Thiết kế cải tiến đầu đùn socola cho máy in thực phẩm 3d

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠ ĐIỆN – ĐIÊN TỬ  ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CẢI TIẾN ĐẦU ĐÙN SOCOLA CHO MÁY IN THỰC PHẨM 3D GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN: Ts N u V Qu s V Qu SINH VIÊN THỰC HÀNH: P Qu Tháng 12, ă 2016 N T u V t S Mục Lục Mục Lục Lời mở đầu I: Quy trình pha chế socola II: Gia nhi t III: H thống làm l nh Mẫu Mẫu 2: Mẫu 3: 10 IV: Thiết kế phậ đầu in 14 Mẫu thiết kế đù vít me 14 1.1 Mẫu thiết kế 14 1.2 Mẫu thiết kế 15 1.3 Mẫu thiết kế 16 Mẫu thiết kế đù t ô qu dâ uro 16 2.1 Khố đù 17 2.2 Khố đầu kéo 17 2.3 Khố tă đ 18 2.4 khối giữ dây curoa 18 2.5 ấu truyề động 19 2.6 Gia công 19 So sánh lo i mẫu thiết kế: 20 V: Thông sô In 20 VI: In thử nghi m socola 21 Thao tác In3D 21 In thử nghi m mẫu thiết kế 21 2.1 Thí nghi m 1: 21 2.2 Thí nghi m 2: 22 2.3 Thí nghi m 3: 23 2.4 In thử nghi m với mẫu thiết kế 2: 24 Thí nghi m thất b i: 24 Trƣờng hợp 1: 24 3.2 Trƣờng hợp 2: 25 3.3 Trƣờng hợp 3: 25 3.4 Thí nghi m thành công: 26 VII: In 3D từ vật thể thực 27 VIII: Phần mềm Remake 31 Giới thi u 31 Hƣớng dẫn sử dụng 31 Lời Cả Ơ 39 Lời mở đầu Công nghệ tạo mẫu nhanh máy in 3D phát triển không ngừng giới, với hàng loạt sản phẩm nâng cấp cải tiến ngày Tuy công nghệ in 3D thực phẩm phát kiến mẻ Do dựa công nghệ in 3D kết hợp với việc thay nguyên liệu cải tiến đầu in, giúp cho gia đình nhà hàng công ty thực phẩm dễ dàng tạo sản phẩm từ socola Máy in thực phẩm sử dụng số nhà hàng quán coffee Việt Nam Với nhu cầu tạo sản phẩm từ thực phẩm sử dụng sống hàng ngày với yêu cầu ngon miệng, đơn giản tiện dụng, tiết kiệm thời gian, đảm bảo an toàn vệ sinh dễ dàng tháo lắp vệ sinh sau sử dụng…Từ thực tiễn đó, việc thiết kế tính toán cải tạo đầu đùn có chức in thực phẩm 3D, nhằm thay cho phận đầu in nhựa, máy in 3D với thiết kế đặc biệt, thay đổi đầu in nhựa thành đầu đùn socola, để tạo sản phẩm từ socola với hình dạng mong muốn Vấn đề tồn lớn để in sản phẩm giúp tiết kiệm thời gian chế biến với thiết kế đẹp mắt, tiện lợi, đơn giản dễ sử dụng, đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm nhằm phục vụ cho nhu cầu, ăn uống khách hàng Mẫu thiết kế cải tiến đầu đùn thay đổi cấu truyền động sử dụng truyền đai thay cho kết cấu truyền động vitme năm ngoái giúp giảm chiều cao đầu đùn phù hợp với kích thước bàn máy Ngoài thiết kế bổ sung hệ thống phụ trợ làm lạnh giúp trình in đạt hiệu tốt I: Quy trình pha chế socola Gia Socola Gia t (đu cách t ủ ) Làm uộ bằ ƣớ Hút socola (bằ ố tiêm) In 3D t Sả p ẩ Làm l Hình 1: Sơ đồ quy trình pha chế socola - Các bước thực