Đồ án thiết kế chế tạo máy in 3D

Các nước phát triển trên thế giới, sự đột phá về khoa học kỹ thuật đã giúp họ tìm ra những kỹ thuật tiên tiến áp dụng trong sản xuất, chế tạo.Đến thời điểm hiện nay, việc ứng dụng kỹ thuật trong cuộc sống, công việc cũng như nhiều lĩnh vực khác đã và đang được áp dụng phổ biến rộng rãi hơn. Xu hướng công nghệ dù đi tới đâu cũng đều nhằm phục vụ và cải thiện đời sống con người, trong đó, sẽ có những công nghệ và phát minh có thể thay đổi toàn diện cuộc sống con người. Những xu hướng công nghệ sẽ thay đổi cuộc sống tương lai: + Trí tuệ nhân tạo–Robot. + Công nghệ nano và khoa học vật liệu. + Công nghệ in 3D. + Sự nở rộ của các thiết bị đeo được. + Công nghệ pin và sạc không dây. + Màn hình cong. + Smart home. + Điện toán đám mây. +Thương mại điện tử. + Thực tế ảo. Công nghệ in 3D là một trong những xu hướng phát triển của khoa học kỹ thuật, đang thu hút sự chú ý của hàng loạt các nước trên thế giới. Công nghệ in 3D hiện giờ đã không còn quá xa lạ với giới chuyên môn và người sử dụng trên toàn thế giới. Vậy công nghệ in 3D là gì và tại sao nó đem lại nhiều lợi ích đến vậy ?.

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô trong khoaĐiện Cơ Điện Tử - Trường Đại học Dân lập Phương Đông Các thầy cô đã luônnhiệt tình dạy dỗ và tạo điều kiện cho chúng em học tập và nghiên cứu trongsuốt những năm học đại học

Em cũng xin cảm ơn tới cô giáo ThS Phạm Hải Yến đã tận tình giúp đỡ

và chỉ bảo em trong suốt thời gian làm khóa luận vừa qua

Cuối cùng xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè, người thân trong gia đình và cácbạn sinh viên trong tập thể lớp 513122 đã cho tôi những ý kiến đóng góp giá trịkhi thực hiện đề tài này

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày… …tháng… …năm 2017

Sinh viên

Nguyễn Thị Huyền

MỤC LỤ

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

MỤC LỤC HÌNH ẢNH iii

MỞ ĐẦU 6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY IN 3D 7

1.1 CÔNG NGHỆ 3D 7

1.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ IN 3D 8

1.3 TÌNH HÌNH CÔNG NGHỆ IN 3D MỘT SỐ NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI.10 1.4 TÌNH HÌNH CÔNG NGHỆ IN 3D Ở VIỆT NAM 11

1.5 MỘT SỐ MÁY IN 3D CỠ NHỎ SỬ DỤNG VẬT LIỆU SỢI NHỰA 14

1.6 ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT VÀ ĐỜI SỐNG 14

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU CƠ SỞ LÍ THUYẾT VÀ CÔNG CỤ SỬ DỤNG CHO ĐỀ TÀI 20

