THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY IN 3D ĐA MÀU

Máy in 3D là một trong những phát minh giúp con người thực hiện hóa ý tưởng thành sản phẩm một cách nhanh chóng và tiện lợi. Công nghệ tạo mẫu nhanh từ khi ra đời đến nay đã được cải tiến và phát triển rất nhiều. Với nhu cầu xã hội ngày càng tăng, ngoài việc in 3D đơn giản, nhu cầu xã hội đang cần đến một hệ thống tự vận hành, có các ưu điểm để tránh gặp sự cố khi hoạt động. Bên cạnh những ưu điểm đó thì nhược điểm là độ bóng bề mặt thấp, tốc độ in chưa cao …. Từ những ưu điểm và nhược điểm đó nhóm quyết định thiết kế chế tạo mẫu máy in 3D có thể phát huy được những ưu điểm của công nghệ này đồng thời nâng cao tốc độ, chất lượng mẫu in, có thể in nhiều màu

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY IN 3D ĐA MÀU

Tác giả

Nguyễn Văn Lâm & Trần Phát

Khóa luận được đệ trình đề để đáp ứng yêu cầu

cấp bằng Kỹ sư ngành

Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

Giáo viên hướng dẫn:

Thạc sĩ Lê Quang Hiền

Tháng 11 năm 2022

LỜI CẢM ƠN

" Khóa luận tốt nghiệp chuyên ngành Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa với đềtài “CHẾ TẠO MÁY IN 3D ĐA MÀU” là kết quả đúc kết của quá trình học tập vànghiên cứu của chúng em trên ghế nhà trường Quá trình thực hiện khóa luận tốtnghiệp là giai đoạn quan trọng nhất trong quãng đời mỗi sinh viên, là tiền đề nhằmtrang bị cho chúng em những kỹ năng nghiên cứu, những kiến thức quý báu trước khilập nghiệp

Trước hết, chúng em xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô khoa Cơ khí – Côngnghệ đã tận tình chỉ dạy và trang bị những kiến thức làm nền tảng cho chúng em có thểhoàn thành được bài khóa luận này

Chúng em xin trân trọng cảm ơn thầy Lê Quang Hiền đã tận tình giúp đỡ, địnhhướng cách tư duy và cách làm việc khoa học Đó là những góp ý hết sức quý báukhông chỉ trong quá trình thực hiện luận văn này mà còn là hành trang tiếp bước chochúng em trong quá trình học tập và lập nghiệp sau này

Xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, tập thể lớp DH18TD, những người luônsẵn sàng sẻ chia và giúp đỡ trong học tập và cuộc sống Mong rằng, chúng ta sẽ mãimãi gắn bó với nhau

Sau cùng, em xin cảm ơn Quý Thầy/ Cô trong Hội Đồng đã dành thời gian nhậnxét và góp ý để luận văn của em hoàn thiện hơn

Xin chúc những điều tốt đẹp nhất sẽ luôn đồng hành cùng mọi người.”

TP.HCM, tháng 11 năm 2022Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Lâm Trần Phát

TÓM TẮT

Đề tài nghiên cứu “THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY IN 3D ĐA MÀU” đượctiến hành tại Khoa Cơ khí – Công nghệ, thời gian từ 15-07 đến 05-11 Đề tài thực hiệntheo hình thức chế tạo máy móc

Trong thời gian nghiên cứu đề tài, đã thực hiện:

1 Thiết kế, chế tạo máy in 3D sử dụng cơ cấu CoreXY và hệ thống cân bàn tự động

- Thiết kế, chế tạo máy in 3D gồm 3 trục XYZ

- Chế tạo cơ cấu chuyển động CoreXY tối ưu công suất và vận tốc cho máy in

- Thiết kế hệ thống cân bàn in tự động

- Hệ thống báo lỗi khi gặp sự cố

2 Xây dựng hệ thống chuyển đổi màu nhựa:

- Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của chọn màu trong máy in 3D

- Thiết kế cụm xác định vị trí màu nhựa

- Tìm cách giao tiếp master và slave qua giao tiếp UART

- Tìm hiểu phương thức xây dựng code chuyển màu

3 Kết quả thu được:

- Chế tạo hoàn thành phần cơ khí máy và động lực điều khiển

- Thiết kế, lắp ráp hoàn thành phần mạch điều khiển của máy in

- Thiết lặp, hiệu chỉnh hoàn thiện code và giao diện điều khiển

- Hệ thống cân bàn tự động hoạt động ổn định

- Bộ chuyển đổi màu hoạt động đúng vị trí

MỤC LỤC

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY IN 3D ĐA MÀU i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT iii

