Thiết kế chế tạo máy in sản phẩm nhựa 3d phục vụ giảng dạy đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI PHÂN HIỆU TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NĂM 2017 ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY IN SẢN PHẨM NHỰA 3D PHỤC VỤ GIẢNG DẠY Sinh viên thực : Huỳnh Hồi Nam Lớp: Cơ Khí Ơ Tơ Khoa: Cơ khí Nguyễn Bá Trường Lớp : Cơ Khí Ơ Tơ Khoa: Cơ khí Người hướng dẫn: KS Võ Hồi Sơn TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI PHÂN HIỆU TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NĂM 2017 ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY IN SẢN PHẨM NHỰA 3D PHỤC VỤ GIẢNG DẠY Sinh viên thực Huỳnh Hoài Nam Nam, Nữ: Nam Dân tộc: Khơng Lớp: Cơ Khí Ơ Tơ Khoa: Cơ khí Năm thứ: Ngành học: Kỹ thuật khí Nguyễn Bá Trường Nam, Nữ: Nam Dân tộc: Không Lớp: Cơ Khí Ơ Tơ Khoa: Cơ khí Năm thứ: Ngành học: Kỹ thuật khí Người hướng dẫn: KS.Võ Hồi Sơn MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU……………………………… ……………………………………1 1.1 Giới thiệu………………………………………………………………….1 1.2 Tính cấp thiết đề tài………………………………………………… 1.3 Mục đích………………………………………………………………… 1.4 Nội dung thực 1.5 Giới hạn đề tài 1.6 Bố cục đề tài Chương : CƠ SỞ SƠ ĐỒ KHÔI Cơ sở lý thuyết máy in 3D 1.1 Vật liệu máy in 3D 1.2 Hoạt động máy in 3D Chương 2: KHẢO SÁT SƠ ĐỒ KHỐI 2.1 Thiết kế sơ đồ khối 2.1.1 Khối cảm biến 2.1.2 Khối xử lý trung tâm Chương 3: THI CÔNG 14 3.1 Các linh kiện để chế tạo máy in 14 3.2 Tiếng hành chế tạo máy in 3D 19 3.2.1 Kết cấu máy phần khí 19 3.2.2 Sơ đồ đấu điện máy in 21 3.3 Nguyên lý hoạt động máy in 3D prusa i3 22 3.4 Nguyên lý phận đùn vật liệu 22 3.5 Động bước điều khiển Động bước 23 3.6 Phần mềm mã nguồn mở firmware 24 3.7 Hướng dẫn điều khiển máy in phần mềm Cura 27 Chương 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 32 Chương 5: KẾT LUẬN 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI PHÂN HIỆU TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Thiết kế chế tạo máy in sản phẩm nhựa 3D phục vụ giảng dạy - Sinh viên thực hiện: Huỳnh Hồi Nam Lớp: Cơ khí tơ Khoa: Cơ Khí Năm thứ: Số năm đào tạo:4 Khoa: Cơ Khí Năm thứ: Số năm đào tạo:4 Nguyễn Bá Trường Lớp: Cơ khí tơ - Người hướng dẫn: KS Võ Hoài Sơn Mục tiêu đề tài: Hoàn thiện lượng kiến thức lớn khó, tin học, điện tử, lập trình cơng nghệ tự động hóa Chế tạo máy in 3D dạng Prusa I3 In vật thể với kích thước vật thể tối đa 200x200x200 (mm) với sai số cho phép Tính sáng tạo: Thiết kế, chế tạo máy in 3D với kích thước vật thể tối đa 200x200x200 (mm) với sai số cho phép 0,2 mm Sử dụng mã nguồn mở để điều khiển máy in Kết nghiên cứu: Hoàn thành sản phẩm máy in 3D prusa in chi tiết nhựa có kích thước 20x20 cm Đóng góp mặt kinh tế - xã hội, giáo dục đào tạo, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: Với điều khiển máy in 3D prusa i3 , tùy theo lắp đặt người sử dụng, cho phép hạ giá thành tối đa Đặc biệt máy có tích hợp sẵn thư viện hình tiêu chuẩn mở rộng ứng dụng cách kết nối qua mạng LAN Internet để chuyển file cần in vào máy Máy thiết kế chế tạo đồng bộ, dễ dàng lắp đặt vận hành để nhanh chóng đưa vào hoạt động khắc cách linh hoạt kinh tế Máy vận hành tự động Công bố khoa học sinh viên từ kết nghiên cứu đề tài Thiết kế, chế tạo toàn kết cấu máy in 3D nhỏ gọn, chun mơn hóa cao Các chi tiết gia cơng có độ xác cao Ngày tháng năm Sinh viên chịu trách nhiệm thực đề tài Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học sinh viên thực đề tài: Ngày tháng năm Người hướng dẫn PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu In 3D nhánh nhỏ công nghệ tạo mẫu nhanh, phát minh từ năm 1980s In 3D công đoạn tạo mơ hình vật lý (mẫu thật) từ mơ hình số (file thiết kế 3D máy vi tính) cách tự động thông qua máy in 3D Khi ta gọi máy in phải có “mực” Với máy in thường, sau in, ymực khô để lại vệt màu giấy Còn máy in 3D “đắp” mảng vật liệu khơ cứng lại thành mơ hình tương ứng với thiết kế 3D Sản phẩm in 3D khơng trừu tượng mơ hình thiết kế, bạn cầm nắm, chí sử dụng sản phẩm bình thường Máy in 3D Reprap dạng Prusa i3 sử dụng linh kiện :Ardunio mega 2560, ramps 1.4,động bước, đầu phun nhựa cảm biến nhiệt độ, hiển thi thông tin LCD 16x4, giao tiếp để điều khiển thông qua núm xoay, động bước 1.2 Tính cấp thiết đề tài Khoa học kỹ thuật vào đầu kỉ 21 phát triển bùng nổ tạo hội cho công nghệ in 3D đời Đây bước đột phá trội, làm thay đổi phương thức sản xuất truyền thống trở thành xu hướng thời gian tới Hiện nay, công nghệ in 3D không ngừng cải tiến ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực từ kiến trúc, xây dựng, thời trang, mỹ thuật, y học, giải phẩu thẫm mỹ, giáo dục đến ngành công nghiệp sản xuất khác hàng tiêu dùng, ô tô, máy bay, vũ trụ Bằng cách sử dụng máy in 3D, tính khả thi việc tạo sản phẩm hoàn chỉnh ý tưởng nâng cao, rút ngắn thời gian nhiều Hình 1: Sản phẩm máy in 3D 1.3 Mục đích Với đề tài “Nghiên cứu,thiết kế,chế tạo máy in 3D prusa i3 ’’nhóm nghiên cứu thể với mục tiêu sau: Hoàn thiện lượng kiến thức lớn khó, tin học, điện tử, lập trình cơng nghệ tự động hóa Chế tạo máy in 3D dạng Prusa I3 In vật thể với kích thước vật thể tối đa 200x200x200 (mm) với sai số cho phép 1.4 Nội dung thực Thiết kế, thi công khung máy, phần cứng, phần điện (cơ khí, linh kiện) Lắp ráp khối điều khiển vào máy in 3D Lập trình điều khiển kit Arduino Mega 2560 1.5 Giới hạn đề tài Nghiên cứu tổng quan máy in 3D Reprap dạng Prusa I3 Thiết kế, chế tạo máy in 3D với kích thước vật thể tối đa 200x200x200 (mm) với sai số cho phép 0,2 mm Sử dụng mã nguồn mở để điều khiển máy in 1.6 Bố cục đề tài Chương 1: Cơ Sở Lý Thuyết Chương 2: Khảo Sát Sơ Đồ Khối Chương 3: Thi Công Chương : Kết thu Chương : Kết Luận CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.Cơ sở lý thuyết máy in 3D 1.1 Vật liệu máy in 3D Người sử dụng máy in 3D lựa chọn loại vật liệu đầu vào: Acrylonitrile Butadiene Styrene (nhựa ABS) Polylactic Acid (nhựa PLA) Một số máy in nhận nhựa ABS, số loại khác sử dụng hai Các vật liệu nhựa đầu vào có dạng sợi, chiều rộng 1,75mm 3mm Nhựa ABS thường sử dụng để tạo đồ chơi Lego Đây loại nhựa có gốc hóa học, hoạt hóa nhiệt độ cao Nhựa PLA có nguồn gốc tự nhiên, chẳng hạn từ ngơ mía, cứng bóng nhựa ABS