Đang tải... (xem toàn văn)
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
NGUYEN DO QUỐC TRUNG
NGHIEN CUU, TOI UU HOA ANH HUONG CUA MOT SO
YEU TO CONG NGHE DEN DO CHINH XAC CUA MAU
TRONG CONG NGHE TAO MAU NHANH TREN MAY IN 3D PRUSA
LUAN VAN THAC SI
HA NOI, NAM 2019
Trang 2BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
NGUYEN DO QUỐC TRUNG
NGHIEN CUU, TOI UU HOA ANH HUONG CUA MOT SO
YEU TO CONG NGHE DEN DO CHINH XAC CUA MAU
TRONG CONG NGHE TAO MAU NHANH TREN MAY IN 3D PRUSA
Chuyên ngành: Kỹ thuật Co khí
Mã số: 8520103
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Nguyễn Công Nguyên
HÀ NỘI, NĂM 2019
Trang 3LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bat kỳ hình thức nào Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Tác giả luận văn
Nguyễn Đỗ Quốc Trung
Trang 4LỜI CẢM ƠN
Là học viên trong lớp Kỹ thuật Cơ khí - Khóa K25, Trường Đại học Thủy Lợi Hà Nội
tôi đã chọn đề tai luận văn Thạc sỹ là: “Nghiên cứu, tối ưu hóa ảnh hưởng của một
số yếu tố công nghệ đến độ chính xác của mẫu trong công nghệ tạo mẫu nhanh trên máy in 3D Prusa”
Đề luận văn hoàn thành đúng tiến độ và dat được kết quả cao, trong quá trình nghiên
cứu Luận văn tôi đã nhận được sự giúp đỡ của quý thầy trong bộ môn Kỹ thuật Cơ khí Với tình cảm sâu sắc và chân thành, cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến
tất cả quý thầy cô trong trường ĐHTL đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá nghiên
cứu dé tai.
Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy giáo Tiến sĩ Nguyễn Công Nguyên đã quan tâm giúp đỡ, hướng dẫn tôi hoàn thành tốt luận văn này trong thời
gian qua Sự quan tâm hướng dan tận tinh của thay là động lực dé tôi nỗ lực hết mình
trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn.
Ngoài ra tôi xin chân thành cảm ơn đến lãnh đạo trường Cao đăng nghề Ninh Thuận,
quý thầy cô trong Khoa Cơ khí đã trực tiếp và gián tiếp đã giúp đỡ tôi trong suốt quá
trình học tập vả nghiên cứu đề tài.
Với điêu kiện thời gian cũng như kinh nghiệm còn hạn chê của một học viên, luận văn của tôi không thê tránh khỏi những thiêu sót Tôi rât mong nhận được sự chỉ bảo, đóng
góp ý kiên của quý thây cô đê tôi có điêu kiện bô sung, hoàn thiện luận văn của mình,
phục vụ tốt hơn cho công tác giảng day tại trường Cao dang nghề Ninh Thuận.
Xin trân trọng cảm on!
ii
Trang 5MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH ANH v
DANH MỤC BANG BIEU vil
DANH MỤC CÁC TỪ VIET TAT viii MỞ DAU ix CHUONG 1 TONG QUAN VE CÔNG NGHỆ TẠO MAU NHANH BANG
PHUONG PHAP IN3D 1
1.1 Lich sử và img dung của công nghệ tạo mẫu nhanh bằng phương pháp in 3D.11-1-1 Lịehsử công nghệ tạo mẫu nhanh bằng phương pháp in 3D: ?
1.1.2 Ung dụng của công nghệ in 3D trong cuộc sống 41.2 Giới thiệu về công nghệ in 3D 7
12.1 Céng nghg in 3D la wi 7
1.22 Nguyên ý hoạt động và cấu to máy in 3D 8
1.23 Phân loại công nghg in 3D 9
1.24 Sơ lược cấu tạo cơ bản của một may in 3D R 1.2.5 Vật liệu tạo mẫu in 13
1.2.6 - Vật liệu tạo mẫu im 16
CHUONG2 PHAN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TÔI UU HÓA CÁC ‘THONG SO ANH HUONG DEN ĐỘ CHÍNH XÁC TRONG IN 3D 18
2.1 Phan úch, so sánh các loại kết cầu máy in theo công nghệ FDM 18
211 Cartesian 18212 Delta 192.13 Polar 192.14 So sinh ưu nhược điểm các đồng máy in bằng phương pháp EDM !9
2⁄2.- Giới thiệu tổng quan vé máy in 3D Prusa i3 2t
221 Lịchsử về máy in 3D Prusa i3 2l22.2 Câu tạo cơ bản của may in 3D Prusa 22.2.3 Các yếu tổ ảnh hưởng đến độ chính xác của máy in 3D Pmusa3i 52.2.4 Lựa chọn phương pháp nghiên cứu nâng cao độ chính xác trên máy in 3DPrusa 3i 27
CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP PHAN TÍCH KET QUÁ CỦA CÁC MẪU IN ‘TREN MAY IN 3D PRUSA 31 29
Trang 63.1 Phương pháp thí nghiệm 29
3.2 Phương pháp đo kiểm tra mẫu in 323.3 Phương pháp tinh gi tị sai số và itr bù cho mẫu in 32
HUONG 4 — THỰC NGHIEM CÁC MAU IN TREN MAY IN 3D PRUSA 3I 35
41 Số lượng thực nghiệm 35
42 Phin mém hye nghiệm
4.2.1 Giới thiệu tổng quan về phần mềm in Ultimaker Cura, 35 4.2.2 Nguyên lý hoạt động của phần mềm Cura, 36
4.2.3 Trinh tythực hiện in 3D trên phần mềm Cura +43° Thực nghiệm kích thước từ 1-10 mm +?4.3.1 Thiếtkế thực nghiệm 37
4.3.2 Các bước thực nghiệm kích thước từ 1-10 mm theo trục Z 38
44 Thue nghiệm kích thước từ 10-50 mm theo trục Z 43
44.1 Thiết kế thực nghiệm 4
4442 Các bước thực nghiệm kích thước từ 10-50 mm theo trục Z 434.5 Thực nghiệm kich thước từ 50-150 mm theo true Z 46
45.1 Thiết kế thực nghiệm 46
45.2 Các bước thực nghiệm kích thước từ 0-150 mm theo trục Z 474.6 Thực nghiệm kích hước từ 150-250 mm theo trục Z s04.6.1 Thiếtkế thực nghiệm 504.62 Các bước thực nghiệm kích thước từ 30-150 mm theo trục Z 50
4.7 Kétludn phương pháp thực nghiệm trên máy in 3D Prusa 3i 53
4.7.1 Phương pháp chung 53 472 Kétqua dat duge st
473 Hạn chế của luận văn 5548 Hướng pháttiểnđ 5
“TÀI LIỆU THAM KHẢO $6
Trang 7ĐANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Lich sử phát triển của công nghệ in 3D.
Hình 1.2 Lịch sử phát triển thị trường của công nghệ in 3D.