DANH SÁCH HÌNH ẢNH vii

Chương 1 1

MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2.1 Đối tượng nghiên cứu 2

1.2.2 Mục tiêu 2

Chương 2 4

TỔNG QUAN 4

2.2 Các bước của quá trình tạo mẫu nhanh 4

2.3 Một số công nghệ tạo mẫu nhanh 5

2.3.2 Công nghệ máy in 3DP 6

2.3.3 Công nghệ máy in FDM 6

2.4 Giới thiệu một số mẫu máy in 3D 8

2.4.1 Máy Prusa i3 8

2.4.2 Máy Delta Kossel 8

2.4.3 Máy Ember 9

2.5 Các thiết bị sử dụng 10

2.5.1 Động cơ bước 10

2.5.2 Truyền động Vitme – đai ốc 12

2.5.3 Thanh trượt HGR15 và con trượt HGH15CA 13

2.5.4 Dây đai GT2 và Puli GT2 14

2.5.5 Driver TB600 15

2.5.6 Mạch điều khiển MKS Monster8 V1.0 32bit 18

2.5.8 Nguồn điện 24V 30A 21

2.5.9 Đầu đùn 23

2.5.10 Đầu đùn nhựa CR10 23

2.5.11 Bàn in nhiệt 400*400mm 24

2.6 Thiết lập phần mềm điều khiển 25

2.6.1 Giới thiệu phần mềm Cura3D 25

2.6.2 Nguyên lý hoạt động của phần mềm 26

Chương 3 29

PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 29

3.1 Đối tượng và thiết bị nghiên cứu 29

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 29

3.1.2 Thiết bị nghiên cứu 29

3.2 Phương pháp nghiên cứu 29

3.3 Phương pháp thực hiện 30

Chương 4 31

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31

4.1 Kết quả thực hiện 31

4.1.1 Thiết kế khung máy 31

4.1.2 Thiết kế cụm cơ khí trục Z với chế độ cân bàn tự động 31

4.1.2.1 Tầm quan trọng của trục Z: 32

4.1.2.2 Thiết kế trục Triple-Z 32

4.1.2.3 Thiết kế bàn nâng trục Z 35

4.1.2.4 Tính toán truyền động Vitme – đai ốc bi trục Z 36

4.1.3 Thiết kế cơ khí cụm trục XY Thông số cụm trục XY: 38

4.1.3.1 Kết cấu truyền động trục XY 38

4.1.3.2 Thiết kế sơ bộ cụm trục XY 40

4.1.4 Bộ chuyển đổi nhựa 42

4.2 Thiết kế sơ đồ điều khiển 44

4.2.1 Sơ đồ khối điều khiển 44

4.2.2 Sơ đồ điều khiển máy 45

4.3 Kết quả sau khi hoàn thành 49

4.3.1 Mô hình thực thế sau khi hoàn thiện 49

4.3.2 Kết quả tủ điều khiển 51

4.3.3 Bộ chuyển đổi nhựa 52

4.4 Kết quả khảo nghiệm 52

Chương 5 55

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55

5.1 Kết luận 55

5.1.1 Phần đạt được 55

5.1.2 Phần hạn chế 56

5.2 Kiến nghị và hướng phát triển 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

DANH SÁCH HÌNH ẢNH

Hình ảnh 1 1 Bản vẽ máy in 3D được thiết kế trên Solidwork

Hình ảnh 2 1 Sơ đồ quá trình tạo mẫu 4

Hình ảnh 2 2 Sơ đồ nguyên lý tạo mẫu SLA 5

Hình ảnh 2 3 Sơ đồ nguyên lý tạo mẫu 3DP 6

Hình ảnh 2 4 Sơ đồ nguyên lý tạo mẫu FDM Nguyên lý hoạt động 7

Hình ảnh 2 5 Máy in 3D prusa I3 8

Hình ảnh 2 6 Máy in 3D Delta Kossel 8

Hình ảnh 2 7 Máy in 3D Ember 9

Hình ảnh 2 9 Động cơ bước Nema17 10

Hình ảnh 2 10 Động cơ bước Nema23 10

Hình ảnh 2 17 Vitme đai ốc bi có những đặc điểm sau : 12

Hình ảnh 2 18 Kết cấu Vitme đai ốc bi 12

Hình ảnh 2 19 Cơ cấu điều chỉnh khe hở Vitme – đai ốc bi 13

