Báo cáo bảo trì bảo dưỡng Đầu in của máy in 3d

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬTTHÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN CƠ SỞ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY BÁO CÁO BẢO TRÌ BẢO DƯỠNG ĐẦU IN CỦA MÁY IN 3D MÃ MÔN HỌC: IMAS320525 THỰC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BỘ MÔN CƠ SỞ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

BÁO CÁO BẢO TRÌ BẢO DƯỠNG ĐẦU IN CỦA MÁY IN 3D

MÃ MÔN HỌC: IMAS320525

THỰC HIỆN: NHÓM 07

LỚP: THỨ 5 TIẾT 7-8

GDVH: ThS TRẦN THÁI SƠN

Tp Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 11 năm 2024

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

Tỷ lệ % hoàn thành

1 Trương Công Bảo 22144246 Soạn nội dung 100%

2 Nguyễn Xuân Bách 22144247 Soạn nội dung 100%

3 Hồ Hoàng Việt 22144441 Soạn nội dung 100%

4 Lương Hữu Tài 22144389 Tổng hợp báo cáo 100%

5 Dương Thành

Thắng

22144403 Tổng hợp

powerpoint

100%

Ghi chú:

- Tỷ lệ: 100%

- Trưởng nhóm:

Nhận xét của giáo viên:

Ngày 13 tháng 03 năm 2024 Giáo viên chấm điểm

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MÁY IN VÀ ĐẦU IN 3D 5

1.1 Giới thiệu sơ bộ về máy in 3D 5

1.2 Giới thiệu về đầu in của máy in 3D 6

1.3 Nguyên lí hoạt động của máy in 3D 7

1.4 Ứng dụng của máy in 3D 7

1.4.1 Ứng dụng trong y học 7

1.4.2 Ứng dụng trong xây dựng 8

1.4.3 Ứng dụng trong sản xuất ô tô 8

CHƯƠNG 2: ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA ĐẦU IN 3D TRONG MÁY IN 3D 9

2.1 Sản phẩm của nhóm 9

2.2 Thông số kỹ thuật của đầu in 0.4 mm 9

2.3 Chọn vật liệu cho đầu in 9

CHƯƠNG 3: BẢO TRÌ VÀ BẢO DƯỠNG ĐẦU IN 11

3.1 Tầm quan trọng của kế hoạch bảo trì 11

3.2 Các quy tắc trước khi tháo đầu phun ra khỏi máy in 3D: 11

3.3 Quy trình tháo chi tiết đầu phun: 12

3.4 Bão dưỡng đầu phun 3D: 13

3.4.1 Tắc đầu phun (Clogging): 13

3.4.2 Đầu phun bị mòn: 15

3.4.3 Vòi phun bị rò rỉ nhựa: 16

TÀI LIỆU THAM KHẢO 18

MỞ ĐẦU

Lý do chọn đề tài

Ngày nay khoa học kỹ thuật ngày càng tiến bộ, công nghệ in 3D không chỉ phát triển mạnh mẽ trong công nghiệp mà nó còn vươn ra nhiều lĩnh vực khác như:

y học, xây dựng, chế tạo công cụ,… In 3D trở thành một trong những ngành công nghệ quan trọng đối với đời sống con người Công nghệ in 3D ngày càng tạo ra nhưng sản phẩm có chất lượng đáp ứng hầu hết nhu cầu của con người

Ngoài việc tích hợp nhiều sự tiến bộ của khoa học hiện nay như: cảm biến, code,… thì máy in 3D vẫn giữ được những sự cỗ điển của quá khứ và một trong số

đó chính đầu in của máy in 3D Đây là một bộ phận quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm cũng như là năng suất của quá trình in

Nhận thấy được sự quan trọng của đầu in trong máy in 3D, nhóm em đã quyết định chọn “ Bảo trì bảo dưỡng đầu in của máy in 3D” làm chủ đề nghiên cứu cũng như thực hiện quá trình bảo trì bảo dưỡng của mình