2.1 TÌM HIỂU CƠ SỞ LÍ THUYẾT 20

2.2.1 Lí thuyết CNC 20

a) Điều khiển chu trình hở 21

b) Điều khiển chu trình nửa kín 22

c) Điều khiển chu trình kín 23

d) Hệ thống điều khiển chu trình hỗn hợp 24

2.2 TÌM HIỂU CÔNG CỤ SỬ DỤNG 25

2.2.1 Phần mềm solidworks 25

2.2.2 Phần mềm autocad 28

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ MÁY IN 3D 32

3.1 THIẾT KẾ CƠ KHÍ 32

3.2 LỰA CHỌN, TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ 34

3.2.1 Lựa chọn động cơ 34

a) Động cơ servo 35

b) Động cơ bước 35

3.2.2 Tính toán 35

3.2.2.1 Tính toán trục x 35

3.2.2.2 Tính toán trục y 36

3.2.2.3 Tính toán trục z 37

3.2.2.4 Tính toán công suất động cơ 37

3.2.2.5 Chọn số vòng quay của động cơ 38

3.2.2.6 Tính toán chọn trục 39

3.2.2.7 Chọn ổ bi : 39

3.3 LỰA CHỌN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 40

3.3.1 Mạch arduino mega 2560 41

3.3.2 Mạch ramps 1.4 43

3.3.3 Mạch driver điều khiển động cơ bước a4988 45

3.3.4 Bộ điều khiển, hiển thi LCD 45

CHƯƠNG 4 : CHẾ TẠO MÁY IN 47

4.1 LẮP RÁP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 47

4.2 HƯỚNG DẪN CÀI ĐẶT THÔNG SỐ PHẦN MỀM REPETIER HOST .48

4.2.1 Thiết lập máy in 3D 49

4.2.2 Thiết lập slicer 54

4.3 CÁC BƯỚC CƠ BẢN ĐỂ IN 3D 64

4.3.1 Dựng hình 3d bằng phần mềm vẽ 3d và xuất file 3d ra định dạng stl 64

4.3.2 Đưa file stl vào phần mềm in 3d repetier host 64

4.3 HIỆU CHỈNH MÁY IN 68

4.3.1 Thiết lập firmware marlin 68

4.3.2 Các thông số cài đặt firmware cho máy in 71

CHƯƠNG 5 : LẮP RÁP,MÔ HÌNH THỰC TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ 81

5.1 LẮP RÁP 81

5.2 MÔ HÌNH THỰC TẾ 82

5.3 ĐÁNH GIÁ 82

KẾT LUẬN 84 Y

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Biểu đồ phát triển của công nghệ in 3D 10