13 Chiếc may bay drone được to ra bằng công nghệ in 3D Hình 1.4 Ứng dung công nghg in 3D trong xây dựng
Hình 1.5 Ứng dụng công nghệ in 3D trong y học
Hình 1.6 Mô phỏng cắt lớp trong in 3D.
Hình 1.7 Qui trình công nghệ in 3D.
Tình 1.8 Cấu tao và nguyên lý hoat động của phương
inh 1.9 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của phương pháp SLS
Hình 1.10 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của phương pháp FDM,
Hình I.11 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của phương pháp FDM
lình 1.12 Một số vật liệu in kim loại có thể được dùng trong công nghệ in 3D:
titanium, thếp không gi, bac, vàng, đồng thaw, đồng.Hình LI3 Xử if bé mat sau in 3D,
Hình 2.1 Cúc loại máy in 3DHình 22 Máy in 3D Prusai3
3.3 Khung may in 3D Prusa ¡3
Hình 24 Phin bo mạch và màn hình điều khiên may in 3D Prusa ¡3Hình 25 Động cơ bước máy in 3D Prusa i3
2.6 Đầu phun nhựa may in 3D Prusai3Hình 27 Bàn in máy in 3D Prus i3
2.8 Biểu dé sai số trên máy in 3D Pruasa 3i với lớp in là 0.2mm.
Hình 31 Sai số kích thước và dung sai32 Dịch chuyển si số
Hình 33 Giảm miễn phân bổ thực
Hình 3.4 Nhựa PLA có đường kính I.75mmHình 3.5 Sơ đồ thí nghiệm
Hình 3.6 Mẫu đo trên trục Z.
Hình 37 Phương pháp do mẫu in 3D,
Hình 41 Phần mềm Ulimaker Cu 4.1.0
Hình 42 Giáo tiếp giữa phần mềm Cura và máy in 3D inh 4.3 Dữ iệu từ 1-10 mm rên phần mềm Cora
Hinb 4.4 Sơ đồ qui tình thực nghiệm
Trang 8Hình 4.7 Đồ thị biểu diễn sai số của trục X trước và sau khi điều chỉnh ình 4.9 Đồ thị biểu di
Hình 4.10 Dé thị biểu dign sai số của trục Z trước và sau khi
n sai số của trục X trước và sau khi điều chính,
Đồ thị biểu diễn sai số ban đầu của trục Z kích thước từ 10-50 mm
Đồ thị biểu diễn sai số của trục Z trước va sau khi điều chính
Mẫu in sau khi điều chỉnh giá trị trục Z kích thước từ 10-50 mm.
Mẫu in có kích thước từ 50-150 mm theo true Z
Đồ thị biểu diễn sai số ban đầu của trục Z kich thước từ 50-150 mm
Đồ thị biểu diễn sai số của trục Z trước và sau khi điều chỉnhMẫu in sau khi điều chỉnh giá tr trục Z
D6 thị biểu diễn sai số ban đầu cũ
Đồ thị sai s
Mẫu in sau khi điều
tủa trục Z trước và sau,
Trang 9DANH MỤC BANG BIEU
Bảng 2.1 So sánh wu nhược điểm của các loại máy in 3D 21Bang 2.2 Thông số kỹ thuật máy in 3D Prusa 3i 25Bảng 2.3 Sai số gây ra trên độ dày lớp in của máy in 3D Prusa 3i 2ï
Bang 3.1 Các kích thước và giá trị sai số cho trục Z 33
Bảng 3.2 Giá tr bù By cho trục Z 33Bảng 4.1 Giá trị thực nghiệm kích thước tir 1-10 mm 40Bang 4.2 Giá trị thực nghiệm kích thước từ 1-10 mm "Bảng 4.3 Giá tị sai số trước và sau hiệu chỉnh của trục X,Y,Z kích thước từ 1-10 mm,
Bang 4.4 Giá trị thực nghiệm trục Z kích thước tử 10-50 mm, 44Bảng 4.5 Giá tr kích thước hiệu chỉnh trục Z từ 10-50 mm 45Bang 4.6 Giá trị sai số trước và sau hiệu chỉnh của trục Z kích thước tir 10-SOmm 45Bang 4.7 Giá trị thực nghiệm trục Z kích thước từ 50-150 mm 47
Bang 4.8 Giá trị kích thước hiệu chỉnh trục Z từ 10-50 mm 49 Bang 4.9 Giá trị sai số trước và sau hiệu chỉnh của trục Z kích thước từ 50-150 mm 49
Bang 4.10 Giá tị thực nghiệm trục Z kích thước từ 150-250 mm sĩBảng 4.11 Giá trị kích thước hiệu chỉnh trục Z từ 150-250 mm, 52xố trước và sau hiệu chỉnh của trục Z kích thước từ 150-250 mm
Bang 4.12 Giá tị
Trang 10DANH MỤC CÁC TỪ VIET TAT
RP (Rapid Prototyping): Tạo mẫu nhanh
3D (Three ~ Dimension): Kích thước ba chiều3DP (3-Dimensional Printing): In 3 ch
CAD (Computer-aided design): Thiết kế hỗ trợ bởi máy tính
CAM (Computer-aided manufacturing): Thiết kí ra vào sản xuất hỗ tro bởi máy tinh
CNC (Computer Numeric Control): Điều khiéố bằng may tinh
FDM (Fused Deposition Modelling): Phương pháp mô hình hóa lắng đọng
PLA (Polylatic Axit): Nhựa déo sinh học
STL (StereoL.thography): quá trình sản xuất vật thể in
SLA (StereoLithography Apparatus): Phương pháp tạo mẫu lập thể
SLS (Selective Laser Sintering): Phương pháp thiêu kết bằng Laser
Trang 11MỞ DAU
1.Tính cấp thiết của đề tài.
“Công nghệ tạo mẫu nhanh (RP) là công nghệ của thể ky 21, tch hợp những thành tựu
của công nghệ thông tin, công nghệ vật iệu, tr động hóa, kỹ thuật laser và cơ khí hiện
đại, Thiết bị tạo mẫu nhanh đã có nhiễu tại Việt Nam và bước đầu đưa vào sản xuất
Tạo mẫu nhanh là một ý tưởng rất thiết thực phục vụ cho việc rút ngắn chủ kỳ ra đồi của một sản phẩm và đã đem lại hiệu quả kinh t lớn ở những nơi biết khai thác đúng ‘ban chất của công nghệ này một cách linh hoạt Một trong những ứng dụng nổi bật của.
công nghệ RP là chế tao mẫu bằng phương pháp in 3D.
Nhược điểm lớn nhất của công nghệ RP là độ chính xác thắp hơn so với phương pháp.
truyền thông CAD/CAMICNC Chỉnh vì những lý do này tôi đã lựa chọn để tải
Nghiên cứu, tôi ưu hóa ảnh bưởng của một số yếu tổ công nghệ đến độ chỉnh xác của
mẫu trong công nghệ ạo mẫu nhanh trên máy in 3D Prusa” Rất mong TS Nguyễn
Cong Nguyên và quỹ thầy cô trong bộ môn Kỹ thuật Cơ khí thuộc Khoa Cơ khí trường
Đại học Thủy Lợi giúp tôi hoản thành luận văn này.