Ngoài việc dùng làm nguyên liệu đầu vào cho máy in 3D, nhựa PLA ứng dụng để sản xuất loại bao bì phân hủy Hình 1.1 : Sợi nhựa dùng để in 3D Sợi nhựa dùng cho máy in 3D có giá thành đắt Hãng MakerBot bán 2,2 pound (990 gram) sợi nhựa PLA giá 48 USD (960.000 đồng) Nếu tìm mua eBay giá thành rẻ nửa Hãng ước tính 990 gram sợi nhựa in 392 quân cờ vua Giá thành sợi nhựa giảm xuống loại máy in 3D trở nên phổ biến sợi nhựa sản xuất với quy mơ lớn Có cách khác để giảm giá thành đầu vào bạn sử dụng máy ép sợi nhựa Bạn đưa nguyên liệu nhựa tái chế nhựa giá rẻ vào máy ép để tạo sợi nhựa 1.2 Hoạt động máy in 3D Khi có sợi nhựa, ta đưa vào máy in 3D qua phận gọi đầu in (print head) Đầu in có hình dáng hộp với vòi phun Một cấu truyền động đẩy phần nhựa xuống đầu in Trước nhựa bị đùn từ đầu kim in, sợi nhựa phải qua ống nhiệt hóa lỏng Nhựa qua đầu kim in đường siêu mảnh 0,1 milimet Ngay ngồi khơng khí, nhựa khơ cứng nhanh, gắn lại với tạo thành lớp Có nhiều cách in 3D ứng với nhiều kiểu máy in 3D khác nhau, đây, đề tài nhóm thực nghiên cứu chế tạo máy in 3D Repraps dạng Prusa i3 Với máy in 3D prusa i3, có cấu hoạt động sau : - Xét chuyển động không gian chiều, tọa độ Đề-các ( phương x,y,z) - Chuyển động đầu in bàn in: Đầu in điều khiển bỡi động cơ, để di chuyển theo chiều lên xuống (trục y) qua lại theo phương ngang (trục x) Để đầu in chuyển động theo phương ngang, ta dùng động bước , đặt trục nằm ngang ,tạo chuyển động quay, thông qua dây đai curoa gắn kết với đầu in tạo thành chuyển động tịnh tiến theo phương ngang ( trục x) Để đầu in chuyển động theo phương thẳng đứng, lên- xuống, sử dụng trục vitme theo phương thẳng đứng xoay bỡi bỡi động có trục đặt thẳng đứng thẳng đứng, động quay kéo theo chuyển động quay vitme làm đầu in chuyển động lên xuống Bàn in động điều khiển để di chuyển tới lui (di chuyển theo trục y , cố định trục x trục z) Chuyển động bàn in từ động bước có trục đặt theo phương ngang kéo dây curoa kéo theo bàn in chuyển động tịnh tiến 22 3.3 Nguyên lý hoạt động máy in 3D prusa i3 Trước gia công máy thiết lập hệ tọa độ ban đầu trục X, Y, Z, cảm biến tiệm cận gắn cấu chấp hành sử dụng để đo độ nghiêng bàn máy sử dụng để bù sai số độ nghiêng bàn máy suốt trình in Chương trình gia công lưu dạng G-code để điều khiển máy in ba chiều thông qua phần mềm điều khiển cài đặt máy tính sử dụng thẻ nhớ SD gắn máy in ba chiều Ở lớp in đầu tiên, đầu đùn có khoảng cách so với bàn máy theo phương Z khoảng nhỏ với đường kính sợi nhựa đùn Giá trị thiết lập phần mềm cắt lớp xuất liệu gia công Sau nhiệt độ phần làm nóng đùn vật liệu bàn máy đạt giá trị thiết lập, lớp vật liệu sản phẩm hình thành nhờ vào di chuyển đầu đùn theo hai phương X, Y Sau kết thúc lớp đầu tiên, trục Z mang bàn máy di chuyển lượng với đường kính sợi nhựa đùn theo chiều dương để đầu đùn hình thành lớp vật liệu Cứ vậy, sản phẩm hình thành từ lớp vật liệu đắp chồng lên theo tiết diện sản phẩm 3.4 Nguyên lý phận đùn vật liệu Sợi nhựa sử dụng làm nguyên liệu chế tạo chi tiết máy in ba chiều, lớp chi tiết hình thành nhờ vào sợi nhựa đùn từ đùn vật liệu