Hình 1.2: Máy in 3D maker starter 12

Hình 1.3: Máy in 3D creator X 13

Hình 1.4: Máy in 3D thiết kế đơn giản 14

Hình 1.5: Máy in nhựa 3D 14

Hình 1.6: Chiếc xe Urbee được in bằng công nghệ 3D 15

Hình 1.7: Loa điện tử in bằng công nghệ 3D 16

Hình 1.8: Răng giả in bằng công nghệ 3D 16

Hình 1.9: Hình học bằng công nghệ in 3D 17

Hình 1.10: Xây nhà bằng in 3D 18

Hình 1.11: Ví dụ mô hình máy in 3D 19

Hình 2.1: Hệ điều khiển chu trình hở 22

Hình 2.3: Hệ thống điều khiển chu trình kín 24

Hình 2.4: Điều khiển chu trình hỗn hợp 25

Hình 2.5: VD thiết kế lò xo trong Solidworks 26

Hình 2.6: VD lắp ráp các chi tiết thành khối trong Solidworks 27

Hình 2.7: Xuất bản vẽ 2D trên Solidworkss 28

Hình 3.1: Thành phần trục X 32

Hình 3.2 :Thành phần trục Y 33

Hình 3.3 : Thành phần bàn nhiệt 33

Hình 3.4 : Thành phần trục Z 34

Hình 3.5 : Mô hình máy in 34

Hình 3.13: Bo mạch Arduino Mega 2560 42

Hình 3.14: Mạch RAMPS 1.4 44

Hình 3.15: Mạch driver a4988 45

Hình 3.16 Màn hình LCD 46

Hình 4.1: RAMPS 1.4 đặt trên Mega 2560 47

Hình 4.2: Sơ đồ nối A4988 với mạch RAMPS 1.4 47

Hình 4.3: Sơ đồ nối các bộ phận máy in với RAMPS 48

Hình 4.4: Giao diện chính của Repetier Host 49

Hình 4.5: Tab Connection 50

Hình 4.6 Tab Printer 51

Hình 4.7: Tab Extruder 52

Hình 4.8: Tab Printer Shape 53

Hình 4.9:Tab Slicer 54

Hình 4.10: Thiết lập Layers and perimeters 55

Hình 4.11: thiết lập Infill 56

Hình 4.12: thiết lập Skirt and brim 57

Hình 4.13: thiết lập Speed 58

Hình 4.14: thiết lập Filament 59

Hình 4.15: Thiết lập cooling 60

Hình 4.16: Thiết lập General 61

Hình 4.17: Thiết lập Bed Shape 62

Hình 4.18: Thiết lập Extruder 1 63

Hình 4.19: Kết nối máy tính với máy in 64

Hình 4.20:Load file chi tiết 3d 65

Hình 4.21: Hình ảnh được load 65

Hình 4.22: Xoay chi tiết theo các trục 66

Hình 4.23: Phóng to/ thu nhỏ theo các trục 66

Hình 4.24: File G-code 67

Hình 4.25: Start print 68

Hình 4.26 : Giao diện chính marlin 69

Hình 4.27 : Chọn mạch điều khiển 70

Hình 4.28 : Chọn cổng kết nối 71

MỞ ĐẦU

Các nước phát triển trên thế giới, sự đột phá về khoa học kỹ thuật đã giúp

họ tìm ra những kỹ thuật tiên tiến áp dụng trong sản xuất, chế tạo.Đến thời điểmhiện nay, việc ứng dụng kỹ thuật trong cuộc sống, công việc cũng như nhiềulĩnh vực khác đã và đang được áp dụng phổ biến rộng rãi hơn Xu hướng côngnghệ dù đi tới đâu cũng đều nhằm phục vụ và cải thiện đời sống con người,trong đó, sẽ có những công nghệ và phát minh có thể thay đổi toàn diện cuộcsống con người

Những xu hướng công nghệ sẽ thay đổi cuộc sống tương lai:

+ Trí tuệ nhân tạo–Robot

+ Công nghệ nano và khoa học vật liệu

+ Công nghệ in 3D

+ Sự nở rộ của các thiết bị đeo được

+ Công nghệ pin và sạc không dây

+ Màn hình cong

+ Smart home

+ Điện toán đám mây

+Thương mại điện tử

+ Thực tế ảo

Công nghệ in 3D là một trong những xu hướng phát triển của khoa học kỹthuật, đang thu hút sự chú ý của hàng loạt các nước trên thế giới Công nghệ in3D hiện giờ đã không còn quá xa lạ với giới chuyên môn và người sử dụng trêntoàn thế giới Vậy công nghệ in 3D là gì và tại sao nó đem lại nhiều lợi ích đếnvậy ?

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY IN 3D 1.1 CÔNG NGHỆ 3D

Cách đây khoảng 40 năm về trước, những ai lần đầu tiên nghe tiếng phát

ra trên radio, nhìn thấy hình mình trên 1 tấm giấy, hay xem những con người bé

tí chạy nhảy trong chiếc hộp vuông thì ta đã thấy công nghệ đó thật hiệnđại.Ngày nay khoa học công nghệ phát triển vượt bậc, đi bất cứ đâu chúng tacũng nghe thấy TV 3D, phim 3D, âm thanh 3D, Hình 3D Tất cả những cụm từtrên dùng để chỉ những công nghệ tạo ảo giác hình khối lên thị giác và thínhgiác của con người, nhằm mô phỏng lại những gì ta có thể thấy và nghe được.Nhưng 3D trong công nghệ in 3D là một định nghĩa hoàn toàn khác với 3Dmang tính mô phỏng mà ta đã nói như ở trên

In 3D ở đây sản phẩm thật, vật thể thật mà ta có thể cầm trên tay,quan sátmột cách chính xác, 3D ở đây là mọi thứ xung quanh ta, mà từ nguyên thủy đếnhiện nay ta vẫn tiếp xúc hàng ngày, quá quen thuộc mà ta chẳng gọi nó là 3Dlàm gì