2 Mục đích của đề tài:
“Trong điều kiện thực tế, đ tải tập tung nghiên cứu ảnh hưởng các thông số công
nghệ đến độ
nâng cao độ chí
xắc khi in mẫu và tdi ưu hoa việc xây dựng được phương trình đểxác kích thước của mẫu trong công nghệ RP trên máy in 3D Prusa
bằng phương pháp FDM (Fused Deposition Modelling) 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
‘Téi ưu hóa các thông số công nghệ nhằm nâng cao độ chính xác trong tạo mẫu nhanh bằng công nghệ in 3D được tiễn hành trên mấy in 3D Prusa sử dung vật liệu PLA,
(Polylade Axit) bằng phương pháp khảo sát thực nghiệm các mẫu in để tìm ra phươngtrình cải thiện độ chính xác của các mẫu in.
4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:
Trang 12“Thực nghiệm in các mẫu bằng vật li PLA từ kích thước 1-10 mm, từ 10-50 mm, từ
50-150 mm, từ 150-250 mm trên máy in 3D Prusa để tim ra phương trình cải thiện độ
chính xác của các mẫu in trên may in 3D Prusa 5 Cấu trúc của luận văn:
Luận văn gdm 4 chương: Chương 1: Tổng quan về công nghệ in 3D; Chương 2: Phân tích, lựa chọn phương án tối ưu hóa các thông số ảnh hưởng đến độ chính xác trong in 3D: Chương 3: Phương pháp phân tích kết quả của mẫu in trên mấy in 3D Prusa:
“Chương 4: Thực nghiệm, ting kết và đánh giá quá trình thực nghiệm các mẫu in tên
máy in 3D Prusa;
Trang 13CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE CÔNG NGHỆ TẠO MẪU NHANH BANG PHƯƠNG PHAP IN 3D
1-1 Lịch sử và ứng đụng cũa công nghệ tạo mẫu nhanh bằng phương pháp in 3D
‘Tao mẫu nhanh là một nhóm các kỹ thuật được sử dụng để chế tạo một cách nhanhchóng một mô hình thu nhỏ của một bộ phận vật lý hoặc lắp ráp bằng cách sử dụng dữ
liệu thết kế ba chiều có sự hỗ trợ của máy tính (CAD), Các chỉ iết hay cụm lắp rấp được ch tạo bằng công nghệ in 3D hay sin xuất bằng ác lớp bồi dp.
nhanh đã
Phương pháp tạo mii tiên xuất hiện vào cuối những năm 80 và được sử: dụng để ch tạo các mô hình và các chỉ tết mẫu Ney nay, chúng được sử dung cho nhiều ứng dụng sản xuất các chỉ tết chất lượng với số lượng tương đối nhỏ nêu cần mà không bị ảnh hưởng bởi các yu tổ kinh tế ngắn hạn gây bắt lợi Nem kinh tế này đã
khuyến khích các văn phòng dịch vụ trực tuyến Các nghiên cứu lịch sử về công nghệ
RP bắt đầu với các cuộc thảo luận về kỹ thuật sin xuất simulacra được sử dung bởi cácnhà điều khắc thé ký 19 Một số nhà điều khắc hiện đại sử dụng công nghệ con chấu
để sản xuất triển lãm Khả năng tái tạo các thiết kế từ một tập dữ liệu đã Lim nay sinh sắc vẫn để về quyền, vi bây giờ cỏ thể nội suy dữ liệu th tích tr các hình ảnh một chiều
“Cũng như các phương pháp sin xuất trừ CNC, quy trình thiết kế với sự hỗ trợ máy
tính - sản xuất CAD -CAM trong quy trình tạo mẫu nhanh truyễn thống bắt đầu bằng
việc tạo đữ liệu hình học, hoặc là khỗi 3D bằng mãy tram CAD hoặc cắt lát 2D sử
đụng thiết bị quét Bé tạo mẫu nhanh, dữ liệu này phải đại điện cho một mô hình hình
học hợp lý; cụ t |, một mặt có các bề mặt biên bao quanh một khối lượng hữu han,
khong chứa lỗ nào lộ ra bên trong, và không tự gập lại Nói cách khác, đối tượng phải
có "bên trong" Mô hình là hợp lệ nếu cho mỗi điểm trong không gian 3D, máy tính có thể xác định duy nhất cho dù điểm đó nằm bên trong, trên hoặc bên ngoài bé mặt biên
của mồ hình Các bộ xử lý CAD sẽ ước tính các dạng hinh học CAD bên trong của nhà
sung cấp ứng dụng (sĩ dụ, Bsplines) với một dang toán học đơn giản, lẫn lượt được thể hiện dưới dang dữ liệu được chi định, một nh năng phổ biển trong sản xuất bồi
Trang 14dip: STL (stereolithography) một tiêu chuẩn thực tế để chuyển các mô hình hình học
khối đặc sang các máy SFF Để có được các q lạo didu khiển chuyển động cin thiết để điều khiển SEF thực tế, tạo mẫu nhanh, in 3D hoặc cơ chế sản xuất phụ gia, mô hình hình học được chun bị thường được cất thành các lớp và các lit được quết thành
sắc đường (tạo bản vẽ 2D) quỹ đạo như đường chạy dao CNC), mô phỏng ngược lại
cquá trinh xây dựng vật lý từng lớp.
LLL Lịch sử công nghệ tao mẫu nhanh bằng phương pháp in 3D:
C6 rit nhiễu thuật ngữ Khác nhau được ding để chỉ công nghệ sản xuất đắp dẫn, quen
thuộc nhất là công nghệ in 3D (Three Dimension), bên cạnh những tên khác như
công nghệ tạo mẫu nhanh, công nghệ chế tạo nhanh và công nghệ chế tạo trực tip.
"Như vậy, hầu hết các thuật ngờ này đều ra đời dựa trên cơ chế hay tinh chất của công
nghệ Thuật ngữ “in 3D" sẽ cho người nghe hình dung về việc sử dung máy in phun
với đầu mực di chuyển trên giấy để tạo ra các sản phẩm hoàn thiện, giống như máy in
bình thường biện nay vẫn hay sử dụng tại văn phòng Trên thực tếtông nghệ sảnxuất dip dần cũng có thé hoạt động tương tự như vay, nhưng nó còn cỏ những quátrình, kĩ thuật tiến bộ hơn Một cách cụ thể, Hiệp hội vật liệu và thử nghiệm Mỹ'(American Society for Testing Materials - ASTM) đã đưa ra một khái niệm rõ rằng về
công nghệ dip dẫn: "Công nghệ sản xuất dip din là một quá trinh sử dung các nguyên
liệu để chế tạo nên mô hình 3D, thường là chồng từng lớp nguyên liệu lên nhau, vả
qué tình này trái ngược với quá trình cắt gọt vẫn thường đùng để chế tạo xưa nay” Có
thể thấy đây là một phương pháp sin xuất hoàn toàn trấi ngược so với các phương
pháp cất gọt hay còn gọi là phương pháp gia công, mai git vật liêu nguyên khối
-bằng cách loại bo hoặc cất got đi một phần vật lều nhằm có được sin phẩm cuỗi củng Côn với sin xuất dip di „ ta có thể coi nó là công nghệ tạo hình như đúc hay ép,
nhưng từ những nguyên liệu riêng lẻ để đắp dần thành sản phẩm cuỗi cùng “Công nghệ sin xuất dip dẫn ra đời đã được hơn 30 năm nay, Năm 1986, Charles Hull sing tạo ra một quá trình gọi là Stereolithography — sản xuất vật thễ từ nhựa lỏng và
làm cứng lại nhờ laser Sau đỏ, ông Hull thành lập công ty 3DSystems, một trong
những nhà cung cắp công nghệ lớn nhất hiện nay tong lĩnh vue sản xuất đắp dần
Trang 15_Nếu lập biểu thời gian thi chúng ta sẽ thấy công nghệ này phát triển theo một biểu đỏ.
