 6 ỊO (lAIMd)SUỊd lenBia (WM) L md leiiạa (HMd) 9 UỊd |eiỊ&a
BỊd leiỊỄỊa (sxy) Li dỊd ie)Ị6ia ŨNO
UKl |Sl|6Ịa (NMd) ỉ UỊd
L uid iBiiạa (OXd) 0 UỊd RỊ B ỊO (iNMd) J Id IBỊỊ&a
• |9z| |zz| |gz| |6z| |ogj |19| IgaỊ [£8| Ịt-aỊ ỊggỊ ỊgsỊ |zgj |88| |6g| |06| |i6| |g6| Ị EG•Ị |frs| |S6| |96| |ze| ỊasỊ |sgj |X)I I ì H § 5 ĩ ỉ Ễ ỉ M
S- • • connectng đrive inodute (A49&8 DRVB825) CJŨ _
• Để điều khiển hoạt động của máy in 3D thông qua Marlin,
Arduino Mega 2560 sẽ gắn kèm theo mạch điều khiển máy in Ramps 1.4.
• Ramps 1.4 sẽ điều khiển hoạt động của các máy in 3D, bao gồm:
• Điều khiển động cơ bước qua các driver
• Điều khiển gia nhiệt bàn nhiệt và đầu đùn Dữ liệu sẽ được điều khiển qua các cảm biến nhiệt.
• Các công tắc hành trình (Endstop) để xác định gốc mỗi trục.
• Hiển thị qua màn hình LCD.
Sh iel d) re pr ap
• 3.2.3 Điều khiển động cơ bước A4988
• Giao thức điều khiển số bước và chiều quay rất đơn giản.
• 5 cấp điều chỉnh bước: 1; 1/2; 1/4; 1/8 và 1/16 bước.
• Điều chỉnh dòng định mức cấp cho động cơ bằng triết áp.
• Bảo vệ ngắn mạch, bảo vệ quá nhiệt, bảo vệ tụt áp và chống dòng ngược.
• Điều khiển được động cơ hoạt động với điện áp lên tới 35V dòng lên tới 2A.
• Điện áp cấp tối thiểu: • 8 V
• Điện áp cấp cực đại: • 35 V
• Dòng cấp liên tục cho mỗi pha: • 1 A (không cần tản nhiệt, làm
• Dòng cấp liên tục cho mỗi pha: mát)• 2 A (khi có làm mát, tản nhiệt)
• Điện áp logic 1 tối thiểu: • 3 V
• Điện áp logic 1 tối đa: • 5.5 V
• Độ phân giải: • full, 1/2, 1/4, 1/8, và 1/16
• Bảng 3.2: Thông số kỹ thuật của A49988
• Chế độ Full - 1/2 - 1/4 - 1/8 - 1/16 sẽ được thông qua 3 pin MS1 MS2 MS3.
• L ow • H ĩgh • L ow • Quarter step
• H ĩgh • H ĩgh • H ỉgh • Sỉxteenth step
• Bật tắt động cơ thì thông qua pin ENABLE, mức LOW là bật module, mức HIGH là tắt module
• Điều khiển chiều quay của động cơ thông qua pin DIR
• Điều khiển bước của động cơ thông qua pin STEP, mỗi xung là tương ứng với 1 bước ( hoặc vi bước)
• Linh kiện điện tử • Số lượng
• Mạch điều khiển động cơ bước A4988 • 4chiếc
• Công tắc hành trình • 3 chiếc
• Động cơ bước NEMA 17HS2401 • 4 động cơ
• Bộ mạch LCD 2004 tích hợp khe cắm thẻ nhớ SD • 1 bộ
• Bàn gia nhiệt Heatbed MK3 Aluminum • 1bộ
• Cảm biến nhiệt 100K thermistor - ATC Semitec 104GT-2 • 2 chiếc
• Bảng 3.3: Linh kiện điện tử
CHẾ TẠO VÀ VẬN HÀNH THỬ NGHIỆM MÁY
Thiết lập thông số điều khiển
•Vì các máy in 3D khác nhau có cấu hình riêng, chúng ta phải cấu hình bằng tay để thiết lập cấu hình phù hợp cho Máy in 3D.