Một đùn vật liệu gồm hai phần chính: phần dẫn động sợi nhựa phần làm nóng để đùn nhựa dạng sợi Đường kính sợi nhựa đưa vào đùn vật liệu 1,75mm hay 3mm, sợi nhựa đùn khỏi đùn vật liệu có đường kính dao động từ 0,3 đến 0,5mm Nhiệt độ làm nóng sợi nhựa tùy thuộc vào loại vật liệu, ví dụ: 190°C – 210°C PLA 230°-250°C nhựa ABS Ngoài cịn sử dụng sợi làm từ vật liệu khác nylon, sợi nhựa gia cường sợi cacbon, sợi nhựa trộn bột gỗ… 23 Hình 3.16 : Nguyên lý đùn vật liệu Nguyên lý làm việc đùn hình : Sợi nhựa ban đầu (1) tạo lực đẩy vào phận làm nóng (5) nhờ vào hai lăn (2) (3) dẫn động động bước Phần (5) làm nóng nhờ điện trở đốt nóng (6) Ống dẫn (4) làm vật liệu cách nhiệt làm mát cưỡng quạt nhằm cách ly phần nóng phần tạo lực đùn cho sợi nhựa Sợi nhựa sau làm nóng áp lực tạo nhờ lăn đùn qua đầu đùn (7) Nhiệt độ làm nóng kiểm sốt nhiệt điện trở gắn phần làm nóng Bộ đùn vật liệu cấu ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng chi tiết in máy Vì vậy, để sản phẩm gia cơng có độ xác cao, đùn vật liệu 3.5 Động bước điều khiển Động bước Với ưu điểm điều khiển vị trí xác, động bước sử dụng để điều khiển cấu chấp hành Động lựa chọn: Nema17 hai cực 1,8°/bước, độ xác bước 5%, momen xoắn 40Ncm, điện 3,4V, dịng 1,7A Hình 3.17 : Động bước Nelma 17 24 3.6 Phần mềm mã nguồn mở firmware Một sản phẩm hình thành máy in thực thơng qua bước sơ đồ bên Hình 3.18 : Quy trình hình thành sản phẩm Một yếu tố làm giảm giá thành chế tạo máy in ba chiều sử dụng phần mềm mã nguồn mở Chi tiết thiết kế lưu định dạng STL phần mềm thiết kế mã nguồn mở SketchUp hay phần mềm chuyên nghiệp Sau phần mềm mã nguồn mở Slic3r, Skeinforge, Cura SFACT sử dụng để cắt mơ hình theo tiết diện song song biên dịch sang mã điều khiển G-code để gởi đến máy in ba chiều thông qua phần mềm điều khiển Trong nghiên cứu sử dụng phần mềm Pronterface để điều khiển máy Hình 3.19 : Giao diện phần mềm Pronterface Ngoài phần mềm mã nguồn mở sử dụng để tạo mô hình cắt lớp, xuất mã lệnh điều khiển, firmware sử dụng để thiết lập cấu hình máy mạch 25 điều khiển Firmware xem phần mềm cố định liên quan đến thông số Hình 3.20 : Các thơng số khai báo firrmwave Một số tính tốn cho thơng số khai báo firmware Ngoài việc khai báo giá trị hành trình trục X, Y, Z, thơng số linh kiện điện tử sử dụng máy nhiệt điện trở, cảm biến nhiệt độ…, số thông số khác cần tính tốn trước khai báo firmware Trong phần giới thiệu tính tốn thơng số điều khiển động dẫn động đùn trục X, Y, Z Các giá trị tính tốn dựa đặc điểm động cơ, thơng số hình học truyền vít me - đai ốc, đai Ví dụ bên khai báo thông số điều khiển động sử dụng máy Định nghĩa số bước/mm động điều khiển trục X, Y, Z: #define XAXIS_STEPS_PER_MM 160 #define YAXIS_STEPS_PER_MM 160 #define ZAXIS_STEPS_PER_MM 400 Định nghĩa số bước/mm động điều khiển đùn vật liệu 2: #define EXT0_STEPS_PER_MM 1274,16 #define EXT1_STEPS_PER_MM 1274,16 Gọi Px, Py, Pz Lần lượt thông số khai báo cho động điều khiển 26 trụcX,Y,Z đùn Vì trục X, Y điều khiển hai động Nema 17 truyền đai (kết cấu H-bot) nên thông số khai báo cho hai trục tính sau: Pmpr Ps