Máy in 3D là một trong những phát minh giúp con người thực hiện hóa ý tưởng thành sản phẩm một cách nhanh chóng và tiện lợi. Công nghệ tạo mẫu nhanh từ khi ra đời đến nay đã được cải tiến và phát triển rất nhiều. Với nhu cầu xã hội ngày càng tăng, ngoài việc in 3D đơn giản, nhu cầu xã hội đang cần đến một hệ thống tự vận hành, có các ưu điểm để tránh gặp sự cố khi hoạt động. Bên cạnh những ưu điểm đó thì nhược điểm là độ bóng bề mặt thấp, tốc độ in chưa cao …. Từ những ưu điểm và nhược điểm đó nhóm quyết định thiết kế chế tạo mẫu máy in 3D có thể phát huy được những ưu điểm của công nghệ này đồng thời nâng cao tốc độ, chất lượng mẫu in, có thể in nhiều màu
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY IN 3D ĐA MÀU Tác giả Nguyễn Văn Lâm & Trần Phát Khóa luận đệ trình đề để đáp ứng yêu cầu cấp Kỹ sư ngành Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Giáo viên hướng dẫn: Thạc sĩ Lê Quang Hiền Tháng 11 năm 2022 LỜI CẢM ƠN " Khóa luận tốt nghiệp chuyên ngành Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa với đề tài “CHẾ TẠO MÁY IN 3D ĐA MÀU” kết đúc kết trình học tập nghiên cứu chúng em ghế nhà trường Q trình thực khóa luận tốt nghiệp giai đoạn quan trọng quãng đời sinh viên, tiền đề nhằm trang bị cho chúng em kỹ nghiên cứu, kiến thức quý báu trước lập nghiệp Trước hết, chúng em xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô khoa Cơ khí – Cơng nghệ tận tình dạy trang bị kiến thức làm tảng cho chúng em hồn thành khóa luận Chúng em xin trân trọng cảm ơn thầy Lê Quang Hiền tận tình giúp đỡ, định hướng cách tư cách làm việc khoa học Đó góp ý q báu khơng q trình thực luận văn mà cịn hành trang tiếp bước cho chúng em trình học tập lập nghiệp sau Xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, tập thể lớp DH18TD, người sẵn sàng sẻ chia giúp đỡ học tập sống Mong rằng, mãi gắn bó với Sau cùng, em xin cảm ơn Quý Thầy/ Cô Hội Đồng dành thời gian nhận xét góp ý để luận văn em hoàn thiện Xin chúc điều tốt đẹp đồng hành người.” TP.HCM, tháng 11 năm 2022 Sinh viên thực Nguyễn Văn Lâm Trần Phát TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu “THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY IN 3D ĐA MÀU” tiến hành Khoa Cơ khí – Cơng nghệ, thời gian từ 15-07 đến 05-11 Đề tài thực theo hình thức chế tạo máy móc Trong thời gian nghiên cứu đề tài, thực hiện: Thiết kế, chế tạo máy in 3D sử dụng cấu CoreXY hệ thống cân bàn tự động - Thiết kế, chế tạo máy in 3D gồm trục XYZ - Chế tạo cấu chuyển động CoreXY tối ưu công suất vận tốc cho máy in - Thiết kế hệ thống cân bàn in tự động - Hệ thống báo lỗi gặp cố Xây dựng hệ thống chuyển đổi màu nhựa: - Tìm hiểu nguyên lý hoạt động chọn màu máy in 3D - Thiết kế cụm xác định vị trí màu nhựa - Tìm cách giao tiếp master slave qua giao tiếp UART - Tìm hiểu phương thức xây dựng code chuyển màu Kết thu được: - Chế tạo hoàn thành phần khí máy động lực điều khiển - Thiết kế, lắp ráp hoàn thành phần mạch điều khiển máy in - Thiết lặp, hiệu chỉnh hoàn thiện code giao diện điều khiển - Hệ thống cân bàn tự động hoạt động ổn định - Bộ chuyển đổi màu hoạt động vị trí MỤC LỤC THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY IN 3D ĐA MÀU .i LỜI CẢM ƠN .ii TÓM TẮT iii DANH SÁCH HÌNH ẢNH vii Chương .1 MỞ ĐẦU .1 1.1 Đặt vấn đề 1.2.1 Đối tượng nghiên cứu .2 1.2.2 Mục tiêu Chương .4 TỔNG QUAN .4 2.2 Các bước trình tạo mẫu nhanh 2.3 Một số công nghệ tạo mẫu nhanh 2.3.2 Công nghệ máy in 3DP 2.3.3 Công nghệ máy in FDM 2.4 Giới thiệu số mẫu máy in 3D 2.4.1 Máy Prusa i3 2.4.2 Máy Delta Kossel 2.4.3 Máy Ember .9 2.5 Các thiết bị sử dụng 10 2.5.1 Động bước .10 2.5.2 Truyền động Vitme – đai ốc 12 2.5.3 Thanh trượt HGR15 trượt HGH15CA 13 2.5.4 Dây đai GT2 Puli GT2 14 2.5.5 Driver TB600 .15 2.5.6 Mạch điều khiển MKS Monster8 V1.0 32bit .18 2.5.7 Cảm biến chạm 3D-Touch 20 2.5.8 Nguồn điện 24V 30A 21 2.5.9 Đầu đùn 23 2.5.10 Đầu đùn nhựa CR10 .23 2.5.11 Bàn in nhiệt 400*400mm .24 2.6 Thiết lập phần mềm điều khiển 25 2.6.1 Giới thiệu phần mềm Cura3D 25 2.6.2 Nguyên lý hoạt động phần mềm 26 Chương .29 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 29 3.1 Đối tượng thiết bị nghiên cứu 29 3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 29 3.1.2 Thiết bị nghiên cứu 29 3.2 Phương pháp nghiên cứu 29 3.3 Phương pháp thực 30 Chương .31 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .31 4.1 Kết thực 31 4.1.1 Thiết kế khung máy 31 4.1.2 Thiết kế cụm khí trục Z với chế độ cân bàn tự động .31 4.1.2.1 Tầm quan trọng trục Z: 32 4.1.2.2 Thiết kế trục Triple-Z 32 4.1.2.3 Thiết kế bàn nâng trục Z 35 4.1.2.4 Tính tốn truyền động Vitme – đai ốc bi trục Z 36 4.1.3 Thiết kế khí cụm trục XY Thơng số cụm trục XY: 38 4.1.3.1 Kết cấu truyền động trục XY .38 4.1.3.2 Thiết kế sơ cụm trục XY 40 4.1.4 Bộ chuyển đổi nhựa 42 4.2 Thiết kế sơ đồ điều khiển .44 4.2.1 Sơ đồ khối điều khiển 44 4.2.2 Sơ đồ điều khiển máy 45 4.2.3 Lưu đồ giải thuật 46 4.3 Kết sau hoàn thành 49 4.3.1 Mơ hình thực sau hồn thiện 49 4.3.2 Kết tủ điều khiển 51 4.3.3 Bộ chuyển đổi nhựa 52 4.4 Kết khảo nghiệm 52 Chương .55 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .55 5.1 Kết luận 55 5.1.1 Phần đạt .55 5.1.2 Phần hạn chế 56 5.2 Kiến nghị hướng phát triển 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình ảnh 1 Bản vẽ máy in 3D thiết kế Solidwork Hình ảnh Sơ đồ trình tạo mẫu Hình ảnh 2 Sơ đồ nguyên lý tạo mẫu SLA Hình ảnh Sơ đồ nguyên lý tạo mẫu 3DP Hình ảnh Sơ đồ nguyên lý tạo mẫu FDM Nguyên lý hoạt động Hình ảnh Máy in 3D prusa I3 Hình ảnh Máy in 3D Delta Kossel Hình ảnh Máy in 3D Ember Hình ảnh