Thế nào là in 3D? In 3D là in ấn ra một vật thể theo không gian ba chiều(Dài-Rộng-Cao) mà ta có thể cầm nắm, quan sát hay sử dụng nó như: mô hình

xe hơi, máy bay, lọ hoa, giày, quần áo, thậm chí là một ngôi nhà, đôi giày, cáichụp đèn ngủ Đối với in 3D, cảm hứng sáng tạo là vô tận, tất cả những gì bạncần là một ý tưởng tuyệt vời Hiện nay có nhiều công nghệ in 3D, trong đó FDM

và SLA là 2 công nghệ 3D được sử dụng rộng rãi nhất: FDM (Fused DepositionModeling), SLA (Stereolithograp)

Công nghệ in 3D là gì? Công nghệ in 3D hay công nghệ tạo mẫu nhanh làcách thức để thực hiện việc in 3D, hay cách thức để máy in 3D hoạt động Ngàynay công nghệ in 3D phát triển rất đa dạng, với mỗi sản phẩm 3D có thể được in

ra với nhiều loại vật liệu khác nhau, vật liệu dạng khối, dạng lỏng, dạng bột bụi.Với mỗi loại vật liệu cũng có nhiều phương thức để in như sử dụng tia laser,dụng cụ cắt, đùn nhựa… Cách thức in thì có in từ dưới lên, in từ đỉnh xuống

Vật liệu in 3D: Có thể là nhựa PLA, ABS, Nylon, Flexible, Wood,giấy, bột, polymer, kim loại, đặc biệt là socola, kem các vật liệu này có đặcđiểm là có sự kết dính với nhau để vật liệu lớp bên trên kết dính với lớp bêndưới được

Công nghệ in 3D xu hướng của tương lai!

Công nghệ in 3D có những đặc điểm gì khiến các chuyên gia đánh giá đây

là xu hướng phát triển đầy mạnh mẽ trong thời gian tới, xu hướng của tương lai?

Ưu điểm đầu tiên: Đúng như tên gọi của nó: công nghệ tạo mẫu nhanhcông nghệ này có sự vượt trội về thời gian chế tạo một sản phẩm hoàn thiện

“Nhanh” ở đây cũng chỉ là một giới hạn tương đối Thông thường, để tạo ra mộtsản phẩm mới mất khoảng từ 3-72 giờ, phụ thuộc vào kích thước và độ phức tạpcủa sản phẩm Có thể bạn cho rằng khoảng thời gian này có vẻ chậm, nhưng sovới thời gian mà các công nghệ chế tạo truyền thống thường mất từ nhiều tuầnđến nhiều tháng để tạo ra một sản phẩm thì nó nhanh hơn rất nhiều Chính vì cần

ít thời gian hơn để tạo ra sản phẩm nên các công ty sản xuất tiết kiệm được chiphí, nhanh chóng đưa ra thị trường những sản phẩm mới

Ưu điểm đặc biệt thứ 2: ví dụ ta có thể chế tạo được cái đầu người với đầy

đủ bộ phận cả bên trong lẫn bên ngoài một cách chi tiết chỉ trong một lần thựchiện mà các phương pháp truyền thống không thể chế tạo được

1.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ IN 3D

Cơ chế hay tính chất của công nghệ Thuật ngữ “in 3D” sẽ cho ngườinghe hình dung về việc sử dụng máy in phun với đầu mực di Có rất nhiều thuậtngữ khác nhau được dùng để chỉ công nghệ sản xuất đắp dần quen thuộc nhất làCông nghệ in 3D, bên cạnh những tên khác như Công nghệ tạo mẫu nhanh,Công nghệ chế tạo nhanh và Công nghệ chế tạo trực tiếp Như vậy, hầu hết cácthuật ngữ này đều ra đời dựa trên chuyển trên giấy để tạo ra các sản phẩm hoànthiện, giống như máy in bình thường hiện nay vẫn hay sử dụng tại văn phòng.Trên thực tế thì công nghệ sản xuất đắp dần cũng có thể hoạt động tương tự nhưvậy, nhưng nó còn có những quá trình, kĩ thuật tiến bộ hơn Một cách cụ thể,Hiệp hội vật liệu và thử nghiệm Mỹ (American Society for Testing Materials -ASTM) đã đưa ra một khái niệm rõ ràng về công nghệ đắp dần: “Công nghệ sảnxuất đắp dần là một quá trình sử dụng các nguyên liệu để chế tạo nên mô hình3D, thường là chồng từng lớp nguyên liệu lên nhau, và quá trình này trái ngượcvới quá trình cắt gọt vẫn thường dùng để chế tạo xưa nay” Có thể thấy đây làmột phương pháp sản xuất hoàn toàn trái ngược so với các phương pháp cắt gọt

