Máy in 3D thiết kế có thể thực hiện in 2 màu, chuyển động các trục êm, nhẹ nhàng Máy in có 2 chế độ cân bàn in: Bằng tay và tự động (ManAuto) Máy in 3D vận hành ổn định Sản phẩm in đạt chất lượng bề mặt Chế độ cân bàn tự động hoạt động đạt yêu cầu
TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ THI CÔNG MÁY IN 3D ĐẦU PHUN I MÔ TẢ CHỨC NĂNG - Máy in 3D thiết kế có thể thực hiện in màu, chuyển động các trục êm, nhẹ nhàng - Máy in có chế độ cân bàn in: Bằng tay và tự động (Man/Auto) II YẾU CẦU - Máy in 3D vận hành ổn định - Sản phẩm in đạt chất lượng bề mặt - Chế độ cân bàn tự động hoạt động đạt yêu cầu III NHIỆM VỤ THỰC HIỆN CƠ KHI - Thiết kế, gia công, lắp ráp khung máy -Thiết kế, gia công, lắp ráp cấu truyền động truc X, Y, Z - Lựa chọn, lắp ráp bàn in - Thiết kế, lắp ráp các bộ phận cover mạch điện, quat tản nhiệt, bộ đùn nhựa, đầu nung,… ĐIỆN, LẬP TRÌNH - Lựa chọn, lắp đạt board mạch, động cơ, driver điều khiển, - Điều chỉnh thông số phần mềm điều khiển Marlin phù hợp với máy - Kích hoạt chế độ nâng bàn tự động, san lấp mặt phẳng in IV THỜI GIAN THỰC HIỆN Từ ngày: 07/06/2021 Đến ngày: 03/07/2021 Giám hiệu Khoa Cơ Khí GV hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021 Giáo viên phản biện (Ký, ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021 Giáo viên phản biện (Ký, ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021 Giáo viên phản biện (Ký, ghi rõ họ tên) MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết đề tài - Công nghệ in 3D từ đời đến được cải tiến và phát triển rất nhiều Hàng loạt phương pháp và công nghệ in 3D đời, công nghệ in có ưu điểm riêng Hiện một phương pháp in 3D được sử dụng phổ biến nhất là công nghệ FDM với ưu điểm đơn giản, dễ thiết kế, vật liệu dễ tìm, khơng gây đợc hại … Bên cạnh ưu điểm đó việc thực hiện in vật mẫu màu có phần đơn điệu … Từ đó nhóm quyết định thiết kế chế tạo mẫu máy in 3D có thể thực hiện in được vật mẫu màu nhằm tăng thêm độ sinh động cho mẫu in 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tiễn: - Thiết kế mẫu máy in 3D với chất lượng mẫu in đẹp phục vụ cho công việc nghiên cứu và giảng dạy trường lớp - Phát triển đầu phun thứ 2, chất lượng in tốt và đảm bảo về mức giá hợp lí 1.3 Mục tiêu nghiên cứu - Đề tài nhằm mục đích nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy in 3D sử dụng công nghệ in FDM đầu phun, nâng cao chất lượng mẫu in, tốc độ mẫu in 1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4.1 - Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy in 3D công nghệ FDM đầu phun 1.4.2 - Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu đề tài sau: + Nghiên cứu tổng quan về công nghệ in 3D + Nghiên cứu, thiết kế cấu truyền động máy + Nghiên cứu tính toán phần điện + Nghiên cứu phần mềm giao tiếp, hỗ trợ lập trình in 3D + Nghiên cứu, tính toán đường chạy nhựa tối ưu 1.5 Phương pháp nghiên cứu • Đề tài kết hợp nghiên cứu phương pháp lý thuyết và - thực nghiệm mơ hình Cụ thể: Nghiên cứu lý thút: + Tìm kiếm, tởng hợp các tài liệu liên quan đến đề tài + Nghiên cứu về lý thuyết tạo mẫu nhanh với công nghệ FDM + Tổng hợp tài liệu tính toán, thiết kế cấu truyền động đảm bảo độ chính xác, tối ưu hóa chuyển động + Tìm hiểu về thuật toán điều khiển đường chạy đầu - phun Thực nghiệm: + Chế tạo mô hình máy in 3D từ đó áp dụng, kiểm tra