• Quá trình cấu hình bao gồm 3 bước chính:
• Thiết lập phần mềm Marlin
• Hình 4.1 Quá trình in 3D phần mềm
• Vì các máy in 3D khác nhau có cấu hình riêng, chúng ta phải cấu hình bằng tay để thiết lập cấu hình phù hợp cho Máy in 3D đã
• Quá trình cấu hình bao gồm các bước chính:
• Chúng ta bật Marlin (được lập trình trong Arduino IDE) và vào tab Coníiguration.h.
• Tìm xuống dòng code thứ 134 => khai báo đúng loại board đang sử dụng => Ramps 1.4
• 131// The following define selects which electronics board you have.
• 132// Please choose the name from boards.h that matches your Setup
134 #define MOTHERBOARD BOARD—RAMPS—14—EEB
137 // Optional custom name for your RepStrap or other custom machine
138 // Displayed in the LCD "Ready" message
• 139//#define CUSTOM_MACHINE_NAME "3D Printer"
141 // Define this to set a unique identitier for this printer, (Used by some programs to difterentiate between machines)
142 // You can use an Online Service to generate a random UUID (eg http: //www.uuidgenerator net/version4 )
• Tiếp tục tới dòng code thứ 149 => khai báo số lượng đầu in đang sử dụng => 1 đầu in
147 // This defines the nurriber of extruders
• 151// Generallỵ expected íilament diameter (1.75, 2.85, 3.0, ) Used for Volumetric, Eilaiĩient width Sensor, etc
152 #define DEFAULT_NOMINAL_FILAMENT_DIA 1.75
• Dòng code thứ 152: Khai báo đường kính máy in 3D đang sử dụng => Chỉnh sửa thành 1.75mm
151// Generallỵ expected lilament diameter (1.75, 2.85, 3.0, ) Used for Volumetric, Filament wỉdth Sensor, etc.
1152 #define DEFAULT_NOMINAL_FILAMENT_DIA 1.75
154// For Cỵclops or any "multi-extruder" that shares a single nozzle.
• Dòng code 313 tới 319: Khai báo cảm biến nhiệt độ đang sử dụng
• Dòng code 510 tới 515: Khai báo vị trí công tác hành trình mà máy in sẽ sử dụng
507 // Specity here all the endstop connectors that are connected to any endstop or probe.
508 // Almost all prỉnters will be using one per axis Probes will use one or more of the
509 // extra connectors Leave undetined any used for non-endstop and non-probe purposes.
• Dòng code 531 tới 536: khai báo lại công tác hành trình mà nhóm đang sử dụng
• #defỉne X_MIN_ENDSTOP_INVERTING true // set to true to invert the logỉc of the
#define Y_MIN_ENDSTOP_INVERTING true // set to true to invert the logic of the
#define Z_MIN_ENDSTOP_INVERTING true // set to true to invert the logic of the
#defỉne X_MAX_ENDSTOP_INVERTING true // set to true to invert the logỉc of the
#define Y_MAX_ENDSTOP_INVERTING true // set to true to invert the logic of the
#define Z_MAX_ENDSTOP_INVERTING true // set to true to invert the logic of the
#defỉne Z_MIN_PROBE_ENDSTOP_INVERTING talse // set to true to ỉnvert the logic
537 endstop. endstop. endstop. endstop. endstop. endstop. of the probe.
• Dòng code số 611: Khai báo số step trục x, trục y, trục z và bộ tời nhựa
607 * Detault Axis Steps Per Unit (steps/mm)
611 #define DEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT { 100, 82, 400, 95 }
• o Bộ tời nhựa: 95 bước/mm.
• - thiết lập giá trị gia tốc:
* Default Acceleratĩon (change/s) change = Him/3
• #define DEFAULT_ACCELERATION 2500 // X, Y, z and E acceleration for printing moves
• #define DEEAULT-RETRACT-ACCELERATION 2500 // E acceleration for retracts
• #define DEFAULT_TRAVEL_ACCELERATION 2500// Y, z acceleration for travel (non printing) moves
• Trong Marlin, gia tốc mặc định là 3000 mm / s2 Tuy nhiên, chúng ta nên giảm giá trị này để tránh rung động trong khi in Ngoài ra, chúng ta cũng có thể điều chỉnh các giá trị này trong phần mềm cắt lớp.
• Trong trường hợp này, thiết lập gia tốc mặc định cho động cơ bước 2500 mm / s2.
• Cuối cùng, cài đặt tốc độ giật lại (Jerk).
644 * "lerk" speciíies the minimum speed change thatrequires acceleration.