Mục đích của chủ đề

- Đảm bảo hiệu suất hoạt động ổn định của đầu in

- Kéo dài tuổi thọ đầu in

- Đảm bảo chất lượng sản phẩm

- Tăng cường độ an toàn trong vận hành

- Giảm thiểu thời gian dừng máy

- Tối ưu hoá quy trình in

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MÁY IN VÀ ĐẦU IN 3D 1.1 Giới thiệu sơ bộ về máy in 3D

Máy in 3D là một công nghệ đột phá cho phép tạo ra các vật thể ba chiều thực tế từ mô hình kỹ thuật số Khác với máy in 2D chỉ in ra hình ảnh phẳng, máy

in 3D có thể "in" ra các vật thể sống động với đầy đủ kích thước và chi tiết

Quá trình in 3D bắt đầu từ việc thiết kế mô hình 3D trên phần mềm CAD Sau đó, mô hình này được chuyển đổi thành các lớp mỏng và được "in" ra bằng cách sử dụng các vật liệu như nhựa, kim loại hay thậm chí là sô cô la

Máy in 3D mở ra vô số tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, từ sản xuất công nghiệp, y tế, giáo dục, đến nghệ thuật và giải trí Với khả năng tạo ra các vật thể độc đáo và phức tạp, máy in 3D đang dần thay đổi cách chúng ta tạo ra và sử dụng đồ vật

Hình 1.1 Máy in 3D

1.2 Giới thiệu về đầu in của máy in 3D

Đầu phun vật liệu trên máy in 3D là thiết bị quan trọng ảnh hưởng trực tiếp tới công đoạn lên mô hình Bởi vậy, đầu in 3D còn có tên gọi khác là vòi phun vật liệu

Trong phần thiết kế này, ta chọn đầu in 3D J Head vì nó dễ lắp ráp và giá thành rẻ Thêm vào đó nó in được hầu hết các vật liệu in, không bị phụ thuộc quá nhiều vào nguyên liệu in như trước kia

Cấu tạo của đầu phun nhựa in 3D: gồm 4 phần chính

+ Phần nung chảy vật liệu in: Nhiệt độ được duy trì tại mức làm nóng chảy vật liệu in Đầu gia nhiệt được gắn tại đây để duy trì nhiệt và có thêm cảm biến nhiệt độ để đo nhiệt độ

+ Phần tản nhiệt: có chức năng cách ly nhiệt giữa phần nung chảy với môi trường Vật liệu là nhôm và ống nhựa là Teflon (PTFE)

+ Phần dẫn vật liệu: Vật liệu được đưa tới phần nung qua một ống dẫn, đường kính ống từ 1.75mm-3mm

+ Phần mũi phun: dùng phun vật liệu in ở dạng lỏng sau khi được nung chảy, kích thước lỗ phun từ 0.2mm, 0,35mm, 0.4mmm,…

Hình 1.2 Cấu tạo đầu phun máy in 3D

1.3 Nguyên lí hoạt động của máy in 3D

Máy in 3D hoạt động dựa trên nguyên lý bồi đắp, nghĩa là từng lớp vật liệu

sẽ được chồng lên nhau cho đến khi tạo thành vật thể hoàn chỉnh Quá trình này có thể mất vài giờ hoặc vài ngày, tùy thuộc vào kích thước và độ phức tạp của vật thể Đây được gọi là quy trình tạo mẫu nhanh

Quá trình tạo mẫu nhanh bao gồm 4 bước sau:

Bước 1: Tạo mô hình 3D dạng mặt hay khối

Bước 2: Tiền xử lí:

- Chuyển đổi định dạng file CAD 3D sang định dạng file.stl xấp xỉ bề mặt dưới dạng tam giác

- Sử dụng các phần mềm thiết kế kết cấu hỗ trợ, kiểm tra file.stl và chỉnh sửa, cắt lớp chi tiết

