Công nghệ này cótiềm năng để thay đổi cách chúng ta sản xuất và sử dụng sản phẩm trong tương lai.1.2 In-3D là gìIn 3D là một quá trình trong đó một mô hình kỹ thuật số được biến thành mộ
TỔNG QUAN
Lịch sử công nghệ In-3D
Công nghệ in 3D là một trong những phát triển đáng kể trong lĩnh vực công nghệ và sản xuất Dưới đây là một cái nhìn tổng quan về lịch sử của công nghệ in 3D:
- Công nghệ in 3D bắt đầu phát triển trong thập kỷ 1980 với sự xuất hiện của các máy in 3D sử dụng nguyên tắc Stereolithography (SLA), được phát triển bởi Chuck Hull Trong quá trình SLA, một laser hoặc nguồn sáng khác được sử dụng để cứng hoá lớp từng lớp của một loại chất lỏng polymer để tạo ra một sản phẩm 3D.
- Công nghệ Fused Deposition Modeling (FDM), được phát triển bởi Scott Crump, là một công nghệ in 3D khác xuất hiện vào cuối thập kỷ 1980 và sớm trở thành một trong những công nghệ phổ biến nhất.
- Trong thập kỷ 2000, công nghệ in 3D bắt đầu trở nên thương mại hóa và phổ biến hơn. Các công ty như Stratasys và 3D Systems trở thành những người tiên phong trong việc sản xuất máy in 3D chuyên nghiệp và vật liệu in.
- Các ứng dụng của công nghệ in 3D bao gồm sản xuất nguyên mẫu, chế tạo các linh kiện phức tạp, và thậm chí in ra thực phẩm và y tế (chẳng hạn là in ra mô tế bào và ghép nối nội tiết thể trong y học).
3 Thế Hệ Mới và ứng dụng Mở Rộng (2010s - nay):
- Trong thập kỷ 2010, sự phát triển của công nghệ in 3D tiếp tục nhanh chóng Các máy in 3D trở nên giá rẻ hơn và dễ sử dụng hơn, làm cho chúng dễ tiếp cận đối với người tiêu dùng thông qua các máy in 3D cá nhân.
- Công nghệ in 3D được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như công nghiệp hàng không vũ trụ, ô tô, y học, giáo dục và thậm chí là xây dựng nhà cửa bằng in 3D.
4 Tương Lai Của Công Nghệ In 3D:
- Dự kiến công nghệ in 3D sẽ tiếp tục phát triển và mở rộng ra nhiều lĩnh vực mới, bao gồm in 3D kim loại và việc sử dụng nguyên liệu tái chế.
- Công nghệ in 3D có thể giúp giảm thiểu lãng phí trong sản xuất và tạo ra các sản phẩm tùy chỉnh theo yêu cầu, giúp cải thiện hiệu suất và sáng tạo trong nhiều ngành công nghiệp. Tóm lại, công nghệ in 3D đã trải qua một sự phát triển đáng kể từ những ngày đầu tiên của nó và hiện đang đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau Công nghệ này có tiềm năng để thay đổi cách chúng ta sản xuất và sử dụng sản phẩm trong tương lai.
In-3D là gì
In 3D là một quá trình trong đó một mô hình kỹ thuật số được biến thành một vật thể rắn ba chiều hữu hình, thường bằng cách đặt liên tiếp nhiều lớp vật liệu mỏng xếp chồng lên nhau
Việc tạo ra một đối tượng in 3D được thực hiện thông qua quá trình Sản xuất bồi đắp (Additive Manufacturing) Trong kỹ thuật này, đối tượng được chế tạo bằng cách "đắp" lần lượt các lớp vật liệu lên nhau, dựa trên bản thiết kế được tạo trước trên phần mềm CAD, cho đến khi hoàn thành đối tượng Mỗi lớp này tượng trưng cho một lát cắt mỏng theo chiều ngang của đối tượng.
In 3D cho phép tạo ra các hình dạng phức tạp với các kích thước, màu sắc, độ cứng,
… vô cùng đa dạng, với ít vật liệu được sử dụng hơn so với các phương pháp sản xuất truyền thống, tuy nhiên nó phù hợp hơn với những đối tượng có kích thước vừa và nhỏ Vật liệu được sử dụng cho các máy in 3D có thể là nhựa, kim loại hoặc vật liệu sinh học.
In 3D ngược lại với gia công cắt gọt (Subtractive Manufacturing) – quá trình loại bỏ vật liệu khỏi một khối vật liệu để tạo hình đối tượng, ví dụ như gia công phay Quá trình in 3D tạo ra ít lãng phí vật liệu hơn gia công cắt gọt.
Các công nghê In-3D
Hiện có 9 công nghệ in 3D được sử dụng phổ biến trên thế giới gồm:
• MJ (Material Jetting/Wax Casting)
Chi tiết tại : https://tinhha.com.vn/cong-nghe-in-3d
Vật liệu sử dụng In-3D
1.4.1 Các nhóm vật liệu in 3D chính:
Dạng sợi: các sản phẩm máy in 3D sử dụng công nghệ in 3D FDM chi phí thấp thường dùng nhóm vật liệu in dạng sợi Các loại sợi nhựa này sẽ đóng thành cuộn tùy vào đầu phun sử dụng Những cuộn nhưạ này có đường kính dao động từ 1.75 – 3mm Điểm nổi bật của nhựa nhiệt dẻo này chính là rất dễ nóng chảy trong điều kiện nhiệt độ từ 180 – 240 độ C Trong đó, phổ biến nhất là sợi nhựa in 3D 1.75mm.