- hay còn gọi là phương pháp gia công, mài giũa vật liệu nguyên khối - bằng

cách loại bỏ hoặc cắt gọt đi một phần vật liệu, nhằm có được sản phẩm cuốicùng Còn với sản xuất đắp dần, ta có thể coi nó là công nghệ tạo hình như đúchay ép khuôn, nhưng từ những nguyên liệu riêng lẻ để đắp dần thành sản phẩmcuối cùng.

Công nghệ sản xuất đắp dần ra đời đã được 30 năm nay Năm 1986,Charles Hull sáng tạo ra một quá trình gọi là Stereolithography – sản xuất vậtthể từ nhựa lỏng và làm cứng lại nhờ laser Sau đó, ông Hull thành lập công ty3DSystems, một trong những nhà cung cấp công nghệ lớn nhất hiện nay tronglĩnh vực sản xuất đắp dần Nếu lập biểu thời gian thì chúng ta sẽ thấy công nghệnày phát triển theo một biểu đồ logarit Từ 1986 đến 2007, trong 20 năm đầutiên, công nghệ này mới chỉ có các bước đi nhỏ, chậm, đây được gọi là giai đoạnxâm nhập, bước nền cho công nghệ tạo mẫu nhanh Tuy nhiên đến năm 2009, đã

có một sự biến động lớn trên thị trường, nhiều bằng sáng chế về công nghệ này

đã hết hạn bảo vệ bản quyền, trong đó có bằng sở hữu FDM Quá trình FuseDeposition Modelling (FDM) tạo hình sản phẩm nhờ nấu chảy vật liệu rồi xếpđặt chồng lớp, vốn được sở hữu bởi hãng Stratasys, một trong những đối thủcạnh tranh hàng đầu trong lĩnh vực Khi bằng sáng chế về FDM hết giá trị, côngnghệ này đã thu hút nhiều nhà sản xuất tham gia Giá thành sản xuất giảm vàFDM trở thành một trong những chìa khóa công nghệ cơ bản của các máy sảnxuất đắp dần được tiêu thụ trên thị trường hiện nay Ngoài ra, đến năm 2014, cácbằng sáng chế cho công nghệ Nung kết sử dụng laser (Selective Laser Sintering-SLS) cũng bắt đầu hết hạn, tạo cơ hội cho những sáng chế mới phát triển hơnnữa ngành sản xuất đắp dần, mở đường cho một thời kỳ phát triển mạnh mẽ củangành công nghiệp này trong tương lai rất gần

Năm 2013, ngành công nghệ sản xuất đắp dần trị giá khoảng 3,1 tỷ USD/năm, tăng 35% so với năm 2012 Trong vòng sáu năm tới, tốc độ tăng trưởngtrung bình được dự đoán ở mức cao, khoảng 32%/năm và đạt mức 21 tỷ USDvào năm 2020

Hình 1.1: Biểu đồ phát triển của công nghệ in 3D

1.3 TÌNH HÌNH CÔNG NGHỆ IN 3D MỘT SỐ NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI

Công nghệ in 3D rất được quan tâm bởi các nước trên thế giới Tăngcường trong sản xuất công nghiệp và giáo dục là chủ đề thu hút sự quan tâm củacác nước với công nghệ này