Hình ảnh 2 20 Thanh và con trượt dẫn hướng 13

Hình ảnh 2 24 Bảng vẽ đai GT2 14

Hình ảnh 2 25 Puly GT2 20 răng 15

Hình ảnh 2 26 Sơ đồ đấu dây TB6600 18

Hình ảnh 2 27 Mạch Monster MKS 19

Hình ảnh 2 28 Cảm biến 3D Touch 20

Hình ảnh 2 29 Nối dây 3D Touch 21

Hình ảnh 2 30 Nguồn tổ ong 24V 30A 22

Hình ảnh 2 31 Bộ tời nhựa 23

Hình ảnh 2 32 Đầu in CR10 24

Hình ảnh 2 33 Bàn in nhiệt 25

Hình ảnh 2 34 Giao diện phần mềm Cura 26

Hình ảnh 2 35 Giao diện Cura 27

Hình ảnh 4 1 Hình thép chấn 31

Hình ảnh 4 2 Bàn in cân bằng 3 điểm 33

Hình ảnh 4 3 Khớp nghiêng bàn in 34

Hình ảnh 4 4 Cơ chế TripleZ 34

Hình ảnh 4 5 Hình thực tế chế tạo cụm Z 35

Hình ảnh 4 6 Thiết kế bàn in 36

Hình ảnh 4 7 Kiểu lắp Vitme fixed – fixed 36

Hình ảnh 4 8 Kiểu lắp Vitme fixed – support 37

Hình ảnh 4 9 Kiểu lắp Vitme fixed - free 37

Hình ảnh 4 10 Kết cấu trục Z 37

Hình ảnh 4 11 Thiết kế hệ trục coreXY 38

Hình ảnh 4 12 Sơ đồ nguyên lý truyền động CoreXY 39

Hình ảnh 4 13 Thiết kế cụ XY 40

Hình ảnh 4 14 Hình thực tế chế tạo 41

Hình ảnh 4 15 File thiết kế bộ đổi nhựa 42

Hình ảnh 4 16 Bộ chuyển đổi sợi nhựa 42

Hình ảnh 4 17 Kết nối bộ chuyển nhựa với máy in 43

Hình ảnh 4 18 Cơ cấu chuyển đổi 43

Hình ảnh 4 19 Sơ đồ khối điều khiển 44

Hình ảnh 4 20 Sơ đồ điều khiển mô hình 45

Hình ảnh 4 21 Lưu đồ thuật toán máy in 3D 46

Hình ảnh 4 22 Lưu đồ thuật toán bộ chuyển đổi nhựa 48

Hình ảnh 4 23 Mô hình sau khi hoàn thành 49

Hình ảnh 4 24 LCD giao diện trên máy 50

Hình ảnh 4 25 Bàn in và cụm đầu đùn 50

Hình ảnh 4 26 Mạch điều khiển Monster MKS 51

Hình ảnh 4 27 Driver TB600 51

Hình ảnh 4 29 File in 3D hiển thị trên phần mềm 52

Hình ảnh 4 30 Máy in sản phẩm 53

Hình ảnh 4 31 Sản phẩm in 3D 53

Hình ảnh 4 32 File thiết kế 3d và sản phẩm in 53

Hình ảnh 4 33 Sản phẩm in 3D màu 54

DANH SÁCH BẢNG Bảng 1 Thông số máy in 3D Delta Kossel 9

Bảng 2 Thông số máy in 3D Ember 10

Bảng 3 Cài đặt cường độ TB6600 16

Bảng 4 Cài đặt vi bước driver TB6600 17

Bảng 5 Thông số kỹ thuật máy 55

Bên cạnh những ưu điểm đó thì nhược điểm là độ bóng bề mặt thấp, tốc độ inchưa cao … Từ những ưu điểm và nhược điểm đó nhóm quyết định thiết kế chế tạomẫu máy in 3D có thể phát huy được những ưu điểm của công nghệ này đồng thờinâng cao tốc độ, chất lượng mẫu in, có thể in nhiều màu.

Hình ảnh 1 1 Bản vẽ máy in 3D được thiết kế trên Solidwork

Đề tài có những ý nghĩa khoa học và thực tiễn:

Thiết kế mẫu máy in 3D với chất lượng mẫu in tốt phục vụ cho công việc nghiêncứu và giảng dạy trên trường lớp

Phát triển chất lượng về mẫu in, kết cấu máy so với những dòng máy in 3Dtruyền thống trên thị trường từ nhưng vẫn phải đảm bảo về mức giá hợp lý

Chế tạo bộ chuyển đổi màu nhựa, để đáp ứng nhu cầu in 3D màu trong các môhình và sản phẩm

1.2 Đối tượng nghiên cứu – Mục tiêu – Nhiệm vụ – Ý nghĩa

1.2.1 Đối tượng nghiên cứu.

