Máy in 3d pha màu từ 3 màu cơ bản

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG MÁY IN 3D PHA MÀU TỪ MÀU CƠ BẢN Mã số: TR:2020-28/KCN-SV Chủ nhiệm đề tài: Mai Quốc Duy Đồng Nai, tháng năm 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG MÁY IN 3D PHA MÀU TỪ MÀU CƠ BẢN Mã số: TR:2020-28/KCN-SV Chủ nhiệm đề tài Mai Quốc Duy Đồng Nai, tháng năm 2021 DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI STT Họ tên Chức vụ Mai Quốc Duy Sinh viên Võ Thanh Tùng Giảng viên Nguyễn Thị Hiền Giảng viên MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT i DANH MỤC HÌNH ẢNH ii THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU iii Chương MỞ ĐẦU .1 1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu 1.2 Tính cấp thiết .1 1.3 Mục tiêu 1.4 Cách tiếp cận 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.7 Nội dung nghiên cứu 1.8 Kế hoạch thực đề tài CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ IN 3D HIỆN NAY 2.1 Công nghệ in 3D 2.2 So sánh đặc điểm công nghệ in 2.3 Máy in 3D dùng công nghệ FMD 2.4 Nguyên lý hoạt động máy in 3D với công nghệ FDM 3.1 Khung máy in 3.2 Endstop – cảm biến nhiệt độ 3.3 Cảm biến nhiệt độ 3.4 Bộ đùn, tời nhựa in 3.5 Nhựa in 3D .12 3.6 Bàn nhiệt 12 3.7 Động bước .13 3.8 Module điều khiển công suất RAMPS 1.4 14 3.9 Module LCD 12864/SD card .16 3.10 Bộ xử lý trung tâm Arduino Mega 2560 .16 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ LẮP ĐẶT 18 4.1 Lắp đặt phần cứng 18 4.2 Cài đặt phần mềm 21 4.2.1 Hệ trộn màu 21 4.2.2 Cài đặt in ấn loại màu, màu hay màu 22 4.3 Sản phẩm đạt 29 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .31 TÀI LIỆU THAM KHẢO .32 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DLP: Digital Light Processing Xử lý ánh sáng kỹ thuật số SLA: Stereolithography FDM: Fused deposition modeling In laser Tạo vật in phương pháp đùn nhựa theo lớp kết dính với Sử dụng laser làm cứng nối hạt nhỏ thành lớp chồng lớp SLS: Selective Laser Sintering i DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Cấu trúc tổng quát máy in 3D FMD Hình 2.2: Nguyên lý hoạt động máy in 3D FMD Hình 3.1: Khung máy thiết kế 3D Hình 3.2: Endstop cho máy in 3D Hình 3.3: Cảm biến nhiệt độ NTC 100K Hình 3.4: Bộ đùn nhựa J-Heat Hình 3.5: Ống tản nhiệt Hình 3.6: Lõi dẫn nhựa Hình 3.7: Giá đỡ dẫn nhiệt Hình 3.8: Đầu nung nhựa Hình 3.9: Đầu đùn nhựa Hình 3.10: Đầu nối Teflon Hình 3.11: Một số chi tiết tời nhựa Hình 3.12: Nhựa in 3D Hình 3.13: Bàn nhiệt MK3 Hình 3.14: Động lưỡng cực pha Hình 3.15: Driver A4988 Hình 3.16: Module RAMPS 1.4 Hình 3.17: Module LCD12864 Hình 3.18: Arduino Mega 2560 Hình 4.1: Khung máy in sau lắp xong Hình 4.2: Mặt trước máy in Hình 4.3: Mặt máy in Hình 4.4: Mặt sau máy in Hình 4.5: Mơ hệ thống trộn màu Hình 4.6: Hình mơ sau cài đặt chia màu Hình 4.7: Hình ảnh mơ sau cài đặt chia màu Hình 4.8: Sản phẩm mơ chia màu Hình 4.9: Bước chỉnh màu trước in Hình 4.10: Bước chỉnh màu trước in Hình 4.11: Bước chỉnh màu trước in Hình 4.12: Bước chỉnh màu trước in Hình 4.13: Bước chỉnh màu trước in Hình 4.14 Máy in 3D in hình tắc kè Hình 4.15: Một số sản phẩm khác