Ở Mỹ: công nghệ in 3D có vai trò là tiềm năng cách mạng hóa trongphương pháp sản xuất ra hầu hết tất cả mọi thứ Chính phủ Mỹ đã hỗ trợ côngnghệ này từ nhiều thập kỷ trước Năm 2012, NAMII được thành lập nhằm thúcđẩy công nghệ in 3D ở Mỹ Năm 2014, NAMII đầu tư 9 triệu USD cho việcnghiên cứu ứng dụng in 3D Ngoài ra, quỹ khoa học quốc gia và bộ quốc phòng

Mỹ rất quan tâm và đầu tư cho công nghệ in 3D

Ở Trung Quốc (TQ): năm 2012, TQ đã đưa công nghệ in 3D vào chươngtrình nghiên cứu và phát triển công nghệ cao quốc gia Chính phủ TQ cấp 6,5

triệu USD nghiên cứu tập trung về in 3D 6/2013, TQ cam kết đầu tư 245 triệuUSD cho việc nghiên cứu in 3D.

Ở Anh: 6/2013 Anh hỗ trợ 13,9 triệu USD cho các công ty tư nhân đểphát triển in 3D 2014, Anh công bố thành lập trung tâm quốc gia in 3D vớikhoản đầu tư 25 triệu USD

Ở Nhật Bản (NB): 2014, NB dành khoảng 44 triệu USD trong ngân sách

để hỗ trợ hoạt động nghiên cứu, phát triển công nghệ 3D

Từ những thông tin trên thấy được những ứng dụng to lớn cũng như tác động,ảnh hưởng cụ thể của công nghệ in 3D, là một ngành công nghệ tiên tiến chiếmlĩnh vị trí to lớn trong kinh tế, xã hội và chính trị …

1.4 TÌNH HÌNH CÔNG NGHỆ IN 3D Ở VIỆT NAM

Công nghệ in 3D ở việt Nam đã có mặt khoảng năm 2003, tuy nhiên dogiá thành còn cao nên vẫn chưa được ứng dụng nhiều, chủ yếu dùng trong côngtác nghiên cứu Hiện nay công nghệ này được ứng dụng phổ biến hơn trong rấtnhiều các lĩnh vực Công nghệ in 3D có thể tăng trưởng lợi ích kinh tế tối đa chodoanh nghiệp nói chung và các cá nhân nói riêng Với việc mua máy in 3D và cóthể thiết kế 3D, bạn có thể biến ý tưởng thành vật mẫu chỉ trong thời gian ngắn

Hiện nay, đối với các doanh nghiệp sản xuất công nghiệp, công đoạn tạoprototype thường chiếm khá nhiều thời gian trong quy trình nghiên cứu và pháttriển sản phẩm mới, vì phải đưa mẫu thiết kế đến các cơ sở gia công thực hiện,nhưng độ chính xác lại chưa cao và tốn một khoản chi phí đáng kể Về vấn đềnày, máy in 3D hoàn toàn có thể đưa đến giải pháp tối ưu cho người sử dụng Sởhữu một chiếc máy in 3D của riêng mình sẽ đảm bảo những ý tưởng của bạnđược thực hiện hóa nhanh nhất và hoàn hảo nhất In một thiết kế riêng bằng máy

in 3D mang đậm cá tính sáng tạo chắc chắn sẽ luôn là những trải nghiệm thú vịđối với người đam mê công nghệ

Đa dạng các dòng máy in 3D trên thị trường Việt Nam:

Ngày trước, để mua một máy in 3D thì phải lên mạng nước ngoài để tìmhiểu, đặt hàng và phải mất thời gian chờ để máy vận chuyển về nước Tuy nhiênhiện nay có thể dễ dàng tìm mua máy in 3D ngay tại thị trường trong nước, vớinhiều sự lựa chọn về mẫu mã, giá cả phù hợp nhưng vẫn đảm bảo về chất lượng,

có thể khẳng định tương đương với các dòng máy nhập khác Máy in 3D thươnghiệu việt được rất nhiều doanh nghiệp trong nước lựa chọn Những lí do đángxem xét để đầu tư vào công nghệ in 3D.