645 * When changỉng speed and direction, if the diííerence is lessthan the
646 * value set here, it may happen instantaneously.
• Giá trị tốc độ giật lại (Jerk) mặc định được cung cấp bởi Marlin.
878 // The size of the print bed
882 // Travel limits (mm) atter homing, corresponding to endstop positỉons.
886 #define X_MAX_POS X_BED_SIZE
887 #define Y_MAX_POS Y_BED_SIZE
Thiết lập vị trí tối đa của mỗi trục trong phần này. o Vị trí tối đa trụcX: 200 o Vị trí tối đa trụcY: 200 o Vị trí tối đa trụcZ: 200
Dòng Code 1429: Thiết lập chế độ màn hình
// SD Card support ĩs disabled by default If ỵour controller has an SD Slot,
■// you must uncomment the following option or it won't work.
Vì sử dụng Thẻ SD để chuyển mã G, nên phải hỗ trợ SD Card trong Marlin.
Hình 4.3 Điều chỉnh LCD Module
LCD được sử dụng trong dự án này được gọi là REPRAP Discount Smart Controller.
Bộ điều khiển thông minh này có đầu đọc thẻ SD, bộ mã hoá quay và màn hình LCD 20 ký tự x 4 dòng Có thể dễ dàng kết nối nó với bảng Ramps bằng cách sử dụng "smart adapter
Sau khi kết nối bảng điều khiển với Ramps, không cần máy tính nữa, bộ điều khiển thông minh cung cấp nguồn cho thẻ SD.
Hình 4.4 Sơ đồ mạch LCD and SD Card
Cũng phải kích hoạt REPRAP Discount Smart Controller ở Marlin.
// http :/ /reprac.oĩa/wikĩ/RecRaEDĩscũunt Smazt Controller //
// Note: Usually sold with a white PCB.
#de f ine REPRAP_DISCOUNT_SMART_CONTROLLER
4.1.3 Thiết lập Ultimaker Cura a Kích thước in
Hình 4.5 Thiết lập kích thước in
Trong phần này, thiết lập kích thước in của Máy in 3D. o X (ChiềUrộng): 185 mm o Y (Chiều sâu): 170 mm o Z (Chiều cao): 200 mm
♦ X Y Z là kích thước lớn nhất mà máy in được hay là kích thước hoạt động của máy.
♦ Xmin Xmax Ymin Xmax là khoản cách an toàn tính từ biên của bàn in ( Mình để 0 hết vì muốn kích thước in đúng bằng kích thước bàn).
♦ Build plate shape là hình dán bàn in (Với máy thường là hình chữ nhật với máy delta thì hình tròn).
♦ Chọn Origin at centter nếu muốn gốc tạo độ tại tâm bàn in.
♦ Chọn Heated bed nếu bạn có sử dụng bàn nhiệt cho máy in.
♦ G-code flavor là chọn firmware mà bạn dùng cho máy in (Mình dùng marlin nên chọn nó).
♦ Gantry Height là khoản cách từ đầu in tới bánh răng của bộ đùn nhựa (Nhiều bạn khi cài thông số hay bỏ qua cái này nhưng nó giúp giảm thiếu nhựa khi in rất nhiều đặc biệt với các máy dùng đùn xa).
♦ Number of Extruder là số đầu in mà bạn dùng.
Hình 4.6 Thiết lập cấu hình đầu in
♦ Nozzle Size là kích thước mũi in của máy.
♦ Compatible material diameter là đường kính sợi nhựa dùng để in.
Extruder Start Gcode và Extruder End Gcode là 2 đoạn Gcode muốn chèn vào lúc bắt đầu và kết thúc khi dùng Extruder 1.
Nhấn Close để lưu cài đặt. b Chiều cao lớp (Layer height)
Hình 4.7 Thiết lập chiều cao lớp
Trong tab Quality ta chú ý tới 2 thông số chính:
♦ Layer Height: là độ cao mỗi lớp in.
♦ Initial Layer Height: là độ cao lớp in đầu tiên (Thông số này thường quyết định nhựa có bám bàn tốt không và lớp đầu tiên in có mịn hay không).
Các thông số còn lại như Line Width là độ rộng của một đường nhựa in ra, thường bằng kích thước mũi in (Nếu muốn nhựa in ra dày hơn hay thưa hơn thì có thể tăng giảm nó). c Độ dày tường (Wall thickness)
Bottom Pattern Initial Layer Lines
Trong Tab Shell ta chú ý tới là:
♦ Wall Thickness: Độ dày thành của chi tiết in ra (Mũi in mình 0.4 nên cài đặt là 1,2 thì thành in ra là 3 lớp nhựa - Có thể cài đặt trực tiếp số lớp ở Wall line count).