ii THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG Thông tin chung: - Tên đề tài: Máy in 3D pha màu từ màu - Mã số: TR:2020-28/KCN-SV - Chủ nhiệm đề tài: Mai Quốc Duy Điện thoại: 0981 380 943 Email: 141801683@dntu.edu.vn - Đơn vị quản lý chuyên môn: Khoa Công nghệ - Thời gian thực hiện: Từ tháng năm 2020 đến tháng năm 2021 Mục tiêu: Chế tạo máy in 3D màu có nhiều ưu điểm mà giá thành phải Nội dung chính: thiết kế khung máy in, lắp ráp phần cứng máy in, cài đặt phần mềm cho máy in, vận hành máy in Kết đạt (khoa học, đào tạo, kinh tế - xã hội, ứng dụng, ) - Chế tạo thành cơng máy in 3D in sản phẩm có màu, màu màu Máy in sản xuất vật thể có nhiều hình dạng, kích thước, màu sắc khác đáp ứng nhu cầu người dùng - Tạo môi trường học tập nghiên cứu cho người học giảm chi phí cho nhà trường - Sản phẩm mà máy in tạo vật dụng thông dụng cần thiết đồ chơi cho trẻ nhỏ thân thiện với môi trường iii Máy in 3D pha màu từ màu Chương MỞ ĐẦU 1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu Qua tìm hiểu, thấy in 3D cơng nghệ hay, mẻ nước giới làm thành công nhiều lĩnh vực y tế, giáo dục, quân sự… Ở nước, có nhập linh kiện, máy móc lắp ráp để sản xuất Ở số nơi triển khai, nhiên lại chưa áp dụng rộng rãi giá thành cao Máy in 3D có chức tạo vật phẩm thật ba chiều cách xây dựng theo lớp, toàn vật thể hồn tất Vật liệu in 3D nhựa PLA, ABS, Lylon, Flexible, Wood, giấy, bột, polymer, kim loại, đặc biệt socola, kem, vật liệu có đặc điểm có kết dính với để vật liệu lớp bên kết dính với lớp bên Đối với in 3D, cảm hứng sáng tạo vơ tận, tất bạn cần ý tưởng tuyệt vời Với mục đích đem công nghệ in 3D gần với người Việt Nam, tạo nên sản phẩm in 3D đồ chơi trẻ em có giá rẻ thị trường nên nhóm bắt tay vào nghiên cứu chế tạo máy in chi tiết nhựa 3D pha màu từ màu phục vụ sản xuất vật dụng đồ chơi trẻ em 1.2 Tính cấp thiết Một số máy in 3D có giá thành rẻ lại có số nhược điểm như: - Khi máy hoạt động thường có độ rung nên giảm độ xác - Khối lượng cấu động lớn, nên tốc độ in không cao gây ồn - Tốc độ in khơng cao - Vật thể in có kích thước nhỏ Xuất phát từ thực tế đó, nhóm tác giả mong muốn tạo máy in 3D có giá thành rẻ đồng thời khắc phục nhược điểm mà tạo sản phẩm ý muốn 1.3 Mục tiêu Nghiên cứu thiết kế thi cơng máy in 3D màu có ưu điểm sau: + Lắp ráp, chỉnh bảo dưỡng dễ dàng + Hoạt động êm, rung, tốc độ cao xác + Có thể in vật in có chiều cao lớn Máy in 3D pha màu từ màu + Bàn nhiệt (nơi đặt vật in) không di chuyển suốt trình in nên vật in giữ chắn + Khung bệ chắn + Giá thành thấp 1.4 Cách tiếp cận Nghiên cứu tài liệu, thiết kế khung máy in, làm khung máy in, hoàn thiện phần cứng máy in, cài đặt phần mềm, vận hành máy in, hoàn thiện máy in 1.5 Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu kỹ tài liệu online, báo khoa học liên quan đến đề tài nghiên cứu Tham khảo ý kiến đồng nghiệp Thiết kế mơ hình 3D máy in Thi cơng khung máy in Lắp ráp, hồn thiện phần cứng máy in Cài đặt phần mềm cho máy in Chạy thử hoàn thiện máy in Viết toàn văn đề tài 1.6 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Tìm hiểu cách thiết kế máy in 3D, cách chọn