- Nghiên cứu, thiết kế máy in 3D công nghệ FDM

- Nghiên cứu tổng quan về công nghệ in 3D

- Nghiên cứu, thiết kế cơ cấu truyền động của máy

- Nghiên cứu tính toán phần điện

- Nghiên cứu phần mềm giao tiếp, hỗ trợ lập trình in 3D

- Nghiên cứu, tính toán chế độ cân bàn tự động

- Nghiên cứu chế tạo bộ chuyển nhựa và giao tiếp

1.2.2 Mục tiêu.

- Thiết kế chế tạo máy in 3D với bàn in cân bằng tự động

- Chế tạo bộ chuyển đổi màu

1.2.3 Nhiệm vụ

- Tìm hiểu cấu tạo và cách vận hành máy in 3D

- Thiết kế và chế tạo máy tối ưu năng suất.

- Đáp ứng được các mục tiêu đặt ra.

1.2.4 Ý nghĩa

Đề tài nhằm mục đích nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy in 3D sử dụng côngnghệ in FDM, thay đổi một số thiết kế so với một số dòng máy in 3D truyền thống,nâng cao chất lượng, tốc độ mẫu in Tạo ra một dự án khả thi và hiệu quả cho việc

áp dụng các kiến thức đã học vào thực tiễn Cũng như, chế tạo máy đảm bảo chấtlượng mẫu in tốt và đáp ứng được nhu cầu xã hội

Máy in 3D đa màu đem lại các giá trị cơ bản:

Về phát triển cộng đồng: Dự án sẽ hỗ trợ đắc lực cho nhu cầu thiết kế mô hìnhcho các đề tài nghiên cứu Đưa công nghệ chế tạo mô hình công nghệ cao tới sinh

viên trong trường và đảm bảo độ chính xác từ thiết kế ra sản phẩm thực tế Về mặtbảo vệ môi trường: Thúc đẩy việc tái chế rác thải nhựa thành các sản phẩm có lợiích cho xã hội.

Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 Khái quát, giới thiệu công nghệ tạo mẫu nhanh

Công nghệ tạo mẫu nhanh ra đời từ những thập niên 80 với sự xuất hiện đầu tiêncủa công nghệ tạo mẫu lập thể SLA được phát minh ở Mỹ vào những năm 1983 bởiCharles Hull Từ đó đến nay công nghệ tạo mẫu nhanh khá phát triển với nhiều côngnghệ với được phát minh

Công nghệ tạo mẫu nhanh hỗ trợ rất nhiều cho người thiết kế và những nhà sảnxuất có thể kiểm tra các chi tiết hay hệ thống được thiết kế trước khi được cấp vốn đểsản xuất hàng loạt Các công nghệ tạo mẫu nhanh đã giúp các nhà sản xuất đẩy mạnhviệc thiết kế sản phẩm, hạn chế các sai sót không đáng có trong quá trình thiết kế vàsản xuất

Đặc điểm của công nghệ tạo mẫu nhanh là:

- Thực hiện tạo mẫu trong thời gian ngắn, đây chính là điểm mạnh của phươngpháp này

- Sản phẩm của quá trình tạo mẫu nhanh có thể dùng để kiểm tra các mẫu đượcsản xuất bằng các phương pháp khác

- Mẫu tạo ra có thể dùng hỗ trợ cho quá trình sản xuất

2.2 Các bước của quá trình tạo mẫu nhanh.

Quá trình tạo mẫu nhanh được thể hiện qua sơ đồ khối sau:

Hình ảnh 2 1 Sơ đồ quá trình tạo mẫu

Bước 1: Tạo mô hình 3D dạng mặt hay khối

Bước 2: Tiền xử lý

- Chuyển đổi định dạng file CAD 3D sang định dạng file stl xấp xỉ bề mặtdưới dạng tam giác.

- Sử dụng các phần mềm thiết kế các kết cấu hỗ trợ (support), kiểm tra file stl vàchỉnh sửa, cắt lớp chi tiết

- Xuất file Gcode tạo đường chuyển động

Bước 3: Tạo mẫu tự động

Bước 4: Hậu xử lý

- Tháo các bộ phận support, xử lý bề mặt, …

2.3 Một số công nghệ tạo mẫu nhanh

2.3.1 Công nghệ máy in SLA

Công nghệ SLA được phát minh ở Mỹ vào năm 1984 Phương pháp tạo mẫu lậpthể SLA dựa vào nguyên tắc đông cứng vật liệu lỏng photopolymer thành hình dạng rõràng khi nó được chiếu bởi một chùm tia laser cường độ cao Có thể sử dụng Laser

He-Cd với bước sóng 325nm hoặc Laser dạng rắn Nd:YVO4 với bước sóng 354,7nm.

Hình ảnh 2 2 Sơ đồ nguyên lý tạo mẫu SLA

Tại vị trí bệ đỡ cao nhất thì trên tấm là một lớp chất lỏng cạn Máy phát laserphát ra chùm tia cực tím tập trung trên một diện tích của lớp chất lỏng và di chuyểntheo hướng X – Y.