PX ,Y  P b Zp Trong : Pmpr = 200: Số bước vòng quay động Ps = : thông số định nghĩa mạch điều khiển động bước 16 hay gọi với động có góc bước 1,80 ,mạch điều khiển để động thực 16 bước 1,80 P b = 2mm: bước dây đai Z p = 20 : số puli gắn động Do đó: PX ,Y  200.16  160 2.20 Giá trị Pz Giá trị Pz tính theo thơng số hình học vít me – đai ốc : Pz  pmpr ps t psc Trong : psc = 2mm: bước ren trục vít me t: số đầu mối trục vít me, psc  200.16  400 4, Giá trị PE1 , PE dùng để điều khiển 1mm nhựa đùn đùn tính theo cơng thức PE  pmpr ps i  D Trong : i=13.76 : tỉ số truyền hộp giảm tốc gắn động đùn vật liệu D = 11mm Đường kính lăn chủ động đùn sợi nhựa Do đó: PE  200.16.13, 76  1274,16  11 Sau thiết lập thơng số cho mạch điều khiển, độ xác dịch chuyển 27 cấu chấp hành kiểm tra đánh giá lại nhờ phương pháp đo trực tiếp bằn thước cặp hiệu chỉnh có sai lệch 3.7 Hướng dẫn điều khiển máy in phần mềm cura Hình 3.21 : Giao diện phần mềm Cura Thanh menu Các thẻ thiết lập thơng số Nút load mở mơ hình cần in Nút save tootpath xuất mã gcode lưu vào thẻ nhớ Nút View mode chế độ xem khác để kiểm tra mơ hình trước in Nút Rotare xoay mơ hình theo hướng khác để có hướng in phù hợp Nút Scale thay đổi kích thước mơ hình Phóng to thu nhỏ Nút Mirror tạo mơ hình phản chiếu mơ hình ban đầu Hình ảnh 3D mơ hình bạn in 10 Kích thước khu vực in Thao tác nhanh Bắt đầu cách chọn nít Load để tìm mở tập tin bạn cần in Chú ý trạng thái xuất phía nút Save, bạn vừa mở tập tin, Cura tự động xử lý Khi xử lý hoàn tất trạng thái biến mất, thay vào kết thời gian in lượng nhựa cần thiết dự kiến 28 Bạn thay đổi thơng số in ( độ mịn nhiệt độ, tốc độ, độ đặc ) thể thiết lập thông số Khi tập tin in xử lý xong, Chọn nút Save để lưu tập tin gcode Nếu bạn gắn thẻ nhớ SD máy tính tập tin gcode tự động lưu vào thẻ nhớ Sau hồn thành việc lưu tập tin, thơng báo xuất phía hình, chọn nút Safety ject trước lấy thẻ nhớ khỏi máy tính Các thao tác điều khiển chuột Chuột trái : Nhấn chọn mơ hình, nhấn giữ đẻ di chuyển mơ hình khu vực in tương ứng với vị trí bàn in Chuột phải : Nhấn giữ để di chuyển thay đổi góc nhìn Con lăn: lăn để phóng to thu nhỏ Chuột phải + Phím shift : nhấn giữ chuột phải kết hợp phím shift đồng thời di chuyển lên xuống để phóng to tu nhỏ tương tự lăn Chuột phải + phím shift: nhấn giữ chuột phải kết hợp phím shift đồng thời di chuyển chuột để kéo mơ hình lại gần đẩy mơ hình xaThao tác điều chỉnh thay đổi mơ hình Khi bạn nhấn chọn mơ hình, phía cửa sổ chương trình xuất biểu tượng để bạn điều chỉnh mơ hình Xoay mơ hình Nút Rotate: chọn chức này, bạn xoay mơ hình theo chiều xyz tương ứng với vòng tròn xuất xung quanh mơ hình Nhấn giữ chuột trái vịng trịn tương ứng di chuyển để xoay mơ hình, kết hợp giữ phím shift muốn xoay góc nhỏ 15 độ Nút Reset: khơi phục lại góc xoay ban đầu Nút Lay flat: chọn chức này, máy tính tự động tìm góc xoay phù hợp để có mặt phẳng mơ hình đặt lên bàn in Thay đổi kích thước Nút To max: tăng kích thước mơ hình lên lớn tương ứng với kích thước khu vực in Nút Reset: khơi phục kích thước ban đầu mơ hình Nút Scale: thay đổi kích