1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÁY IN 3D MINI COREXY NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN LÊ HỒNG HIỆU Sinh viên thực hiện MSSV Lớp Hà Đức Hiếu 1711040176 17DCKA1 Nguyễn Minh Tiến 1711040574 17DCKA1 Phạm Phú Thành 1711040233 17DCKA1 TP Hồ Chí Minh, tháng BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH 7 LỜI CẢM ƠN Chúng em xin gửi lời cảm ơn trân thành tới trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh, viện Kỹ thuật cùng toàn thể các thầy, cô giáo đã tận t.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÁY IN 3D MINI COREXY NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: LÊ HỒNG HIỆU Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Hà Đức Hiếu 1711040176 17DCKA1 Nguyễn Minh Tiến 1711040574 17DCKA1 Phạm Phú Thành 1711040233 17DCKA1 TP Hồ Chí Minh, tháng…/… LỜI CẢM ƠN Chúng em xin gửi lời cảm ơn trân thành tới trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh, viện Kỹ thuật tồn thể thầy, giáo tận tình dạy dỗ, giúp đỡ chúng em thời suốt trình học tập trường Đại học Cơng nghệ Thành phố Hồ Chí Minh Xin cảm ơn thầy cô trực tiếp giảng dạy em thầy cô gián tiếp giúp đỡ em trình tìm kiếm tài liệu cho việc thực đồ án tốt nghiệp Đặc biệt em xin trân trọng cảm ơn thầy Lê Hồng Hiệu – Người tận tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu truyền đạt nhiều ý kiến thiết thực suốt trình thực đồ án Những kinh nghiệm quý báu mà thầy truyền đạt hành trang vững giúp chúng em tự tin nghề nghiệp sau Xin cảm ơn gia đình bạn bè ủng hộ, động viên, giúp đỡ chúng em vượt qua khó khăn suốt thời gian vừa qua để chúng em hồn thành nhiệm vụ học tập đồ án tốt nghiệp cách tốt Mặc dù có nhiều cố gắng với kiến thức hạn hẹp thời gian tiếp xúc với thực tế chưa nhiều, báo cáo đồ án chúng em tránh khỏi nhiều thiếu sót Chúng em mong có ý kiến đóng góp chân thành thầy bạn kiến thức báo cáo hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC PHIẾU ĐĂNG KÍ TÊN ĐỀ TÀI ĐATN PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH 11 DANH MỤC BẢNG 14 LỜI MỞ ĐẦU 15 CHƯƠNG GIỚI THIỆU 17 1.1 Giới thiệu công nghệ in 3D 17 1.2 Một số cơng nghệ in 3D có 18 CHƯƠNG TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 24 2.1 Những đặc điểm cần quan tâm công nghệ in 3D 24 2.1.1 Tốc độ 24 2.1.2 Chi phí 24 2.1.3 Chất lượng 25 2.1.4 Tính quán 26 2.1.5 Tính linh hoạt 26 2.1.6 Khả tiếp cận 27 2.2 Ứng dụng in 3D lĩnh vực khác 27 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 31 3.1 Trên giới 31 3.2 Tại Việt Nam 33 3.3 Kết luận 34 CHƯƠNG QUY TRÌNH THIẾT KẾ 37 4.1 Yêu cầu thiết kế hệ thống máy in 3D Corexy 37 4.2 Sơ đồ cấu trúc máy in 3D 37 4.3 Các thiết bị phần cứng sử dụng 40 4.3.1 Động bước 40 4.3.2 Truyền động vít me – đai ốc bi 41 4.3.3 Thanh trượt dẫn hướng 43 4.3.4 Truyền động đai 44 4.4 Phương án thiết kế 45 CHƯƠNG THI CÔNG 47 5.1 Quy trình chế tạo máy in 3D 47 5.2 Thiết kế, lựa chọn phần khí 48 5.2.1 Thiết kế khung máy 48 5.2.2 Thiết kế cụm khí trục Z 49 5.2.3 Thiết kế, tính tốn sống trượt dẫn hướng 60 5.2.4 Thiết kế chi tiết gá 62 5.2.5 Lựa chọn linh kiện khác 66 5.2.6 Bộ phận đùn nhựa 70 5.3 Lắp ráp khung khí 71 5.4 Tính toán thiết kế phần điện 74 5.4.1 Khối nguồn 75 5.4.2 Phần điều khiển 75 5.5 Phần mềm điều khiển máy in 3D 78 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN 81 6.1 Kết 81 6.1.1 Kiểm nghiệm độ bền khung qua Simulation Solidworks: 82 6.1.2 Kiểm tra thông số máy: 83 6.2 Kết luận 86 6.3 Phương hướng phát triển: 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 PHỤ LỤC 90 PHỤ LỤC 100 10 DANH MỤC HÌNH ẢNH HÌNH TRANG Hình 1.1 In 3D theo xếp chồng lớp [8] 17 Hình 1.2 Máy in cơng nghệ FDM – CFF Markforged X7 18 Hình 1.3 Máy in 3d sử dụng công nghệ SLA 19 Hình 1.4 Máy in 3d sử dụng công nghệ DLP 20 Hình 1.5 Máy in 3d sử dụng công nghệ SLS 21 Hình 1.6 Sản phẩm từ cơng nghệ in EBM LOM 22 Hình 2.1 Đôi giày sản xuất từ máy in 3D [9] 28 Hình 2.2 Một khớp háng nhân tạo tạo máy in 3D [9] 29 Hình 2.3 Một cánh quạt phức tạp tạo từ máy in 3D [9] 30 Hình 3.1 Hóa thạch xương khủng long [10] 31 Hình 3.2 Súng ngắn [10] 32 Hình 3.3 Đồ trang sức [10] 32 Hình 3.4 Bánh pizza [10] 33 Hình 4.1 Sơ đồ cấu trúc máy in 3D 39 Hình 4.2 Động bước [11] 40 Hình 4.3 Cơ cấu vít me đai ốc bi [12] 42 Hình 4.4 Thanh trượt dẫn hướng 43 Hình 4.5 Truyền động đai [13] 44 Hình 5.1 Quy trình chế tạo máy in 3D theo cơng nghệ FDM 47 Hình 5.2 Máy in 3D mini coreXY mơ trước solidworks 48 Hình 5.3 Nhơm định hình 20x20 49 Hình 5.4 Sơ đồ khối trục Z 50 11 Hình 5.5 Động bước 42H47HM – 0504A – 18 [13] 58 Hình 5.6 Khớp nối 60 Hình 5.7 Bộ gá đầu đùn 62 Hình 5.8 Gá dẫn động trục Y 63 Hình 5.9 Gá động trục X 63 Hình 5.10 Gá động trục Y 64 Hình 5.11 Gá rịng rọc trái 64 Hình 5.12 Gá rịng rọc phải 65 Hình 5.13 Gá trượt trục Z 65 Hình 5.14 Bàn in nhiệt nhôm MK3 67 Hình 5.15 Màn hình LCD 2004 68 Hình 5.16 Bộ tời nhựa 70 Hình 5.17 Khung sơ máy in 3D mini 72 Hình 5.18 Khung máy cố định chân trục Z 72 Hình 5.19 Khung máy lắp ráp truyền động trục Z 73 Hình 5.20 Khung máy sau lắp ráp đủ truyền động gá đỡ 73 Hình 5.21 Sơ đồ khối hệ thống điện 74 Hình 5.22 Sơ đồ nối dây mạch điện máy in 3D 74 Hình 5.23 Nguồn tổ ong 75 Hình 5.24 Sơ đồ khối linh kiện điện tử 76 Hình 5.25 Board mạch MKS Gen L v2.1[14] 76 Hình 5.26 Driver A4988 77 Hình 5.27 Giao diện phần mềm Cura [16] 78 Hình 5.28 Giao diện cài đặt thông số máy[16] 79 Hình 5.29 Giao diện cài đặt thơng số đầu in [16] 80 12 Hình 6.1 Máy in 3D mini coreXY nhóm 81 Hình 6.2 Khung in theo kích thước khổ in tối ưu máy 83 Hình 6.3 Kiểm tra phân chia khoảng in tối ưu 84 Hình 6.4 Sản phẩm in từ máy in 3D mini coreXY 86 Hình 6.5 Máy in 3D điều khiển thơng qua Internet 87 13 DANH MỤC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 3.1 So sánh tính giá thành số loại máy in 3D FDM [7] 35 Bảng 