hiện: Bước 1: Cắt nhỏ khoảng 200g socola Bước 2: Cho toàn socola vào chén để ngâm nồi nước để đun cách thủy Bước 3: Khoảng phút sau, khuấy socola để đảm bảo socola thành dạng lỏng hoàn toàn Bước 4: Ngâm chén socola nước lạnh cách thủy, muốn socola giảm nhiệt độ xuống khoảng 33-34 độ C Bước 5: Sau socola đạt đến nhiệt độ thích hợp tiến hành bơm socola vào ống tiêm - Bước 6: Gắn bơm tiêm vào bàn máy bắt đầu in Nhận xét: Tổng thời gian để làm xong bước khoảng 30 – 45 phút, bước bước tốn thời gian nhất, khoảng 20 phút Bảng so sánh nhi t độ in socola N t ả ă Ả ƣở đế độ Tr t ả ă l độ socola Không thể in ≤30 Khô rắn Socola đông cứng Yêu cầu cung Khả in tốt dễ Sệt nhanh cấp nhiều xung 32 dàng tạo khối thổi khí lạnh để kéo xi lanh Yêu cầu cung Có khả tạo khối Socola đông cứng cấp xung vừa lớp có khả Nhão chậm phải để tránh xi 34 bi sập lên thổi khí lạnh lanh phun lớp cao nhiều Socola khó dựng hình Socola Khó canh chỉnh Lỏng bị chảy xung đông cứng tốc độ động >34 quanh xếp lớp in phù hợp Các vần đề thường gặp liên quan đến nhiêt độ in: - Nhiệt độ socola thấp, dẫn đến đầu in bị kẹt động không đủ tải để đẩy socola ra, nhiệt độ thấp làm cản trở trình hút socola vào ống tiêm - Nhiệt độ in cao khó lên lớp lớp bị sập socola bên bị chảy sức đè lớp trước Kết luận: - nhiệt độ phun thích hợp giúp cho trình tạo khối làm lạnh socola sau in dễ dàng làm cải thiện chất lượng in - Qua bảng so sánh nhiệt độ in socola ta chọn nhiệt độ in phù hợp 32ᴼC II: Gia nhi t - Hình 2: Tấm gia nhiệt Gia nhiệt yêu cầu cần thiết trình in, để đảm bảo socola không bi khô trình in, làm tăng tải động ảnh hưởng đến tốc độ phun socola Nguyên nhân: Nhiệt độ môi trường tăng giảm tiếp xúc với thành ống bơm tiêm, làm thay đổi nhiệt độ socola bên theo thời gian Phương pháp: Sử dụng ốp gia nhiệt, dùng dây mayso điều khiển cho gia nhiệt, giúp trì ổn định nhiệt độ cho socola III: H thống làm l nh Mẫu Hình 3: Hình thực tế mẫu Bảng li t kê tên linh ki n STT Số lƣợng Tên linh ki n Hình minh h a Chi tiết Sò nóng lạnh Peltier Tech1 – 12710 -Điện áp: 12VDC -Dòng tối đa: 10A -Công suất 100W Quạt sò -Điện áp: 12VDC Quạt vuông -Điện áp: 12VDC -Dòng tối đa: 0.26A Nhôm tản nhiệt Đá bi 200g Đồng hồ đo nhiệt độ -Loại cảm biến: NTC 10K -Khoảng đo nhiệt độ: 50 110 độ C -Sai số nhiệt độ: độ C -Độ phân giải: 0.1 độ C Mục đích: Khi bỏ đá bi vào đậy kín thùng xốp, tạo lạnh bên thùng Sau đó, nhờ vào quạt sò để thổi khí Trong đó, sò Peltier có tác dụng làm lạnh hộp Inox đựng đá để làm chậm trình tan chảy đá Nguyên lí hoạt động: Khi cấp nguồn cho quạt sò 12V, quạt hút gió bên hộp đưa Trong trình hút gió từ vào có vách ngăn hộp để gió phải luồn