lại các lý thuyết trước đó nghiên cứu + Nghiên cứu các kiểu đường chạy nhựa có thể sử dụng đối với các mẫu in để tối ưu mẫu in 1.6 Kết cấu đề tài Chương 1: Giới thiệu đề tài Chương 2: Tổng quan về các công nghệ in 3D Chương 3:Lựa chọn công nghệ in 3D và thiết kế máy in theo công nghệ in FDM Chương 4: Cơ sở lý thuyết Chương 5: Tính toán và thiết kế máy in 3d Chương 6: Kết luận 10 30 Khớp giữ LCD B 31 Gá bộ đùn nhựa 90 32 Càng MK8 33 Con lăn MK8 34 Bậc xoay MK8 91 35 mk8 1_MIR_1 36 Gá cuộn nhựa 92 37 Hộp đựng công tắc nguồn 38 Gá nguồn AC bottom 93 39 Gá nguồn AC top Định vị board arduino 49 41 Nắp hộp board arduino 94 42 Hộp board mosfet 25A 43 Nắp hộp board mosfet 25A 95 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN Kết luận Sau quá trình nghiên cứu, tính toán và thiết kế, nhóm chế - tạo thành cơng mơ hình máy in 3D, với dung sai chi tiết hiện tại dao động từ 0,2 ~ 0,3 mm Vật liệu được sử dụng quá trình in là nhựa ABS và nhựa PLA Hình 6.1 Mô hình máy in 3D hoàn thành 96 - Thông số kỹ thuật: Thông số Kích thước máy Không gian làm việc Không gian in tối ưu Tốc độ in tối đa Tốc độ in tối ưu Nguồn điện Giá trị 340x340x380 mm 200x200x200 mm 190x190x190 mm 150 mm/s 90 ~ 120 mm/s 220V Bảng 6.1 Thông số kĩ thuật Quy trình vận hành máy Quy trình vận hành máy thể hiện qua sơ đồ khối: 97 Hình 6.2 Sơ đồ khối trình in - Để điều khiển máy in bằng giao diện máy tính bước đầu tiên là kết nối máy in với máy tính thông qua cáp kết nối USB kết nối board điều khiển và máy tính Mở giao diện phần - mềm Repetier Host Trên giao diện phần mềm Repetier Host, chọn cổng kết nối (Port) và thông số Baudrate Nhấn nút connect để kết nối máy in với phần mềm 98 - Sử dụng các nút di chuyển trục X, Y, Z để di chuyển các trục, có các bước di chuyển được sử dụng là 0,1mm, 1mm, - 10mm, 100mm Dùng các phím home để về chuẩn các trục Nhấn phím Load file để đưa mơ hình vào phần mềm có thể đưa các định dạng file STL, hoặc file Gcode Để bắt đầu in - nhấn nút Print, nhấn nút Pause để tạm dừng quá trình in Để nhập thủ công các câu lệnh, nhập lệnh vào ô sau đó nhấn nút send để gửi - lệnh vào máy in Để kết thúc phiên làm việc, ngắt kết nối máy tính và - máy in Đối với trường hợp không sử dụng máy tính ta có thể sử dụng module LCD để điều khiển máy Sử dụng nút xoay phía trước LCD để lựa - chọn các chức sử dụng Một số chức có thể sử dụng LCD gồm: + Di chuyển các trục X, Y, Z, E với các bước dịch chuyển 0,1mm, - 1mm, 10mm + Gia nhiệt cho đầu phun + Autohome các trục + Thiết lập các thông số tốc độ in, nhiệt độ gia nhiệt,… Trước vận hành máy nên bôi một lớp keo dán lên bề mặt bàn in để có thể tăng độ kết dính các lớp in đầu tiên Trước bắt đầu in cần di chuyển đầu phun vị trí an toàn sau đó dùng các lệnh thủ công cho đùn sợi nhựa khoảng 10mm sau đó lau sạch vết nhựa để đảm bảo đầu phun không bị tắc - nhựa Nhược điểm: Hiện tại máy cịn sớ nhược điểm như: + Độ ổn định hệ thống chưa tốt + Dung sai sản phẩm chưa ổn định, đối với chiều dày mợt lớp in càng nhỏ dung sai càng thấp 99 100 PHỤ LỤC Bảng hiển thị lỗi STT Hiển thị Thermal Runaway Heating Failed SD Init Fail Nguyên nhân Lỗi “Thermal Runaway” xảy máy giảm/tăng khoảng hysteresis (độ) so với nhiệt độ cài đặt, mà khoảng thời gian period (giây) máy không tăng/giảm nhiệt để đạt được nhiệt độ cài đặt, máy dừng để đảm bảo an toàn