Dạng lỏng: mực in dạng lỏng hay Resin là vật liệu in 3D được công nghệ SLA, DLF, LCD, UV,… thường xuyên sử dụng Khi có tia laser, tia cực tím bước sóng từ 400 – 550 nm tác động, nhóm vật liệu này là dễ hóa rắn.
Công nghệ in 3D SLS tận dụng vật liệu bột mịn, dễ dàng gắn kết thành khối rắn dưới tác động nhiệt độ Ngoài ra, kỹ thuật này còn dùng bột kim loại và bột nylon.
1.4.2 Các loại chất liệu in 3D tiêu biểu:
Nhựa ABS là vật liệu in 3D được tổng hợp từ các nguyên liệu hóa thạch Điểm nổi bật của vật liệu này là khả năng chịu lực tốt, kèm theo đó là khả năng chịu nhiệt lên đến 80 độ C Tuy nhiên, có một nhược điểm của nhựa ABS mà bạn cần lưu ý Đó là tình trạng các lớp in không dính vào nhau nếu nhựa không được gia nhiệt tốt trong quá trình in Kết quả là xuất hiện tình trạng cong hoặc phồng mẫu in.
Nhựa PLA là loại nhựa sinh học được tổng hợp từ các loại tinh bột ngô, tinh bột khoai tây,… rất an toàn với sức khỏe con người Ngoài ra, nhựa PLA còn được đánh giá rất thân thiện với môi trường Hiện nay, các loại máy in 3D sử dụng công nghệ in FDM thường sử dụng vật liệu nhựa PLA Ưu điểm của loại nhựa này là rất dễ in, nhờ đó tạo ra bề mặt mẫu in vô cùng chất lượng Tuy nhiên điểm trừ của loại vật liệu này chính là khả năng chịu nhiệt kém, không chịu được nhiệt trên 55 độ C.
Nhựa đặc biệt: ngoài 2 loại nhựa PLA và ABS phổ biến nhất, các công nghệ máy in 3D còn sử dụng thêm các loại vật liệu nhựa đặc biệt như: nhựa dẻo, nhựa gốm, nhựa pha bột gỗ, nhựa in 3D trong suốt, nhựa SAS, nhựa PetG, nhựa Onyx,…
Mực Resin: một vật liệu in 3D khác cũng rất phổ biến trên thị trường hiện nay là mực Resin dạng lỏng Các dòng máy in 3D Resin sẽ sử dụng loại vật liệu này Đặc điểm của mực Resin là sự nhạy với tia cực tím Vì thế, mực in 3D Resin thường được đóng trong bình kín để bảo quản Chưa kể, mực còn được đặt trong điều kiện tránh tiếp xúc với ánh sáng mặt trời và cả những loại đèn phát ra tia cực tím.
SLS 3D printers utilize a range of powdered materials, including nylon varieties such as PA11, PA12, and PA11/PA12, as well as specialized materials like Glass-filled Nylon, Carbon Mide, Alumide, and PEBA 2301 These materials offer unique properties for various applications, from strong and durable parts to flexible and wear-resistant components.
1.4.3 Một vài dòng máy in 3D kim loại có thể dùng vật liệu bằng thép hoặc chất liệu Titan:
Thép: Độ cứng có thể đạt 50HRC khi in 3D bằng thép
Titan:Có tính trơ nên phù hợp sản xuất thiết bị y học có độ cứng cao hoặc kích thước nhỏ Vật liệu này cũng được ứng dụng nhiều để sản xuất các bộ phận trong ngành hàng không.
Do đó có thể khẳng định rằng vật liệu in bột kim loại gần như không giới hạn.
Nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình In-3D
Nhiệt độ là yếu tố quan trọng nhất trong tất cả các thông số máy in 3d Nhiệt độ của đầu phun là cài đặt quan trọng nhất trong máy in của bạn bởi vì nếu không có mức nhiệtGoldilocks (không quá mát, không quá nóng), sẽ không có bản in nào hoạt động Nhiệt độ đầu phun phải là cài đặt đầu tiên bạn điều chỉnh trên phần mềm cắt lớp của mình bất cứ khi nào bạn bắt đầu in bằng sợi in mới và bạn có thể thực hiện việc này bằng cách in tháp nhiệt độ để xem giá trị nào hoạt động tốt nhất.
Nhiệt độ đầu phun quá cao sẽ gây ra hiện tượng đùn quá mức với các đốm và mụn trên khắp bản in của bạn Ở đầu kia của quang phổ, nhiệt độ quá thấp sẽ gây ra hiện tượng đùn dưới mức, trong đó không phải tất cả các lớp đều được in đầy đủ.