1994 ‘998 sp t6 2m me Grane anid
HE PB
sem || Megsk | [in duong | | Thờ rowan | | huey a
india |[&Emsml| wuạg | | h3D&p 4 knf | [hang
aa || vaio || ees | | sedate ee | | ánMmẩn
S0 bổ | agsLand đệm Lào vechưng || ESTA | sứ ép đa§nm
Tit 1986 đến 2007, trong 20 năm đầu tiên, công nghệ này mới chỉ có các bước đi nhỏ, chậm, đây được gọi là giai đoạn xâm nhập, bước nền cho công nghệ tạo mẫu nhanh Tuy nhiên đến năm 2009, đã có một sự biến động lớn trên thi trường, nhiều bằng sing chế về công nghệ này đã hết han bảo vệ bản quyền, trong đó có bằng sở hữu FDM Quá trình Fuse Deposition Modelling (FDM) tạo hình sản phẩm nhờ nấu chảy vật liệu ri xếp đặt chẳng lớp, vin được sở hữu bởi hãng Stratasys, một trong những dối thủ
cạnh tranh hàng đầu tong lĩnh vực Khi bằng sáng chế về FDM hết giá tị, công nghệ
này đã tha hút nhiều nhà sản xuất tham gia Giá thành sẵn xuất giảm và FDM tr thành
một trong những chia khỏa công nghệ cơ bản của các máy sản xuất đắp dần được tiêu
thụ trên thị trường hiện nay.
Ngoài ra, đến năm 2014, các bằng sáng chế cho công nghệ Nung kết sử dụng laser
(Selective Laser Sintring-SLS) cũng bắt đầu hết hạn, tạo cơ hội cho những sing chế
mới phát triển hơn nữa ngành sản xuất dip din, mở đường cho một thời kỳ phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp này trong tương lai rất gần.
Nam 2013, ngành công nghệ sản xuất đắp din tỉ giá khoảng 3,1 tỷ USD/năm, ting
35% so với năm 2012 Trong vòng sáu năm tới, tốc độ tăng trưởng trung bình được dự.
đoán ở mức cao, khoảng 32%/nim và dat mức 21 ty USD vào năm 2020 Trong vòng
Trang 16sáu năm tới, tốc độ tăng trưởng trung bình được dự đoán ở mức cao, khoảng 32%6/năm
và đạt mức 21 tỷ USD vào năm 2020,
C— Thị trường sản xuấtđấp dẫn (Tỷ USD) —
Thị trường sản xuât dp dân (tỷ USD)
170 230 340
20M 2012 2013 2016F 2018F 2020F
Hình 1.2 Lịch sử phát triển thị trường của công nghệ in 3D 1.12 Ứng dung của công nghệ in 3D trong cuộc sống
Ứng dụng công nghệ in 3D lo việc tạo mẫu vẫn là một ứng dung thực té lớn nhất
hiện nay Toàn bộ nén công nghiệp dang được hưởng lợi rit nhiều từ công nghiệp in
3D xuyên suốt tất cả ứng đụng in 3D theo diện rộng,
1.1.21 Ung dụng công nghệ in 3D trong không gian vã trụ
“Tại triển lãm hàng không Berlin, hãng sản xuất máy bay Airbus đã đem đến demo một. chige mấy bay drone được tạo ra bằng công nghệ in 3D Chiếc drone này được đặt tên là Thốc, theo tên của thin sắm rong thin thoại Na-Uy hoặc rất quen thuộc với chúng
{a trong truyện và phim của Marvel
Trang 17Hình 1.3 Chiếc máy bay drone được tạo ra bằng công nghệ in 3D
1.1.2.2 Ứng dung công nghệ in 3D trong xây dựng
“Trong ngành xây đựng, in 3D trong xây dựng có thể được sử dụng để tạo ra các thành
phần xây dựng hoặc in toin bộ tòa nhà Sự xuất hiện gin đây của xây dưng mô hình
thông tin (BIM) nói riêng có thé tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dung in 3D.
In 3D trong xây dựng có thé cho phép, nhanh hơn và chính xác hơn việc xây dựng các sông tình phức tạp hoặc theo yêu cầu cũng như giảm chỉ phí ao động và sản xuất ít chất thải Nó cũng có thể cho phép xây dựng được thực biện trong môi trường khắc
nghiệt hoặc nguy hiểm không phù hợp với lực lượng lao động của con người như
trong không gian
Hình 1.4 Ứng dung công nghệ in 3D trong xây dựng
1.12.3 Ủng dung công nghệ Án 3D trong y học
‘Tai Pháp, các bác ĩ cấy ghép thành công đốt sống cổ với in 3D
Trang 18Hình 1.5 Ứng dụng công nghệ in 3D trong y học
bằng công nghệ in 3D, cúc chuyên gia đã ta tạo được ti người có cả mạch máu và sụn tai Đây được xem là một bước đột phá, tạo nền móng cho việc “in” ra các
bộ phận thay thé trén cơ thé con người trong tương lai
L124 Ngoài ra còn có một số ứng dụng khác trong công nghệ in 3D
“Trong ngành công nghiệp điện tử: máy in 3D đã được sử dụng để chế tạo các bộ phận phúc tạp đặc biệt từ các chấ iệu khác nhau và đã mở ra một trào lưu mới của ngành
công nghiệp này,
{Ung dụng công nghệ in 3D trong ngành thoi trang để tạo ra trang sức và trang phục thiết kế theo yêu cầu cá nhân được sin xuất bằng công nghệ in 3D hiện nay đã tử nên
khá phổ biến trên thé giới.
‘Ung dung công nghệ in 3D trong ngành công nghiệp thực phẩm như có thể thiết kế các môn ăn như Socola hay bánh kẹo thành những hình dạng đẹp mắt và cầu kỳ, sau đồ sử
cđụng các nguyên liệu thục phẩm ở dang lỏng hoặc dang bột để in thành món ăn theo
những hình dạng đã được thiết kế.
Ứng dung công nghệ in 3D trong ngành 6 tô để sin xuất thir nghiệm các thiết kể, tạo mẫu và sin xuất một số bộ phận, công cụ lip rấp đặc biệt Ngoài ra, người ta cũng đã đảng công nghệ n 3D để sản xuất ra những chiếc xe hoàn chính
Ứng dung công nghệ in 3D tong sản xuất và tiêu đồng, đây là ngành sử dụng may in 3D nhiều nhất Ly do chính khiế:
trường công nghiệp là do nó cho phép sản xuất các mô hình có hình dạng phức tạp, cắtn công nghệ nảy được sử dụng rộng rãi trong môi
giảm phế liệu, tạo nhanh sản phẩm thử nghiệm theo yêu edu, Vì vậy, in 3D mở ra tểm
Trang 19năng về lợi thé chỉ phí sản xuất, cải tiến quy trình vả cả sản phẩm cho các nhà cung cấp trong một số trường hợp cụ thể
1.2 Giới thiệu về công nghệ in 3D
1.2.1 Công nghệ in 3D là gì?
In 3D hay còn goi là công nghệ sản xuất dip dẫn, là một chuỗi kết hop các công đoạn
khá e nhau để tạo ra một vật thể ba chiều Trong in 3D, các lớp vật gu được đắp ching lên nhau và được định dạng dưới sự km soát của máy tính để tạo ra vật thể Các đội tượng này có thể có hình dang bắt kỳ và được tạo ra từ một mô hình 3D hoặc các.
nguồn dữ liệu điện tir khác,
Một khi thiết kế được hoàn thành, bản vẽ 3D phải được xuất ra thành tập tin STL, có
"nghi là tập tin được dich sang thành vô s các mặt và đình Tập STL sau đó sẽ được
sắt thành hing tăm, hing nghĩn ác lớp 2D, máy in 3D sau đó đọc các lớp 2D va chạy
in từng lớp chồng lên nhau, tạo thành một sản phẩm khối ba êu Tắt cả các tập thiết kế bắt kể công nghệ in 3D nào đều được cất thành từng lớp trước kh in Độ dày lớp in, kích thước của từng lớp in được xác định một phan bởi công nghệ, một phần do vật liệu, một phần theo độ phân giải và thi gian in Các lớp đầy hơn tương đương với thổi
sian in nhanh hơn, ác lớp mỏng hơn tương đương với độ phân giả tốt hơn, chỉ tiết
mịn hon và do đồ ít phải xử lý sau khi in,
Hình 1.6 M6 phỏng cắt lớp trong in 3D
Ngày nay, công nghệ in 3D phát trién nt đa dang, với mỗi sin phẩm 3D có thé được in+a với nhiễu loại vậ liệu khác nhau, vật liệu dang khối, dạng lòng, dạng bột bụi Với
Trang 20mỗi loại vật liệu cũng có nhiều phương thức để in như sử dụng tia laser, dụng cụ cắt,
đùn ép nhựa Cách thức in thì có in tir đưới lên, in từ đình xuống.1.22 Nguyên lý hoạt động và cấu tạo máy in 3D
1.2.2.1 Nguyên lý hoạt động
In 3D hoạt động dựa trên nguyên lý xếp chồng từng lớp vật liệu chồng lên nhau liên
hing lại bằng cách nào dé để tạo nên cấu trúc sản phẩm, 12.22 Quy trình công nghệ máy in 3D
+ Xây dựng dữ liệu 3D:
“Có thể ding các phần mềm thiết kế 3D-CAD, thiết kế tạo nên sin phẩm ở dang 3D Có thé dùng công nghệ scan 3D, dùng các máy quét xây dựng dữ liệu 3D ngược từ các. chỉ tết có sẵn
~_ Chuyễn dữ liệu 3D sang định dạng STL:
Cae phần mễm 3D khác nhau sử dụng thuật toán khác nhau để thể hiện vật thể rắn (Solid par), để thiết lập tinh thống nhất ~ định dang STL (StereoLithography) đã được áp dụng như là tiêu chuẩn của ngành công nghiệp tạo mẫu nhanh.
Định dạng này là quỹ tích của các mặt tam giác phẳng lip áp iên tục với nhau thể "hiện bề mặt của vật thé trong không gian ba chiều, Do định dang STL sử dụng các yếu tổ mặt phẳng (planar triangles) nên nó không thể hiện bề mặt cong một cách chính xác.
Tăng số lượng mặt tam giác có thể cải thiện độ mịn của bÈ mặt cong nhưng bù lại
cdung lượng file sẽ tăng.
“Các chỉ tết lớn, phức tạp sẽ cd nhiều thời gian cho khâu tiền xử lý và xây dựng định
đang STL Do đó, người thiết kế phải cân nhắc giữa yêu tổ thời gian dung lượng file
và độ chính xác để có được một file STL hữu ích,
~_ Cắt mẫu thành từng lớp mỏng trên mặt ngang:
Trong bước này, một chương trình tiền xử lý file STL sẽ được xây đựng, một sô
chương trình có sẵn và hầu hết cho phép người dùng điều chỉnh kích thước, vị tí và
hướng đặt để mô hình.
Trang 21Mỗi lát cất (layer) có bề dày dao động từ 0.016mm đến 0.7mm tùy theo công nghệ Khác nhau Hiện ti, công nghệ Polyjet của ObjeuStalasys có thể dat BE diy lớp cắt
1.2.3 Phân loại công nghệ in 3D
1.2.3.1 SLA (Stereo Lithography Apparatus)
Hình 8 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của phương pháp SLA
SLA là kỹ thuật ding tỉa laser làm đông cứng nguyên liệu lỏng để tạo các lớp nỗi iếp cho đến khi sin phẩm hoàn tắt, độ dy mỗi lớp nhỏ nhất có th đạt đến 0,06mm nên rit
chính xác
C6 thể hình dung kỹ thuật này như sau: đặt một bệ đỡ rong thing chia nguyên liệu Tông, chùm tia laser di chuyền (theo thiết kế) lên mặt trên cùng của nguyên liệu long theo hình mặt cắt ngang của sin phim lim lớp nguyên liệu này cũng lại BG đỡ chứa
Trang 22lớp nguyên liệu đã cúng được hạ xuống để tạo một lớp mới, các lớp khác được thực hiện tip tục đến khỉ sản phẩm hoàn tất
~ Vir điểm: Tạo mẫu độ chính xác cao, bé mặt nhẫn, có thể tạo ra các mẫu hình.
dang phúc tạp và kích thước lớn, sử dụng vật liệu nhựa dang đục.
~_ Nhược điểm: May moe sử dụng công nghệ này công kénh hơn và đất hơn so với sắc công nghệ in 3D khác Khi sử dụng công nghệ này để tạo mẫu đòi hỏi một số yêu
sầu đặc biệt như: ed phải bảo quản mẫu trong phòng tối để tránh ánh sáng mặt trờilàm cong vật iệu nhựa cảm quang tạo mẫu yêu cầu sự bảo đường mẫu cin thận và
sẵn xử lý mẫu sau khi in, ngoài ra mẫu có thể chứa một lượng nhựa độc hại ồn tại trong một thời gian hữu hạn.
