Hướng dẫn tổng quan về máy in 3D

CƠ CẤU CƠ KHÍ VÀ THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA MÁY LÀM MÔ HÌNH KHUÔN. LỰA CHỌN TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN CHO MÁY LÀM MÔ HÌNH KHUÔN. CÁC BƯỚC ĐỂ TIẾN HÀNH IN 3D.......................................................................................................................................................................

PHẦN : THIẾT KẾ CƠ CẤU CƠ KHÍ VÀ THƠNG SỐ KỸ THUẬT CỦA MÁY LÀM MƠ HÌNH KHN THIẾT KẾ CƠ CẤU CƠ KHÍ Dựa mơ hình máy in 3D reprap, nhóm thiết kế máy in 3D có cấu tạo máy in mơ hình với kích thước nhỏ Máy gồm phận sau: + Với trục chuyển động X,Y,Z đó: trục X chuyển động trục Z, trục Y chuyển động vng góc với trục X, trục Z chuyển động tịnh tiến theo phương thẳng đứng so với trục Y + Bàn nhiệt: gắn cố định mặt bích trượt trục Y + Đầu đùn nhựa Các trục X,Y,Z có cấu tạo gồm thành phần sau: - Trục X gồm phần: phần cố định phần chuyển động Hình 1.1: thành phần trục X + Phần cố định bao gồm chi tiết sau: Hình 1.2 : chi tiết phần cố định trục X + Phần chuyển động chuyển động trượt mặt bích trục trơn qua chuyển động dây đai Phần chuyển động gồm chi tiết: Hình 1.3 : mặt bích trượt trục X - Trục Y gắn cố định bàn máy Chuyển động trục Y chuyển động bàn nhiệt, bàn nhiệt gắn liền với mặt bích chuyển động trượt trục Y qua chuyển động dây đai Hình 1.4 : chuyển động trục Y - Trục Z gồm phần: phần cố định phần chuyển động Hình 1.5 : thành phần trục Z + Phần cố định gồm chi tiết: Hình 1.6 : Mặt bích cố định trục Z + Phần chuyển động: chuyển động vít me tịnh tiến theo phương thẳng đứng Gồm có chi tiết : Hình 1.7 : gối trục X,Y - Đầu đùn nhựa gắn mặt bích chuyển động trượt trục X lên xuống theo trục Z Chuyển động quay bánh có tác dụng đẩy nhựa xuống đầu đùn rút ngược nhựa in Hình 3.8 : cấu tạo đầu đùn MƠ HÌNH TỔNG QT Bản vẽ lắp khung máy Mặt trước máy Mặt bên máy LỰA CHỌN, TÍNH TỐN ĐỘNG CƠ 2.1 Lựa chọn động Trong thực tế có nhiều loại động khác nhau, loại động có ưu nhược điểm riêng Cho nên chọn động ta cần chọn loại động tối ưu phù hợp a) Động chiều: Ưu điểm: + Momen khởi động lớn, dễ điều khiển tốc độ chiều, giá thành rẻ Nhược điểm: + Dải tốc độ điều khiển hẹp + Phải có mạch nguồn riêng b) Động xoay chiều Ưu điểm: + Cấp nguồn trực tiếp từ lưới điện xoay chiều + Đa dạng phong phú chủng loại, giá thành rẻ Nhược điểm: + Phải có mạch cách li phần điều khiển phần chấp hành để đảm bảo an toàn, momen khởi động nhỏ + Mạch điều khiển tốc độ phức tạp c) Động bước Ưu điểm: + Điều khiển vị trí, tốc độ xác, khơng cần mạch phản hồi + Thường sử dụng hệ thống máy CNC + Giá thành thấp Nhược điểm: + Momen xoắn nhỏ, momen máy nhỏ d) Động servo Hình 2.6 động servo Động servo thiết kế cho hệ thống hồi tiếp vịng kín Tín hiệu động nối với mạch điều khiển Khi động quay, vận tốc vị trí phản hồi mạch điều khiển Nếu có lí ngăn cản chuyển động quay động cơ, cấu hồi tiếp nhận tín hiệu chưa đặt vị trí mong muốn Mạch điều chỉnh tiếp tục chỉnh sai lệch cho động đạt điểm xác Loại động có số đặc điểm sau: + Momen quán tính nhỏ + Đặc điểm động học tốt + Thường tích hợp sẵn cảm biến đo tốc độ hay góc quay a) Động servo thủy lực Ưu điểm: + Được dung phổ biến với máy có cơng suất lớn + Giá thành thấp + Có đặc tính hệ số khuếch đại cao + Dễ làm trơn trình chuyển động + Có khả chống tải Nhược điểm: + Cần phải giữ môi trường dầu sạch, khơng có tạp chất + Lực q trình chuyển động phụ thuộc nhiều vào độ nhớt dầu + Độ nhớt dầu phụ thuộc vào nhiệt độ Ø Từ ưu, nhược điểm số loại động trên, em lựa chọn động bước để sử dụng cho đề tài 2.2 Tính tốn a Tính tốn trục x Lực tác dụng: F = m.a = 0,5.0,05 = 0,025 (N) Trong đó: F: lực tác dụng lên trục X (N) m: khối lượng trục X (kg) Sau chế tạo cân khối lượng trục 0,5kg a: gia tốc (m/s2) Dựa theo khảo sát mơ hình máy in 3D reprap đo gia tốc trục 0,05 (m.s2) Momen xoắn: Hình 4.11: tab Extruder Trong đó: + Number of Extruder: số đầu đùn máy in + Max Extruder Temperature: nhiệt độ tối đa đầu đùn + Max Bed Temperature: nhiệt độ tối đa bàn nhiệt + Diameter (0.4) đường kính lỗ đùn nhựa Đường kính lỗ ghi đầu đùn nhựa (ví dụ: 40 đường kính 0.4 mm) Trong tab “Printer Shape” thiết lập kích thước vị trí bàn nhiệt hình sau: Hình 4.12: tab Printer Shape Trong đó: + Printer Type: kiểu dáng bàn nhiệt Ta chọn Classic Printer kiểu vng truyền thống, ngồi cịn có Rostock Printer kiểu trịn + Home X (Y, Z): vị trí đặt trục X (Y, Z) + X(Y) min, X(Y) max: kích thước bàn nhiệt + Print Area (Width, Depth, Height): kích thước in tối đa theo phương X, Y, Z Các tab cịn lại để giá trị mặc định, sau cài đặt xong chọn Apply/OK 3.2 Thiết lập slicer Repetier Host tích hợp hai cơng cụ dung để cắt vật in Cura Engine Slic3r Để thiết lập Slicer, ngồi hình chọn tab “Slicer”: Hình 4.13: tab Slicer Chọn Slicer muốn sử dụng: Cura Enginr Slic3r Sau chọn Slicer, click vào Configulation để thiết lập Slicer chọn Trong tab “Print Settings” (thiết lập in) ta thiết lập thơng số sau: Thiết lập Layers and perimeters: Hình 4.14: Thiết lập Layers and perimeters Trong đó: + Layer Height: chiều dày lớp in + First layer height: chiều dày lớp in + Solid layers (Top/Bottom): số nét in lớp trên/dưới + Các thiết lập khác để mặc định Thiết lập Infill: Hình 4.15: thiết lập Infill Trong đó: + Fill density: phần trăm điền đầy vật liệu lòng vật in + Fill pattern: dạng điền đầy + Top/bottom fill pattern: đạng điền kín mặt trên/dưới (có thể để mặc định) + Các thiết lập khác để mặc định Thiết lập Skirt and brim: Hình 4.16: thiết lập Skirt and brim Trong đó: + Loops: số nét in đường biên + Distance from object: khoảng cách từ đường biên tới vật thể + Skirt height: số lớp đường biên (thông thường để giá trị 1) + Brim width: chiều rộng lớp vật liệu nằm rìa chân vật in Thiết lập Support material: Support material cấu trúc vật liệu máy in tạo nhằm nâng đỡ phận vật in Sau in xong cần loại bỏ lớp đỡ thủ công Thông thường không cần dùng tới chức trừ trường hợp vật in có hình dáng đặc biệt Thiết lập Speed: Hình 4.17: thiết lập Speed Trong đó: + Perimeters (external): tốc độ in thành/vách phía trong/ngoài vật thể + Small perimeters: tốc độ in thành/vách vật in có kích thước nhỏ + Infill: tốc độ di chuyển điền vật liệu vật in + Solid infill: tốc độ điền đầy khu vực vật in cần làm đặc + Top solid infill: tốc độ điền đầy kín mặt vật thể + Support material: tốc độ in lớp nâng/đỡ + Bridges: tốc độ in qua khe hở + Gap fill: tốc độ điền vật liệu khe hẹp + Travel: tốc độ di chuyển đầu đùn không đùn vật liệu + Các thiết lập khác cài mặc định Trong tab “Filament Settings” (thiết lập nhựa in) ta thiết lập thông số sau: Thiết lập Filament: Hình 4.18: thiết lập Filament Trong đó: + Diameter: đường kính sợi nhựa in + Extrusion multiplier: hệ số đùn nhựa + Extruder/Bed: nhiệt độ đầu đùn/bàn nhiệt lớp (first) lớp sau (other layer) Nhiệt độ đầu đùn/bàn nhiệt lớp cao chút để vật thể in bám vào bàn nhiệt Thiết lập Cooling: Hình 4.19: thiết lập cooling Trong đó: + Keep fan always on: ln bật quạt thổi nhựa in (nên bỏ dấu tích) + Enable auto cooling: tự động điều khiển quạt thổi nhựa in + Fan speed (min/max): tốc độ quạt mức nhỏ lớn + Các thiết lập khác để mặc định Trong tab “Printer Settings” (thiết lập máy in) ta thiết lập thông số sau: Thiết lập General: Hình 4.20: thiết lập General Các thiết lập General để mặc định, trừ mục “Bed shape” (hình dạng bàn nhiệt): Hình 4.21: thiết lập Bed Shape Trong đó: + Shape: hình dạng bàn nhiệt + Size: kích thước bàn nhiệt theo trục X,Y + Origin: tọa độ vị trí gốc đầu đùn Thiết lập Custom G-code: bao gồm tùy chỉnh G-code trước/sau in, trước/sau đổi lớp in Thiết lập Extruder (nếu máy có nhiều Extruder có 2,3…): Hình 4.22: thiết lập Extruder Trong đó: + Nozzle diameter: đường kính lỗ đùn nhựa (trên đầu đùn nhựa có in số) + Length: chiều dài đoạn nhựa bị rút ngược lại trước máy in di chuyển qua vùng không đùn nhựa + Lift Z: chiều cao đầu đùn nâng lên trước rút ngược nhựa in di chuyển xang vị trí khác + Các thơng số cịn lại cài mặc định Chú ý: Sau thiết lập thuộc tính xong, nhấn chọn ký hiệu sau để lưu thuộc tính cài đặt lại CÁC BƯỚC CƠ BẢN ĐỂ IN 3D 4.1 Dựng hình 3d phần mềm vẽ 3d xuất file 3d định dạng stl Bạn thiết kế mơ hình 3D phần mềm vẽ 3D Autocad 3D, Solidworks, 3D Studio Max… Thông thường phần mềm vẽ 3D có chức xuất định dạng STL Nếu mặc định khơng có bạn cài thêm plugin 4.2 Đưa file stl vào phần mềm in 3d repetier host Giao diện phần mềm sau khởi động hình 4.1 Sau mở Repetier Host, click “Connect” để kết nối với máy in, kết nối thành cơng có biểu tượng màu xanh góc bên trái hình sau: Hình 4.23: kết nối máy tính với máy in Click vào biểu tượng “Load” để nạp file chi tiết 3D, nạp nhiều file định dạng STL tùy theo kích thước vật so với bàn nhiệt Hình 4.24: load file chi tiết 3d Sau load chọn file ta thấy hình ảnh vật thể load lên phần mềm hình sau: Hình 4.25: hình ảnh load Các file chi tiết 3D sau nạp lên cửa sổ phần mềm Repetier Host Muốn xóa chi tiết nào, click vào biểu tượng thùng rác bên phải tên chi tiết tương ứng Muốn xoay chi tiết (theo chiều X,Y,Z), click chọn chi tiết ấn “R” sau điền góc muốn quay tương ứng vào trục (thông thường quay 90 dộ 180 độ) Hình 4.26: xoay chi tiết theo trục Muốn phóng to/thu nhỏ vật in, click chọn vật in ấn “S” Sau điền tỉ lệ hình ( lớn phóng to, nhỏ thu nhỏ): Hình 4.27: phóng to/ thu nhỏ theo trục Chú ý: Nên xoay cho mặt phẳng có kích thước lớn vật in tiếp xúc với bàn nhiệt để vật in giữ chắn Đồng thời xoay vật in cho q trình in có phần vật in bị nhơ ngồi mà khơng có lớp đỡ bên tốt Sau chỉnh xong, hình ta chọn Slicer, sau click “Slice with Slic3r” để cắt vật thể tạo file G-code: Hình 4.28: file G-code Sau tạo xong file G-code, click biểu tượng “Print” để bắt đầu in Trong trình in, Repetier Host hiển thị q trình in lớp thơng số (nhiệt độ,vị trí…) q trình in hình máy tính Hình 4.29: start print ... BƯỚC CƠ BẢN ĐỂ IN 3D 4.1 Dựng hình 3d phần mềm vẽ 3d xuất file 3d định dạng stl Bạn thiết kế mô hình 3D phần mềm vẽ 3D Autocad 3D, Solidworks, 3D Studio Max… Thông thường phần mềm vẽ 3D có chức xuất... Arduino Mega 2560 dùng để điều khiển máy in 3D Reaprap ứng dụng khác RAMPS 1.4 có khay dung để lắp module điều khiển động bước A4988, mạch công suất điều khiển đầu đùn, bàn nhiệt,… máy in 3D thiết... G-code, click biểu tượng “Print” để bắt đầu in Trong trình in, Repetier Host hiển thị trình in lớp thơng số (nhiệt độ,vị trí…) q trình in hình máy tính Hình 4.29: start print