xuống qua hộp inox đựng đá bi, sau gió hấp thụ lạnh từ đá Hình 4: Hình minh họa cách hoạt động 1: Không khí 3: Hộp Inox đựng đá bi 2: Quạt sò 4: Miếng chắn gió Nhận xét: Khí lạnh thoát dao động khoảng 25-26 độ Nhưng sau khoảng 15 phút đá tan nhiệt độ tăng dần Đồng thời lạnh làm đọng nước xung quanh hộp inox làm nước tràn Trong trường hợp này, tản nhiệt gió qua quạt sò đạt hiệu tốt miếng nhôm không nóng sò Peltier chưa đủ công suất để làm chậm trình tan đá Ưu điểm: Nhiệt độ khí lạnh thoát mức tương đối Bộ phận tản nhiệt hoạt động tốt, không nóng, miếng nhôm lớn có hai quạt sò hỗ trợ tản nhiệt Khuyết điểm: Nhiệt độ lạnh trì thời gian ngắn Nước chảy bề mặt nhôm tản nhiệt nhiều đá tan Kết luận: Mẫu thiết kế chưa khả quan Mẫu 2: Hình 5: hình thực tế mẫu Bảng li t kê linh ki n STT Tên linh ki n Số lƣợng Nhôm tản nhiệt nước 2 Nhôm hấp thụ lạnh Động bơm Hình minh h a Chi tiết -Điện áp: 12 DC -Công suất: -Tốc độ dòng: 1.8L Phút - p suất nước tạo ra: 0.3MPA -Điện áp: 12VDC Quạt đôi Hình 6:Mô hình thí nghiệm tản nhiệt nước Mục đích: Sau phiên tản nhiệt gió khả quan phần làm lạnh chưa tốt nên có phiên này, tản nhiệt nước tận dụng lạnh tỏa từ sò Peltier Nguyên lí hoạt động: Hệ thống sử dụng bốn sò nóng lạnh, bố trí hai nằm trên, hai nằm với mặt lạnh quay vào tỏa lạnh vào miếng nhôm, tạo thành hộp lạnh Còn mặt nóng sò gắn vào hai miếng nhôm tản nhiệt nước (cứ hai sò dùng miếng) Sau lắp đặt xong cấp nguồn, động bơm bơm nước từ chậu vào miếng tản nhiệt nước thứ qua miếng tản nhiệt nước thứ hai quay chậu nước Nước di chuyển hồi để lấy nóng tỏa từ miếng nhôm qua tác động sò nóng lạnh, giúp sò hoạt động tốt Sơ đồ nguyên lí: - - Hình 7: Hình minh họa nguyên lý hoạt động 1: Không khí 5: Tản nhiệt nước 2: Quạt 6: Hơi nóng 3: Sò nóng lạnh 7: Hơi lạnh 4: Nước Mô tả mô hình: Lượng nước chậu khảng lít (3.85 lít) Ống dẫn khí lạnh 0.6m Kết thí nghiệm: + Bộ phận làm lạnh: Sau khoảng 10 phút nhiệt độ đo bề mặt nhôm -6 -> -7 độ C Nhiệt độ không khí đo 31.5 độ C Sau đó, cấp nguồn 12VDC cho quạt đo nhiệt độ khí lạnh thoát 23 độ C Còn cấp nguồn 9VDC cho quạt đo nhiệt độ khí lạnh thoát 18 độ C Sau 30 phút nhiệt độ khí lạnh khoảng 27 độ C.(khi cấp 12VDC) + Bộ phận tản nhiệt (cụ thể nước): Nhiệt độ nước ban đầu 30 độ C Sau 30 phút nhiệt độ củ nước 42 độ C Ưu điểm: Khí lạnh thoát đạt 18 độ C sử dụng nguồn 9VDC - Khuyết điểm: Nước bị giới hạn nên tích tụ nhiệt lúc nóng lên Thiếu giải pháp tản nhiệt cho nước Kết luận: Ở phiên có khả quan so với phiên nhiệt độ khí lạnh chưa có giải pháp làm mát nước Mẫu 3: Hình 8: Mô hình thực tế mẫu Bảng li t kê linh ki n STT Tên vật dụng Số lƣợng Nhôm tản nhiệt Nhôm hấp thụ lạnh Hình Chi tiết Mục đích: Phiên kết hợp phiên phiên Sử dụng tản nhiệt gió làm hộp kín để giữ lạnh Nguyên lí hoạt động: Nhìn bao quát giống hộp có hai tầng, phân cách qua lớp mica miếng nhôm Sò nóng lạnh với mặt lạnh quay lên để tỏa nhiệt lạnh vào miếng nhôm nhỏ tầng Còn mặt nóng quay xuống tản nhiệt vào miếng nhôm lớn tầng Quạt sò tầng có tác dụng thổi nóng để làm mát miếng nhôm Còn quạt sò tầng thổi lạnh ra, 10 3.2 Trƣờng hợp 2: Thành socola bị dày Hình 28: Các thông số in mẫu thí nghiệm Thông số gây thất bai: - steper: 500 - Velocity: 1600 Nguyên nhân: cấp xung lớn, tốc độ động nhanh, bàn máy di chuyển chậm nên socola bị đẩy hai bên, làm thành socola dày kích thước 10mm so với kích thước đầu phun 3mm 3.3 Trƣờng hợp 3: Socola đứt đoan Hình 29: mẫu in thất bại 25 Nguyên nhân: hút socola vào ống phun bọt khí bên trong, in xảy tượng socola 3.4 Thí nghi m thành công: Nhiệt độ socola in 32ᴼC nhiệt độ phòng 33C Hình 30: Mẫu in hình chữ nhật Hình 31: Mẫu in hình logo apple Hình 32: hình NASA 26 Bảng kết thí nghi m sai số: Hình Thời gian (phút) Logo Apple Chữ nhật NASA Sai số theo trục X (mm) 0.3 - 0.5 Hình 33: Các thông số in - Các thông số in: Layer height: steper:350 Velocity:2000 Nguyên nhân: pha chế socola nhiệt độ thích hợp, thông số in phù hợp VII: In 3D từ vật thể thực Giới thiệu phần mềm 123D Catch: 123D Catch công cụ tạo Autodesk, có sẵn Windows Ngoài ra, ứng dụng hỗ trợ điện thoại từ hệ điều hành IOS, Android đến Windows Phone Bên cạnh đó, lại ứng dụng miễn phí nên nhiều người dùng sử dụng, mà lại đáp ứng yêu cầu người dùng tạo mẫu 3D giúp cho máy in thực thi Để tạo mô hình 3D Catch ta nên tìm chủ đề mà dễ dàng chụp ảnh từ nhiều góc độ ánh sáng tốt Phần mềm khuyên nên chụp khoảng 30 – 40 bước ảnh hay nhiều giúp cho vật thể chi tiết hơn, 123D Catch hoạt động dựa ghép nối điểm giống ảnh 27 Quy trình in từ vật thể: Máy ảnh Điện thoại Lưu vào thẻ nhớ Đồng mây 123D Catch Meshmixer Cura Máy in Hình 34: Sơ đồ thể trình tạo mẫu từ vật thể Tính ứng dụng: - 123D Catch: Xem vật thể 3D cắt bỏ phần không mong muốn - Meshmixer: Có chức chỉnh sửa, làm đẹp vật mẫu xuất fie STL - Cura: Dùng để chỉnh sửa kích thước, scale vật thể xuất file Gcode Miêu tả sơ đồ: Sau chụp xong vật thể, ảnh rời rạc tải lên máy chủ để xử lí phần mềm 123D Catch Khoảng 15 phút sau, vật thể 3D tạo Lúc này, vật thể 3D ra, có chi tiết khác rìa, bệ đỡ, hay bề mặt tiếp xúc với vật thể Khi đó, 123D Catch cho ta cắt bỏ phần không mong muốn đó, để tạo mẫu vật ta muốn in Tiếp theo, ta chọn chức “Print 3D”, lúc liệu mẫu vật tự động chuyển mở phần mềm Meshmixer Trong phần mềm này, gần giống phần mềm chỉnh sửa ảnh