5.1 Thơng số vít me – đai ốc bi 53 Bảng 5.2 Thơng số tính tốn động cơ[4] 55 Bảng 5.3 Thông số tính tốn động cơ[4] 56 Bảng 5.4 Kết tính tốn động cơ[4] 57 Bảng 6.1 Ứng suất khung máy 82 Bảng 6.2 Chuyển vị khung máy 82 Bảng 6.3 Bảng so sánh thông số tốc độ in máy 85 Bảng 6.4 Một số kết máy in 3D đồ án 87 14 LỜI MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Với phát triển không ngừng khoa học, cơng nghệ, để thích ứng với nhu cầu đời sống người, đặc biệt xu hướng ngày người ta hướng đến sản phẩm vừa đại, thông minh, tiện nghi vừa sản xuất cách đơn giản, nhanh chóng tiết kiệm Nhắc đến không kể đến công nghệ in 3D, công nghệ mới, có tuổi đời ba thập kỷ, xuất lần đầu vào năm 1980 đề xuất tiến sĩ Kodama, nhiên phải từ năm 2009 trở lại cơng nghệ thực trở nên phổ biến nhiều người biết đến Có tin khơng ta tạo sản phẩm thực nhiều loại vật liệu khác từ hình vẽ, phép màu in 3D làm điều So với quy trình sản xuất truyền thống in 3D tóm gọn bao từ “Tạo mẫu nhanh” Mục đích nghiên cứu đề tài Xây dựng hoàn thiện máy in 3D Corexy Ứng dụng công nghệ in FDM thiết kế Nâng cao chất lượng, tốc độ in giảm giá thành sản xuất sản phẩm Đối tượng nghiên cứu Các phương pháp, thành phần công nghệ phục vụ cho việc nghiên cứu thiết kế máy in 3D mini CoreX Công nghệ in FDM (Fused Deposition Modeling) Vật liệu, nguyên liệu sản phẩm in Nội dung phương pháp nghiên cứu 4.1 Nội dung Chương 1: Giới thiệu 15 Beams Study Results Name Type Min Stress1 VON: von Mises 0.000e+00 N/m^2 6.193e+07 N/m^2 Stress Node: 155241 Node: 123812 khung 1-Static 2-Stress-Stress1 118 Max Name Type Displacement1 URES: Min Resultant 0.000e+00 mm Displacement Node: 123812 khung 1-Static 2-Displacement-Displacement1 119 Max 2.988e-01 mm Node: 113222 Name Type Min Strain1 ESTRN: Equivalent 0.000e+00 Strain Element: 157060 khung 1-Static 2-Strain-Strain1 120 Max 4.919e-04 Element: 141744 Name Type Factor of Safety1 Automatic Min Max 3.000e+00 3.000e+00 Node: Node: khung 1-Static 2-Factor of Safety-Factor of Safety1 Conclusion 121 42 32 0.1 32 44 60 38 42 +0.012 3.2 0.000 114° 39 R2 42 38 44.55 Người vẽ Hiếu-Thành-Tiến GVHD Lê Hồng Hiệu Trường đại học Công nghê TPHCM Lớp: 17DCKA1 DẪN TẢI NHIỆT VẬT IN Tỉ lệ: 2:1 Tờ số 01 78 20 23 +0.012 0.000 50 0.1 20 R5 70 42 +0.021 22 0.000 ° +0.010 0.000 66 48.5 20 23 48.5 78 Người vẽ Hiếu-Thành-Tiến GVHD Lê Hồng Hiệu Trường đại học Công nghê TPHCM Lớp: 17DCKA1 ĐỘNG CƠ Z Tỉ lệ: 2:1 Tờ số 02 29 55 +0.012 5.2 0.000 10 35 111 8° 14 25 15 0.1 36 +0.012 3.2 0.000 14 22 15 10 7.5 29 25 Người vẽ Hiếu-Thành-Tiến GVHD GÁ DẪN ĐỘNG Y Lê Hồng Hiệu Trường đại học Công nghê TPHCM Lớp: 17DCKA1 Tỉ lệ: 2:1 Tờ số 03 40 18 +0.012 5.2 0.000 17 13 8.5 5.2 11 5.8 R8 Người vẽ Hiếu-Thành-Tiến GVHD Lê Hồng Hiệu Trường đại học Công nghê TPHCM Lớp: 17DCKA1 GÁ ĐẦU ĐÙN Tỉ lệ: 4:1 Tờ số 04 65 31 0.1 23.00 19 +0.01 0.0 00 38 35 R1 +0.021 23 0.000 72 20 +0.010 0.000 32 20 2° 