♦ Top/ Bottom Thickness: Độ dày của lớp trên cùng và lớp dưới cùng chi tiết ( Layer Height trên để 0.2 và cài đặt là 0.8 thì số lớp in là 4 lớp - Có thể cài đặt trực tiếp ở Top Layer hoặc Bottom Layer).
Và một thông số đáng chú ý nữa là Enable Ironing khi chọn chế độ này thì máy in sẽ chạy đi lại lớp trên cùng khoản rất nhỏ để làm mịn bề mặt phía trên, dành cho các chi tiết cần phẵng cả 2 mặt. d Độ đặc (Infill density)
Hình 4.9 Thiết lập độ đặc
Infill là phần bên trong chi tiết sau khi in ra trừ thành chi tiết (shell) và lớp trên dưới (top bottom layer) Trong tab infill ta chú ý các thông số sau:
♦ Infill Density như là thông số về độ đặc của vật thể, càng cao thì chi tiết in ra càng đặc nhưng thời gian in rất lâu, bù lại độ cứng của chi tiết cao.
♦ Infill Pattern là dạng lưới bên trong chi tiết hay là hình dạng của infill (muốn độ cứng cao thì để Triangles, muốn thời gian in nhanh thì để Lines).
♦ Infill Line Directions là hướng của các infill
Mật độ infill xác định lượng nhựa được sử dụng bên trong bản in Mật độ in cao hơn có nghĩa là có nhiều nhựa bên trong, dẫn đến vật nặng hơn Một mật độ infill khoảng 30% được sử dụng cho các mô hình có mục đích thị giác, mật độ cao hơn có thể được sử dụng cho các bộ phận sử dụng lực. e Mau Infill (Infill pattern)
Cura cho phép bạn thay đổi mẫu của cấu trúc infill in, có thể có lợi trong một số trường hợp Có 5 lựa chọn sẵn có lần lượt:
- Grid: Một lưới điện hình chữ nhật, với các đường thẳng theo cả đường chéo trên mỗi lớp.
- Lines: tạo ra một lưới in, in theo hướng chéo trên mỗi lớp.
- Triangles: Tạo ra một hình chữ nhật hình tam giác.
- Cubic: Một 3D infill của nghiêng hình khối.
- Tetrahedral: Một 3D infill hình dạng kim tự tháp.
- Concentric: Các infill in từ bên ngoài về phía trung tâm của mô hình Bằng cách này đường infill sẽ không thể nhìn thấy qua các bức tường của bản in.
- Concentric 3D: In thấu từ bên ngoài về phía trung tâm của mô hình, với đường nghiêng trên toàn bộ bản in.
- Zig Zag: Một lưới infill hình, in liên tục theo một hướng chéo
Hình 4.10 Cấu hình mẫu infill
Initial Layer Support Lĩne Distance
SupportTop Distance 0.1 mm f Tốc độ in (Print Speed)
Inĩtial Layer Print Speed 15 mm
Inĩtial Layer Travel Speed 25.0 mm
Hình 4.11 Cấu hình tốc độ in
Tab Speed chỉnh tốc độ hoạt động của máy in:
♦ Print Speed tốc độ in (tốc độ càng cao thì in càng nhanh, nhưng cơ khí máy phải đủ vững nếu không rất dễ trật bước hoặc chi tiết in ra xấu không mịn)
♦ Infill speed tốc độ in của infill.
♦ Wall speed tốc độ in của thành vật thể.
♦ Travel speed tốc độ di chuyển không của đầu in.
♦ Initial Layer speed tốc độ in của lớp đầu tiên (tốc độ chậm nhựa in dễ dính bàn hơn). g Vật liệu (Material)
Printing Temperature Printing Temperature Initial Layer Initial Printing Temperature Pinal Printing Temperature Flow
Wall Flow Outer Wall Flow Inner Wall(s) Flow Top/Bottom Flow Iníill Flow Skirt/Brim Flow Support Flow Prime Tower Flow Initial Layer Flow
Hình 4.12 Thông số vật liệu
Tab Material là chỉnh các thông số liên quan tới nhựa in:
♦ Printing Temperature là nhiệt độ in (với nhựa PLA thường 195 )
♦ Flow là lượng nhựa in đùn ra khi in (nếu muốn lượng nhựa đùn ra nhiều hơn hay ít hơn tại vị trí nào thì tăng lên).