Động bước Nema17 10 Hình ảnh 10 Động bước Nema23 .10 Hình ảnh 17 Vitme đai ốc bi có đặc điểm sau : 12 Hình ảnh 18 Kết cấu Vitme đai ốc bi 12 Hình ảnh 19 Cơ cấu điều chỉnh khe hở Vitme – đai ốc bi 13 Hình ảnh 20 Thanh trượt dẫn hướng 13 Hình ảnh 24 Bảng vẽ đai GT2 14 Hình ảnh 25 Puly GT2 20 .15 Hình ảnh 26 Sơ đồ đấu dây TB6600 .18 Hình ảnh 27 Mạch Monster MKS 19 Hình ảnh 28 Cảm biến 3D Touch 20 Hình ảnh 29 Nối dây 3D Touch 21 Hình ảnh 30 Nguồn tổ ong 24V 30A 22 Hình ảnh 31 Bộ tời nhựa 23 Hình ảnh 32 Đầu in CR10 .24 Hình ảnh 33 Bàn in nhiệt 25 Hình ảnh 34 Giao diện phần mềm Cura 26 Hình ảnh 35 Giao diện Cura 27 Hình ảnh Hình thép chấn 31 Hình ảnh Bàn in cân điểm 33 Hình ảnh Khớp nghiêng bàn in 34 Hình ảnh 4 Cơ chế TripleZ 34 Hình ảnh Hình thực tế chế tạo cụm Z 35 Hình ảnh Thiết kế bàn in 36 Hình ảnh Kiểu lắp Vitme fixed – fixed 36 Hình ảnh Kiểu lắp Vitme fixed – support 37 Hình ảnh Kiểu lắp Vitme fixed - free 37 Hình ảnh 10 Kết cấu trục Z .37 Hình ảnh 11 Thiết kế hệ trục coreXY .38 Hình ảnh 12 Sơ đồ nguyên lý truyền động CoreXY .39 Hình ảnh 13 Thiết kế cụ XY 40 Hình ảnh 14 Hình thực tế chế tạo 41 Hình ảnh 15 File thiết kế đổi nhựa .42 Hình ảnh 16 Bộ chuyển đổi sợi nhựa 42 Hình ảnh 17 Kết nối chuyển nhựa với máy in 43 Hình ảnh 18 Cơ cấu chuyển đổi 43 Hình ảnh 19 Sơ đồ khối điều khiển 44 Hình ảnh 20 Sơ đồ điều khiển mơ hình 45 Hình ảnh 21 Lưu đồ thuật tốn máy in 3D 46 Hình ảnh 22 Lưu đồ thuật tốn chuyển đổi nhựa .48 Hình ảnh 23 Mơ hình sau hồn thành .49 Hình ảnh 24 LCD giao diện máy .50 Hình ảnh 25 Bàn in cụm đầu đùn .50 Hình ảnh 26 Mạch điều khiển Monster MKS 51 Hình ảnh 27 Driver TB600 51 Hình ảnh 28 Thiết kế đổi nhựa 52 Hình ảnh 29 File in 3D hiển thị phần mềm 52 Hình ảnh 30 Máy in sản phẩm 53 Hình ảnh 31 Sản phẩm in 3D 53 Hình ảnh 32 File thiết kế 3d sản phẩm in 53 Hình ảnh 33 Sản phẩm in 3D màu 54 DANH SÁCH BẢNG Bảng Thông số máy in 3D Delta Kossel Bảng Thông số máy in 3D Ember 10 Bảng Cài đặt cường độ TB6600 .16 Bảng Cài đặt vi bước driver TB6600 .17 Bảng Thông số kỹ thuật máy 55 Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Máy in 3D phát minh giúp người thực hóa ý tưởng thành sản phẩm cách nhanh chóng tiện lợi Cơng nghệ tạo mẫu nhanh từ đời đến cải tiến phát triển nhiều Với nhu cầu xã hội ngày tăng, việc in 3D đơn giản, nhu cầu xã hội cần đến hệ thống tự vận hành, có ưu điểm để tránh gặp cố hoạt động Bên cạnh ưu điểm nhược điểm độ bóng bề mặt thấp, tốc độ in chưa cao … Từ ưu điểm nhược điểm nhóm định thiết kế chế tạo mẫu máy in 3D phát huy ưu điểm công nghệ đồng thời nâng cao tốc độ, chất lượng mẫu in, in nhiều màu Hình ảnh 1 Bản vẽ máy in 3D thiết kế Solidwork Đề tài có ý nghĩa khoa học thực tiễn: Thiết kế mẫu máy in 3D với chất lượng mẫu in tốt phục vụ cho công việc nghiên cứu giảng dạy trường lớp