11 49 18 69 38 43 Người vẽ Hiếu-Thành-Tiến GVHD Lê Hồng Hiệu Trường đại học Công nghê TPHCM Lớp: 17DCKA1 GÁ ĐỘNG CƠ X Tỉ lệ: 2:1 Tờ số 05 18 30 48 35 +0.012 0.000 23 21 30 11 12 18 +0.010 0.000 23 R5 Người vẽ Hiếu-Thành-Tiến GVHD Lê Hồng Hiệu Trường đại học Cơng nghê TPHCM Lớp: 17DCKA1 GÁ RỊNG RỌC Tỉ lệ: 2:1 Tờ số 06 23 12 10 +0.010 0.000 11 14 18 10 R1 Người vẽ Hiếu-Thành-Tiến GVHD NÚM VẶN CÂN BÀN IN Lê Hồng Hiệu Trường đại học Công nghê TPHCM Lớp: 17DCKA1 Tỉ lệ: 2:1 Tờ số 07 8.6 45° Người vẽ Hiếu-Thành-Tiến GVHD Lê Hồng Hiệu Trường đại học Cơng nghê TPHCM Lớp: 17DCKA1 TRỤC ĐỆM NHƠM Tỉ lệ: 10:1 Tờ số 08 +0.012 0.000 29 37 +0.015 0.000 R8 28 20 26 28 20 Người vẽ Hiếu-Thành-Tiến GVHD Lê Hồng Hiệu Trường đại học Công nghê TPHCM Lớp: 17DCKA1 TRƯỢT Z TRÊN Tỉ lệ: 2:1 Tờ số 09 35 20 26 28 20 20 +0.015 8.2 0.000 R6 +0.012 0.000 23 Người vẽ Hiếu-Thành-Tiến GVHD Lê Hồng Hiệu Trường đại học Công nghê TPHCM Lớp: 17DCKA1 TRƯỢT Z Tỉ lệ: 3:1 Tờ số 10 35 26 27 A 24 35 450 25 47 DETAIL A SCALE : B DETAIL B SCALE : 35 30 430 42 41 DETAIL C SCALE : C 27 44 28 10 D 18 48 16 17 13 12 43 DETAIL D SCALE : E 29 48 47 46 Fan 40x40x10 ARX FD1240 Dẫn tản nhiệt vật in Gá ròng rọc trái 1 45 Gá ròng rọc phải 44 Miếng dán nhiệt 43 42 41 Núm vặn cân bàn in PULLEY 16T GT-2 Gá dẫn động Y 40 Bộ đẩy nhựa 39 38 37 36 35 34 33 ISO 4762 M5 x - 8N ISO 4762 M3 x 16 - 16N ISO 4762 M4 x 10 - 10N ISO 4762 M5 x 45 - 22N ISO 4762 M5 x 10 - 10N Part1 Nguồn tổ ong 4 69 32 31 LCD Ốp gá nguồn 1 30 29 28 27 ISO 7045 - M3 x 30 - Z - 25N ISO 7045 - M3 x - Z - 6N ISO 7045 - M2 x 12 - Z - 12N Cơng tắc hành trình 26 25 Gá đầu đùn Extruder Assembly 1 24 Trục lăn + gá ống nhiệt 23 22 Part4 GT2_16 Teeth Pulley 21 Gá động X 20 19 20x20 340mm trục X Gá động Y 1 18 17 Lò xo cân bàn in Long đền bàn in 16 15 14 13 12 11 10 Bàn in nhiệt 20x20 190mm bàn in 20x20 350mm bàn in Assem2 Thanh trượt trục Z Trượt Z Gá trục Z Gá nâng bàn in 2 4 4 Vitme bước Acoplamiento motor 2 Động bước size 42 Gá đỡ động trục Z Linear Guide Block LML9B Dẫn động Y 2 STT Nhơm định hình 20x20 350mm Chân đế 450mm CHI TIẾT 10 SỐ LƯỢNG Người vẽ Tiến - Hiếu - Thành DETAIL E SCALE : Giảng viên Lê Hồng Hiệu Trường Đại học Công nghệ TP.HCM Viện Kỹ Thuật HUTECH Lớp: 17DCKA1 MIÊU TẢ MÁY IN 3D MINI COREXY Tỉ lệ: 1:1.5 Tờ số 11 ... QUY TRÌNH THIẾT KẾ 4.1 Yêu cầu thiết kế hệ thống máy in 3D Corexy Với đề tài ? ?Nghiên cứu, thiết kế hệ thống máy in 3D? ?? này, hệ thống ứng dụng công nghệ FDM Thiết kế hệ thống máy in 3D Corexy đảm... cơng nghệ in 3D truy cập internet Giới hạn đề tài - Tập trung tìm hiểu, nghiên cứu thiết kế máy in 3D Corexy sử dụng công nghệ in FDM - Phạm vi nghiên cứu đề tài: Công nghệ in 3D, thiết kế cấu truyền... Hình 5.2 Máy in 3D mini coreXY mơ trước solidworks 5.2.1 Thiết kế khung máy Đối với máy in thiết kế đồ án này, khơng u cầu chịu tải lớn, với tiêu chí dễ tháo lắp, sửa chữa q trình lắp máy tiết