Chùm tia cực tím chiếu sáng làm đông đặc lớp dung dịch tạo nên một khối đặc,

bệ đỡ được hạ xuống một khoảng bằng chiều dày 1 lớp và quá trình được lặp lại

Quá trình được tiếp diễn cho đến khi đạt được kích thước của chi tiết Phần dungdịch xung quanh không bị đông kết và có thể được sử dụng cho lần kế tiếp

2.3.2 Công nghệ máy in 3DP

Công nghệ in chiều được phát triển ở khoa kỹ thuật cơ khí viện công nghệ MIT

Hình ảnh 2 3 Sơ đồ nguyên lý tạo mẫu 3DP

Đầu phun sẽ phun dung dịch keo kế dính trên bề mặt lớp nền bột vật liệu chế tạo.Bột sẽ kết dính với nhau ở những vị trí có keo dính Sau khi lớp đầu tiên hoàn thànhpiston chế tạo sẽ đi xuống một khoảng bằng bề dày một lớp Piston phân phối bột đilên, con lăn chạy qua đẩy bột cung cấp tiếp tục cho quá trình Quá trình được lặp lạicho đến khi toàn bộ vật thể được chế tạo xong trong nền bột

2.3.3 Công nghệ máy in FDM

Công nghệ in FDM được sử dụng khá nhiều trong các loại máy in hiện nay vớikết cấu đơn giản, vật liệu dễ tìm

Hình ảnh 2 4 Sơ đồ nguyên lý tạo mẫu FDM Nguyên lý hoạt động.

Ở vị trí ban đầu bàn in cách đầu phun nhiệt một khoảng bằng chiều dày lớp in.Sợi nhựa được đưa vào kim phun nhờ hệ thống tời nhựa bằng cặp bánh răng một cáchliên tục

Tại đầu phun nhựa, nhựa được nung nóng tới khoảng nhiệt độ thích hợp bởi bộphận gia nhiệt Nhựa nóng chảy được đùn ra theo biên dạng dịch chuyển của đầuphun Sau khi lớp thứ nhất hoàn thành bàn máy dịch xuống một khoảng bằng chiềudày một lớp Quá trình tiếp tục cho đến khi hoàn thành chi tiết

2.4 Giới thiệu một số mẫu máy in 3D

2.4.1 Máy Prusa i3

Hình ảnh 2 5 Máy in 3D prusa I3

Được phát triển từ những năm 2010 bởi Josef Prusa Đây là một trong nhữngmẫu máy in 3D công nghệ FDM khá phổ biến trên thị trường hiện nay Mức giá củaloại máy này giao động từ 4 triệu đến 6 triệu Ưu điểm của loại máy này là kết cấu đơngiản, dễ lắp ráp, tuy nhiên nhược điểm là độ chính xác không cao, độ bóng bề mặtthấp

2.4.2 Máy Delta Kossel

Được phát triển bởi Johann tại Seatle, Mỹ vào năm 2012 Dòng máy này sử dụng

cơ cấu delta, công nghệ in FDM, loại nhựa thường được sử dụng là nhựa ABS, PLA

Hình ảnh 2 6 Máy in 3D Delta Kossel

Độ phân giải động cơ 100 step/mm

Không gian in Đường kính in 170 mm, chiều cao 240 mm

Độ phân giải mỗi lớp in 0.2 mm

Bảng 1 Thông số máy in 3D Delta Kossel

Ưu điểm của mẫu máy này là máy hoạt động êm, ít rung, tốc độ và độ chính xáccao có thể in được vật thể có chiều cao lớn, cơ cấu có độ cứng vững cao

Bên cạnh những ưu điểm đó là những nhược điểm như khổ máy lớn, cồng kềnh,kết cấu phức tạp, khó căn chỉnh, giá thành đắt hơn so với dòng máy prusa

2.4.3 Máy Ember

Máy ember được phát triển bởi công ty Autodesk năm 2015 Đây là dòng máy in

sử dụng công nghệ SLA, sử dụng vật liệu là loại nhựa lỏng

Hình ảnh 2 7 Máy in 3D Ember

Độ phân giải trục Z 10 – 100 micron

Tốc độ in 18 mm/h.