Tuy nhiên, đó chỉ là nhiệt độ vòi phun; nhiệt độ bàn in là một yếu tố hoàn toàn khác trong in 3D nếu máy của bạn có bàn in được làm nóng, chủ yếu ảnh hưởng đến độ bám dính của bàn in Nói chung, bàn in hơn sẽ mang lại độ bám dính tốt hơn, trong khi bàn in lạnh hơn có thể dẫn đến cong vênh Chỉ cần không tăng nhiệt độ quá cao, nếu không một phần có thể biến dạng trên bàn in.
Nhiệt tối ưu của in 3D thường phụ thuộc vào loại vật liệu in, nhưng nhiều vật liệu in3D thông dụng có nhiệt tối ưu khoảng từ 200 đến 230 độ Celsius (392-446 độ Fahrenheit
Các loại máy In-3D trên thị trường
• Máy tạo mẫu nhanh in 3D sợi nhựa PLA model Einstart-C.
• Máy tạo mẫu nhanh in 3D sợi nhựa ABS, PLA, TPU model Cubicon Style.
• Máy tạo mẫu nhanh in 3D sợi nhựa ABS, PLA, TPU model Cubicon Single Plus.
• Máy tạo mẫu nhanh in 3D vật liệu resin lỏng Cubicon Lux – Lux Full
• Máy in 3D đa sắc màu Cometrue T10 (Full Color)
• Máy tạo mẫu / sản xuất công nghiệp SLA iSLA-350
• Máy tạo mẫu / sản xuất công nghiệp SLA ISLA-450 Pro
• Máy tạo mẫu / sản xuất công nghiệp SLA ISLA-650 Pro
• Máy in kim loại / sản xuất công nghiệp M100T
• Máy in kim loại / sản xuất công nghiệp EP-M25
Các ứng dụng về In-3D
Lĩnh vực thời trang: công nghệ in 3D được ứng dụng phổ biến trong quá trình thiết kế thời trang như: phụ kiện, trang sức, quần áo,…Ngoài ra, các chi tiết, phụ kiện trang sức cũng được mô hình hóa thông qua bản in 3D.
Lĩnh vực y học: công nghệ in 3D có khả năng tạo ra các bộ phận cơ thể giả Đây được xem là “vị cứu tinh” cho những bệnh nhân tàn tật bẩm sinh hoặc gặp sự cố bất ngờ Các nhà nghiên cứu đã ứng dụng in 3D để tạo ra những bộ phận như: tay, chân, xương,…, với độ chính xác gần như là tuyệt đối
Sản xuất linh kiện: người ta sử dụng giải pháp in 3D để tạo ra các chi tiết máy thay vì cắt, gọt như trước đây Bên cạnh đó, việc thu thập mô hình linh kiện cũng dễ dàng hơn khi kết hợp với máy quét 3D Các linh kiện này được sử dụng để thay thế linh kiện hỏng một cách hiệu quả.
Với công nghệ in 3D trong sản xuất thực phẩm, việc tạo hình bánh kẹo và bao bì đã trở nên vô cùng dễ dàng Người sáng tạo có thể thỏa sức thể hiện phong cách của mình với đa dạng mẫu họa tiết thông qua các bản in 3D, đem đến những sản phẩm độc đáo, đẹp mắt.
Xây dựng: công nghệ in 3D được ứng dụng để mô hình hóa các tòa nhà hoặc công trình thiết kế Bên cạnh đó, nhiều người còn sử dụng mô hình 3D khổng lồ để xây dựng các ngôi nhà có kích thước tương được Với sự hỗ trợ của công nghệ in 3D, các kỹ sư sẽ tiết kiệm được khá nhiều thời gian xây dựng.
Các dạng máy In-3D
Có 3 loại phổ biến: FDM, SLA, SLS.
FDM: đây là kiểu in 3D giá rẻ, sử dụng mực in 3D là cuộn dây nhựa 1.75-3mm Hầu hết các máy in 3D giá rẻ đều dùng công nghệ FDM Đặc điểm nhận dạng máy này là có đầu phun nung nóng chảy và đùn nhựa ra theo sợi và tạo nên mô hình. Ưu điểm: Máy in 3D FDM có mức giá vô cùng cạnh tranh, dễ dàng trong việc sửa chữa hoặc thay thế các chi tiết hay bộ phận Đồng thời có thể sử dụng để in với số lượng lớn và tiết kiệm tối đa nguồn nguyên liệu Dòng máy này chuyên được dùng để sản xuất ra những sản phẩm có khả năng chịu lực tốt Máy in 3D FDM có tốc độ tạo mẫu khá nhanh, đơn giản, sử dụng vật liệu có tính thân thiện với môi trường, đảm bảo an toàn cho người sử dụng.
Nhược điểm: Máy in 3D FDM có độ chính xác không cao nên bị hạn chế trong việc ứng dụng để lắp ghép chi tiết phức tạp, đòi hỏi khả năng chịu lực đồng đều và bề mặt sản phẩm in không có độ mịn và tính thẩm mỹ cao.