Lỗi “Heating failed” xảy máy nhận được lệnh tăng nhiệt độ, đầu gia nhiệt tăng dần nhiệt khoảng thời gian period (giây) nếu máy không tăng được khoảng nhiệt độ yêu cầu là increase (độ), máy dừng báo lỗi “Heating failed” và yêu cầu khởi động lại - LCD chưa nhận dạng được thẻ SD Cách khắc phục Kiểm tra các lỗi liên quan đến lắp đặt tuột/hỏng cảm biến, tuột/hỏng dây kết nối Tăng nhiệt độ ( _PROTECTION_HYSTERESI S) hoặc Tăng thời gian ( _PROTECTION_PERIOD) hoặc có thể tăng cả Kiểm tra các lỗi liên quan đến lắp đặt tuột/hỏng cảm biến, tuột/hỏng dây kết nối Tăng thời gian chờ ( _TEMP_PERIOD) hoặc giảm khoảng nhiệt độ yêu cầu ( _TEMP_INCREASE) hoặc đồng thời làm cả - B1: Kiểm tra lại khe kết nối thẻ SD - B2: Nếu vẫn bị lỗi, thực hiện định dạng(Format) lại 101 Endstop Abort - Tiếp điểm giới hạn bị lỏng hoặc chưa được kết nối MAXTEMP - Nhiệt độ đo cảm biến cao vượt quá giá trị thiết lập MINTEMP -Nhiệt độ cảm biến đo được(từ môi trường) thấp nhiệt độ thiết lập tới thiểu Homing Failed - Quá trình thiết lập về vị trí gốc bị cản trở hoặc không có tín hiệu trả về từ endstop Probing Failed -Quá trình cân bàn tự đợng và san lấp mặt phẳng in phát hiện bàn in bị lệch nhiều thẻ SD - Kiểm tra các dây tín hiệu các tiếp điểm, cố định lại các tiếp điểm chắc chắn - Kiểm tra chạm chập các dây tín hiệu cảm biến nhiệt - Kiểm tra chạm chập các đầu nung khiến đầu nung hoạt động - Kiểm tra thứ tự cảm biến so với thứ tự đầu nung -Thực hiện in môi trường có nhiệt độ phù hợp -Thực hiện thay đổi thông số nhiệt độ tới thiểu bằng các dịng lệnh: #define HEATER_0_MINTEMP #define HEATER_1_MINTEMP #define HEATER_2_MINTEMP #define HEATER_3_MINTEMP #define HEATER_4_MINTEMP #define BED_MINTEMP - Kiểm tra hành trình di chuyển đầu in đảm bảo không bị vướng hoặc cản trở - Kiểm tra các cấu truyền động đầu in - Kiểm tra vị trí cố định endstop nằm vùng hoạt động máy -Điều chỉnh cân bàn in bằng tay để giảm sự sai lệch các điểm bàn in về mức cho phép (2mm) 102 thông số thiết lập #define Z_PROBE_LOW_POIN T -2 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt [1]Trịnh Chất – Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập 1, tập 2, NXB giáo dục Việt Nam, 2010 [2]Trần Quốc Hùng, Thiết kế máy cắt kim loại, đại học sư phạm kỹ thuật Hổ Chí Minh [3]Trần Quốc Hùng, giáo trình dung sai kỹ thuật đo, NXB đại học quốc gia thành phốHồ Chí Minh, 2013 [4]PGS TS Đặng Thiện Ngơn, Giáo trình trang bị - điện điện tử máy công nghiệp, NXB đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2013 Nguồn khác [5]Ball screw catalouge, PMI, link www.pmi-amt.com/en/support [6]HIWIN Linear guideway catalouge, link www.hiwin.com/downloads.html [7]www.us.misumi-ec.com/ [8]www.reprap.org [9]www.orientalmotor.com 104 ... nghệ in FDM Chương 4: Cơ sở lý thuyết Chương 5: Tính toán và thiết kế máy in 3d Chương 6: Kết luận 10 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC CƠNG NGHỆ IN 3D 2. 1 Các cơng nghệ máy in 3d 2. 1.1... mềm 5-8mm 5.3.5 Chọn bàn in: - Bàn nhiệt nhôm MK3 12V: 42 - Kích thước: 22 0 * 22 0mm - Điện áp: 12V - Công suất: 120 W - Độ dày: mm - Chất liệu: Nhôm Hình 5. 12 Bàn nhiệt nhôm MK3 5.3.6... A8 825 Động bước Board RAMPS Quạt tản nhiệt LCD Đâu nung Bàn in nhiệt Số lượng Thông số – 24 V; 50 mA 5 V; 0,5A 12 V; 1 ,2 A 12 V;5A 12 V; 50 mA V; 0,4A 12v; 12v; Bảng 5.1 Thông số linh