1.23.2 SLS (Selective Laser Sintering)
Hinh 1.9 Cấu tạo va nguyên ý hoạt động của phương pháp SLS
SLS tương tự SLA nhưng vật liệu ở đạng bột như bật thủy tinh, bột gém si thép, an, nhôm, bạc Tia laser giúp liên kết các hạt bột với nhau.Đặc biệt, bột thừa sau quy trình có thé tái chế nên rất tiết kiệm.
~_ ấu điểm: Khả năng tạo mẫu bằng các loại vật liệu dạng bột khác nhau như nhựa, kim lại, thủy tỉnh Tạo mẫu đa dang vỀ màu sốc, có thể tạo mí các mẫu hình dang phố tạp, không cần sử dụng vật i hỗ tr
10
Trang 23+ Nhược điểm: Phúc tạp, chỉ phí đầu tư cao, chỉ phí vận hành cao do hao tổn vật
liệu lớn
1.2.3.3 FDM (Fused Deposition Modeling)
FDM là phương pháp dũng vật liệu dễ chảy như nhựa nhiệt dẻo, Đầu vòi phun gianhiệt ha déo vật liệu, sau đó phun lên bệ đỡ theo hình mat cắt của vật mẫu thành từng,
là độ rộng của đường phun phụ thuộc kích thước đầu vòi, nên cần
Hình 1.10 Cu tạo và nguyên lý host động của phương pháp FDM
- Uwđiễ lay in 3D công nghệ FDM sử dụng hàng loạt các vật liệu nhựa ABS, PLA với các sự lựa chọn miu sắc khác nhau, Chỉ phi bảo dưỡng thấp, vật liệu in
không độc hại, không cần sự giám sát trong quá trình in Các mẫu in bằng công.
nghệ FDM độ bén tốt, có khả năng chịu nhiệt, chịu va đập lớn.
+ Nhược điểm: Công nghệ FDM tạo ra các lớp in diy hon vì vậy công nghệ này, thường tđược sử dụng cho việc tạo mẫu yêu cầu độ chính xác tuyệt đối BE mặt nhẫn của mẫu in bằng FDM có thé dat được bằng cách xử lý mẫu bằng toy.
Mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm riêng, nhưng yếu 16 chính cần cân nhắc khi chọn lựa là tốc độ, chỉ phí, độ chính xác và màu sắc muốn đạt được Công nghệ
in
Trang 24FDM tắt phổ biến hiện nay Do đó, để chế tạo một chiếc máy in 3D dễ dàng hơn, giá
thành rẽ hơn, độ chỉnh xác cao thi công nghệ EDM là rất
nghệ FDM để thực hiện luận văn này.
hợp Nên em chọn công
124 So lược cầu tạo cơ bản của mật máy in 3D
1.24.1 Input
Đầu vào của một mấy in 3D là định dạng file STL, file STL sẽ biểu diễn chỉ it 3D
cưới dang quỹ tích của các tam giác phẳng lắp ráp liên tục với nhau để thể hiện mặt
cota vật thé trong không gian 3 chiều.
May in 3D chỉ đồng 3 động cơ bước.
Động cơ bước: Động cơ bước thực chtlà một độn cơ đồn bộ ding để biển Ai ác
tin hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rồi racđộ
nhau thành các chuyểnsóc quay hoặc các chuyển động của roto và có khả năng cố định roto vào những.
vị tí cần thiết Động cơ bước làm việc được là nhờ có bộ chuyển mạch điện tử đưa các
tín hiệu điều khiễn vào stato theo một thứ tự và một tan số nhất định Tổng số góc
12
Trang 25quay của roto tương ứng với số kin chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay
“của roto, phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi va tin số chuyển đổi Khi một xung điện áp
đặt vào cuộn day stato (phần ứng) của động cơ bước thi roto (phần cảm) của động cơ
sẽ quay đi một góc nhất định, góc ấy là một bước quay của động cơ Khi các xung điện4p đặt vào các cuộn dây phần ứng thay đổi liên tục thi roto sẽ quay liên tục (Nhưng
thực chất chuyển động đó vẫn là theo các bước rời rạc).
1244 Vitme dai ắc
“Truyền động Vit — dai de được dùng dé biến chuyển động quay thành chuyển động
tịnh tiến.
1.2.5 Vậtliện tạo mẫu in
Ban chit của các công nghệ đỏ rit khác nhau, điều đó có nghĩa là vật liệu cho mỗi
sông nghệ edn phải ở dạng khác nhau Ngảy nay, việc lựa chọn vật liệu và công nghệ
in 3D dĩ nhiên quan trong hơn bao giờ hết, Điều này làm cho nó khá khô khăn để big
tổng quất mọi loại vật liệu in 3D Nhưng những gì chúng ta có thể làm là xem xét các
loại vật liệu khác nhau và chỉ phí của chúng Hai loại cơ bản nhất lả polymer và kim. loại, rong đỏ cả hai đều cổ các loại phụ riêng Loại kim loi ít phức tạp hơn nhiễu so
với polyme, trong loại kim loại không có nhiề vật iệu, chủ yếu là bột kim loại được
sử dụng với công nghệ in 3D hợp nhất bột kim loại
'Yêu cả ối với vat liệu tạo mẫu trong công nghệ in 3D:
~_ Khả năng hóa dẻo: là khả năng biến đối trạng thái từ dạng rắn sang dang
= Chay đèo đưới ác dụng của nhiệt độ cao Khả năng này giúp dễ dàng định hình
vật kiệu và điều phối thể tích theo ý muốn Điều này mang tính quyết định trong việc hình thành chiều dây lớp tạo hình
= Thời gian đồng cũng: sau khi gia nhiệt và định hình theo ý muôn th vậtliệu
tiếp xúc với môi trường không khí ở nhiệt độ phòng, khi đóbu phải đồng cứng
tở li Thời gian đông cứng của vật liệu phải that nhanh, thưởng phải thấp hơn 10s.
Tính đồng cứng này giúp vật liệu có độ cứng vũng cần thiết sau mỗi lớp mỏng tso
inh cho đổi tượng tạo mẫu, điều này có ý nghĩa quan trong về độ chính xác hình dáng
"hình học sau cùng của đổi tượng tạo mẫu.
Trang 26+ Khả năng liên kế:: Chính là khả năng kết đính b& mặt của 2 lớp vật liệu mỏng,
2 nhiệt độ khác nhau
tạo mẫu, 2 lớp vậtliệu này có thé
liền kể nhau trong quá
hai trạng thái vat lí khác nhau, Tính chất nay mang ý nghĩa quan trọng đối với cơ tính, độ cứng vũng của sản phẩm tạo hình khí hoàn thành,
= Đồ nhỏt của vật liệu độ nhớt của vật liệu sẽ quyết định khả năng di chuyển của
đồng vật liệu khi ở trạng thái chảy dẻo dưới tác dụng của nhiệt độ Điều này có ý nghĩa
«quan trong trong việc xác định mức độ lực cần thiết để đây dng vật iệu với vận tốc
xác định trước, do đó nó sẽ ảnh hưởng đến cau trúc và kích thước cụm din vật liệu của
1.2.5.1 Nhựa ABS (acrylonitrile butadiene styrene)
Soi nhựa ABS là vật liệu ting hop có nguồn gốc từ dẫu mỏ và được sử dung nhiễu
nhất cho máy in 3D FDM sơ cấp Đặc tinh của nhựa ABS là có độ bén cao, chỉu lực
tốt, chịu được nhiệt độ cao, linh hoạt
“Các sản phẩm tạo ra từ vật liệu in 3D là nhựa ABS được ứng dụng trong công nghiệp:
sản xuất ông công, ống chất thải, linh kiện 6 tô, dụng cụ nhà bếp, "Nhiệt độ in của nhựa ABS kha cao từ 230°C trở lên.
1.2.5.2 Nhựa PLA (Polylactic axit)
Nhựa PLA là nhựa nhiệt dẻo phân ban đầu huỷ sinh học Nhựa có nguồn 96
nguồn tái tạo như bột n củ sắn Bản chất của PLA có mau trong suốt nên nó có,
thể đễ ding nhuộm thành bắt cứ màu gì hay bắt cứ sắc độ đậm nhạt nào cũng được và 6 khả năng phát sing trong buổi ối
Khi chọn vật liệu in 3D là nhựa PLA thi sẽ không bén vả déo như nhựa ABS nhưng.
nhựa PLA cứng và khỏe hơn ABS nên đôi khi khó clgia công đối với những chỉ
tiết ở những bộ phận phải ng ghép vào nhau như khớp nối chẳng hạn
“Trong di nhiệt độ in thông thường PLA không có mùi lạ Nhiệt độ in của PLA,
cũng tương đối thấp 190°C ~ 210°C.
Trang 271.2.5.3 Nhựa Resin
Nhựa resin là một loại nhựa tổng hợp thường được ding trong công nghệ in SLA
nhiễu hơn thay vì ABS và PLA vốn hay dùng với công nghệ FDM.
Resin có rất nhiễu loại, chủ yếu sử dụng được là những loại có thé ngưng kết dưới tác động của tia UV, tức là bao gồm những chất như acrylics, epoxies, urethanes,
Hình 1.12 Một số vật liệu in kim loại có thé được dùng trong công nghệ in 3D:
titanium, thép không gi, bạc, và
(trie ABS là nhựa và Ceramics)
ig đồng thaw, ding
Hiện tại, cổ một số lượng lớn vat liệu kim loại và vt liga kim loại tổng hợp được sử dung trong công nghệ in 3D ở cấp độ công nghiệp Hai vật liệu phổ biển trong số đó chính là nhôm (aluminium) và dẫn xuất coban (cobalt derivatives).
Một trong những vit liệu kim loại cứng nhất, và cũng vi lý do đó mà được sử dụng nhiều nhất trong công nghệ in 3D đó là Thép Không Ri, ở dạng bột dùng trong các phương pháp như thiêu kết Ở dạng bình thường, chúng cỏ miu bạc, nhưng cũng có thể được mạ bởi vật liệu khác dé có hiệu ứng màu vàng hoặc đồng.
“rong những năm gin đây, vàng và bạc cũng đã được công nhận là vật liga kim loại
nằm trong phạm vi có thể in 3D trực tiếp, với ứng dung phổ biển đương nhiên là trong lĩnh vực trang sức Cả ha loi vật liệu này đều là vậtliệu rit cứng và thường được xử
lý ở dạng bột
15
Trang 28Titanium cũng là một trong những vật liệu kim loại cứng nhất hiện tại, và thính thoảng
cũng được sử dụng trong ứng dụng của in 3D trong công nghiệp Được cung cấp ở
dang bột
126 Vậtiệu tạo mẫu in
Nhiễu máy in 3D dùng vật liệu nhựa được bán trên thị trưởng, nhưng chưa có loại nào.
cho ra sản phẩm in 3D cổ chất lượng 68 mặt tương đương với miy ép nhựa thông thường Những người ding máy in 3D, đặc biệt là máy in 3D Reprap, luôn tìm cách để xứ lý bề mặt sản phẩm in 3D Lý do cẳn phải xử lý bé mặt mẫu in 3D:
= Các máy in 3D giá rẻ (công nghệ FDM) cho sản phẩm prototype có chất lượng thấp, nhiều viền răn
"Độ chính xác của máy in 3D t p, độ phân giải mô hình in 3D không cao
= Qué tình cất gọn vật liệu support khiến cho sản phẩm in 3D có các vết
Phương pháp xử lý bé mat sin phẩm in 3D tạo mẫu nhanh:
= Dũng cọ chà các sợi nhựa bám trên sản phẩm.
= Ding giấy nhám làm mịn các lớp in 3D.
‘Tit cả phương pháp trên đều tồn thời gian và công súc, nhưng không mang lại hiệu
quả như mong đợi Đối với sân phẩm in 3D ding vật liệu ABS, bạn có thể ding
Acetone để làm cho bé mặt trơn mượi.
Hình 1.13 Xử lí bê mặt sau in 3D.
Bạn cần phải đưa mẫu in 3D vào trong một bình thủy tinh, rồi đặt bình lên bản nhiệt máy in 3D Khi gia nhiệt đến 90 đội acetone sẽ bay hơi tạo ra một đám mây khí bao
16
Trang 29“quanh vật thể Do đặc tính hóa học, Acetone sẽ ăn mon nhựa ABS Sau chừng 2-3h,sản phẩm đã mượt đẹp,
Trang 30CHUONG 2 PHAN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TOI UU HÓA CÁC THONG SỐ ANH HUONG DEN ĐỘ CHÍNH XÁC TRONG IN 3DỀ
3-1 Phân tích, so sánh các loại kết cấu máy in theo công nghệ FDM
May in 3D đang ngày cảng phát triển và chứng tỏ được sự hữu ích trong ngành công.nghiệp cũng như đời sống thường ngày Và để tận dụng được tối đa khả năng của may
in, bạn phải ni 18 những đặc điểm cũng như ưu ~ nhược điểm của từng loại máy.
`Với ưu điểm chỉ phí thấp, dễ sử dụng, tốc độ tạo mẫu nhanh thi lựa chọn công nghệ in FDM là phù hợp với những nội dung trình bay trong đỗ án này.
Nếu phân log theo kết cấu chuyên động thi với 3 loại mấy in 3D:
Cartesian, Delta, va Polar.
ElHình 2.1 Các loại máy in 3D
211 Cartesian
+ Nguyên lý: Là các máy in 3D di chuyển đầu dim nhựa nhờ các chuyển động
theo phương X, Y, Z trong hệ tọa độ Cartesian,
= Két cấu: V kết cầu máy, máy có dạng kết cầu chuẳn như một máy phay CNC3 trục với các trục đi chuyển một cách cơ bản trong hệ tọa đội
khung hộp và khung chữ H.
ác, Khung máythường có 2 dang là dại
+ Đặc đilầm vivà phạm vỉ ứng dung
May in dạng này thường sử dụng hệ truyền động trục xy ding dai và trục z đùng vít
me Vì hoạt động của máy tương tự một máy phay CNC 3 trục nên dang máy nảy được. sử dụng rộng rãi và phổ bin nhất Cc tọa độ theo các trục cho ta vị tí và cách thức
chuyển động
Trang 312/12 Delta.
© Neuyén lý Là cách thức mà đầu phun di chuyển theo nguyên lý của robot
delta, Đầu phun di chuyển độ cao qua lại tới lai nhờ kết nối kiểu khớp nối giữa 3
thanh nối với 3 con trượt ở trên các trục đứng của máy Tay vào độ cao của con trượt
ic vị trí khác nhau.và góc giữa thanh và trục đứng thi đầu phun sẽ ở:
+ Kết cấu: Về kết cẩu máy in Delta có kết cấu hình lăng trụ tam giác đều tai mỗi nối với các thanh cạnh của lãng trụ bổ trí các con trượt, các con trượt này được kế
truyền thông qua các khóp cầu Các thanh truyễn này được kết nỗi vào một đầu đồ gí
đầu im, các chuyển động trượt lên xuống các con trượt ạo ra chuyển động in cho đầu
~_ Đặc điểm làm việc và phạm vi ứng dụng: Hệ truyền động của máy tắt cả đều dẫn động bing dai và máy thường được sử dụng để in các vật th tr xoay hoặc vật thể có độ cao lớn Thực tế ứng dụng của máy Delta it phổ biển hơn đồng Cartesian do máy ché tạ, lắp rip và căn chỉnh khá phức tạp Và để in được cing một kích thước
chiều cao thì Delta thường cao hơn máy bình thường 40%.
2.1.3 Polar,
= Nguyên lý: Logi mấy in 3D này mới và ít phổ biển hơn hai loại trên Dau din
nhựa đi chuyển theo nguyên lý của tọa độ cực.
~_ Kết cầu: Về kết ấu máy do chuyển động của đầu din theo nguyên lý của toa
độ cực nên chuyển động của đầu din cũng khác so với 2 loại còn lại Đầu din chỉ có
một chuyển động theo trục thắng đứng và bàn in sẽ di chuyển theo hướng vuông góc. và có thể xoay tron Vậy nên kết cầu khung máy in này thường có dang chữ C
lầm việc và phạm vi ứng dụng: Đây là một đồng máy nhỏ gọn có thể Ini rất nhanh, rt phù hợp cho việc di chuyển Máy có thể ứng dung trong
việc làm mật yin 3D min tiện lợi khí chuyển ở những khoảng cách xa
2.14 Sơ sánh wu nhược điểm các dong máy in bằng phương pháp FDM
Trang 32Canesian Dela Polar
Ưu | -Lip rip, edn chinh va | -KhSI lượng các cơ | -Kigu dáng mới
điểm | bio dưỡng dễ ding | céu di động nhỏ và| -Máy hoạt động ít bi
-Công đồng mã nguồn | một phần di chuyển |mung lắc như kiểu
mở lớn theo các trục thăng | Cartesian
-Phù hợp với người | đứng -Chỉ cần 2 động co
mới bit đầu làm quen | -Hogt động êm, ít |bước cho việc chuyển công nghệ n 3D | rung, tốc độ cao và |động và
chính xác -Vật thể in được lớn-Có thé in được vật in |hơn với một máy có
số chiều cao lin |kíeh thước hạn chế do Ban nhiệt (nơi đặt | không cin không gian
vật in) không di |cho chuyển động cácchuyển trong suốt quá | trục XYZ như Delta
trình in nên vật in | hay Cartesianđược giữ chúc chín
-Khung bệ chắc chắn
Nhược -Khổi lượng các cơ| Lấp rap, cin chỉnh |-Momen quán tính của
điểm | cấu đi động lớn, nên | máy hơi phức tạp (tuy | bàn nhiệt lớn.
nhiên khi đã thạo rồi
cao của máy
Trang 33chính xác “Thường đất hơn một
ích thước ngang | chút so với máy dạng
lớn, thường bị hạn | Cartesian
chế chiều cao vật in
Bang 2.1 So sánh wu nhược điểm của các loại máy in 3D
"Từ những phản tích tên, ta thấy kiểu máy chuyển động dang Cartesian là phủ hợp và
sắn giống so với chuyển động của các máy gia công CNC 3 trục để nguyên cửu, ti ưu.
hóa các thông số ảnh hưởng đến độ chính xác của mẫu in 3D bằng phương pháp EDM 2.2 Giới hiệu tổng quan về máy in 3D Prusa i3
Prusa i3 là một máy in 3D mồ hình hóa lắng đọng nóng chảy mã nguồn mổ, Là một
phần của dự án RepRap, nó là máy in 3D được sử dụng nhiễu nhất trên thé giới Prusa
iB được thiết kế bởi Josef Prisa vio năm 2012 với Prusa i3 MK2 được phát hành vào
năm 2016 và MK2S được phát bình vào năm 2017 Phiên bản mới nhất, được gọi là
Prusa i3 MK3 được phát hành vào tháng 9 năm 2017 với những ải tiến đảng kể so với
ce mẫu trước đó Chỉ phi thấp và dễ gia công của Prusa 13 có thể so sinh được và nó
đã trở nên phổ biến trong giáo dục, với những người đam mê và chuyên ga Do máy in là mã nguồn mở nên đã có nhiều bin thể được sin xuất bởi các công ty và cá nhân
trên toàn thể giới, và cũng như nhiều máy in RepRap khác
2.21 Lịch sử:táy in 3D Prusa i3
Trang 34Hình 22 Máy in 3D Prusa ¡3
Prusa i3 là bản thiết kế máy in thứ ba của Josef PriSa, một nhà phát triển cốt lõi của dự.
án RepRap, người trước đây đã phát triển bản in được làm nóng bằng PCB Thể hệ đầu tiên là Prusa Mendel được sản xuất vio năm 2010, theo sau là Prusa Mendel (thé hệ 2),
vào năm 2011 Máy in được đặt tên là Prusa Mendel bởi cộng ding RepRap chứkhông phải do Prủsa đặt.
‘Thing 5 năm 2012, thiết kể (sản xuất bằng OpenSCAD) cho Prusa i3 được phát hành.
nó là một thiết kế lại chính từ các phiên bản trước và các máy in RepRap khác Thiết kế thay thé cẩu trúc khung hình tam giấc có khung bằng khung nhôm cắt bằng tia nước, có đầu nồng an toàn thực phẩm gọi i Prusa Nozzle, và sử dụng vit ren MS thay
vì M8, T i da hoa sốtập trung vào việc xây dựng và sử dụng dé dàng hơn là
lượng các thành phần tự sao chép Năm 2015, Priga phát bảnh một phiên bản mà ông
gợi là Prusai3,
242.2 Cấu tạo cơ bản của máy in 3D Prusa
2.2.2.1 Phin khung máy và cơ khí
22