vật liệu làm khung máy in Đọc tài liệu hướng dẫn cách lắp ráp khung máy in Tìm hiểu cách gắn thiết bị hệ trộn màu, đầu đùn, bàn gia nhiệt… Tìm hiểu cách thiết lập để thực pha màu để có sản phẩm màu, hai màu màu Tìm hiểu cách chọn vật cần in chọn màu cho vật cần in Tìm hiểu viết code cho Arduino mega 2560 1.7 Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu phương pháp lập trình cho Arduino mega 2560 Nghiên cứu cách lắp ráp khung máy in cho cân bằng, xác Nghiên cứu phương pháp pha màu từ màu, màu màu cách cài đặt thông số cho phù hợp Nghiên cứu cách tạo file liệu cho máy in Nghiên cứu cách vận hành máy in Máy in 3D pha màu từ màu CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ LẮP ĐẶT 4.1 Lắp đặt phần cứng Lắp đặt khung máy Các phận lắp đặt máy Bảng Thống kê phận máy in 3D STT Tên Số lượng Bàn nhiệt PC Hộp điều khiển Bộ Kênh điều khiển Bộ Nguồn cấp điện máy đùn 2/3/4(*) Bệ đỡ X Bộ Bệ đỡ Y - Trái Bộ Bệ đỡ Y – Phải (Có ốc đỉnh) Bộ Đầu nhiệt đùn nhựa Bộ Đai nẹp góc trái Bộ 10 Đai nẹp góc phải Bộ 11 Khung trượt Z-trái Bộ 12 Khung trượt Z-phải Bộ 13 Phần drive trục Z Bộ 14 Thanh trượt trục Z-trái Bộ 15 Thanh trượt trục Z-PhẢi (Có tay ốc vặn) Bộ 16 Động bước X Y PCS 18 Máy in 3D pha màu từ màu 17 Gờ nẹp góc bàn nhiệt PCS 18 Vít T8 PCS 19 Thanh trượt PCS 20 Thanh nhôm Aluminum profile 13 PCS 21 Film bàn nhiệt PC 22 Cáp USB PC 23 Dây điện PC 24 Thanh profile phụ PC - Lắp phận máy máy đùn, bàn gia nhiệt - Lắp ráp trục trục X, trục Y, trục Z - Lắp đặt khung máy in Hình 4.1: Khung máy in sau lắp xong Máy in 3D sau lắp đặt xong phần cứng 19 Máy in 3D pha màu từ màu Hình 4.2: Mặt trước máy in Hình 4.3: Mặt máy in 20 Máy in 3D pha màu từ màu Hình 4.4: Mặt sau máy in 4.2 Cài đặt phần mềm 4.2.1 Hệ trộn màu Ba sợi đưa vào HOTEND nạp đùn, chúng nấu chảy khối nhiệt trộn với sau chảy từ vòi phun Bằng cách điều chỉnh tỷ lệ sợi đến, lấy dây tóc khác từ vịi phun Vì kênh riêng lẻ cuối kết nối, dây tóc chảy ngược vào kênh trống, điều gây tắt nghẽn kênh trống Do đó, phải chèn dây tóc sử dụng “cơng cụ làm HOTEND” để đóng kênh trống ngăn cho dây tóc bị nóng chảy Có khơng gian trộn màu bên HOTEND, chuyển đổi máy đùn, khơng chuyển sang màu mong muốn, phải xem xét cách giải vấn đề Ngồi ra, khiến cho co rút hiệu 21 Máy in 3D pha màu từ màu Hình 4.5: Mơ hệ thống trộn màu 4.2.2 Cài đặt in ấn loại màu, màu hay màu Ngoài việc thực xong phần cứng máy in 3D, để máy hoạt động được, ta cần thiết lập phần mềm Phần mềm phục vụ cho việc in gồm có Cura Engine Repetier-Host, quan trọng số cơng đoạn sau: Cài đặt kiểm tra chia màu Kiểm tra in màu - Bước Tham khảo cách thức Cách tải nhựa in vào kênh để tải dây tóc - Bước Sao chép xyz_cube.gcode vào thẻ SD lắp thẻ SD vào máy in - Bước Menu>>Print from SD>>xyz_cube.gcode 22 Máy in 3D pha màu từ màu Cách cài đặt chia màu (1) Cách cài đặt chia màu (2) Cách cài đặt chia màu (3) 23 Máy in 3D pha màu từ màu Hình 4.6: Hình mô sau cài đặt chia màu Cài đặt kiểm tra chia màu Kiểm tra in màu Tham khảo “Cách tải nhựa cho kênh” để tải nhựa in Sao chép R2_cat.gcode sang thẻ SD lắp thẻ SD vào máy in Menu >> In từ SD >> R2_cat.gcode