thước theo chiều xyz, nhấn nút mở khóa để thay đổi kích thước chiều độc lập Hình chiếu qua gương Chức Mirror giúp bạn tạo hình chiếu qua gương mơ hình theo chiều xyz tương ứng với nút Mirror X, Mirror Y Mirror Z A Một số chức khác Nhấn chuột phải lên mơ hình để xuất trình đơn tương ứng: Center on platform: đặt mơ hình vào khu vực in Delete object/Delete all objects: xóa/xóa tất mơ hình Multiply object: nhân chép nhiều mơ hình Split object into parts: Tách mơ hình nhiều phần riêng lẻ(máy tự động thực 29 tùy thuộc vào tập tin khác nhau) Thiết lập, cài đặt thơng số in Để cài đặt tinh chỉnh thông số in, bạn cần chuyển sang chế độ full setting (menu Expert/Switch to full settings…) Lúc bạn thấy xuất thẻ thiếp lập thông số: Basic, Advanced, Plugins, Start/End-Gcode Basic setting Quality Layer height: bề dày lớp in tính milimet Đây thơng số quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng thời gian in Layer mỏng chất lượng bề mặt sản phẩm đẹp thời gian in tăng lên, layer dày bề mặt sản phẩm thơ bù lại thời gian in giảm uống Thông thường bề dày cài đặt mức 0.2 0.1 phù hợp Shell thickness: bề dày lớp vỏ sản phẩm tính milimet Bề dày lớp vỏ lớn độ bền sản phẩm cao Thơng hường bề dày cài đặt mức 0.8, số cài đặt nên bội số kích thước đầu phun (nozzle size) Enable retraction: chọn chức để giảm bớt ba via sản phẩm Khi chọn chức này, máy thu nhựa lại đoạn (cài đặt thẻ Advanced) trước di chuyển đầu phun qua lại khoảng trống sản phẩm trình in Đối với sản phẩm có bề mặt liên tục khơng cần đến chứng Fill: phần bên sản phẩm điền đầy với cấu trúc hình vẽ Bottom/Top thickness quy định bề dày lớp đáy lớp mặt điền đầy hồn tồn (100%), phần cịn lại sản phẩm điền đầy theo tỷ lệ cài đặt Fill ensity Tỷ lệ điền đầy cao, sản phẩm bền tương ứng với thời gian in tăng lên Đối với sản phẩm không cần tính cao bạn cần tới 5% fill density để làm cấu trúc đỡ lớp in phía Speed and Temperature Print speed: tốc độ in tương ứng với tốc độ di chuyển đầu phun theo chiếu xy Máy in đạt tốc độ 100 mm/s in tốc độ cao ảnh hưởng đến chất lượng tạo hình sản phẩm Việc lựa chọn tốc độ in tối ưu đòi hỏi nhiều kinh nghiệm, bạn nên bắt đầu với tốc độ khoảng 40 – 60 mm/s Printing temperature: cài đặt nhiệt độ in Mỗi loại vật liệu in có nhiệt độ cài đặt khác theo khuyến cáo nhà sản xuất Đối với nhựa PLA thông dụng nhiệt độ cài đặt vào khoảng 180 – 200oC Bed temperature: cài đặt nhiệt độ bàn in Tùy thuộc vào loại vật liệu in mà cài đặt nhiệt độ bàn in phù hợp.Đối với số loại vật liệu không cần đến bàn in gia nhiệt 30 Support Support type: tạo cấu trúc đỡ cho phần nhô ngồi mơ hình (overhang) None: khơng tạo cấu trúc đỡ Touching buildplate: tạo cấu trúc đỡ phần nhô chiếu xuống bàn in Everywhere: tạo cấu trúc đỡ tất phần cần thiết Platform adhesion type: tạo lớp in kết dính tốt với bàn in để tránh tượng cong vênh bong tróc xảy q trình in làm xấu hư sản phẩm None: không tạo lớp in kết dính Brim: lớp in kết dính tạo cách in lớp theo dạng vịng trịn đồng tâm Raft: lớp kết dính tạo cách in nhiều lớp, lớp in dày kết dính với bàn in, lớp in mỏng kết dính lớp mơ hình phía Filament Diameter: đường kính thật sơi nhựa sử dụng tính milimet.· Flow: lưu lượng nhựa đùn qua đầu phun Thông số giúp tinh chỉnh bù trừ lại lượng nhựa sử dụng Cài đặt thông số 100% để tăng lượng nhựa đùn 100% để giảm lượng nhựa đùn B Advanced setting Machine Nozzle size: kích thước lỗ đầu phun tính milimet Tùy vào loại máy in mà thông số khác Các máy in thơng dụng có kích thước lỗ 0.4 mm Retraction: cài đặt thông số chi tiết cho chức giám bớt ba via phần Basic setting Speed: tốc độ rút sợi nhựa tính mm/s Tốc độ cao tốt hơn, giảm bớt ba via tốt Tuy nhiên tốc độ q cao dẫn đến mịn sợi nhựa, ảnh hưởng đến trình in Distance: khoảng cách rút sợi nhựa lại tính milimet Khoảng cách tương đương với việc khơng kích hoạt chức rút nhựa Quality Initial layer thickness: độ dày lớp in tính milimet Độ dày lớn giúp nhựa kết dính với bàn in tốt Cài đặt bạn muốn độ dày lớp in lớp khác (bằng layer height phần Basic) Initial layer line width: điều chỉnh lượng nhựa phun lớp in Cài đặt 100 % bạn muốn lượng nhựa phun bình thường Bạn điều chỉnh tăng để lớp in kết dính tốt với bàn in Cut off object bottom: cắt bỏ phần mơ hình để tăng diện tích lớp đáy, giúp kết dính bàn in tốt Speed: cài đặt tốc độ cho phần in khác Cặt đặt bạn muốn sử dụng giá trị print speed phần Basic Travel speed: tốc độ di chuyển đầu phun qua lại khoảng trống Tốc độ cao giúp tiết kiệm thời gian dẫn đến sai lệch động làm hư sản phẩm Bottom layer speed: tốc độ in lớp Tốc độ chậm giúp lớp in kết dính tốt với bàn in 31 Infill speed: tốc độ điền đầy phần mơ hình Bạn cài đặt tốc độ cao để tiết kiệm thời gian việc không ảnh hưởng nhiều đến ngoại quan sản phẩm Top/Bottom speed: tốc độ in lớp đáy lớp mặt sản phẩm Cài đặt tốc độ cao giúp tiết kiệm thời gian ảnh hưởng xấu đến ngoại quan sản phẩm Outer shell speed: tốc độ in đường viền phía ngồi sản phẩm Nên cài đặt tốc độ thấp để nâng cao chất lượng bề mặt sản phẩm Inner shell speed: tốc độ in đường viền phía sản phẩm Bạn cài đặt tốc độ cao để tiết kiệm thời gian việc ảnh hưởng không nhiều đến ngoại quan sản phẩm Cool Minimal layer time: thời gian tối thiểu để in lớp sản phẩm tính giây Việc giúp đảm bảo lớp in có đủ thời gian khơ cứng định hình trước in lớp đè lên Enable cooling fan: kích hoạt quạt làm nguội giúp nhựa khơ cứng định hình nhanh Việc dùng quạt cịn tùy thuộc vào đặc tính vật liệu sử dụng Đối với nhựa PLA bạn nên dùng quạt để định hình nhanh giảm cong vênh in tốc độ cao Đối với nhựa ABS số nhựa khác, việc dùng quạt làm giảm độ kết dính lớp in dẫn đến sản phẩm hồn thành giịn, dễ vỡ C Plugins: bổ sung số tính đặt biệt vào q trình in thay đổi thơng số sản phẩm in tới độ cao định đó… D Start/End-Gcode: lệnh cho máy in thực số công việc trước sau bắt đầu in sản phẩm Bạn phải có hiểu biết gcode máy in 3D cách chuyên sâu để cài đặt lệnh Nếu khơng hiểu rõ bạn nên để mặc định câu lệnh sẵn có 32 CHƯƠNG : KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Kết thu máy in 3D prusa i3 sản phẩm làm từ máy in 33 Hình 4.2 : Các sản phẩm máy in 3D prusa i3 Hình 4.2: Máy in tiến hành in chi tiết 34 CHƯƠNG : KẾT LUẬN Qua thời gian nghiên cứu chế tạo máy in 3D prusa i3 thực giải vấn đề sau: Chọn sơ đồ kết cấu máy cắt phù hợp điều kiện sử dụng nước trình phát triển lĩnh vực tự động hoá giới nước Đưa giải pháp điều khiển máy in 3D Thiết kế, chế tạo toàn kết cấu máy in 3D nhỏ gọn, chun mơn hóa cao Ưu điểm:  Máy có kết cấu đơn giản dễ vận hành bảo trì  Giá thành thấp  In hầu hết chi tiết 3d với kích thước 20x20cm  Các chi tiết gia cơng có độ xác cao Nhược điểm:  Các chi tiết máy thô sơ, hệ thống điện sơ sài  Sản phẩm in có kích thước hạn chế, mịn chưa cao  Chưa có hệ thống điều khiển cao độ tự động  Chưa hệ thống che chắn bảo vệ hệ thống dẫn động  Thời gian hình thành sản phẩm cịn đạt hiệu siệu suất chưa cao Đánh giá hiệu kinh tế Với điều khiển máy in 3D prusa i3 , tùy theo lắp đặt người sử dụng, cho phép hạ giá thành tối đa Đặc biệt máy có tích hợp sẵn thư viện hình tiêu chuẩn mở rộng ứng dụng cách kết nối qua mạng LAN Internet để chuyển file cần in vào máy Máy thiết kế chế tạo đồng bộ, dễ dàng lắp đặt vận hành để nhanh chóng đưa vào hoạt động khắc cách linh hoạt kinh tế Máy vận hành tự động 35 Ưu điểm máy so với loại máy tự chế giảm bớt thiết bị ngoại vi, với việc sử dụng kết cấu khí chế tạo sẵn như: đai ốc tiêu chuẩn, đai bánh đai, nối đai tiêu chuẩn Vì thay bảo trì dễ dàng, tính giá thành để sản xuất máy thấp giá thành sản phẩm loại sản xuất nhập Giá thành ước tính khoảng triệu đồng cho máy An toàn, đảm bảo sức khỏe cho người vận hành điều quan tâm Hướng phát triển: Hồn thiện phần tính tốn chọn kết cấu chi tiết máy Thiết kế thêm khổ máy lớn từ 5-9 mét, nâng cao độ xác máy Sản xuất hàng loạt cho sản phẩm máy in 3D prusa i3 Phát triển thêm kết cấu khí nhằm làm cho đầu khắc laser quay quanh trục X, Y Nghiên cứu thiết kế thêm phần nhận tín hiệu Bluetooth, WIFI để máy khơng cần dây tín hiệu Trang bị thêm hiệu chỉnh độ cao tự động 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT 1] Bùi Minh Hiển, Lê Cung, Từ công nghệ đắp lớp vật liệu đến chế tạo máy gia công theo công nghệ đắp lớp vật liệu, Hội nghị toàn quốc lần thứ Điều khiển Tự động hoá - VCCA- 2013, pp 419-426, 2013 TÀI LIỆU TIẾNG ANH [2] K Itoh, M Iwasaki, and N Matsui, Robust fast and precise positioning of ball screw-driven table system on machine stand, Proceeding of 8th IEEE International Workshop Advanced Motion Control, 2004, pp 511–515 [3] R M Dougans, ABCs of x–y positioning, Power Conversion and Intelligent Motion, vol 12, no 5, pp 71–74, May 1986 [4] Klaus S Sollmann, Musa K Jouaneh, Dynamic modeling of a two-axis, parallel, H-frame-type XY positioning system, IEEE/ASME Transcations on Mechatronics, Vol 15, No 2, pp 280-290, 2010 [5] S Weikert, R Ratnaweera, O Zirn, and K Wegener Modeling and measurement of h-bot kinematic systems American Society for Precision Engineering, 2011 [6] A Zaki, K Sollmann, M Jouaneh, E Anderson, Nonlinear control of a belt driven two-axis positioning sytem, Proceeding of IMECE2008 – 2008 ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition, pp.1-8, 2008 WEB [7] www.3printer.net [8] http://www.arduino.vn