Bảng 2 Thông số máy in 3D Ember

Ưu điểm của dòng máy là độ phân giải của máy cao, độ chính xác cao, kíchthước máy nhỏ gọn, chi tiết sau khi in có độ cứng cao, độ bóng bề mặt cao

Nhược điểm của máy là giá thành cao, tốc độ in thấp

2.5 Các thiết bị sử dụng

2.5.1 Động cơ bước

Động cơ bước (stepper motor), thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biếnđổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành cácchuyển động góc quay

Hình ảnh 2 8 Động cơ bước Nema17

Hình ảnh 2 9 Động cơ bước Nema23

Về cấu tạo động cơ bước gồm có các bộ phận là stato, roto là nam châm vĩnh cửuhoặc trong trường hợp của động cơ biến từ trở là những khối răng làm bằng vật liệunhẹ có từ tính Động cơ bước được điều khiển bởi bộ điều khiển bên ngoài Động cơbước và bộ điều khiển được thiết kế sao cho động cơ có thể giữ nguyên bất kỳ vị trí cốđịnh nào cũng như quay đến một vị trí bất kỳ nào.

Động cơ bước có thể sử dụng trong hệ thống điều khiển vòng hở đơn giản, hoặcvòng kín, tuy nhiên khi sử dụng động cơ bước trong hệ điều khiển vòng hở khi quá tải,tất cá các giá trị của động cơ đều bị mất và hệ thống cần nhận diện lại

Động cơ bước hoạt động dưới tác dụng của các xung rời rạc và kế tiếp nhau Khi

có dòng điện hay điện áp đặt vào cuộn dây phần ứng của động cơ bước làm cho rotocủa động cơ quay một góc nhất định gọi là bước của động cơ

Góc bước là góc quay của trục động cơ tương ứng với một xung điều khiển Gócbước được xác định dựa vào cấu trúc của động cơ bước và phương pháp điều khiểnđộng cơ bước

Tính năng mở máy của động cơ được đặc trưng bởi tần số xung cực đại có thể

mở máy mà không làm cho roto mất đồng bộ

Chiều quay động cơ bước không phụ thuộc vào chiều dòng điện mà phụ thuộcvào thứ tự cấp xung cho các cuộn dây

Động cơ bước được chia thành 3 loại chính là:

- Động cơ bước biến từ trở

- Động cơ bước nam châm vĩnh cửu

- Động cơ bước hỗn hợp/lai

2.5.2 Truyền động Vitme – đai ốc

Hình ảnh 2 10 Vitme đai ốc bi có những đặc điểm sau :

Tổn thất ma sát ít nên có hiệu suất cao, có thể đạt từ 90 – 95 %

Lực ma sát gần như không phụ thuộc vào tốc độ chuyển động nên đảm bảochuyển động ở những vận tốc nhỏ

Hầu như không có khe hở trong mối ghép và có thể tạo ra lực căng ban đầu, đảmbảo độ cứng vững hướng trục cao

Vì những ưu điểm đó Vitme đai ốc bi thường được sử dụng cho những máy cần

có truyền động thẳng chính xác như máy khoan, doa tọa độ, các máy điều khiểnchương trình số

Kết cấu Vitme đai ốc bi

Hình ảnh 2 11 Kết cấu Vitme đai ốc bi

Giữa các rãnh của đai ốc 1 và Vitme 2, người ta đặt những viên bi 3, vì vậy biến

ma sát trượt trở thành ma sát lăn của những viên bi chuyển động một cách liên tục.Nhờ máng nghiêng 4 mà bi được dẫn từ rãnh cuối về rãnh đầu

Rãnh của Vitme – đai ốc bi được chế tạo dạng cung nửa vòng tròn hoặc rãnhvòm

Để điều chỉnh khe hở Vitme – đai ốc bi, đai ốc kép được sử dụng Giữa các đai

ốc 1 và 2, đặt vòng căng 3 Khi xiết chặt vitme 4, các rãnh của 2 đai ốc sẽ tì sát vào bềmặt bi, khử được khe hở giữa Vitme và đai ốc đồng thời tạo được lực căng ban đầu

Hình ảnh 2 12 Cơ cấu điều chỉnh khe hở Vitme – đai ốc bi 2.5.3 Thanh trượt HGR15 và con trượt HGH15CA

Thanh trượt dẫn hướng có 2 chức năng cơ bản:

- Dùng để dẫn hướng cho các bộ phận máy như bàn máy, các cụm trục, … theomột quỹ đạo hình học cho trước

- Định vị đúng các bộ phận tĩnh

Do vậy, thanh trượt cần có các yêu cầu sau :

- Đảm bảo độ chính xác tĩnh và độ chính xác di chuyển cho các bộ phận lắp trên

đó

- Bề mặt làm việc phải có khả năng chịu mòn cao để đảm bảo độ chính xác lâudài Yêu cầu này phụ thuộc vào độ cứng bề mặt của sống trượt, độ bóng bề mặt củasống trượt, chế độ bôi trơn và bảo quản sống trượt