Photoshop, nghĩa ta làm cho bề mặt vật thể mịn hơn, tạo thêm bệ cho vật thể, khắc chữ, thêm màu hay chọn kiểu màu cho toàn vật thể Sau chỉnh sửa xong ta lưu file dạng STL Qua Cura, mở file lên, việc lại scale vật thể mong muốn, qua xử lí giống kích 28 thước hoàn toàn vật thể gốc mà mang tính tương đối Thế xong, tiếp tục lưu file dạng Gcode đưa vào máy để in Kết thí nghiệm: Hình 34: Vật thể gốc (một chai keo xịt tóc) Hình 35: Vật mẫu in nhựa 29 o o o Kích thước vật in chưa scale Dài: 0.6 cm Rộng: 0.7 cm Cao: 1.7 cm Hình 36: So sánh vật gốc vật in nhựa Hình 37: Vật mẫu in socola 30 - Kích thước vật thể scale: o Dài: 4.2 cm o Rộng: 4.4 cm o Cao: 11.6 cm Nhận xét chung: - Vật thể sau chụp, qua xử lí bị chênh lệch tỉ lệ, khắc phục cách phần mềm - Xung quanh vật thể có gồ ghề đôi chút làm đẹp VIII: Phần mềm Remake Giới thi u Remake phần mềm chuyển đổi vật thực tế thành vật ảo dạng lưới, liên kết với qua mắc lưới để tạo thành vật ảo 3D Vật ảo tạo nên từ hình ghép lại hay từ máy scan Remake có chức chỉnh sửa, phóng to thu nhỏ, sửa chi tiết lỗi hay làm mịn Phần mềm đặc biệt hữu ích cho nhà thiết kế, kiến trúc sư, lưu trữ di sản, chế tạo kỹ thuật,… ới giao diện đơn giản, dễ sử dụng, hoàn toàn hữu ích cho có ý tưởng tạo vật thể 3D mà không đòi hỏi chuyên môn cao - - Hƣớng dẫn sử dụng  Hướng dẫn cách chụp: Trước tiên nên đặt vật lên mặt phẳng lót báo hay tờ bìa có nhiều chi tiết khác Ánh sáng tỏa xung quanh vật Chụp hình vật thể liên tiếp khoảng từ 25 – 40 tấm( chụp tối đa 50 tấm) Và chụp thêm chi tiết bị ẩn hay có cấu trúc hình học phức tạp Khoảng cách từ máy ảnh đến vật khoảng 20 – 40 cm(tùy kích thước vật, cho nhìn thấy trọn vật thể) Chia làm hai tầng:  Tầng 1: Chụp hướng vật với góc nghiêng khoảng 30 độ Chụp khoảng 20 tấm, lần di chuyển bước nhỏ tương đương với góc 18 độ  Tầng 2: Chụp hướng vật với góc nghiêng khoảng 70 độ Chụp khoảng 10 tấm, lần di chuyển bước lớn tương đương với góc 36 độ  Những lưu ý chụp: Không sử dụng đèn flash Không chụp vật thể suốt, bóng , hay phản chiếu anh sáng Không chụp loại nước 31 - Không chọn vật thể nét đặc trưng(như tường), đối xứng lặp lại(như hang rào) - Vật thể phải tĩnh không di chuyển - Nên chụp nhà để tránh nắng gắt  Hướng dẫn cách sử dụng phần mềm remake Bước 1: Chọn Create 3D Bước 2: Có hai lựa chọn online offline, ta nên chọn online, chọn offline đòi hỏi phần cứng máy tính Ram 12GB - Sau lựa chọn hình chụp nhấn “create model” Bước 3: Đây vật ảo mà phần mềm tạo 32 Vật ảo có kích thước nhỏ vật thật khoảng 10 lần, nên ta cần scale lại ý muốn, trước tiên ta cần loại bỏ phần rìa Bước 4: Kéo chuột trái vào phần rìa nhấn Delete đề xóa Ở phần