♦ Nếu chọn vào Enable Retaction thì đồng ý rụt nhựa in lại khi chuyển tiếp giữa các vùng in khác nhau hay chuyển giữa vùng in với in support.
Sau khi thiết lập xong, Tệp STL hoặc OBJ sau đó có thể được nhập vào phần mềm Cura nơi nó được chia lớp và xuất ra dưới dạng G-Code G-Code này chỉ là một file văn bản (về bản chất) với một danh sách các lệnh để máy in 3D đọc và làm theo như nhiệt độ gia nhiệt, di chuyển theo các hướng với khoảng cách là các vị trí tọa độ trên file đó, rồi cả sự bật tắt các bộ phận trên máy in, v.v.
Chuyển tệp văn bản đó sang Thẻ SD để Máy in 3D có thể đọc tệp đó.
Thử nghiẹm và gia công
Hình 4.13 Tượng kim tự tháp Để in mẫu như trong hình trên, chúng ta cần thiết lập các tham số trong repeiterhost như trên. Để đạt chất lượng cao, chiều cao của lớp được đặt là 0,2 mm Tuy nhiên, chiều cao ban đầu của lớp còn lại là 0,3 mm để lớp ban đầu có thể dính tốt hơn lớp đun nóng.
Khối lập phương có kích thước nhỏ Kích thước của nó là: 130 x 100 x 180 mm Do đó chúng ta nên đặt tốc độ in khá thấp để vẫn có độ chính xác cao Tốc độ in cao hơn sẽ tạo ra độ rung mạnh gây thiếu chính xác
Với các thông số tốc độ in là :
• Tốc độ tường (Wall speed): 60 mm / s
• Tốc độ trên / dưới (Top/bottom speed): 60 mm / s
• Tốc độ di chuyển (Travel speed): 150 mm / s
• Tốc độ in ban đầu (Initial print speed): 40 mm /s.
Hình 4.14 Mô hình kim tự tháp sau khi hoàn thiện
Với cơ chế 02 vòi phun tự động, có thể thay đổi màu sắc của sản phẩm bằng cách thay đổi đầu vào của vòi phun.
4.2.2 Bộ nhựa làm máy in
Hình 4.15 Bộ nhựa làm máy in
Mẫu nhựa in 3D có kích thước khá lớn và có nhiều chi tiết in cùng một lần in nên cần cân chỉnh bàn in và chế độ in thật hợp lý đẻ tránh các trường hợp cong về bật sản phẩm gây mất thời gian và tốn kém thời gian in khoảng 8 tiếng đồng hồ in với tốc độ cao
Do đó, các thông số được đặt dưới đây:
• Tốc độ nạp (Infill speed): 100 mm / s
• Tốc độ tường (Wall speed): 80 mm /s
• Tốc độ di chuyển (Travel speed): 150 mm /s
• Tốc độ lớp ban đầu (Initial Layer speed): 30 mm / s
• Tốc độ hỗ trợ (Support speed): 60 mm / s
Máy in 3D đã đạt yêu cầu Sai số gia công của sản phẩm là xấp xỉ 0,06 đến 0,2 mm. Trong tương lai, nhóm sẽ áp dụng AutoBed-Leveling (tự động cân bằng bàn in) trong hệ thống này Hơn nữa, chúng em sẽ áp dụng ‘‘Scan 3D Technical’’ (kĩ thuật quét 3D) trên sản phẩm để hoàn thành hệ thống bao gồm ‘‘Scan and Printer 3D’’.
Xin chân thành cảm ơn thầy GS.TS Bùi Tuấn Anh đã hướng dẫn tận tình để chúng em có thế hoàn thành được đề tài nghiên cứu về máy in 3D Mong rằng công nghệ in 3D tại Việt Nam trong tương lai sẽ phát triển hơn nữa để theo kịp với xu thế công nghệ in 3D thế giới. Đây là sản phẩm đầu tiên của chúng em trong công nghệ in 3D, nên còn nhiều thiếu xót Chúng em hy vọng mọi người đóng góp một số ý tưởng để chúng em có thể xây dựng máy in 3D tốt hơn cho các dự án tiếp theo.
Xin chân thành cảm ơn!