- Xuất file Geode tạo đường chuyển động

Bước 3: Tạo mẫu tự động

Bước 4: Hậu xử lý: Tháo các bộ phận support, xử lý bề mặt,…

1.4 Ứng dụng của máy in 3D

1.4.1 Ứng dụng trong y học

Hiện nay nền y học rất phát triển, Những người bị mất đi tay hoặc chân đã

có cơ hội hoặt động như bình thường nhờ các bộ phận tay chân giả Tuy nhiên, giá thành của các bộ phận này khá cao, có thể lên đến hàng ngàn USD Nhờ công nghệ

in 3D có thể tạo ra những bộ tay chân giả với chi phí khoảng 100USD Các nhà khoa học công ty Autodesk và đại học Toronto đang phát triển một phần mềm cho phép quét các bộ phận bị khuyết tật, sau đó chế tạo các bộ phận này với chi phí thấp Chế tạo các cơ quan cấy ghép bên trong cơ thể:

Các nhà khoa học đã tạo ra một bước đột phá lớn trông việc cấy ghép các cơ quan bên trong cơ thể con người bằng công nghệ in 3D, được gọi là bioprinting Trong đó, các nhà khoa học đã lấy tế bào của con người từ sinh thiết hay tế bào gốc, nhân bản chúng trong đĩa petit, sau đó sử dụng như một loại mực sinh học để tạo các cơ quan nội tạng của con người tim, thận,… Các nhà khoa học hy vọng

rằng bioprinting sẽ có thể sắp xếp các tế bào một cách chính xác để mô phỏng hoàn toàn các chức năng của các cơ quan bên trong cơ thể Các cơ quan nhân tạo này có thể sử dụng để thử nghiệm thuốc, hay thậm chí có thể cấy ghép thay thế những cơ quan thật Nếu các cơ quan này được tạo ra từ tế bào gốc của bệnh nhân, nó sẽ ít có nguy cơ bị đào thải bởi hệ miễn dịch của người đó

1.4.2 Ứng dụng trong xây dựng

Ngày nay, công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa được phát triển hơn nhờ

áp dụng các khoa học kỹ thuật tiên tiến, trong đó có công nghệ in 3D trong xây dựng, việc thi công các công trình từ cầu đường đến các kiến trúc đòi hỏi sự tinh xảo chuyên nghiệp hơn

Đặc điểm của công nghệ in trong xây dựng là giải pháp không dùng khung

và áp dụng tường chịu lực, tường, sàn, mái, cầu thang đều dùng tấm 3D-2 bên được phun bê tông đá Nhà được xây dựng bằng công nghệ in 3D hoàn toàn bằng

bê tông cốt thép, cốt liệu nhỏ, kết cấu chịu lực không gian 3 chiều

Ý tưởng xây dựng nhà ở trên mặt trăng bằng in 3D đã xuất hiện ở một số trung tâm nghiên cứu trên thế giới Phương pháp in 3D trong xây dựng có thể mang lại những cải tiến đáng kể về chất lượng, tốc độ, chi phí, đặc biệt là chi phí lao động, cải thiện tính linh hoạt

1.4.3 Ứng dụng trong sản xuất ô tô

Các linh kiện ô tô được chế tạo từ công nghệ in 3D đã được sử dụng một thời gian, tuy nhiên có một ý tưởng táo bạo hơn đó là chế tạo một chiếc ô tô bằng công nghệ in 3D Chiếc xe được sản xuất năm 2013, có 2 bánh và có thể chở được

2 hành khách, với các chi tiết được làm chủ yếu từ nhựa nhờ in 3D chiếc xe được trang bị động cơ hybrid được làm bằng sắt

Mặc dù chiếc xe có thể chưa hoàn hảo, nhưng nó đã mở ra một hướng phát triển mới cho ngành sản xuất ô tô Với công nghệ in 3D, những chiếc ô tô có thể chế tạo từ loại vật liệu rẻ, nhẹ và bền không kém sắt thép, trong khi có thể dễ dàng gia công tạo đường nét

CHƯƠNG 2: ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA ĐẦU IN 3D TRONG MÁY IN 3D 2.1 Sản phẩm của nhóm

Nhóm chọn đầu in 0.4mm

Ưu điểm:

Độ chính xác cao: Đầu đùn 0.4 mm có thể tạo ra các chi tiết nhỏ và chính xác cao, giúp tạo ra các sản phẩm có độ phân giải cao

Đa dạng ứng dụng: Thích hợp cho nhiều loại sản phẩm khác nhau tự thiết kế

đồ chơi, phụ kiện điện tử đến các bộ phận cấu tạo của máy móc

Tốc độ in nhanh: Với đầu đùn nhỏ, máy in có thể hoàn thành các lớp in nhanh chóng, tăng hiệu suất làm việc

2.2 Thông số kỹ thuật của đầu in 0.4 mm

Độ phân giải: 0.4 mm

Độ chính xác: Thường dao động khoảng 0.1 mm

Tốc độ in: Tùy thuộc vào thiết bị, thường từ 5 đến 20 trang/phút

Độ bền: Thường có thể in khoảng 1,000 đến 5,000 trang trước khi cần thay bản nháp

Hình 2.1 Đầu đùn 0.4 mm

Tính năng đặc biệt: Một số đầu in có thể hỗ trợ in đa màu, in trực tiếp từ máy tính, hoặc có khả năng in 3D

2.3 Chọn vật liệu cho đầu in

Nhóm chọn vật liệu thép

Ưu điểm:

Độ bền cao: Thép là vật liệu cực kỳ bền và chịu được mài mòn tốt, đặc biệt khi in với các loại sợi nhựa có tính mài mòn như carbon fiber hoặc nhựa chứa kim loại Điều này giúp kéo dài tuổi thọ của đầu in, giảm tần suất thay thế

Khả năng chịu nhiệt tốt: Thép có khả năng chịu nhiệt cao, giúp duy trì hiệu suất

ổn định khi đầu in phải hoạt động ở nhiệt độ cao trong thời gian dài

Độ chính xác cao: Đầu in bằng thép có thể duy trì độ chính xác cao trong quá trình in, giúp tạo ra các sản phẩm với chi tiết tinh xảo và chất lượng cao

Phù hợp với nhiều loại vật liệu: Đầu in bằng thép thường có khả năng tương thích với nhiều loại sợi nhựa khác nhau, từ PLA, ABS đến các loại sợi nhựa đặc biệt như Nylon, PETG

Giảm thiểu rủi ro kẹt đầu in: Với khả năng chịu mài mòn tốt, thép giúp giảm thiểu rủi ro kẹt đầu in do các hạt nhựa hay tạp chất

Dễ bảo trì: Thép không gỉ cũng dễ dàng vệ sinh và bảo trì, giúp duy trì hiệu suất

in ấn tốt nhất mà không tốn quá nhiều công sức

Chi phí thấp

CHƯƠNG 3: BẢO TRÌ VÀ BẢO DƯỠNG ĐẦU IN 3.1 Tầm quan trọng của kế hoạch bảo trì

Lập kế hoạch và lịch trình bảo trì hiệu quả, họ có thể tăng năng suất lên đến 45% Và với việc liên tục cải thiện kế hoạch, họ có thể đạt được mức năng suất đáng chú ý lên đến 55% hoặc 60%

Cụ thể một số lợi ích quan trọng của việc bảo trì theo kế hoạch và lịch trình:

 Tiết kiệm thời gian và nguồn lực: Bảo trì theo kế hoạch giúp ngăn ngừa sự

cố và hỏng hó bất ngờ, từ đó giúp tiết kiệm thời gian và nguồn lực so với việc sửa chữa sau khi sự cố đã xảy ra Điều này có thể giảm thiểu thời gian dừng hoạt động và tăng hiệu suất làm việc

 Tăng tuổi thọ của tài sản: Việc thực hiện bảo trì theo lịch trình giúp duy trì tài sản và thiết bị trong tình trạng tốt nhất, từ đó kéo dài tuổi thọ của chúng Điều này giúp tránh được việc phải đầu tư vào việc thay thế sớm hoặc sửa chữa đắt đỏ