SLA: đây là công nghệ in 3D khá tiên tiến, chất lượng bề mặt mẫu in phải nói là tuyệt vời Có khả năng in 3D mẫu nữ trang, tạo mẫu tinh xảo,… Đặc điểm nhận dạng máy này là mực in 3D ở dạng lỏng, bên trên hoặc dưới thùng mực có một đầu chiếu tia laser làm đông đặc các lớp mực tạo nên mô hình. Ưu điểm: Máy in 3D SLA sản xuất ra những sản phẩm có độ chính xác cao, đặc biệt là những sản phẩm có hình dạng phức tạp, cầu kỳ Sản phẩm được tạo ra có độ bóng mịn và độ phân giải cao theo nguyên mẫu của dữ liệu Đồng thời vật liệu SLA thường có sẵn nên dễ dàng trong quá trình vận hành.
Nhược điểm: Máy in 3D SLA thường tạo ra sản phẩm có độ bền cơ học không cao, đặc biệt khi tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời và có độ giòn nên không phù hợp để chế tạo nguyên mẫu để kiểm tra Vật liệu được dùng cho máy in SLA có giá thành cao nên nếu có nhu cầu sử dụng thông thường thì người dùng cần nên cân nhắc.
SLS: Các máy in 3D SLS có giá thành rất đắt, vật liệu in dạng bột Bạn sẽ chọn máy in 3D SLS khi có nguồn tài chính tốt, và sự tự động hóa khâu in (Công nghệ SLS có thể in được mọi cấu trúc theo đúng nghĩa đen!) Thậm chí, nó có thể in 3D màu full color để phục vụ cho dịch vụ in ảnh 3D – in tượng người 3D. Ưu điểm: Máy in 3D SLS tạo mẫu trong thời gian ngắn và có tốc độ in cao hơn so với các công nghệ khác Sản phẩm được tạo ra có độ phân giải và độ bền cao, đảm bảo về mặt thẩm mỹ vì không thấy rõ các lớp in Dòng máy in này không cần cơ cấu in hỗ trợ và tiết kiệm được nguồn vật liệu.
Nhược điểm: Máy in 3D SLS có giá cao, nguồn vật liệu in đắt hơn các dòng máy in3D khác Sản phẩm in SLS có thể bị thấm nước và dễ bị cong vênh trong quá trình in đối với các chi tiết lớn.
Chọn máy In-3D
Nhóm em chọ máy In-3D dạng Fused Deposition Modeling (FDM) vì những điểm nổi bật sau:
Dễ tiếp cận và sử dụng: phổ biến và dễ tiếp cận, phù hợp cho cả người mới bắt đầu và người có kinh nghiệm trong lĩnh vực in 3D.
Chi phí thấp: có giá trung bình phải chăng, và vật liệu in như PLA cũng rất phổ biến và giá cả hợp lý. Đa dạng vật liệu: ngoài PLA và ABS, máy in 3D FDM cũng có thể sử dụng nhiều loại vật liệu khác như PETG, Nylon, TPU và nhiều loại composite. Ứng dụng rộng rãi: có nhiều ứng dụng, từ tạo mẫu thử nghiệm, trang trí, đồ chơi, cho đến sản xuất bộ phận thay thế và sản phẩm cá nhân hóa.
Tùy chỉnh dễ dàng: máy in 3D FDM cho phép người dùng tùy chỉnh các mô hình để đáp ứng nhu cầu cụ thể của họ.
Khả năng sản xuất nhanh chóng: có thể tạo ra các sản phẩm nhanh chóng và dễ dàng, giúp tăng năng suất trong việc sản xuất nhỏ.
Cộng đồng sáng tạo: cộng đồng in 3D đang phát triển mạnh mẽ, và có nhiều tài liệu, mô hình miễn phí và hỗ trợ trực tuyến.
Tích hợp công nghệ mới: ngày càng tích hợp các công nghệ mới như điều khiển từ xa quaWi-Fi và cảm biến nhiệt độ cao cấp.
THIẾT KẾ TÍNH TOÁN MÁY IN-3D
Phần cứng
2.1.1 Tìm hiểu khung đế và thiết kế lại khung đế
Khung đế (hay còn gọi là "khung gầm") giữ vai trò quan trọng trong thiết kế máy in 3D, mang nhiều chức năng thiết yếu Nó cung cấp sự ổn định cho máy, tạo vị trí chính xác cho các thành phần cần thiết và bảo đảm an toàn cho người dùng khỏi các bộ phận chuyển động trong máy.
Dưới đây là một số thông tin về khung đế của máy in 3D:
1 Vật Liệu Khung: Khung đế thường được làm bằng các vật liệu cứng và bền như nhôm, thép không gỉ, hoặc hợp kim nhôm-đế, để đảm bảo tính ổn định và độ cứng cần thiết trong quá trình in 3D.
2 Cấu Trúc Khung: Cấu trúc của khung đế có thể có nhiều hình dạng khác nhau, như hình chữ H, hình chữ U, hoặc các cấu trúc khác Mục tiêu là tạo ra một khuôn khổ vững chắc để đặt các thành phần chính của máy in 3D.
3 Ổn Định và Độ Cứng: Khung đế cần phải được thiết kế để đảm bảo tính ổn định và độ cứng Điều này giúp ngăn chặn rung động không mong muốn trong quá trình in, đặc biệt khi đầu in di chuyển nhanh.
4 Gắn Các Thành Phần: Khung đế chứa các thành phần như bàn in (print bed), trục chuyển động (trục X, Y và Z), động cơ bước, và các bộ phận khác của máy in 3D Các thành phần này được gắn và định vị trên khung đế để hoạt động cùng nhau.
5 An Toàn: Khung đế thường được thiết kế để bảo vệ người sử dụng khỏi các phần chuyển động và nhiệt độ cao, đặc biệt khi máy in 3D hoạt động Nó có thể có các cửa an toàn hoặc màn che để ngăn người sử dụng tiếp xúc trực tiếp với các phần nóng hoặc nguy hiểm.
Khung đế của máy in 3D là một phần quan trọng giúp đảm bảo tính ổn định, độ chính xác và an toàn trong quá trình in 3D Việc lựa chọn và bảo trì một khung đế tốt là một yếu tố quan trọng để đạt được kết quả in 3D tốt nhất.
2.1.2 Tìm hiểu cơ cấu truyền động và thiết kế lại cơ cấu truyền động
Cơ cấu truyền động của máy in 3D chịu trách nhiệm điều khiển và di chuyển các thành phần quan trọng của máy in để tạo ra sản phẩm 3D Dưới đây là một mô tả tổng quan về cơ cấu truyền động phổ biến trong máy in 3D:
- Máy in 3D thường có ít nhất ba trục chuyển động chính, thường được gọi là trục X, Y và
Z Trục X di chuyển theo chiều ngang, trục Y di chuyển theo chiều dọc, và trục Z di chuyển lên và xuống Sự kết hợp của các chuyển động này cho phép máy in 3D tạo ra sản phẩm 3D bằng cách xây dựng từng lớp lên nhau.
2 Động Cơ Bước (Stepper Motors):
Động cơ bước đóng vai trò quan trọng trong máy in 3D, đảm nhiệm chức năng điều khiển các trục chuyển động Khi nhận được tín hiệu từ máy tính hoặc bộ điều khiển, động cơ bước sẽ di chuyển một bước cố định Bằng cách kiểm soát số bước và tốc độ quay, máy in có thể chỉ đạo các bộ phận chính di chuyển chính xác, góp phần tạo nên chất lượng bản in cao.
3 Vít Tay Vịn (Lead Screws) hoặc Vít Bước (Threaded Rods):
- Trục Z thường được điều khiển bằng cách sử dụng vít tay vịn hoặc vít bước Động cơ bước được gắn vào vít, và khi động cơ quay, vít di chuyển lên hoặc xuống, điều này thay đổi vị trí của bàn in (print bed) hoặc đầu in (print head) để tạo ra các lớp mới của sản phẩm.
4 Dây Cáp, Ròng Rọc (Belts), và Bánh Răng (Pulleys):
- Trục X và Y thường được điều khiển bằng cách sử dụng dây cáp, ròng rọc, và bánh răng. Động cơ bước thường kết nối với bánh răng hoặc ròng rọc, và khi động cơ quay, chúng kéo hoặc đẩy thành phần di chuyển trên các đường dẫn hoặc thanh chuyển động.
Hình Dây cáp, ròng rọc, bánh răng
- Máy in 3D sử dụng một bộ điều khiển (controller) để điều khiển động cơ và các thành phần khác Bộ điều khiển này thường được kết nối với máy tính hoặc thiết bị điều khiển bằng cách sử dụng giao thức truyền thông như USB hoặc Wi-Fi.
Cơ cấu truyền động của máy in 3D được cấu thành từ sự kết hợp nhuần nhuyễn giữa các thành phần thiết yếu, tạo nên một hệ thống hoạt động phức tạp Nhờ sự ăn khớp này, máy in 3D có khả năng chuyển đổi các tập tin thiết kế kỹ thuật số thành sản phẩm vật lý 3D một cách chính xác và đáng tin cậy.
2.1.3 Tìm hiểu bộ đùn và thiết kế bộ đùn nhựa
Trong công nghệ in 3D, bộ đùn nhựa (extruder) là một thành phần chính của máy in 3D, và nó có vai trò quan trọng trong quá trình tạo ra sản phẩm in 3D Dưới đây là mô tả chi tiết về bộ đùn nhựa trong máy in 3D:
Phần điện
2.2.1 Tìm hiểu và tính toán bộ nguồn cho máy tính
Bo mạch của máy in 3D không thể được kết nối trực tiếp với ổ cắm điện AC Mạch yêu cầu điện áp DC thấp, 12V hoặc 24V tùy thuộc vào bo mạch và các thành phần máy in 3D Một bộ cấp nguồn DC sẽ chỉnh lưu điện áp xoay chiều thành dòng điện một chiều không đổi Hầu hết các bộ nguồn DC là loại kim loại hay chúng ta thường gọi là nguồn tổ ong.
Nguồn điện Mean Well được kết nối với AC (dây màu xanh lá cây, trắng và đen) và cung cấp 24V (dây màu đỏ và đen) Điện áp 12V hay 24V: Nói một cách ngắn gọn, nguồn điện 24V được khuyến nghị sử dụng hơn so với nguồn điện 12V 24V sẽ tăng hiệu suất của động cơ bước ở tốc độ cao và dây dẫn nhỏ hơn có thể được sử dụng vì bộ sưởi sẽ sử dụng ít dòng điện hơn ở điện áp cao hơn Cho dù bạn quyết định sử dụng điện áp nào, cần phải đảm bảo rằng máy đùn và đầu in hay bộ phần gia nhiệt của bạn tương thích với nhau Máy đùn được bán dưới dạng phiên bản
12V hoặc 24V Bộ gia nhiệt thì thường chấp nhận cả hai điện áp nhưng loại dây dẫn được sử dựng để kết nối sẽ phụ thuộc vào điện áp được cung cấp.
Dòng điện chỉ định: Cùng với điện áp, dòng điện đầu ra là yếu tố cần xem xét khi cấp nguồn cho máy in Dòng điện (A) nhân với điện áp (V) cho công suất nguồn điện (W) Công suất càng lớn thì nguồn điện càng đắt và cồng kềnh hơn Công suất nguồn sẽ tùy thuộc vào cấu hình máy in Động cơ bước, bộ đùn, quạt và đèn LED đều tiêu thụ điện Có thể tìm công suất của từng thành phần trên bảng dữ liệu của nhà sản xuất, nhưng nguyên tắc chung là phân bổ 100 watt cho tất cả các thành phần điện của máy in (trừ bộ gia nhiệt), thành phần tiêu thụ điện nhiều nhất, có thể tiêu tốn hàng trăm watt.
Để đảm bảo chất lượng, bạn nên mua nguồn từ các công ty, thương hiệu uy tín Nguồn kém chất lượng có thể làm hỏng bo mạch chủ của máy in Chúng tôi khuyên dùng nguồn Meanwell, một thương hiệu nổi tiếng cung cấp nguồn cung cấp năng lượng chất lượng cao Nguồn Meanwell được ưa chuộng cho máy in 3D vì chất lượng và tuổi thọ cao Mức giá của sản phẩm tương đối hợp lý so với phân khúc cao cấp.
Tính nguồn cho máy in:
P5=P ×5 = 28.8 × 5 4 W Đầu đùn Bowden J-head 12V I3 Mega Hotend V5
Tổng công suất của máy in 3d
Nguồn tổ ong 24V 10A công suất 240W
2.2.2 Lựa chọn Motor cho máy In-3D
Stepper Motor (step motor) hay còn được gọi là động cơ bước là loại động cơ điện một chiều chuyển động theo các bước rời rạc, bao gồm nhiều cuộn dây được tổ chức theo nhóm (được gọi là pha) Bằng cách cung cấp năng lượng cho từng pha theo thứ tự, động cơ sẽ quay từng bước một Stepper Motor thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của Roto và có khả năng cố định Roto vào những vị trí cần thiết.
Hình Động cơ bước (Stepper Motor) Thông số kỹ thuật:
Bước: 1.8° Nhiệt độ tối đa: 80C
Stepper motor chủ yếu được ứng dụng nhiều trong điều khiển chuyển động kỹ thuật số, ngành tự động hoá, đặc biệt là đối với các thiết bị cần có sự chính xác Chẳng hạn như các loại máy móc công nghiệp phục vụ cho gia công cơ khí: Máy cắt plasma CNC, máy cắt laser, máy in 3D… Ngoài ra, trong công nghệ máy tính, động cơ bước còn được sử dụng cho các loại ổ đĩa cứng, ổ đĩa mềm, máy in…
Dòng sản phẩm stepper motor có thiết kế hiện đại, dễ dàng lắp đặt, bảo dưỡng và thay thế, có thể điều chỉnh một cách chính xác các góc quay Hoạt động bền bỉ, tuổi thọ cao và ít xảy ra sự cố
2.2.3 Tìm hiều và nêu một vài bo mạch sử dụng máy In-3D
Smoothieboard là một sự lựa chọn tốt cho những người muốn xây dựng hoặc nâng cấp máy in 3D với một bộ điều khiển mạnh mẽ và linh hoạt Nó cung cấp các tính năng tiên tiến và khả năng tùy chỉnh để đáp ứng các nhu cầu cụ thể của dự án.
Hình SmoothieboardHầu hết các bo mạch có thể xử lý bước micro 1/16, thì Azteeg X5 có thể đạt được bước tiến thứ 128/12 mà không bị lỗi Một ưu điểm đáng chú ý khác là: Trình điều khiển Bigfoot: gấp đôi kích thước của trình điều khiển thông thường và có khả năng xử lý các ứng dụng đòi hỏi khắt khe hơn.
Hình Panucatt Azteeg X5 GT Revolve có phần cứng trung tâm tuyệt đẹp, bộ xử lý có tốc độ 1 GHz , nhanh hơn 8 lần so với chip 32 bit tiêu chuẩn mà chúng ta đã từng sử dụng! Sức mạnh như vậy cho phép Revolve chạy phiên bản Linux đầy đủ trên board.
Một lý do khác khiến bộ điều khiển này có thể thành công là việc tích hợp dễ dàng với màn hình LCD , cụ thể là Màn hình Manga Màn hình plug-and-play đầy màu sắc, đa sắc thái này tích hợp hoàn hảo với Revolve
Hình Revolve (Preview)BTT SKR MINI Với chip xử lí mạnh mẽ, tích hợp nhiều tính hỗ trợ Stepper Drivers, UART,cũng như tính năng xử lí mặt bàn nhiệt in tốt hơn.
Hình Board BTT SKR MINI E3 V2 Chọn Board BTT SKR MINI E3 V2 cho máy in 3D bởi một số lí do sau:
- BTT SKR MINI E3 V2 được trang bị một vi xử lý ARM Cortex-M3 32-bit mạnh mẽ, cung cấp khả năng xử lý tốt hơn so với các board 8-bit thông thường, điều này giúp điều khiển chuyển động mượt mà và chính xác hơn.
- Nó đi kèm với các bộ điều khiển động stepper , mang lại khả năng điều khiển stepper motor một cách yên tĩnh và hiệu quả Các bộ điều khiển này giúp giảm tiếng ồn và cung cấp hiệu suất tốt hơn so với các loại bộ điều khiển cũ.
Phầm mềm thiết kế
2.3.1 Cho biết những phần mềm nào hỗ trợ việc in 3D
Có nhiều phần mềm hỗ trợ việc in 3D, và dưới đây là một số phần mềm phổ biến được sử dụng trong lĩnh vực in 3D:
1 Ultimaker Cura: Đây là một phần mềm in 3D mã nguồn mở phổ biến và miễn phí Nó hỗ trợ nhiều loại máy in 3D khác nhau và cung cấp các công cụ để chuẩn bị và tùy chỉnh mô hình trước khi in.
2 PrusaSlicer: Phần mềm này được phát triển bởi Prusa Research, nhà sản xuất máy in 3D nổi tiếng Nó hỗ trợ nhiều loại máy in 3D và có các tính năng mạnh mẽ để tùy chỉnh quá trình in.
3 Simplify3D: Đây là một phần mềm trả phí có khả năng tùy chỉnh cao và hỗ trợ nhiều loại máy in 3D Simplify3D có một loạt tính năng tiên tiến để tối ưu hóa quá trình in và kiểm soát chất lượng.
4 Tinkercad: Đây là một công cụ trực tuyến miễn phí dành cho người mới bắt đầu trong in 3D Tinkercad giúp bạn thiết kế mô hình 3D một cách dễ dàng bằng cách sử dụng giao diện kéo và thả.
5 Fusion 360: Phần mềm này của Autodesk được sử dụng chủ yếu cho thiết kế CAD 3D, nhưng nó cũng có tích hợp các công cụ cho in 3D và là lựa chọn tốt cho người muốn tạo ra các mô hình phức tạp.
6 OpenSCAD: Đây là một phần mềm mã nguồn mở dựa trên ngôn ngữ lập trình để tạo ra các mô hình 3D Nó phù hợp cho những người có kiến thức về lập trình.
7 Blender: Mặc dù ban đầu được phát triển cho việc tạo hoạt hình và đồ họa 3D, Blender cũng có các tính năng cho việc thiết kế và chuẩn bị mô hình cho in 3D.
8 Meshmixer: Phần mềm này chủ yếu được sử dụng để chỉnh sửa và sửa lỗi mô hình 3D trước khi in Nó là một công cụ hữu ích để làm cho mô hình của bạn sẵn sàng cho quá trình in.
2.3.2 Cách Thực hiện xuất bản vẽ từ phần mềm bất kỳ để chạy được trên máy in 3D. Để thực hiện xuất bản vẽ từ phần mềm và chạy được trên máy in 3D, bạn cần thực hiện các bước sau:
1 Thiết kế hoặc Tải một Mô hình 3D:
- Bạn có thể tự thiết kế mô hình 3D bằng sử dụng phần mềm thiết kế 3D như Blender, Tinkercad, Fusion 360, hoặc bất kỳ phần mềm thiết kế 3D nào khác.
- Hoặc bạn có thể tải về một mô hình 3D đã có từ các nguồn trực tuyến như Thingiverse, MyMiniFactory, hoặc GrabCAD.
2 Chuẩn bị và Sửa Lỗi Mô hình (nếu cần):
- Trước khi in, bạn nên sử dụng phần mềm sửa lỗi như Meshmixer để kiểm tra và sửa lỗi mô hình nếu có.
- Đảm bảo rằng mô hình không có lỗ hoặc các vấn đề khác có thể gây ra việc in không thành công.
- Sau khi mô hình đã được thiết kế hoặc chỉnh sửa, bạn cần xuất nó dưới dạng tệp STL hoặc OBJ Định dạng STL thường được sử dụng rộng rãi cho in 3D.
4 Chọn Phần Mềm Chuyển Đổi:
- Sử dụng phần mềm chuyển đổi STL (hoặc định dạng mô hình khác) thành G-code, đây là ngôn ngữ lệnh mà máy in 3D hiểu được Các phần mềm slicer như Ultimaker Cura,
PrusaSlicer, hoặc Simplify3D thường được sử dụng cho việc này.
5 Nhập Mô hình và Cài Đặt In 3D:
- Mở phần mềm slicer và nhập tệp STL của mô hình vào đó.
- Cài đặt các thông số in 3D như loại máy in, vật liệu in, độ phân giải lớp, và các thiết lập khác dựa trên mô hình và yêu cầu của bạn.