- Kết cấu sống trượt đơn giản, có tính công nghệ cao

- Có khả năng điều chỉnh khe hở khi mòn, tránh được phôi và bụi

Hình ảnh 2 13 Thanh và con trượt dẫn hướng

Bảo vệ sống trượt khỏi bụi bẩn, phoi, … cũng như bôi trơn hợp lý bề mặt sốngtrượt có tác dụng làm giảm độ mòn đáng kể của sống trượt và giữ được độ chính xácban đầu của sống trượt

Các phương pháp bảo vệ sống trượt thường dùng như :

- Lắp lá chắn bụi

- Dùng các chổi quét, lau di động cùng bàn máy

- Các biện pháp che đậy sống trượt

Đồng thời với các biện pháp chống bụi là việc bôi trơn sống trượt hợp lý, thôngthường đối với sống trượt tuyến tính hiện nay các nhà chế tạo đều có hướng dẫn bôitrơn cho từng dòng sống trượt để đảm bảo hiệu quả tốt nhất

2.5.4 Dây đai GT2 và Puli GT2

Đai răng GT2 cùng với puli GT2 luôn là lựa chọn số một cho các máy in 3D Được thiết kế đặc biệt để điều khiển các chuyển động tịnh tiến

Sử dụng profin bo tròn, bước răng 2mm đảm bảo các răng của đai khít vừa vặn

và chính xác, giúp máy in 3D và CNC mini hoạt động ổn định và tin cậy

Thông Số Kỹ Thuật:

- Bước răng: 2mm

- Chiều rộng đai: 9mm

- Vật liệu: cao su và lớp mành tăng cường

- CNC Shop cung cấp đai răng GT2 theo cuộn với chiều dài như quý khách yêu cầu (tối đa 10m/cuộn)

Hình ảnh 2 14 Bảng vẽ đai GT2

Puly GT2 bước răng 20mm bảng 10mm chất liệu nhôm:

Hình ảnh 2 15 Puly GT2 20 răng 2.5.5 Driver TB600

Thông số kỹ thuật

- Nguồn đầu vào là 9V – 42V

- Dòng cấp tối đa là 4A

- Ngõ vào có cách ly quang, tốc độ cao

- Có tích hợp đo quá dòng quá áp.  

- Cân nặng: 200G

- Kích thước: 96 * 71 * 37mm.

Cài đặt và ghép nối:

- DC+: Nối với nguồn điện từ 9 – 40VDC

- DC- : Điện áp (-) âm của nguồn

- A+ và A -: Nối vào cặp cuộn dây của động cơ bước

- B+ và B- : Nối với cặp cuộn dây còn lại của động cơ

- PUL+: Tín hiệu cấp xung điều khiển tốc độ (+5V) từ BOB cho M6600

- PUL-: Tín hiệu cấp xung điều khiển tốc độ (-) từ BOB cho M6600

- DIR+: Tín hiệu cấp xung đảo chiều (+5V) từ BOB cho M6600

- DIR-: Tín hiệu cấp xung đảo chiều (-) từ BOB cho M6600

- ENA+ và ENA -: khi cấp tín hiệu cho cặp này động cơ sẽ không có lực momengiữ và quay nữa

- Có thể đấu tín hiệu dương (+) chung hoặc tín hiệu âm (-) chung 

Cài đặt cường độ dòng điện:

Bảng 3 Cài đặt cường độ TB6600

Cài đặt vi bước cho driver

Sơ đồ nối dây mạch điều khiển động cơ bước TB6600

Hình ảnh 2 16 Sơ đồ đấu dây TB6600 2.5.6 Mạch điều khiển MKS Monster8 V1.0 32bit

Thông số kỹ thuật:

- MCU là STM32F407VET6, 168MHz, 512K flash, 192KB RAM

- Đầu vào DC12-24V (Đầu ra 2 MP1584EN DC12V (Dành cho FAN) và DC5V)

- Gia nhiệt, 4 giao diện nhiệt độ (H-BED, HE0, HE1, HE2; TB, TH0, TH1, TH2)

- QUẠT PWM + 3 công suất đầu ra (tất cả công suất có thể được chọn bằngjumper và chọn VIN, dc12V, dc5V)

- 8 trình điều khiển trục và 9 giao diện động cơ (Driver0,1,2-1,2-2,3,4,5,6,7)

- EXP1, EXP2 hỗ trợ MKS MINI12864 , MKS TS35 , LCD12864, LCD2004

- USART (usart1: PA9, PA10) hỗ trợ MKS H43 hoặc cho giao tiếp nối tiếp khác

- 4K eeprom trên bo mạch (kết nối với I2C)

- Bộ thu phát và giao diện CAN tích hợp (kết nối với CAN)