 Tăng đáng tin cậy và sự ổn định: Bảo trì kế hoạch và lịch trình giúp đảm bảo rằng hệ thống hoạt động một cách ổn định và đáng tin cậy Điều này làm giảm nguy cơ gián đoạn trong sản xuất hoặc cung ứng dịch vụ, cải thiện hài lòng của khách hàng và tạo ra uy tín cho tổ chức

 Tiết kiệm chi phí dự phòng: Khi bạn biết được khi nào cần thực hiện bảo trì, bạn có thể dự trù nguồn lực và vật liệu cần thiết trước Điều này giúp tránh việc lưu trữ dự phòng không cần thiết và giảm thiểu lãng phí

 Đảm bảo an toàn: Bảo trì định kỳ giúp đảm bảo rằng tất cả các yếu tố an toàn được kiểm tra và tuân theo Điều này làm giảm nguy cơ tai nạn và chấn thương cho người lao động và người sử dụng cuối

3.2 Các quy tắc trước khi tháo đầu phun ra khỏi máy in 3D:

 Tắt nguồn điện: Hãy đảm bảo rằng máy in 3D đã được tắt nguồn điện trước khi tháo đầu phun ra

 Chờ máy nguội: Hãy chờ một thời gian để đầu phun và các bộ phận khác nguội hẳn Việc chạm vào các bộ phận nóng có thể gây bỏng nghiêm trọng

 Chuẩn bị dụng cụ phù hợp: Sử dụng các công cụ chuyên dụng như cờ lê hoặc kìm phù hợp với đầu phun Tránh dùng công cụ không phù hợp vì dễ làm trầy hoặc gãy đầu phun

 Làm sạch khu vực làm việc: Giữ cho khu vực làm việc sạch sẽ và gọn gàng

để tránh làm mất các bộ phận nhỏ và giảm thiểu rủi ro gây hư hỏng

 Ghi chú vị trí: Ghi lại các bước tháo lắp để dễ dàng lắp lại sau này

 Tham khảo hướng dẫn sử dụng: Đọc kỹ hướng dẫn sử dụng của máy in 3D

để nắm rõ các bước tháo lắp đầu phun một cách chính xác

 Bảo quản các bộ phận sau khi tháo: Khi tháo xong, giữ lại đầu phun và các

bộ phận liên quan ở nơi an toàn để tránh thất lạc hoặc làm hỏng

3.3 Quy trình tháo chi tiết đầu phun:

1 Nắp đậy

bộ đùn

Dùng lục giác

Xoay ngược chiều kim đồng hồ

tháo 3 ốc ra

2 Bộ tăng

chỉnh Bằng tay

Dùng tay bật bộ đầu phun ra khỏi

bộ đùn

Tháo bộ

đầu phun Bằng tay

Dùng tay bật bộ đầu phun ra khỏi

bộ đùn

3 Ống dẫn

đùn Bằng tay

Dùng tay bật ống dẫn đùn ra khỏi

bộ đùn

5 Bánh

răng đùn Bằng tay

Dùng tay bật bánh răng đùn ra

khỏi bộ đùn

phun

Kiềm+ cờ lê

Dùng kiềm kẹp khối gia nhiệt và dùng cờ lê tháo vòi phun ra

7 Bộ phận

tản nhiệt Bằng tay

Xoay ngược chiều kim đồng hồ vặn bộ phận tản nhiệt ra khỏi

khối gia nhiệt

3.4 Bão dưỡng đầu phun 3D:

3.4.1 Tắc đầu phun (Clogging):

+ Nguyên nhân:

 Dây tóc bẩn: Các hạt bụi bẩn trong môi trường in có thể mắc vào dây tóc nếu không được bảo quản đúng cách Những hạt gây ô nhiễm này sau đó được đưa vào vòi khi dây tóc được đưa qua Bên trong vòi phun, các hạt bụi cuối cùng bị đốt cháy gây ra sự tích tụ vật liệu carbon hóa và tắc nghẽn Đây cũng là một rủi ro nếu bản thân máy in 3D tích tụ bụi

 Chuyển đổi vật liệu: Một nguyên nhân khác gây kẹt đầu phun là không vệ sinh đầu phun giữa các lần chuyển đổi vật liệu Ví dụ: nếu bạn in 3D PLA và muốn chuyển sang ABS, bạn phải luôn làm sạch đầu phun ở giữa Có một số kỹ thuật làm sạch đầu phun giữa các lần thay dây tóc để loại bỏ cặn, bao gồm kéo nguội hoặc sử dụng bàn chải sắt để loại bỏ cặn ở bên ngoài đầu nóng

 Nhiệt độ in: Đặt máy in 3D của bạn ở nhiệt độ sai cũng có thể dẫn đến tắc nghẽn Mặt khác, nếu nhiệt độ vòi phun quá thấp, dây tóc sẽ không tan chảy đúng cách, điều này có thể dẫn đến tích tụ vật liệu và áp suất

bên trong vòi phun Mặt khác, nếu nhiệt độ in quá nóng, nó có thể dẫn đến hiện tượng gọi là rão nhiệt Đây là khi nhiệt từ vòi tỏa ra xa hơn trong cơ chế máy đùn, cơ chế này bắt đầu làm chảy dây tóc trước khi

nó chạm tới đầu nóng Nếu điều này xảy ra, các bánh răng đùn của máy in 3D sẽ không thể đưa sợi dây tóc đi qua đúng cách dẫn đến tắc nghẽn

 Chiều cao đầu phun: Nếu đầu phun máy in 3D của bạn được đặt quá gần bàn in, nó có thể dẫn đến tắc nghẽn Điều này là do vòi phun sẽ không thể đặt đúng lớp sợi nóng chảy đầu tiên lên giường in Thay vào đó, nhựa nhiệt dẻo nóng chảy sẽ phủ bên ngoài vòi phun và dính vào nó Điều này có thể gây tắc nghẽn bên ngoài cũng như dẫn đến dây tóc rút vào bên trong dây tóc, có thể gây tắc nghẽn bên trong + Cách khắc phục:

 Làm sạch dây tóc: Nếu bạn đang xử lý tình trạng tắc nghẽn một phần,

sử dụng dây tóc làm sạch chuyên dụng là một cách hiệu quả để loại bỏ các mảnh vụn của vòi phun Các sợi làm sạch thường dựa trên nylon nhưng chúng được thiết kế đặc biệt để làm sạch chứ không phải để in 3D Để sử dụng dây tóc làm sạch, chỉ cần làm nóng máy in 3D của bạn đến nhiệt độ cao hơn một chút so với nhiệt độ bạn đã sử dụng cho công việc in gần đây nhất của mình Hãy cảnh giác với việc đặt nhiệt

độ quá cao vì điều này có thể gây ra hiện tượng cháy dây tóc bị tắc bên trong vòi phun

Khi đầu phun ở nhiệt độ phù hợp, hãy đưa dây tóc làm sạch qua đầu phun Bạn sẽ nhận thấy dấu vết của dây tóc ban đầu thoát ra cùng với dây tóc làm sạch, điều đó có nghĩa là quá trình làm sạch đang hoạt động Tiếp tục đẩy dây tóc làm sạch ra ngoài cho đến khi sạch Máy in 3D của bạn sẽ hoạt động tốt từ đó

 A-xê-tôn: Nếu các phương pháp kéo không đủ thông thoáng đầu phun, bước tiếp theo sẽ là tháo đầu nóng ra khỏi máy in 3D và làm sạch nó Một phương pháp phổ biến để làm sạch vòi phun là sử dụng dung môi như axeton Sử dụng axeton là hiệu quả nhất với dây tóc ABS Về phần mình, PLA có thể được hòa tan bằng cách sử dụng etyl axetat Với phương pháp này, chỉ cần nhúng đầu phun vào axeton hoặc dung môi trong vài giờ Từ đó, sẽ dễ dàng loại bỏ những phần còn lại của các hạt dây tóc gây ra tắc nghẽn