- Sau khi cài đặt in 3D, bạn cần thực hiện việc tạo G-code bằng cách chạy quá trình
"slicing" Phần mềm slicer sẽ chuyển đổi mô hình 3D thành chuỗi các lệnh và hướng dẫn máy in 3D cách in mô hình.
- Sau khi tạo G-code, bạn cần lưu tệp G-code này vào một thẻ SD hoặc truyền trực tiếp vào máy in 3D thông qua kết nối USB, tùy thuộc vào loại máy in của bạn.
- Cuối cùng, bạn có thể đưa thẻ SD hoặc máy in 3D trực tiếp thực hiện quá trình in dựa trên tệp G-code bạn đã tạo.
Phầm lập trình
2.4.1 Tìm hiểu mã lệnh lập trình in 3D
G-code là mã lệnh lập trình được sử dụng để điều khiển máy in 3D Các lệnh này được sắp xếp theo một định dạng cụ thể trong tệp văn bản để máy in thực hiện chính xác Ví dụ, lệnh G01 di chuyển đầu in đến một vị trí nhất định, trong khi lệnh G02 tạo ra một đường cong Lệnh G28 đưa đầu in về vị trí mặc định và lệnh M104 bật bộ gia nhiệt đầu in.
1 G28: Di chuyển máy in đến vị trí gốc (home), nơi máy in xác định lại vị trí khởi đầu.
2 G1: Lệnh di chuyển tới một vị trí cụ thể Ví dụ:
- `G1 X100 Y100 Z10`: Di chuyển đến tọa độ X0, Y0, Z.
3 G90: Đặt máy in vào chế độ tuyệt đối, nghĩa là toàn bộ các lệnh di chuyển sau đó sẽ được xác định dựa trên tọa độ tuyệt đối.
4 G91: Đặt máy in vào chế độ tương đối, nghĩa là các lệnh di chuyển sau đó sẽ được xác định dựa trên tọa độ tương đối so với vị trí hiện tại.
5 *M104: Đặt nhiệt độ duyệt in, ví dụ: `M104 S200` để đặt nhiệt độ duyệt in là 200 độ C.
6 M109: Đặt nhiệt độ in và chờ cho đến khi nhiệt độ đạt đến giá trị được chỉ định, ví dụ:
`M109 S200` để đặt nhiệt độ in là 200 độ C và chờ cho đến khi nhiệt độ đạt đến 200 độ C.
7 M140: Đặt nhiệt độ giường in, ví dụ: `M140 S60` để đặt nhiệt độ giường in là 60 độ C.
8 M190: Đặt nhiệt độ giường in và chờ cho đến khi nhiệt độ đạt đến giá trị được chỉ định, ví dụ: `M190 S60` để đặt nhiệt độ giường in là 60 độ C và chờ cho đến khi nhiệt độ đạt đến 60 độ C.
9 M106: Bật quạt làm mát máy in 3D, ví dụ: `M106 S255` để bật quạt với tốc độ tối đa.
10 M107: Tắt quạt làm mát máy in 3D.
11 M42: Bật hoặc tắt các đèn hoặc thiết bị ngoại vi khác.
12 M400: Chờ cho đến khi tất cả các lệnh trước đó đã hoàn thành trước khi thực hiện lệnh tiếp theo.
13 M500: Lưu các thiết lập cài đặt vào bộ nhớ EEPROM của máy in.
14 M501: Đọc các thiết lập cài đặt từ bộ nhớ EEPROM của máy in.
15 M502: Đặt lại tất cả các thiết lập cài đặt về giá trị mặc định.
2.4.2 Thực hiện vài ví dụ lập trình Gcode máy in 3d như cho máy chạy hình vuông, hình tròn, hình tam giác, chạy đường thẳng…
G28 ; Di chuyển máy in đến vị trí gốc
G1 X10 Y10 Z0.2 F3000 ; Đặt vị trí ban đầu
G1 Z0.1 ; Di chuyển xuống lớp đầu tiên
G1 X30 ; Di chuyển sang cạnh dài
G1 Y30 ; Di chuyển sang cạnh ngắn
G1 X10 ; Quay lại vị trí ban đầu
G1 Y10 ; Quay lại vị trí ban đầu
G28 ; Di chuyển máy in đến vị trí gốc
G1 X15 Y15 Z0.2 F3000 ; Đặt vị trí ban đầu
G1 Z0.1 ; Di chuyển xuống lớp đầu tiên
G2 X15 Y15 I12.5 J0 F1000 ; Vẽ hình tròn với tâm là (15, 15) và bán kính là 12.5 G1 Z5 ; Nâng máy in ra
G28 ; Di chuyển máy in đến vị trí gốc
G1 X15 Y15 Z0.2 F3000 ; Đặt vị trí ban đầu
G1 Z0.1 ; Di chuyển xuống lớp đầu tiên
G1 X15 Y15 ; Di chuyển đến đỉnh 3 (quay lại vị trí ban đầu)
G28 ; Di chuyển máy in đến vị trí gốc
G1 X10 Y10 Z0.2 F3000 ; Đặt vị trí ban đầu
G1 Z0.1 ; Di chuyển xuống lớp đầu tiên