rìa đế vật thể ta nên chọn xóa theo đường vẽ chuột, cách nhấn chuột phải – Select – Fence 33 Sau xóa hết phần rìa Bước 4: Chọn Edit – Slice&Fill để cắt bỏ phần đế vật thể, giúp vật thể có đế phẳng đứng vững 34 Bước 5: Di chuột vào vòng tròn lớn kéo lên, xuống theo chiều mũi tên để chọn vị trí cắt tốt Sau chọn Fill – Apply Bước 6: Vì vật thể sau xử lí có nhiều chỗ chưa đẹp Nên ta vào Edit – Surface tools để chỉnh sửa 35 -Có hai tính năng: + Sculpt: làm lồi chi tiết lên + Smooth: làm mịn, lõm chi tiết xuống - Nên để hai brush size strength hình để dễ chỉnh sửa Bước 7: Sau làm đẹp chi tiết chưa tốt Bước vào Analyze – Detect and fix model issues 36 Bước để tìm sửa chi tiết thiếu lỗ khe hở -Chọn Detect issues – fix - next Bước 8: Chọn value Chọn tọa độ X nhập kích thước, tọa độ khác tự động cập nhật Sau chọn set 37 Bước 9: Bước cuối xuất file obj Chọn export model mục “optimize for” tùy mục đích người sử dụng Kết thúc chọn export 38 Lời Cảm Ơ Trên thực tế thành công mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian từ bắt đầu học tập giảng đường đại học đến nay, em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ quý Thầy Cô, gia đình bạn bè Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô Khoa Cơ Điện – Điện Tử – Trường Đại Học Lạc Hồng với tri thức tâm huyết để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập trường đặc biệt, học kỳ này, Khoa tổ chức cho chúng em tiếp cận với công việc “Nghiên Cứu Khoa Học” Em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn ũ Quỳnh tận tâm hướng dẫn chúng em qua buổi thảo luận, trao đổi đề tài in 3D nghiên cứu khoa học Nếu lời hướng dẫn, dạy bảo thầy em nghĩ đề tài em khó hoàn thiện Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy Đề tài thực khoảng thời gian gần tháng Bước đầu vào thực tế, tìm hiểu lĩnh vực sáng tạo nghiên cứu khoa học, kiến thức em hạn chế nhiều bỡ ngỡ Do vậy, không tránh khỏi thiếu sót điều chắn, em mong nhận ý kiến đóng góp quý báu quý Thầy Cô bạn đọc để kiến thức em lĩnh vực hoàn thiện 39 ... toàn vệ sinh dễ dàng tháo lắp vệ sinh sau sử dụng…Từ thực tiễn đó, việc thiết kế tính toán cải tạo đầu đùn có chức in thực phẩm 3D, nhằm thay cho phận đầu in nhựa, máy in 3D với thiết kế đặc biệt,... nhanh máy in 3D phát triển không ngừng giới, với hàng loạt sản phẩm nâng cấp cải tiến ngày Tuy công nghệ in 3D thực phẩm phát kiến mẻ Do dựa công nghệ in 3D kết hợp với việc thay nguyên liệu cải tiến. .. thiết kế Hình 14: Mô hình thiết kế số Mẫu thiết kế số thiết kế giống mẫu thiết kế số tách phận thân ống đầu phun socola gúp dễ vệ sinh sau sử dung Mẫu thiết kế đù t ô qu dâ uro Ý tưởng dựa mẫu thiết