Cài đặt chia phần Cách cài đặt chia màu 24 Máy in 3D pha màu từ màu Hình 4.7: Hình ảnh mơ sau cài đặt chia màu Cài đặt in chia màu Kiểm tra in màu Tham khảo “Cách tải dây tóc lên kênh” để tải dây tóc Sao chép 3_colro_Ring.gcode vào thẻ SD lắp thẻ SD vào máy in Menu>>Print from 3D>>3_colro_Ring.gcode Cài đặt chia phần 25 Máy in 3D pha màu từ màu Cách cài đặt chia màu Hình 4.8: Sản phẩm mô chia màu Chỉnh màu trước in Trước bắt đầu in nhựa 3D cần điều chỉnh màu cho file in Để điều chỉnh màu cho file in kích thước file sử dụng phần mềm Repetier Host Các bước điều chỉnh màu bao gồm: 26 Máy in 3D pha màu từ màu Hình 4.9: Bước chỉnh màu trước in Hình 4.10: Bước chỉnh màu trước in 27 Máy in 3D pha màu từ màu Hình 4.11: Bước chỉnh màu trước in Hình 4.12: Bước chỉnh màu trước in 28 Máy in 3D pha màu từ màu Hình 4.13: Bước chỉnh màu trước in Sau lưu vào thẻ nhớ, ta dùng thẻ nhớ lắp vào khe đựng thẻ nhớ điều khiển máy in để máy in nhận file in bắt đầu in 4.3 Sản phẩm đạt Sau hoàn thiện máy in 3D pha màu từ màu bản, nhóm cho vận hành tạo số sản phẩm định Hình 4.14 Máy in 3D in hình tắc kè Một số sản phẩm khác mà máy in 3D sản xuất đồ chơi trẻ em tạo 29 Máy in 3D pha màu từ màu Hình 4.15: Một số sản phẩm khác Bằng việc thiết kế thêm hình thù vật in khác phục vụ làm đồ chơi cho trẻ em, người dùng tạo nhiều loại đồ chơi phong phú, đa dạng đẹp mắt phục vụ việc vui chơi bé 30 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết đạt Sau trình làm việc miệt mài, nhóm tác giả hồn thiện máy in 3D pha màu từ màu với chức năng: - Khả kết hợp trộn màu đầu in - In nhiều màu, tích hợp cơng cụ trộn màu tự động, nút bấm để chuyển đổi mơ hình 3D đơn sắc sang mơ hình nhiều màu - Số lượng kênh in (đơn / đơi / ba) lựa chọn lúc nào, tốt cho cân chất lượng in màu sắc - Khung nhôm định hình, tất phận kết cấu làm kim loại, ổn định bền - Thiết kế cấu trúc tuyệt vời, lắp ráp đơn giản ngoại hình đẹp - Bảng điều khiển hình LCD cho phép lựa chọn một, hai hay ba màu, đồng thời chọn tọa độ đầu đùn - Vật in mẫu in 3D có kích thước cho phép Kiến nghị Máy in 3D phối màu trở xuống Để phát triển nữa, nhóm nghiên cứu để thực in với số lượng màu nhiều 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] http://arduino.vn [2] http://arduino.cc [3] http://reprap.org [4] http://sangtaokithuat.com [5] http://luanvan.com [6] http://dientuvietnam.net [7] http://vi.wikipedia.org [8] http://mme.vn [9] http://mayin3dvietnam.net [10] http://codientu.org 32 ... Khung máy in sau lắp xong Máy in 3D sau lắp đặt xong phần cứng 19 Máy in 3D pha màu từ màu Hình 4.2: Mặt trước máy in Hình 4 .3: Mặt máy in 20 Máy in 3D pha màu từ màu Hình 4.4: Mặt sau máy in 4.2... 2/2021 Máy in 3D pha màu từ màu CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ IN 3D HIỆN NAY 2.1 Công nghệ in 3D - Cơng nghệ in DLP SLA (Resin) Là tên gọi chung loạt công nghệ in 3D dựa loại mực in 3D resin lỏng Gồm có cơng... Bước chỉnh màu trước in 27 Máy in 3D pha màu từ màu Hình 4.11: Bước chỉnh màu trước in Hình 4.12: Bước chỉnh màu trước in 28 Máy in 3D pha màu từ màu Hình 4. 13: Bước chỉnh màu trước in Sau lưu