- Tích hợp thẻ microsd giao tiếp SPI và giao diện tín hiệu SPI dành riêng

- UDISK tích hợp

- Tích hợp thiết bị USB ảo

- Hỗ trợ chế độ TMC UART và SPI, chức năng SENSORLESS HOMING (Diag0-5, kết nối với X-, Y-, Z-, X +, Y +, Z +)

- Có chức năng bảo vệ kết nối ngược nguồn

- Hỗ trợ chế độ DFU được thiết lập bằng nút (Boot0)

Hình ảnh 2 17 Mạch Monster MKS 2.5.7 Cảm biến chạm 3D-Touch

Cảm biến tự động cân bàn in máy in 3D Printer auto bed leveling sensor

- Thông số

- Điện áp: 5V

- Hiện tại: 15mA

- Dòng điện tối đa (đỉnh): 300mA

Hình ảnh 2 18 Cảm biến 3D Touch

Hình ảnh 2 19 Nối dây 3D Touch

Thông số kỹ thuật hoạt động:

- Sau khi nhận được mô-đun, không cài đặt mô-đun vào máy in. Đầu tiên kết nốilần lượt các dây tín hiệu của module với bo mạch chủ. Sau khi bật nguồn, sẽ có hànhđộng hút và đẩy kim, đây là điều bình thường

- Khi bo mạch chính và mô-đun được bật nguồn, không cắm và rút dây cáp mộtcách tùy tiện. Hãy đảm bảo kết nối khi tắt nguồn

- Sau khi hoàn thành cài đặt chương trình cơ sở, vẫn không chắc chắn liệu cài đặt

có chính xác hay không. Bạn có thể kích hoạt trước mô-đun theo cách thủ công đểkiểm tra xem máy có hoạt động bình thường hay không. Nếu nó bất thường, vui lòngdừng lại kịp thời và kiểm tra lại cài đặt phần sụn. Ngăn không cho đầu dò va vào nềntảng, gây hư hỏng mô-đun

2.5.8 Nguồn điện 24V 30A

Nguồn tổ ong 24V 30A còn được gọi là bộ nguồn một chiều hay nguồn DC 24Volt được thiết kế để chuyển đổi điện áp từ nguồn xoay chiều 110/220VAC thànhnguồn một chiều 24VDC để cung cấp cho các thiết bị hoạt động Nguồn tổ ong nàyđược sử dụng rộng rãi trong các thiết bị công nghiệp và dân dụng

Trong công nghiệp chúng thường được sử dụng để cấp nguồn cho một số thiết bịcủa tủ điện Nguồn tổ ong 24V 30A thích hợp với các hệ thống yêu cầu nguồn có côngsuất cao (dòng tải lớn) như: Các hệ thống chiếu sáng led, led quảng cáo, camera, loađài, máy in 3D,…

- Thông số của Nguồn tổ ong 24V 30A

- Điện áp đầu vào 110VAC hoặc 220VAC thay đổi qua nút gạt chìm bên trong

- Điện áp đầu ra 24VDC có thể chỉnh thông qua núm chỉnh ADJ có sẵn trênnguồn

2.5.9 Đầu đùn

Bộ đùn nhựa Bondtech BMG nhôm hợp kim dual gear bánh răng kép full kimloại cho máy In 3d Sử dụng cơ cấu đùn bánh răng kép giúp hạn chế tối đa lỗi trượtnhựa và trào ngược sợi nhựa

Giúp giảm thiểu rủi ro kẹt nhựa do sai số của sợi nhựa, tăng sức mạnh cho động

cơ đùn nhờ chạy bánh răng với tỉ số truyền 3:1 nên bạn hoàn toàn có thể sử dụng động

cơ step loại nhỏ để chạy hệ thống đùn trực tiếp

Chất liệu : Nhôm hợp kim, với các bánh răng bằng thép

Bộ full direct bao gồm cùm đầu in , quạt, đầu gia nhiệt 50W và quat tản nhiệt

3010 Điện áp theo phân loại mua hàng

Hình ảnh 2 21 Bộ tời nhựa

2.5.10 Đầu đùn nhựa CR10

Được làm từ loại vật liệu: Nhôm, thép không gỉ và đồng nên có khả năng giatăng nhiệt độ nóng lên nhanh hơn, bền hơn Bộ đầu đùn nhựa CR10 dùng cho loại sợilựa có đường kính 1.75mm và đầu in 0.4

Thông số: 24V40W

Bộ đùn nhựa bao gồm:

- Đầu nối ống Teflon

- Đầu gia nhiệt

- Block rãnh tản nhiệt

- Đầu phun nhựa 0.4

- Phần vỏ nhựa MK8 bảo vệ đầu phun nhựa

- Cảm biến nhiệt

Hình ảnh 2 22 Đầu in CR10 2.5.11 Bàn in nhiệt 400*400mm

Thông tin bàn nhiệt: