Đầu đề luận văn: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY IN 3D FDM SÁU ĐẦU KẾT HỢP IN NĂM TRỤC TẠO MẪU IN ĐA MÀU SẮC VÀ KHÔNG CẦN IN SUPPORT RESEARCHING, DESIGNING AND MANUFACTURING A SIX HE
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
Giới thiệu về máy in 3D
Máy in 3D là thiết bị tạo hình sản phẩm ba chiều bằng cách chồng lớp vật liệu như nhựa hoặc kim loại Quá trình này được điều khiển bởi một hệ thống máy tính và đầu phun, cho phép hoàn thiện sản phẩm một cách chính xác và hiệu quả.
Công nghệ in 3D là phương pháp sản xuất bồi đắp dựa trên thiết kế 3D của sản phẩm, trong đó dữ liệu thiết kế được chuyển đổi thành Gcode qua phần mềm cắt lớp (Slicer) Dữ liệu này sau đó được nạp vào máy in 3D, cho phép tạo hình sản phẩm với độ chính xác cao và chi tiết Hiện nay, người dùng có thể lựa chọn nhiều phương pháp in 3D khác nhau như SLA, FDM, SLS, DMLS và LDM.
Hình 1 1 Hình ảnh minh họa máy in 3D
Công nghệ in 3D mang đến sự đa dạng về sản phẩm, cho phép tạo ra các hình khối từ đơn giản đến phức tạp Ứng dụng của công nghệ này rất phong phú, trải dài qua nhiều lĩnh vực như y tế, sản xuất chế tạo, ô tô, hàng không vũ trụ, quốc phòng và giáo dục.
Công nghệ in 3D mang lại nhiều lợi ích đáng kể cho cá nhân và doanh nghiệp, tạo ra một cuộc cách mạng lớn trong thời đại hiện nay.
- Tăng tốc độ sản xuất
- Dễ dàng tiếp cận, ứng dụng
- Tạo ra mẫu có chất lượng cao
- Thiết kế sáng tạo và tự do tùy biến
Tính cấp thiết của đề tài
Công nghệ in 3D màu đang được ứng dụng rộng rãi, cho phép tạo ra các đối tượng đa sắc một cách nhanh chóng và chính xác Phương pháp này không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn mang lại hiệu quả cao trong nhiều lĩnh vực hiện nay.
Việc tạo ra các đối tượng có tính thẩm mỹ vượt trội so với phương pháp tô màu thủ công không chỉ giúp giảm thiểu bước xử lý hậu kỳ mà còn tiết kiệm chi phí cho người dùng.
Hình 1 2 Ứng dụng của công nghệ in 3D đa màu
3D màu giúp kỹ sư và nhà thiết kế tiết kiệm chi phí và thời gian nhờ vào việc tạo ra các nguyên mẫu giống hệt nhau Các nhà làm phim có thể biến các mô hình kỹ thuật số thành đạo cụ sống động, trong khi các nhà sản xuất mô hình tạo ra những mô hình thu nhỏ chân thực Ngoài ra, chuyên gia y tế cũng có thể tạo ra các mô hình giải phẫu chính xác, phục vụ cho công tác nghiên cứu và giảng dạy.
Tạo nguyên mẫu nhanh giúp các công ty biến ý tưởng thành bằng chứng thực tế, nâng cao các khái niệm thành nguyên mẫu chính xác, giống như sản phẩm cuối cùng Việc sử dụng công nghệ 3D đủ màu cho phép nhóm phát triển sản phẩm thử nghiệm nhiều tùy chọn màu sắc và thực hiện nghiên cứu với khách hàng trước khi tiến hành sản xuất.
Trong ngành giải trí phim ảnh, việc sử dụng đạo cụ và mô hình in 3D đang làm mờ ranh giới giữa mô hình vật lý và hiệu ứng kỹ thuật số Các nghệ sĩ hiện nay có thể tạo ra những mô hình chi tiết và chân thực thông qua phần mềm tạo mô hình 3D, sau đó nhanh chóng biến chúng thành hiện thực chỉ trong vài giờ nhờ vào công nghệ in 3D đa màu sắc.
Ứng dụng trong nghệ thuật và đồ chơi bao gồm việc tạo ra các bức tượng và mô hình với nhiều độ phức tạp và màu sắc đa dạng, phục vụ cho mục đích sưu tầm, trang trí hoặc làm quà tặng.
Trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, bác sĩ X quang, bác sĩ phẫu thuật và chuyên gia y sinh đang ngày càng áp dụng công nghệ in 3D để tạo ra các mô hình chính xác về đặc điểm giải phẫu Những mô hình 3D này không chỉ hỗ trợ lập kế hoạch trước phẫu thuật mà còn giúp hình dung trong quá trình phẫu thuật và phục vụ cho giáo dục Công nghệ in 3D cho phép các chuyên gia y tế sản xuất những mô hình phức tạp với chi tiết tinh vi mà các công nghệ khác không thể thực hiện được.
In 3D nhiều trục
Khi làm việc với các mô hình và chi tiết phức tạp, việc sử dụng nhựa PLA để in hỗ trợ cho các cấu trúc phức tạp là rất quan trọng Đồng thời, việc áp dụng công nghệ in đa trục và in không đồng phẳng cũng trở nên cần thiết để đạt được kết quả tốt nhất.
Hầu hết các quy trình in 3D hiện nay thực chất là “phẳng”, với phương pháp in 3D tiêu chuẩn tương tự như in 2,5D Trong quá trình này, trục X và Y di chuyển đồng thời, trong khi trục Z chỉ hoạt động khi trục X và Y dừng lại, cho phép đầu in nâng lên để in lớp tiếp theo.
Những hạn chế của việc vẫn sử dụng phương pháp cũ để in:
- Những đường in xếp chống lên nhau tạo thành các bậc liên tiếp làm cho mẫu in trở nên không được mịn màng, không được đẹp mắt
Để in những chi tiết phức tạp như chi tiết vươn ra khỏi đế hoặc lơ lửng, cần phải thêm một lớp nhựa mỏng làm đế Sau khi hoàn tất quá trình in, việc cắt bỏ phần nhựa thừa đòi hỏi sự tỉ mỉ, gây tốn thêm công sức và thời gian.
- Ở những trường hợp không mong muốn, hay in ra những sản phẩm quá phức tạp, đầu in có thể phá hủy luôn mẫu in
- Tốc độ in 3D đa trục rõ ràng là nhanh hơn rất nhiều so với chỉ in 3D 3 trục rhoe kiểu truyền thống
Hình 1 3 In 3D buộc phải dùng cơ cấu support
Cần thêm phương pháp in mới để hỗ trợ đó là in nhiều trục
Hiện nay, Slic3r là phần mềm cắt lát phổ biến được sử dụng để phát triển mã G cho in 3D, hỗ trợ nhiều trục và in không.
5 đồng phẳng Ngoài ra người ta còn dùng thêm phần mềm Rhino và Grasshopper trong dự án nghiên cứu Open 5X Printer của hãng Prusa.
Tại sao lại sử dụng công nghệ FDM
Máy in 3D FDM hoạt động bằng cách đùn các sợi nhựa nóng chảy, sau đó in từng lớp để dần tạo ra cấu trúc chi tiết của sản phẩm dưới dạng khối 3D.
Máy in 3D công nghệ FDM sở hữu vòi phun có đường kính nhỏ từ 0.25 đến 1mm, cho phép tạo ra các nguyên mẫu bằng nhựa dẻo Công nghệ này không chỉ mang lại khả năng chế tạo sản phẩm đa dạng mà còn hỗ trợ việc kết hợp nhiều màu sắc khác nhau.
Máy in 3D công nghệ FDM có cấu tạo cơ khí đặc trưng, cho phép kết hợp nhiều trục và thay đổi đầu in, giúp in ấn đa dạng màu sắc.
Vật liệu tạo mẫu cho công nghệ FDM có đặc tính kỹ thuật ưu việt, khả năng chịu đựng tốt trước các tác nhân môi trường Công nghệ này cho phép in ấn nhiều màu sắc dễ dàng, đồng thời chi phí vật liệu thấp hơn so với công nghệ in SLA và SLS.
Hình 1 4 Công nghệ in 3D FDM
Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu - thiết kế - chế tạo ra một chiếc máy in 3D gồm 6 đầu in có khả năng in được mẫu nhiều màu sắc
Máy in có “cơ cấu chuyển đổi đầu in” thông minh linh hoạt trong quá trình in
Có cơ cấu để in nhiều trục để in những chi tiết phức tạp không cần sử dụng cơ cấu đỡ support
Bảng 1 1 Bảng phân tích SWOT: Điểm mạnh Điểm yếu Cơ hội Thách thức
Kết hợp được việc in được nhiều màu và đa vật liệu tạo mẫu trực quan
Công nghệ in FDM cho chất lượng mẫu in không mịn màng, chính xác bằng các công nghệ khác
Thị trường in 3D rất tìm năng, đang trên đà phát triển mạnh mẽ
Thách thức về thiết kế, chế tạo, lập trình điều khiển để tạo ra máy in đảm bảo chất lượng
Tạo ra mô hình có chi phí thấp, thời gian tạo mẫu nhanh hơn
Mẫu in bị giới hạn bởi số lượng màu sắc nhất định không thể in được quá nhiều màu
Trên thị trường, các hãng thường chú trọng vào chất lượng mô hình nhưng lại thiếu sự đa dạng về màu sắc, và ngược lại Việc đảm bảo cả hai yếu tố này sẽ dẫn đến chi phí tạo mẫu rất cao.
Thách thức về sự cạnh tranh của các hãng khác
Tạo ra mô hình có độ phức tạp nhờ in nhiều trục
Tính ứng dụng cao, có thể phát triển theo nhiều hướng
Chưa có phần mềm cắt lớp chuyên dụng cho đề tài này
Hạn chế được tối đa việc sử dụng in nhựa support cho mẫu in
Thông số kỹ thuật máy in 3D cần thiết kế
- Máy in 3D gồm 6 đầu in với công nghệ FDM hỗ trợ in nhựa PLA nhiều màu sắc
- Có cơ cấu thay đổi đầu in thông minh, linh hoạt để hỗ trợ in nhiều màu
Máy in được trang bị cơ cấu in đa trục, cho phép in các mẫu có biên dạng nhấp nhô, cong vênh và lơ lửng, giúp giảm thiểu tối đa việc sử dụng các công cụ hỗ trợ.
- Tạo được mẫu in có kích thước 180x180x150 mm
- Độ chính xác vị trí 0.2 mm
- Nhiệt độ vòi in có thể điều chỉnh tối đa lên đến 240 o C
Tổ chức của đồ án
Chương 1: Tìm hiểu tổng quan về công nghệ in 3D cũng như tính cấp thiết, ứng dụng của đề tài trong nhiều lĩnh vực
Chương 2: Tìm hiểu những máy in 3D trên thị trường từ đó đưa ra những phương án sau đó đưa ra những phân tich - lựa chọn cho phù hợp với yêu cầu đặt ra của máy in Chương 3: Tinh toán – thiết kế cơ khí cho máy in 3D, lựa chọn các phần cơ khí với thông số tính toán phù hợp như động cơ, thanh trượt, vitme, đai, pulley, đầu nung,
Chương 4: Tính toán và lựa chọn các thiết bị điện cho máy in 3D, xây dựng sơ đồ đấu nối mạch điện và các thiết bị ngoại vi, đảm bảo máy in hoạt động một cách trơn tru
Chương 5: Tiến hành xây dựng lưu đồ giải thuật cho thay đầu in, in nhiều màu và in không đồng phẳng, viết phần mềm cắt lớp kết hợp, cấu hình firmware cũng như điều khiển máy in 3D
Chương 6: Tổng kết quá trình thực nghiệm, lắp ráp máy in, đánh giá chất lượng mẫu in, đưa ra hướng phát triển của đề tài trong tương lai
CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU - NGHIÊN CỨU - LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
Ý tưởng về cơ cấu thay đầu in
2.1.1 Máy in 3D Original Prusa MMUS2:
Hình 2 1 Máy in 3D Original Prusa MMUS2
Hình 2 2 Cơ cấu đẩy nhựa của máy in 3D
- Kích thước mấu in: 250 x 210 x 210 mm
- Hỗ trợ in nhựa: PLA, ABS, PETG, vật liệu hòa tan (BVOH, PVA)
- Tốc độ di chuyển tối đa: 200+ mm / s
- Nhiệt độ vòi phun tối đa: 300 ° C / 572 ° F
- Nhiệt độ tấm nhiệt tối đa: 120 ° C / 248 ° F
- Hỗ trợ in tối đa 5 sợi nhựa Đặc điểm nổi bật:
- Là bộ sản phẩm độc đáo cho phép máy in 3D in tối đa 5 sợi nhựa cùng một lúc
Hệ thống dẫn nhựa nạp từ MMU2S tới Extruder sử dụng một dây dẫn ống PTFE duy nhất, giúp quá trình nạp sợi nhựa trở nên dễ dàng và giảm thiểu tình trạng kẹt.
- MMU2S đi kèm với Filament Buffer, một thiết bị được thiết kế để ngăn chặn sợi nhựa bị rối trong quá trình nạp / rút nhựa
- Hoạt động ở hai chế độ : Multi-Material Mode và Single Mode (Chế độ đơn giống như in trên MK3S/2.5S)
Hình 2 3 Cơ cấu đổi đầu in của máy in 3D Ảnh của Công nghiệp in 3D
- Kích thước máy in: 580x550x800 mm
- Kích thước mẫu in: 300x200x300 mm
- Nhiệt độ vòi phun tối đa 500 o C
- Nhiệt độ bàn in tối đa 200 o C
- Tốc độ in 0 – 200 mm/giây
- Số lượng đầu in hỗ trợ 4 đầu
- Hỗ trợ in kết hợp nhiều loại nhựa như: PLA, ABS
2.1.3 BIQU Hermit Crab Quick Extruder Toolchanger:
Thông tin về cơ cấu:
Hermit Crab BIQU là một công cụ thay đổi máy đùn nhanh chóng, giúp tiết kiệm thời gian cho những người yêu thích in 3D Với khả năng tráo đổi nóng, người dùng có thể dễ dàng thay thế máy đùn khi gặp tắc nghẽn, in nhiều màu hoặc sử dụng nhiều loại sợi khác nhau Chỉ với một lực nhấn của kẹp lò xo, việc tháo lắp máy đùn trở nên đơn giản và thuận tiện hơn bao giờ hết.
Bộ thay đổi công cụ cần tích hợp nhiều giao diện chức năng quan trọng như thanh sưởi, quạt CNC, quạt nguyên bản, nhiệt điện trở, động cơ bước/máy đùn, công tắc giới hạn, cảm ứng BL tự động và cảm biến dây tóc Đặc biệt, với đầy đủ chân cắm, cảm ứng BL và công tắc giới hạn có thể hoạt động đồng thời, cùng với bộ phát hiện hết dây tóc và cảm biến dây tóc thông minh, giúp tối ưu hóa quy trình làm việc.
Dụng cụ thay nhanh của BIQU bao gồm một tấm cố định với 4 chốt định vị, cơ cấu khóa kẹp lò xo và 3 tấm dụng cụ hoán đổi Để sử dụng, hãy chọn bộ chuyển đổi phù hợp với máy in của bạn và gắn tấm cố định vào thanh ray lót hoặc thanh ray khe chữ V Tiếp theo, vặn dây từ máy in vào các khối đầu cuối trên tấm cố định và gắn đầu nóng, vặn dây vào các khối đầu cuối trên tấm dụng cụ Đừng quên tắt và rút phích cắm máy in trước khi thực hiện.
Hình 2 4 Công cụ thay đầu in nhanh bằng tay của hãng Hermt Crab BIQU Bảng 2 1 Bảng so sánh ưu nhược điểm của các phương án:
Phương án Ưu điểm Nhược điểm
Dùng bộ đẩy nhựa của Prusa
Chỉ cần dùng duy nhất một đầu in, tiết kiệm được nhiều linh kiện Đầu in trở nên gọn nhẹ, không bị vướng sợi nhựa
Gây lãng phí nhựa, cần phải in hết phần nhựa thừa
Cơ cấu khóa chắc chắn vì có chốt định vị và nam châm hút
Thay đổi được nhiều đầu in linh hoạt
Cơ cấu khóa được thay băng tay, chưa có phương án thay tự động
Cơ cấu khóa chắc chắn Dùng động cơ để khóa nên tốn thêm nhiều linh kiện Đầu in trở nên nặng nề
- Lựa chọn phương án cơ cấu khóa đầu in để thay từng đầu in
- Kết hợp sử dụng bộ đùn nhựa để có thể rút đẩy đầu in
Ý tưởng về phương pháp in nhiều trục
Hình 2 5 Máy phay CNC 5 trục
Máy 5AxisMaker là hệ thống chế tạo máy tính để bàn đa năng, tích hợp nhiều đầu công cụ như đầu in 3D, bộ định tuyến CNC, máy cắt dây, tia nước và đầu dò cảm ứng, phục vụ cho nhiều ứng dụng chế tạo khác nhau.
- Kích thước tổng thể: 790 x 580 x 800 mm
- Thể tích bản dựng: 400 x 400 x 400 mm
- Độ phân giải cơ học: 36 micron (trục X, Y, Z)
- Kích thước vòi tiêu chuẩn: 0,6 mm
2.2.3 Impressive 4-Axis Non-Planar 3D Printing
RotBot là một phiên bản cải tiến của Prusa MK3, được trang bị bảng điều khiển DUET và đặc biệt là đầu công cụ nghiêng 45° có khả năng xoay hoàn toàn Điều này không chỉ tạo ra những hình ảnh ấn tượng trong quá trình in mà còn cho phép in các cấu trúc nhô ra mà không cần hỗ trợ, mang lại sự linh hoạt và sáng tạo cho người dùng.
Hiện nay, việc tạo Gcode cho in 3D vẫn còn hạn chế, dẫn đến tình trạng in không phẳng và chưa có đột phá trong in nhiều trục Thực tế cho thấy, thách thức lớn không nằm ở phần cứng mà chính là phần mềm cắt lát và các phương pháp cắt lát mới.
Hình 2 7 Hình ảnh cơ cấu đầu in hoạt động 4 trục Bảng 2 2 Bảng so sánh ưu nhược điểm của các phương án
Phương án Ưu điểm Nhược điểm
Dùng bàn xoay máy phay CNC 5 trục
Bàn in xoay được thêm 2 trục giúp cho máy in được những biên dạng phức tạp
Bàn in chắc chắn, cứng vững Đầu in được giải phóng giúp nó có nhiều phương án thay đầu
Mẫu in có thể bị văng ra trong lúc bàn xoay
Rủi ro đầu in va phải bàn in hay mẫu in
5 Axis Maker Đầu in di chuyển linh hoạt Đầu in trở nên phức tạp, khó có thể thay đầu in
Có khả năng in được một số mặt cong
Thiết kế giúp đầu in giảm khả năng va chạm với mẫu in
Bị giới hạn ở những mẫu in phức tạp
Khó khăn trong việc thay đầu in
- Dùng cơ cấu bàn xoay để in được những biên dạng phức tạp, cong vênh nhấp nhô, lơ lửng
Phương án thiết kế
2.3.1 Phương án thiết kế cho cơ cấu đổi đầu in:
Phương án 1: Dùng động cơ điều khiển cơ cấu khóa
Hình 2 8 Hình ảnh minh họa cho cơ cấu
- Khối di chuyển gắp khóa mang theo một động cơ có thể xoay chốt khóa
- Khối đầu in được để riêng sẽ được khoét lỗ
Khối di chuyển đến vị trí chính xác và thực hiện việc đâm khóa qua lỗ của khối đầu in, sau đó động cơ sẽ xoay một góc để khóa chặt hai chi tiết lại với nhau Ưu điểm của phương pháp này là đảm bảo sự chính xác và độ bền cao trong quá trình lắp ráp.
- Cơ cấu được khóa rất chắc chắn
- Nguyên lý hoạt động đơn giản
- Cần động cơ để điều khiển cơ cấu khóa gắp này
- Cụm đầu in trở nên nặng nề
Phương án 2: Dùng cơ cấu hoàn bằng cơ, vít bi và kết hợp nam châm để khóa
Hình 2 9 Hình ảnh minh họa cho cơ cấu
- Nam châm được sử dụng để tăng định vị độ chắc chắn cho cơ cấu khóa
- Có các linh kiện hoàn toàn băng cơ như thành chốt, hay vit bi để khóa chặt cơ cấu thay đầu in Ưu điểm:
- Cơ cấu hoàn toàn bằng cơ, tiết kiệm được động cơ
- Không cồng kềnh nặng nề
- Khóa tương đối chắc chắn
- Cần bố trí, thiết kế thông minh hợp lý để chi tiết có thể khóa chặt
Căn cứ vào các tiêu chí:
- Cơ cấu đổi đầu linh hoạt
- Khóa chắc chắn, không bị xê dịch
- Cụm đầu in nhỏ gọn, không cồng kềnh nặng nề
- Tiết kiệm được động cơ cho cơ cấu khác
2.3.2 Phương án thiết kế cho cơ cấu bàn xoay
Phương án 1: Dùng cụm bàn xoay giống robot Delta
Hình 2 10 Hình ảnh minh họa cho cơ cấu
- Các động cơ được nối với các khớp có thể chuyển động lên xuống, qua đó bàn in có thể nghiêng, xoay được các góc mong muốn Ưu điểm:
- Hoạt động chính xác, mượt mà
- Cơ cấu khá vững chắc
- Cần nhiều động cơ để điều khiển
- Điều khiển và cân bàn khá phức tạp
Phương án 2: Cụm xoay theo hai trục UV
Hình 2 11 Hình ảnh minh họa cho cơ cấu
- Động cơ được nối với bộ truyền đai và động cơ, qua đó có thể quay được các trục mong muốn Ưu điểm:
- Chỉ cần 2 động cơ để mở rộng thêm 2 trục
- Góc quay tương đối rộng
- Cơ cấu tương đối chắc chắn
- Độ chính xác không cao
- Cơ cấu có moment khá lớn khi quay cần phải được tính toán
Dựa trên các tiêu chí:
- Bàn in chắc chắn, cứng vững
- Cân bàn dễ dàng, hoạt động mượt mà
2.3.3 Phương án thiết kế cho bộ đẩy nhựa
Bảng 1 2 Nguyên lý của bộ đẩy nhựa gian tiếp và trực tiếp
Phương án 1: Bộ đẩy nhựa trực tiếp
Hình 2 12 Hình ảnh minh họa
- Dùng động cơ để nối trực tiếp với khối đầu, thông qua cơ cấu lò xo, bánh răng, vòng bi để rút đẩy nhựa cho đầu in Ưu điểm:
- Sợi nhựa được đẩy gần với đầu in, nên chất lượng nung nóng tốt
- Do bố trí ngay cạnh nên sẽ hiếm xảy ra trường hợp nhựa không bị đẩy vào bộ phận nung
- Đầu in trở nên nặng nề,
- Cần rất nhiều động cơ để điều khiển
Phương án 2: Bộ đẩy nhựa gián tiếp
Hình 2 13 Hình ảnh minh họa cho cơ cấu
- Các sợi nhựa được nối với cụm đẩy nhựa
Hai trục động cơ được điều khiển linh hoạt, cho phép xoay đến vị trí cần thiết để đẩy hoặc rút sợi nhựa thông qua các ổ bi Ưu điểm của hệ thống này là khả năng điều chỉnh chính xác và hiệu quả trong quá trình xử lý sợi nhựa.
- Chỉ cần tốn 2 động cơ để rút đẩy cho 6 sợi nhựa
- Tránh tình trạng bị rối nhựa khi có quá nhiều nhựa nối vào các đầu in
- Bộ phận rút đẩy nằm cách xa đầu in ảnh hưởng phần nào đến việc đẩy nhựa vào bộ phần nung nóng
Căn cứ vào các tiêu chí:
- Cần ít động cơ để rút đẩy
- Đẩy nhựa trơn tru mượt mà
- Làm cho cơ cấu đầu in trở nên gọn nhẹ
Lựa chọn hệ thống truyền động cho máy in
Phương án 1: Truyền động Cartesian – XY
Bố trí trục X, Y, Z trong hệ thống máy cho phép trục Z nâng bàn tịnh tiến theo phương thẳng đứng nhờ vào hai trục vitme Trong khi đó, trục X và Y di chuyển đầu in theo phương ngang thông qua hệ thống thanh dẫn hướng và dây đai.
Hình 2 14 Cơ cấu truyền động Cartersian XY Ưu điểm:
- Độ chính khá xác cao
- Kết cấu đơn giản dễ thi công
- Các kết cấu có quán tính nhỏ, máy hoạt động êm hơn
- Khổ máy lớn in được các mẫu có kích thước lớn
- Cơ cấu phù hợp để ghá nhiều đầu in thuận lợi cho việc thay đầu in dễ dàng Nhược điểm:
- Khó căn chỉnh bàn in
- Khổ máy lớn, cồng kềnh gây khó khăn cho quá trình di chuyển
Phương án 2: Truyền động Cartesian – XZ
Trong cấu trúc này, bàn in di chuyển theo phương Y, trong khi đầu phun di chuyển theo phương XZ Hệ thống truyền động của trục XY sử dụng bộ truyền đai, còn trục Z sử dụng bộ truyền vít me và đai ốc.
Hình 2 15 Cơ cấu truyền động Cartesian XZ Ưu điểm:
- Kết cấu đơn giản, dễ thi công
- Chi phí rẻ, độ cứng vững tương đối cao
- Khó căn chỉnh bàn máy
- Do khối lượng các cơ cấu di động lớn nên quán tính lớn, dễ rung động
- Khó lắp đặt các bộ ghá thay đâu in, từ đó gây khó khăn trong việc thay đầu in
Sử dụng kết cấu robot delta
Hình 2 16 Kết cấu truyền động Robot Delta
Kết cấu này có ưu điểm là:
- Các kết cấu di động nhỏ nên quán tính máy nhỏ, di chuyển êm
- Có thể in được vật có chiều cao lớn
- Thời gian in nhanh hơn kết cấu Cartesian – XZ
Tuy nhiên nhược điểm của loại máy này là:
- Khổ máy lớn, gây khó khăn cho quá trình di chuyển
- Khó lắp đặt các bộ ghá thay đâu in, từ đó gây khó khăn trong việc thay đầu in
- Khó căn chỉnh bàn máy
Lựa chọn phương án truyền động:
Chọn phương án truyền động catersian XY để phù hợp với yêu cầu của máy in 3D.
Lựa chọn các phương án thiết kế bộ truyền động
Bảng 2 3 Bảng so sánh động cơ Động cơ bước Động cơ servo
Mạch driver Đơn giản (dễ dàng mua và điều khiển)
Phức tạp (người sử dụng phải mua mạch driver từ nhà sản xuất)
Tốc độ Chậm (1000 - 2000 vòng/phút)
Nhanh (tối đa 3000 – 5000 vòng/phút)
Cho moment xoắn cực cao ở tốc độ thấp những giảm dần ở khi tăng tốc độ
Moment xoắn không cao nhưng ổn định khi tăng tốc độ
Hiện tượng trượt bước Có thể xảy ra Khó xảy ra
Phương pháp điều khiển Vòng hở (không có encoder) Vòng kin (có encoder)
Giá thành Rẻ Rất đắt Độ phân giải
Phổ biến loại 1,8 (200 bước/vòng), ngoài ra còn có loại bước 0,72 và 0,36
Phụ thuộc vào độ phân giải của encoder
Nhiễu - rung động Đáng kể Rất ít
24 Độ bền Đơn giản, kích thước nhỏ gọn, ít bảo dưỡng, hỏng hóc
Thiết bị phức tạp cần phải bảo dưỡng định kỳ
Giá thành cao của động cơ servo và driver không phù hợp với nhu cầu chế tạo máy in giá rẻ, trong khi động cơ bước đáp ứng tốt các yêu cầu như vị trí chính xác, điều khiển tốc độ và moment lớn ở tốc độ thấp Hơn nữa, động cơ servo không phù hợp cho máy in 3D do không thể giữ trục đứng yên mà không cần phanh ngoài.
Hình 2 17 Đông cơ bước – Động cơ servo
- Công suất ngõ ra lên tới 35V, dòng đỉnh 2A
- Có 5 chế độ: Full bước, 1/2 bước, 1/4 bước, 1/8 bước, 1/16 bước
- Điểu chỉnh dòng ra bằng triết áp, nằm bên trên Current Limit = VREF × 2.5
- Tự động ngắt điện khi quá nhiệt
- Ồn khi điều động cơ
- Dải điện áp rộng lên đến 36VDC
- Hỗ trợ nhiều chế độ làm việc, điều chỉnh được dòng ra cho động cơ
- Cung cấp đến 256 microsteps/bước
- Tản nhiệt lớn, tản nhiệt cực tốt
Máy in 3D cần độ chính xác cao, ổn định trong khi in, vì vậy lựa chọn driver TMC
2008 vừa đảm bảo đáp ứng đủ nhu cầu vừa đảm bảo chi phí vừa phải
2.5.3 Lựa chọn bộ truyền động:
Bộ truyền đai là một trong những hệ thống truyền động cơ khí cổ điển và vẫn được sử dụng phổ biến hiện nay Các loại đai như đai thang, đai dẹt và đai răng đóng vai trò quan trọng trong việc truyền lực và chuyển động trong nhiều ứng dụng công nghiệp.
So với các bộ truyền khác bộ truyền đai có những ưu điểm sau:
- Có khả năng truyền được giữa các trục rất xa nhau
- Làm việc êm và không ồn do độ bền và dẻo của đai từ đó có thể truyền động với vận tốc cao
- Tránh cho cơ cấu không có sự dao động nhờ vào sự trượt trơn của đai khi quá tải
- Kết cấu và vận hành đơn giản
Tuy nhiên nó cũng tồn tại những nhược điểm như:
- Hiệu số bộ truyền thấp
Bộ truyền xích: Ưu điểm:
- Hiệu suất cao, không xảy ra hiện tượng trượt khi truyền
- Có thể làm việc khi quá tải đột ngột
- Truyền được giữa những trục cách xa nhau
- Dễ bị mài mòn hỏng hóc giữa những chi tiết
- Gây ra tiếng ồn khi làm việc
- Độ chính xác không cao
- Cần phải kiểm tra bảo trì thường xuyên
Bộ truyền bánh răng: Ưu điểm:
- Kích thước nhỏ những sức tải cực lớn
- Năng suất làm việc hiệu quả cực cao
- Tỷ số truyền không đổi
- Tốc độ cực cao và năng suất cực lớn
- Có độ bền và tuổi thọ cao
- Quá trình gia công sản xuất tương đối phức tạp mất nhiều thời gian
- Chi phi tương đối cao
- Cần bảo trì, bảo dưỡng thường xuyên để bộ truyền hoạt động trơn tru
Hình 2 22 Thanh răng bánh răng
Lựa chọn bộ truyền cho hệ thống truyền động:
Máy in 3D thường không yêu cầu độ chính xác cao và hoạt động với tốc độ thấp, do đó, việc lựa chọn bộ truyền đai là phù hợp để đáp ứng các yêu cầu này.
2.5.4 Lựa chọn thanh dẫn hướng
- Ray thường được chế tạo bằng gia công dập, độ chính xác chuyển động không cao.
- Thường được dùng trong các trường hợp tải trọng nhẹ, không cần độ chính xác.
- Chủ yếu được sử dụng trong các thiết bị tự động hóa công nghiệp.
- Có độ chính xác cao, tải trọng cho phép cao.
- Thanh dẫn hướng có thể được lựa chọn tùy theo tải trọng cần thiết, và thường dùng trong các trường hợp cần độ chính xác cao.
- Hoạt động êm, chống rung động tốt, tuổi thọ cao dễ bảo trì.
- Vì là dẫn hướng trượt nên lực cản ma sát lớn.
- Là loại dẫn hướng hay dùng trong các máy móc gia công, có thể đạt được độ chính xác cao thông qua điều chỉnh.
- Cần nhiều thời gian để chế tạo nên giá thành cao.
Hình 2 25 Thanh trượt rãnh kiến
- Độ chính xác không quá cao
- Chịu tải ở mức tương đối
- Chuyển động mượt mà, ít tiếng ồn
- Có phủ lớp bảo vệ vì vậy ít cần được bảo dưỡng định kỳ
- Trục XY lựa chọn thanh trượt vuông dẫn hướng cho chuyển động mượt mà, ổn định khả năng chịu tải lớn
- Trục Z lưa chọn thanh trượt tròn cho chuyển động mượt mà, lắp đặt dễ dàng
2.5.5 Lựa chọn vitme đai ốc cho trục Z:
Vít me đai ốc là cơ cấu chuyển động chuyển đổi năng lượng quay thành chuyển động tịnh tiến Có hai loại truyền động vít me đai ốc: vít me đai ốc trượt và vít me đai ốc bi Vít me đai ốc trượt là một trong những dạng phổ biến được sử dụng trong các ứng dụng cơ khí.
- Có độ chính xác cao, tỷ số truyền lớn
- Truyền động êm, có khả năng tự hãm, lực truyền lớn
- Có thể truyền động nhanh với vitme có bước ren hoặc số vòng quay lớn
- Hiều suất truyền động thấp nên ít dùng để thực hiện những chuyển động chính
Hình 2 27 Vitme đai ốc trượt
Cơ cấu trục vitme đai ốc bi là một trong những bộ truyền động tuyến tính cơ học được ưa chuộng và sử dụng rộng rãi nhất, nhờ vào những đặc điểm ưu việt của nó.
- Truyền động với động chính xác cao, ít tổn thất ma sát, đem lại hiệu quả tối đa lên đến 95%
- Đem lại những chuyển động êm ái, trơn trum nhẹ nhàng ngay cả khi vận hành với tốc độ thấp
Trục vitme đai ốc mang lại độ cứng vững cao theo hướng trục, không có khe hở trong các mối ghép, đồng thời có khả năng tạo ra lực căng ban đầu hiệu quả.
Hình 2 28 Vit me đai ốc bi
Lựa chọn vitme bi để cho chuyển động nhẹ nhàng, êm ái, cùng với đó là khả năng chịu tải để đỡ được khối bàn in
Lựa chọn board mạch điều khiển
Board GTR là mạch chủ của hãng Bigtreetech, board mạch có thể điều khiển được
11 trục với việc lắp thêm phần mạch bổ sung, đó là Board BIGTREETECH GTR V1.0 và BIGTREETECH M5 V1.0
Hình 2 29 Board mạch chính và board mở rộng Đặc điểm vs cải tiến:
- Board mạch hỗ trợ kết nối cho 11 Motor Driver, 8 Extruders, 8 CNC Fans, có thể in nhiều màu sắc
- PWM, STEP, DIR và MCU thực hiện xử lý cách ly tín hiệu, tăng cường hiệu quả bảo vệ và chống nhiễu
Board mạch chính và board mở rộng được trang bị cảm biến cặp nhiệt điện loại K độc lập, giúp kiểm tra nhiệt độ một cách an toàn và hiệu quả Hệ thống này có khả năng đo nhiều giá trị nhiệt độ khác nhau, mang lại sự linh hoạt trong việc giám sát.
- Nâng cao trải nghiệm người dùng: hỗ trợ kết nối wifi, hỗ trợ kết nới với thẻ nhớ
SD, hỗ trợ Raspberry Pi và bo mạch chủ GTR trực tuyến, nhận diện điều khiển trên Web
Hoạt động đơn giản và hiệu quả, sản phẩm được trang bị firmware mã nguồn mở Marlin 2.0, giúp người dùng dễ dàng tự làm và phát triển Việc nâng cấp và cấu hình firmware có thể thực hiện thông qua thẻ SD, mang lại sự thuận tiện tối đa.
- Bảng điều khiển chính sử dụng chip Cortex-M4 dòng 32 bit cấp ARM với tần số lên tới 168MHz và đèn flash là 1MB
Bo mạch chủ máy in 3D hỗ trợ tối đa 8 động cơ bước và có khả năng hoạt động với điện áp lên đến 60V Bộ nguồn cho động cơ cũng được thiết kế để hỗ trợ đầu vào tối đa 60V, đảm bảo hiệu suất ổn định cho các động cơ.
- Tối đa 6 quạt có thể điều khiển, hai quạt thường mở và cả hai đều hỗ trợ điện áp nguồn, các tùy chọn 12V, 5V
- Hỗ trợ cảm biến tiệm cận, điện trở kéo lên tùy chọn jumper, hỗ trợ nhiều kiểu máy hơn, hỗ trợ BL Touch
Căn cứ vào mục tiêu đề tài:
- Board mạch cần có 6 đầu extruder và nhiều linh kiện đi kèm như quạt, phần gia nhiệt…
- Cần điều khiển nhiều động cơ để cho bộ truyền động XYZ, cụm bàn xoay UV, và bộ đẩy nhựa…
Vì vậy quyết định chọn mạch BIGTREETECH GTR V1.0 có phần mở rông do board mạch hỗ trợ nhiều trục và nhiều tính năng
Bảng 2 4 Tổng kết lựa chọn phương án:
Phương án thay đầu in Hình ảnh minh họa cho cơ cấu
Dùng cơ cấu khóa bằng cơ kết hợp nam châm, vít bi để khóa cững
Phương án bàn in xoay để in không đồng phẳng
Dùng bàn xoay theo hai trục UV
Phương án bộ đẩy nhưa
Dùng bộ đẩy nhự gián tiếp
Phương án bố trí truyền động
Lựa chọn bộ truyền động
Thanh trượt dẫn hướng cho trục XY
Lựa chọn mạch điều khiển
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Khung máy in
Đối với khung máy in 3D nhóm quyết dịnh thiết kế bộ khung bằng nhôm định hình nhằm tiết kiệm về chi phí, dễ dàng lắp ráp sửa chữa
Kích thước nhôm định hình, những phần chịa lực lớn sẽ dùng nhôm định hình 60x30, những phần chịu lực ít hơn sẽ dùng nhôm định hình 30x30
Khung máy in là bộ phận chịu lực lớn nhất và có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo độ chính xác của máy in Do đó, yêu cầu về độ chính xác trong quá trình gia công khung máy in là rất cao.
Phương pháp gia công và lắp ráp khung máy in:
• Yêu cầu phải đảm bảo độ chính xác kích thước của các thanh nhôm định hình và độ vuông góc khi lắp ghép
Các thanh nhôm được cắt bằng cưa với dung sai 2-3mm, sau đó được gia công trên máy phay CNC để khoan lỗ và phay phẳng hai đầu, nhằm đảm bảo kích thước chính xác và độ phẳng tối ưu.
• Các tấm thép được cắt Lazer CNC để đạt được độ chính xác mong muốn
• Dùng các thiết bị kiểm soát độ chính xác trong quá trình lắp ráp máy in như đồng hồ, thước… để đảm bảo lắp chính xác nhất khung nhôm
Hình 3 2 Khung nhôm định hình thiết kế
Tính toán các phương án thiết kế bộ truyền động
3.2.1 Thiết kệ hệ thống truyền động cho trục X:
Cấu tạo hệ thống truyền động trục X:
- Trục X sẽ mang cơ cấu đầu in, giúp đầu in di chuyển theo trục X
- Hệ thống gồm bộ truyền đai được kéo bởi một động cơ bước, được dẫn hướng thông qua một con trượt và thanh dẫn hướng
Hình 3 3 Minh họa cơ cấu truyền động
Hình 3 4 Sơ đồ khối truyền động trục X
- Tổng khối lượng trục X: 2 kg (đầu in + cơ cấu gắp)
- Chiều dài làm việc 670 mm
- Tốc độ di chuyển tối đa: 100 mm/s
- Tốc độ di chuyển thấp nhất khi in 10 mm/s
- Gia tốc lớn nhất a = 2 mm/s 2
- Độ chính xác vị trí ±0.2 mm
- Thời gian làm việc: 21900 h (5 năm làm việc 12 h/ngày)
Tính toán lựa chọn thanh trượt:
Việc lựa chọn thanh trượt cho hệ thống máy móc cần trải qua nhiều bước quan trọng để đảm bảo phù hợp với yêu cầu về độ chính xác, khả năng chịu tải và thời gian phục vụ, đồng thời vẫn đảm bảo tính kinh tế.
Theo hướng dẫn trong catalog của hãng, để chọn thanh trượt phù hợp, cần dựa vào điều kiện hoạt động của máy Đối với máy in 3D thuộc dòng tải nhẹ, dòng thanh trượt MGN là lựa chọn thích hợp Dòng MGN có ba loại chính: normal (C), high (H) và precision (P) Vì yêu cầu độ chính xác của máy in không quá cao, nên loại C là sự lựa chọn tối ưu.
Tải trọng tối đa tác dụng tên con trượt tác dụng:
Hình 3 5 Sơ đồ tính toán
Do chỉ sử dụng một con trượt và không có ngoại lực tác dụng nên công thức được rút gọn trở thành:
Tải trọng được tính bên trên là tải trọng tĩnh C0 sau đó tiến hành tra bản lựa chọn thanh trượt dẫn hướng cho trục X là MGN7C của hãng Hiwin
Hình 3 6 Bảng chọn kích thước con trượt
Hình 3 7 Kích thước con trượt MGN
Hệ số Preload là một thông số quan trọng giúp khử khe hở và tăng độ cứng vững cho thanh trượt Thanh trượt với hệ số preload cao sẽ hoạt động êm ái hơn, đạt độ chính xác cao và cải thiện độ cứng vững.
Do tải trọng tác dụng lên thanh trượt không lớn và yêu cầu độ chính xác không cao, chúng ta chọn preload kiểu Z0 cho dòng MGN dựa vào catalog.
Hình 3 8 Hệ số preload với dòng MGN
42 Độ chính xác khi chạy của con trượt:
Hình 3 9 Bảng thông số độ chính xác khi di chuyển
Ban đầu ta chọn cấp chính xác Normal (C) thanh trượt dẫn hướng, với chiều dài làm việc 670 mm ta có độ chính xác là 0.022 mm
Tính tuổi thọ danh nghĩa:
Trong đó: f h : là độ cứng, sống trượt có độ cứng 60HRC nên f h = 1 f t : là hệ số nhiệt độ, ta chọn f t =0,9
C : là hệ số tải động của sống trượt, C = 0.98 (kN) f w : là hệ số tải, ta chọn hệ số tải là 1,2
Do đó tuổi thọ danh nghĩa:
Thỏa mãn tải trọng làm việc và thời gian làm việc
Tính toán lựa chọn động cơ step:
Các yếu tố quan trọng trong việc định cỡ động cơ Step bao gồm moment quán tính, moment xoắn và tốc độ động cơ Công thức tính toán được áp dụng theo phương pháp định cỡ động cơ của hãng Oriental.
Moment quán tính của tải:
Moment quán tính của pulley:
: hệ số ma sát của thanh trượt m : khối lượng tải
Tốc độ yêu cầu trên trục động cơ là:
Chọn động cơ Step motor 17HS4417 (NEMA 17 size 42x42x40mm) của hãng Usongshine:
- Góc bước 1,8 0 /step (một vòng đi được 200 bước)
- Độ chính xác góc bước 5%
Hình 3 11 Động cơ Nema 17 mã 17HS4417
Hình 3 12 Bảng thông số Resolution của động cơ bước
Thông số Resolution phổ biến cho động cơ là 0.001 mm hoạt động ở tốc độ khoảng
200 bước/vòng ở chế độ microstep
Tính toán lựa chọn bộ truyền đai cho trục X
Công suất trên trục pulley dẫn:
P: công suất trên pulley chủ động (kW) n : số vòng quay trên pulley chủ động (vòng/phút)
Hình 3 13 Chiều rộng đai theo tiêu chuẩn
Theo tiêu chuẩn chọn đai răng có: m = 2 b = 8
Chiều dài đai được tính theo công thức:
D 1: đường kinh Pulley dẫn (mm)
D 2: đường kính Pulley bị dẫn (mm)
Kiểm nghiệm đai về lực vòng riêng:
Lực vòng riêng trên đai phải thỏa mãn điều kiện:
K d : hệ số tải trọng động b : bề rộng đai (mm) q m : khối lượng 1m đai có chiều rộng 1mm v : vận tốc (m/s)
= + = + Trị số q được tính bằng công thức:
q 0 : lực vòng riêng cho phép
C Z : hệ số kể đến số răng đồng thời ăn khớp
C u : hệ số kể đến ảnh hưởng của truyền động tăng tốc
Đai răng GT2 kết hợp với puli GT2 là lựa chọn hàng đầu cho máy in 3D Reprap và CNC mini, nhờ vào thiết kế đặc biệt giúp điều khiển các chuyển động tịnh tiến hiệu quả.
Sử dụng profin bo tròn với bước răng 2mm giúp các răng của đai khít chặt và chính xác, đảm bảo máy in 3D và CNC mini hoạt động ổn định và tin cậy.
- Vật liệu: cao su và lớp mành tăng cường
- CNC Shop cung cấp đai răng GT2 theo cuộn với chiều dài như quý khách yêu cầu (tối đa 10m/cuộn)
Tính toán độ chính xác của trục X:
Số bước để động cơ trục X di chuyển được 1mm
A : vi bước của driver, ở đây A = 16
B : góc bước của động cơ, ở đây động cơ nema17 có bước quay 1,8 o
C : bước đai, ở đây sử dụng đai gt2 với bước đai 2mm
D : số răng trên pully gắn ở trục động cơ, ở đây D = 20
E : tỉ lệ truyền của bộ truyền đai Với trục X có E = 1
= = (step/mm) Độ chính xác theo trục X:
3.2.2 Thiết kế hệ thống truyền động cho trục Y:
Cấu tạo hệ thống truyền động trục Y:
- Trục Y sẽ tải cả trục X di chuyển theo phương Y
Hệ thống truyền động bao gồm hai bộ truyền đai được lắp đặt vuông góc hai bên trục X và song song với nhau Hai bộ truyền này được kéo bởi hai động cơ bước và được dẫn hướng bằng con trượt cùng thanh dẫn hướng.
Hình 3 15 Sơ đồ khối truyền động trục Y
- Tổng tải trọng tác dụng lên trục Y: 4 kg
- Chiều dài làm việc 550 mm
- Vận tốc tối đa 100 mm/s
- Tốc độ di chuyển thấp nhất khi in 10 mm/s
- Gia tốc lớn nhất a = 2 mm/s 2
- Độ chính xác vị trí ±0.2 mm
- Thời gian làm việc 21900 h (5 năm làm việc 12 h/ngày)
Tính toán lựa chọn thanh trượt:
Việc chọn thanh trượt cho hệ thống máy móc cần trải qua nhiều bước để đảm bảo phù hợp với yêu cầu về độ chính xác, khả năng chịu tải và thời gian phục vụ, đồng thời vẫn đảm bảo tính kinh tế.
Theo hướng dẫn trong catalog của hãng, việc lựa chọn thanh trượt phù hợp cần dựa vào điều kiện hoạt động của máy Đối với máy in 3D có tải nhẹ, dòng thanh trượt MGN là lựa chọn lý tưởng Dòng MGN được chia thành ba loại chính: normal (C), hight (H) và precision (P) Vì yêu cầu độ chính xác của máy in không quá cao, loại thanh trượt C sẽ là sự lựa chọn tối ưu.
Tải trọng tối đa tác dụng tên con trượt tác dụng:
Hình 3 16 Sơ đồ tính toán
Công thức tính tải trọng tối đa đặt lên sống trượt:
Khoảng cách giữa hai con trượt khác ray là c = 550 (mm)
Khoảng cách giữa hai con trượt cùng ray d = 0 (mm)
Ngoại lực tác dụng lên trục F = 0 (N)
Khoảng cách từ lực đến trọng tâm theo phương Y: a = 0 (mm)
Khoảng cách từ lực đến trọng tâm theo phương X: b = 0 (mm)
Do không có ngoại lực tác dụng vào nên ta có công thức rút gọn: 1 4
Ta chỉ sử dụng 2 con trượt nên: 1 2 4 10
Tải trọng được tính bên trên là tải trọng tĩnh C0 sau đó tiến hành tra bản lựa chọn thanh trượt dẫn hướng cho trục Y là MGN7C của hãng Hiwin
Hình 3 17 Bảng chọn kích thước con trượt
Hình 3 18 Kích thước con trượt MGN
Lựa chọn hệ số Preload là yếu tố quan trọng giúp khử khe hở và nâng cao độ cứng vững cho thanh trượt Hệ số preload cao sẽ mang lại hoạt động êm ái hơn, độ chính xác cao hơn và độ cứng vững tốt hơn cho thiết bị.
Do tải trọng tác dụng lên thanh trượt không lớn và yêu cầu độ chính xác không cao, nên trong dòng MGN, chúng ta chọn preload kiểu Z0 theo catalog.
Hình 3 19 Hệ số preload với dòng MGN
53 Độ chính xác khi chạy của con trượt:
Hình 3 20 Bảng thông số độ chính xác khi di chuyển
Ban đầu ta chọn cấp chính xác Normal (C) cho hệ thanh trượt dẫn hướng, với chiều dài làm việc 550 mm ta có độ chính xác là 0.02 mm
Tính tuổi thọ danh nghĩa:
Trong đó: f h : là độ cứng, sống trượt có độ cứng 60HRC nên f h = 1 f t : là hệ số nhiệt độ, ta chọn f t =0,9
C : là hệ số tải động của sống trượt, C = 0.98 (kN) f w : là hệ số tải, ta chọn hệ số tải là 1,2
Do đó tuổi thọ danh nghĩa:
Thỏa mãn tải trọng làm việc và thời gian làm việc
Tính toán lựa chọn động cơ:
Các yếu tố quan trọng để xác định kích thước cho động cơ Step bao gồm moment quán tính, moment xoắn và tốc độ động cơ Việc tính toán kích cỡ động cơ được thực hiện dựa trên phương pháp của hãng Oriental.
Moment quán tính của tải:
Moment quán tính của pulley:
: hệ số ma sát của thanh trượt m : khối lượng tải
Tốc độ yêu cầu trên trục động cơ là:
Chọn động cơ Step motor NEMA 17 size 42x42x40mm mã 17HS4417 của hãng Usongshine:
- Góc bước 1,8 0 /step (một vòng đi được 200 bước)
- Độ chính xác góc bước 5%
Hình 3 21 Driver điều khiển động cơ
Hình 3 22 Động cơ Nema 17 mã 17HS4417
Hình 3 23 Bảng thông số Resolution của động cơ bước
Thông số Resolution phổ biến cho động cơ là 0.001 mm hoạt động ở tốc độ khoảng
200 bước/vòng ở chế độ microstep
Tính toán lựa chọn trục bộ truyền đai cho trục Y:
Công suất trên trục pulley dẫn:
P: công suất trên pulley chủ động (kW) n : số vòng quay trên pulley chủ động (vòng/phút)
Hình 3 24 Chiều rộng đai theo tiêu chuẩn
Theo tiêu chuẩn bộ truyền đai răng ta chọn: m = 2 b = 8
Chiều dài đai được tính toán theo công thức:
D 1: đường kinh Pulley dẫn (mm)
D 2: đường kính Pulley bị dẫn (mm)
Kiểm nghiệm đai về lực vòng riêng:
Lực vòng riêng trên đai phải thỏa mãn điều kiện:
K d : hệ số tải trọng động b : bề rộng đai (mm) q m : khối lượng 1m đai có chiều rộng 1 mm v : vận tốc (m/s)
= + = + Trị số q được tính bằng công thức:
q 0 : lực vòng riêng cho phép
C Z : hệ số kể đến số răng đồng thời ăn khớp
C u : hệ số kể đến ảnh hưởng của truyền động tăng tốc
Đai răng GT2 và puli GT2 là sự lựa chọn hàng đầu cho máy in 3D Reprap và CNC mini, nhờ vào thiết kế đặc biệt giúp điều khiển hiệu quả các chuyển động tịnh tiến.
Sử dụng profin bo tròn với bước răng 2mm đảm bảo rằng các răng của đai khít và chính xác, từ đó giúp máy in 3D và CNC mini hoạt động ổn định và tin cậy.
- Vật liệu: cao su và lớp mành tăng cường
- CNC Shop cung cấp đai răng GT2 theo cuộn với chiều dài như quý khách yêu cầu (tối đa 10m/cuộn)
Tính toán độ chính xác của trục Y:
Số bước để động cơ trục Y di chuyển được 1mm
A : vi bước của driver, ở đây A = 16
B : góc bước của động cơ, ở đây động cơ nema17 có bước quay 1,8 o
C : bước đai, ở đây sử dụng đai gt2 với bước đai 2mm
D : số răng trên pully gắn ở trục động cơ, ở đây D = 20
E : tỉ lệ truyền của bộ truyền đai Với trục X có E = 1
60 Độ chính xác theo trục Y:
Hình 3 26 Hình ảnh trục XY
3.2.3 Thiết kế hệ thống truyền động cho trục Z:
Cấu tạo bộ truyền động cho trục Z:
- Trục Z có chức năng nâng hạ bàn in gồm 2 bộ vít me đai ốc hai bên, 4 thanh dẫn hướng cho trục Z di chuyển
Hình 3 27 Ảnh minh họa cho cơ cấu truyền động
Hình 3 28 Sơ đồ khối truyền động trục Z
- Tải trọng tác dụng lên trục Z: 30kg
- Chiều dài làm việc 450 mm
- Tốc độ di chuyển tối đa: 50 mm/s
- Tốc độ di chuyển thấp nhất khi in: 5 mm/s
- Gia tốc lớn nhất a = 2 mm/s 2
- Độ chính xác vị trí ±0.1 mm
- Thời gian làm việc: 21900 h (5 năm làm việc 12 h/ngày)
Chọn cấp chính xác cho vitme:
Tính toán thiết kế cụm xoay U – V cho in không đồng phẳng
3.3.1 Nguyên lý hoạt động: Động cơ step được nối với pulley, bàn in 200mm được gắn với pulley Bàn được đỡ bởi các ổ bi Khi động cơ xoay đai nối giữa 2 pulley sẽ làm cho bàn xoay tròn theo trục U Có cơ cấu gắn với Endstop quang chữ U để xác định điểm lấy home cho bàn in
Khối bàn in được kết nối với hai trục xoay thông qua các tấm thành Bên ngoài, nó được nới lỏng bằng bộ truyền đai Khi động cơ quay, bộ truyền đai hoạt động để truyền động cho trục, giúp nguyên khối bàn in xoay theo trục V.
3.3.2 Tính toán thiết kế cho trục xoay U:
- Tải trọng tác dụng tối đa 5 kg (mẫu in và bàn in)
- Tốc độ tối đa của bàn xoay: 30 v/p
- Sai số vị trí góc xoay: ±2°
- Thời gian làm việc 21900 h (5 năm làm việc 12 h/ngày)
Hình 3 40 Sơ đồ khối truyền động trục U
Tính toán lựa chọn động cơ:
Để định cỡ cho động cơ Step, các yếu tố quan trọng cần xem xét bao gồm moment quán tính, moment xoắn và tốc độ động cơ Công thức tính toán được áp dụng theo phương pháp định cỡ của hãng Oriental.
Moment quán tính của bàn in:
Moment quán tính của tải:
Tốc độ cần thiết của động cơ:
F: tải trọng tác dụng r : chiều dài cánh tay đòn a : gia tốc tối đa của hệ i : tỷ số truyền
Chọn động cơ Step motor NEMA 17 size 42 x 42 x 40mm mã 17HS4417 của hãng Usongshine:
- Góc bước 1,8 0 /step (một vòng đi được 200 bước)
Hình 3 41 Động cơ Nema 17 mã 17HS4417
Hình 3 42 Bảng thông số Resolution của động cơ bước
Thông số Resolution phổ biến cho động cơ là 0.001 mm hoạt động ở tốc độ khoảng
200 bước/vòng ở chế độ microstep
Tính toán lựa chọn bộ truyền đai:
Công suất trên pulley dẫn động:
P: công suất (kW) n : số vòng quay (vòng/phút)
Số răng của bánh đai nhỏ được chọn theo bảng: z1 = 20
Số răng của đai lớn được tính theo công thức: z2 = z1 × u = 120 (3.102)
Hình 3 43 Chiều rộng đai theo tiêu chuẩn
Theo tiêu chuẩn bộ truyền đai răng ta chọn: m = 2 b = 8 Đường kính vòng chia bánh đai nhỏ:
= = = mm Đường kính vòng chia bánh đai lớn:
Kiểm nghiệm đai về lực vòng riêng:
Lực vòng riêng trên hai đai phải thỏa mãn điều kiện:
K d : hệ số tải trọng động b : bề rộng đai (mm) q m : khối lượng 1m đai có chiều rộng 1 mm
Lực tác dụng lên trục:
Trị số q được tính bằng công thức:
q 0 : lực vòng riêng cho phép
C Z : hệ số kể đến số răng đồng thời ăn khớp
C u : hệ số kể đến ảnh hưởng của truyền động tăng tốc
Lựa chọn ổ lăn cho trục U:
Hình 3 44 Sơ đồ phân bố lực
Lực dọc trục tác dụng lên ổ lăn là tải trọng của bàn và mẫu in mà ổ lăn phải chịu: a 50
Lực hướng tâm tác dụng lên ổ lăn là lực mà đai tác dụng và tải trọng tác dụng lúc bàn xoay ngang:
F = = => Ta chọn sử dụng ổ bi đỡ chặn 46109
Khả năng tải động C = 17.3 (kN)
Khả năng tải tĩnh C0 = 13.7 (kN)
Tính toán và chọn hệ số tải trọng X, Y:
Lực dọc trục phụ tác dụng lên ổ lắn:
Tính toán tải trọng động quy ước:
V : hế số kể đến vòng nào quay, vòng trong quay = 1, vòng ngoài quay = 1,2
X : hệ số tải trọng hướng tâm
Y : hệ số tải trọng dọc trục
F: tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ lăn k t : hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ k d : hệ số kể đến đặc tính tải trọng
L h : tuổi thọ của ổ bi tính theo giờ (h) n : số vòng quay (rev/min)
Kiểm tra khả năng tải động:
Vậy thỏa điều kiện tải động
X 0: hệ số tải trọng hướng tâm bằng 0.5
Y 0: hệ số tải trọng dọc trục bằng 0.47
Kiểm tra khả năng tải tĩnh:
Thỏa khả năng tải tĩnh
Ta lựa chọn ổ bi 7009 của hãng SKF ngoài thị trường
Hình 3 45 Ổ bi của hãng SKF
Tính toán độ chính xác của trục quay U:
A : vi bước của driver, ở đây A = 16
B : góc bước của động cơ , B = 1,8 o
= = = (step/mm) Độ chính xác theo trục quay U:
3.3.3 Tính toán thiết kế trục V:
- Tải trọng tác dụng: 10 kg
- Tốc độ xoay tối đa 30 v/p
- Gia tốc hệ thống a = 2 mm/s 2
- Sai số vị trí góc xoay: ±2°
- Thời gian làm việc 21900 h (5 năm làm việc 12 h/ngày)
Hình 3 46 Sơ đồ truyền động trục V
Tính toán lựa chọn động cơ:
Moment quán tính của trục dẫn:
Moment quán tính của khối xoay:
J k = m A +B + r = − + = − Moment quán tính tổng hợp
Tốc độ yêu cầu của động cơ:
F: tải trọng tác dụng r : chiều dài cánh tay đòn a : gia tốc tối đa của hệ i : tỷ số truyền
Chọn động cơ Step motor NEMA 17 size 42 x 42 x 60 mm mã 17HS6002-N27BA:
- Góc bước 1,8 0 /step (một vòng đi được 200 bước)
Hình 3 47 Driver điều khiển động cơ
Hình 3 48 Động cơ Nema 17 mã 17HS6002-N27BA
Hình 3 49 Bảng thông số Resolution của động cơ bước
Tính toán lựa chọn bộ truyền đai:
Công suất trên pulley chủ động:
P: công suất trên pulley chủ động (kW) n : số vòng quay trên puleey chủ động (vòng/phút)
Số răng của bánh đai nhỏ được chọn theo bảng: z1 = 20 răng
Số răng của đai lớn được tính theo công thức: z2 = z1 × u = 120 răng (3.126) Đường kính vòng chia bánh đai nhỏ:
= = = mm Đường kính vòng chia bánh đai lớn:
Hình 3 50 Chiều rộng đai theo tiêu chuẩn
Theo tiêu chuẩn bộ truyền đai răng ta chọn: m = 2 b = 10
Kiểm nghiệm đai về lực vòng riêng:
Lực vòng riêng trên hai đai phải thỏa mãn điều kiện:
K d : hệ số tải trọng động b : bề rộng đai (mm) q m : khối lượng 1m đai có chiều rộng 1mm v : vận tốc (m/s)
Lực tác dụng lên trục:
Trị số q được tính bằng công thức:
q 0 : lực vòng riêng cho phép
C Z : hệ số kể đến số răng đồng thời ăn khớp
C u : hệ số kể đến ảnh hưởng của truyền động tăng tốc
Lựa chọn ổ lăn cho trục V:
Tính toán phản lực tại các gối đỡ:
Hình 3 51 Biểu đồ phân bố lực và moment
Ta thấy lực tác dụng lên ổ bi tại B lớn hơn vì vậy chỉ cần chọn và tính toán lựa chọn ổ bi tại B thì ổ bi tại D cũng thỏa mãn
Do không có lực dọc trục nên ta chọn ổ đỡ 204
Khả năng tải động: C = 10 (kN)
Khả năng tải tĩnh: C 0 =6.3 (kN)
Tính toán tải trọng động quy ước:
V : hế số kể đến vòng nào quay, vòng trong quay = 1, vòng ngoài quay = 1,2
X : hệ số tải trọng hướng tâm
Y : hệ số tải trọng dọc trục
F: tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ lăn k t : hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ k d : hệ số kể đến đặc tính tải trọng
L h : tuổi thọ của ổ bi tính theo giờ (h) n : số vòng quay (rev/min)
Kiểm tra khả năng tải động:
Vậy thỏa điều kiện tải động
X 0: hệ số tải trọng hướng tâm bằng 0.6
Y 0: hệ số tải trọng dọc trục bằng 0.5
Kiểm tra khả năng tải tĩnh:
Thỏa khả năng tải tĩnh
Ta lựa chọn ổ bi 6004 2Z của hãng SKF ngoài thị trường
Tính toán độ chính xác của trục quay V:
A : vi bước của driver, ở đây A = 16
B : góc bước của động cơ , B = 1,8 o
= = = (step/mm) Độ chính xác theo trục quay V:
Hình 3 53 Hình ảnh bàn xoay UV
3.3.4 Kiểm nghiệm ứng suất và chuyển vị của các chi tiết trong cơ cấu:
Tấm đế đỡ bàn phải chịu tải trọng của bàn in, mẫu in, động cơ, pulley… Ta ước lượng tải trọng tối đa mà tấm đế phải chịu là 50N
Ta mô phỏng ứng suất và chuyển vị trong phần mềm Solidworks
Hình 3 54 Mô phỏng ứng suất trong phần mềm Solidworks
Hình 3 55 Mô phỏng chuyển vị trong phần mềm Solidwork
Dựa vào kết quả mô phỏng ta thấy ứng suất tối đa mà chi tiết phải chịu là:
= (N/m 2 ) Ứng suất tối đa cho phép là
Chuyển vị tối đa của chi tiết là 0.013 (mm)
Chi tiết chịu được tải trọng cho trước
Tấm đế chịu tải trọng của cụm U, pulley, động cơ,… ta ước lượng tải trọng mà tấm đế phải chịu là 100 N và moment xoắn là 1 N.m
Tiến hành mô phỏng chuyển vị và ứng suất trong phần mềm Solidworks với vật liệu là Nhôm
Hình 3 56 Ứng suất trong Solidworks
Hình 3 57 Chuyển vị trong Solidworks
Dựa vào kết quả mô phỏng ta thấy ứng suất tối đa mà chi tiết phải chịu là:
= (N/m 2 ) Ứng suất tối đa cho phép là
Chuyển vị tối đa của chi tiết là 0.016 (mm)
Chi tiết chịu được tải trọng cho trước.
Thiết kế cơ cấu thay đầu in
Lựa chọn đầu đùn cho cơ cấu:
Phương án 1: Bộ máy đùn Creality CR 6 SE
- Khối đầu in sử dụng bộ máy đùn Creality CR 6 SE được thiết kế bằng kim loại, bền chống mài mòn, chịu nhiệt độ cao lên đến 260 o C
- Thành trong của họng và vòi trơn tru, khả năng chống chuyển động của dây tóc nhỏ, độ nóng chảy vừa đủ và quá trình ép đùn trơn tru
- Nhiệt điện trở và ống sưởi chất lượng cao, tăng nhiệt độ nhanh, độ chính xác kiểm soát nhiệt độ cao và ổn định tốt
- Với vỏ bảo vệ bằng silicon, vật liệu chống cháy, hiệu quả giữ nhiệt tốt, giữ cho khối gia nhiệt và vòi phun sạch sẽ hiệu quả
- Kích thước đầu in 0.4 mm
Hình 3 58 Bộ máy đùn Creality CR 6 SE
Phương án 2: Bộ đùn nhựa Jhead E3D
- Vật liệu: nhôm, đầu phun và đầu nối ống dẫn nhựa teflon bằng đồng
- Có thể thay thế nhiều đầu phun có đường kính khác nhau
- Dễ dàng thay thế lắp ráp khi có hỏng hóc sự cố
Với những ưu điểm vượt trội ta chọn đầu in Creality CR 6 SE
Cấu tạo của khối đầu in:
- Gồm một đầu đùn có chức năng nung nóng và đùn nhựa ra bên ngoài
- Hai quạt làm mát được thiết kế bố trí phù hợp, một quạt tản nhiệt cho đầu in, một quạt làm khô mẫu in khi in
- Khung quạt được thiết kế đặc biệt giúp cho luồng gió đi ra đạt hiệu quả cao làm mát được đầu in cũng như làm khô nhựa đùn ra
Thanh kết nối được thiết kế với các lỗ ở phía trên, cho phép vit bi tựa vào và khóa chặt đầu in, giúp di chuyển in một cách ổn định mà không bị rung lắc.
- Chốt khóa giúp đầu in được đặt chính xác, không bị nghiêng lệch ở tấm gá khi không hoạt động
- Mặt bên có gắn nam châm để tăng khả năng định vị và khóa chắc chắn cho khối đầu in
Hình 3 62 Biểu đồ phân bố lực
Vít bi phải chịu lực lớn nhất là 10.5N, vì sử dụng hai con ở hai bên Do đó, chúng tôi chọn vít bi lò xo BPES 16-10, có khả năng chịu tải trọng từ 12-50N, để đảm bảo phù hợp với yêu cầu sử dụng.
Hình 3 63 Thông số vít bi lò xo
Hình 3 64 Chốt bi lò xo
3.4.2 Cơ cấu gắp khóa khối đầu in:
- Có hệ thống 4 vít bi (đầu tròn, có lò xo bên trong có thể giữ được khối có trọng lượng cho phép)
Nam châm gắn ở mặt bên nâng cao khả năng định vị và kết nối, giúp khối đầu in và cơ cấu khóa gắp được gắn chặt với nhau.
Hình 3 66 Cơ cấu kẹp và khối đầu in
3.4.3 Nguyên lý thay đầu in:
Ban đầu các khối đầu in sẽ được cố định sẵn tại các gá cố định
Hình 3 67 Cơ cấu trước khi kết nối
Cơ cấu gắp khóa sẽ di chuyển đến khối đầu in cần hoạt động, và khi khối khóa gắp di chuyển vào, thanh kết nối của khối đầu in sẽ xuyên qua rãnh kết nối của cơ cấu gắp.
Lực đẩy tác động khiến vít bi bật lên, và khi đến vị trí định vị, vít bi sẽ hạ xuống các lỗ trên thanh kết nối, đảm bảo khối đầu in được khóa chặt.
Nam châm giúp định vị và góp phần khóa chặt khối đầu in và cơ cấu khóa
Hình 3 68 Cơ cấu khi kêt nối
Cuối cùng khối đầu in được lấy ra và di chuyển để thực hiện các lệnh Gcode di chuyển để nó có thể in được mẫu mong muốn
Hình 3 69 Cơ cấu di chuyển để in
Thiết kế bộ đùn nhựa gián tiếp
- Tốc độ rút đẩy nhựa: 30 – 50mm/s
- Đường kính sợi nhựa 1.75mm
3.5.2 Cấu tạo bộ đùn nhựa:
Cụm chọn vị trí bao gồm một đai ốc gắn với vitme và một ròng rọc ở phía trên, giúp cho quá trình di chuyển diễn ra trơn tru mà không bị mắc kẹt trong khối kẹp.
Khối kẹp được thiết kế với khả năng di chuyển lên xuống nhờ vào rãnh khoét sẵn, giúp tăng cường tính linh hoạt trong quá trình sử dụng Bên cạnh đó, ròng rọc đi kèm hỗ trợ sợi nhựa di chuyển một cách nhẹ nhàng, tránh tình trạng bị vướng, mang lại hiệu quả tối ưu cho người dùng.
Cụm xoay đẩy nhựa bao gồm các bánh răng được làm từ nhựa, kết nối với trục quay để thực hiện chuyển động xoay tròn Khi các bánh răng này xoay, ma sát với sợi nhựa sẽ giúp đẩy nhựa di chuyển hiệu quả.
Hình 3 70 Tổng thể bộ đẩy nhựa
Hình 3 71 Cấu tạo bên trong
Sử dụng ống dẫn Teflon cho việc dẫn nhựa từ bộ đẩy nhựa gián tiếp đến đầu đùn mang lại nhiều lợi ích Ống Teflon có khả năng chịu nhiệt tốt, cho phép máy in hoạt động hiệu quả ở nhiệt độ cao Hơn nữa, với hệ số ma sát thấp, ống giúp sợi nhựa di chuyển dễ dàng bên trong, đồng thời khả năng chịu ăn mòn của nó cũng rất tốt, đảm bảo độ bền và hiệu suất của hệ thống in 3D.
- Để có thể nối ống Teflon từ bộ đẩy nhựa đến đầu đùn ta cần phải có đầu nối để kết nối
Hình 3 73 Đầu nối ống Teflon với đầu đùn
Hình 3 74 Bánh răng đẩy nhựa MK8 (24 răng)
Bộ đẩy nhựa cần có momen xoắn đủ lớn để đẩy sợi nhựa qua vòi phun với tốc độ mong muốn, đồng thời đảm bảo độ phân giải cao để không thấy các bước nhỏ của máy đùn trên mẫu in Khi rút sợi nhựa, cần đạt tốc độ đủ nhanh để tránh hiện tượng đốm màu trên mẫu in do sợi nhựa nóng chảy không được rút kịp thời.
Để đảm bảo quá trình ép đùn sợi nhựa PLA 1,75mm qua vòi 0,4mm diễn ra suôn sẻ, lực ép đùn cần duy trì trong khoảng 10N đến 25N Nếu lực quá ít, máy sẽ không đẩy được sợi nhựa qua vòi phun nóng chảy, trong khi lực quá lớn có thể dẫn đến tình trạng tắc vòi phun.
Tốc độ rút đẩy tối ưu của máy đùn được khuyến nghị là từ 30 đến 50mm/s, như đã tham khảo từ máy in Creality Ender Nếu tốc độ rút quá nhanh, đầu nung sẽ không kịp nung chảy nhựa, gây ra hiện tượng thiết nhựa Ngược lại, nếu tốc độ rút quá chậm, sẽ dẫn đến tình trạng tơ nhện và rỉ nhựa trên mẫu in khi đầu in di chuyển.
Momen xoắn trên trục động cơ:
= D = = (3.140) Tốc độ trên trục trục động cơ:
Lựa chọn động cơ Nema mã 42HS02:
- Góc bước 1.8 0 /bước (1 vòng đi được 200 bước)
- Độ chính xác góc bước 1%
Hình 3 75 Động cơ Nema mã 42HS02
Công suất trên trục pulley dẫn:
P: công suất trên pulley chủ động (kW) n : số vòng quay trên pulley chủ động (vòng/phút)
Hình 3 76 Chiều rộng đai theo tiêu chuẩn
Theo tiêu chuẩn bộ truyền đai răng ta chọn:
Chiều dài đai được tính toán theo công thức:
D 1: đường kinh Pulley dẫn (mm)
D 2: đường kính Pulley bị dẫn (mm)
- Vật liệu: cao su và lớp mành tăng cường
- CNC Shop cung cấp đai răng GT2 theo cuộn với chiều dài như quý khách yêu cầu (tối đa 10m/cuộn)
Tính toán độ chính xác của trục Y:
Số bước để động cơ trục E di chuyển được 1mm
A : vi bước của driver, ở đây A = 16
B : góc bước của động cơ, ở đây động cơ nema17 có bước quay 1,8 o
C : bước đai, ở đây sử dụng đai gt2 với bước đai 2mm
D : số răng trên pully gắn ở trục động cơ, ở đây D = 20
E : tỉ lệ truyền của bộ truyền đai Với trục X có E = 4
= = (step/mm) Độ chính xác theo trục E:
Khi nhận lệnh chức năng, động cơ 1 sẽ quay và truyền động cho trục vitme, giúp cụm chọn vị trí di chuyển đến vị trí mong muốn Nhờ có ròng rọc trên phần này, quá trình di chuyển qua các khối kẹp diễn ra trơn tru mà không bị vướng.
Khi cụm chọn vị trí đến vị trí sợi nhựa cần đẩy, khối kẹp sẽ được nâng lên Phần trên của khối kẹp được trang bị một ròng rọc, trong khi phần dưới có bánh răng để đẩy nhựa, tạo ra một khoảng hở chính xác cho sợi nhựa.
- Động cơ thứ 2 hoạt động, phần xoay đẩy nhựa sẽ quay, kết hợp với khối kẹp, đẩy sợi nhựa cung cấp nhựa cho đầu đùn
- Sợi nhựa sẽ được đẩy gián tiếp xuống đầu in thông qua sợi Teflon
- Endstop có chức năng xác định vị trí tham chiếu cho khối đẩy nhựa hoạt động trơn tru, chính xá