Hiện nay trên thị trường Việt Nam có rất nhiều các công ty máy in 3Dtham gia vào thị trường trong nước

 Công ty 3D MAKER: chuyên nghiên cứu, sản xuất, phân phối cácloại máy in 3D uy tín, chất lượng với nhiều dòng khác nhau:STARTER, PRO225,PRO230,PRO350

maker starter

 Công ty Flashgorge Việt Nam: công ty phân phối máy in 3D tạiViệt Nam với nhiều loại máy đa dạng: 3D printer chocolate, 3D fullcolor HD printer, 3D printer A Finder,3D Creator X…

Hình 1.3: Máy in 3D creator X

 Creatz3D Pte Ltd là nhà phân phối ủy quyền của tập đoàn máy in3D Stratasys tại Singapore và Việt Nam Công ty có 4 dòng máychính: Idea, Design, Production, Dental Và còn rất nhiều công tykhác trên thị trường Việt Nam

1.5 MỘT SỐ MÁY IN 3D CỠ NHỎ SỬ DỤNG VẬT LIỆU SỢI NHỰA

Hình 1.4: Máy in 3D thiết kế đơn giản

Hình 1.5: Máy in nhựa 3D

1.6 ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT VÀ ĐỜI SỐNG

Công nghệ sản xuất chế tạo:

Tất nhiên, các ngành công nghiệp sản xuất đã trở thành đối tượng sử dụng

in 3D nhiều nhất Lí do chính khiến công nghệ sản xuất đắp dần được sử dụngrộng dãi trong môi trường công nghiệp là do nó cho phép sản xuất các bộ phậnvới số lượng ít, bộ phận có hình dạng phức tạp, cắt giảm phế liệu, tạo nhanh sảnphẩm thử nghiệm, sản xuất theo yêu cầu Lí do nữa là in 3D giúp giảm độ phứctạp trong quản lí chuỗi cung ứng, cho phép sản xuất các bộ phận tại chỗ thay vìphải sản xuất ở nơi khác mang đến

Ngành công nghiệp ô tô đã sử dụng in 3D để sản xuất những chiếc xehoàn chỉnh Trên thực tế, một chiếc xe tên là Urbee đã được sản xuất toàn bộbằng công nghệ in 3D Nhà sản xuất chiếc xe này đã tập trung vào việc tăng tối

đa số lượng các bộ phận xe được in 3D với mục tiêu chính là tiết kiệm nhiênliệu

Hình 1.6: Chiếc xe Urbee được in bằng công nghệ 3D

Công nghiệp điện tử cũng là một trong những ngành ứng dụng đầu tiêncủa in 3D Máy in 3D đã được sử dụng để chế tạo các bộ phận phức tạp đặc biệt

từ các chất liệu khác nhau và đã mở ra một trào lưu mới của ngành công nghiệpnày

Hình 1.7: Loa điện tử in bằng công nghệ 3D

Y tế, chăm sóc sức khỏe:

Công nghệ in 3D rất hữu ích trong y tế ( sản xuất chân, tay, răng, taigiả…)

Hình 1.8: Răng giả in bằng công nghệ 3D

Ngoài ra, công nghệ in 3D còn được dùng để thiết kế và sản suất các bộphận cơ thể giúp cho phẫu thuật tái tạo và cấy ghép

Giáo dục:

In 3D cũng có những ứng dụng thiết thực trong giáo dục, đặc biết liênquan đến các môn khoa học, công nghệ, kỹ thuật, kỹ năng toán học.

Hình 1.9: Hình học bằng công nghệ in 3D

Kiến trúc và xây dựng:

Xây dựng các tòa nhà bằng máy in 3D khổng lồ Vật liệu phổ biến nhấtcho in xây dựng là nhựa, bê tông và cát Phương pháp in 3D mang lại những cảitiến đáng kể về chật lượng, tốc độ, chi phí, đặc biệt là trong chi phí lao động, cảithiện tính linh hoạt, đảm bảo an toàn xây dựng và giảm các tác động môi trường

Hình 1.10: Xây nhà bằng in 3D

Trong gia đình:

Máy in 3D để bàn có thể cho phép bạn sản xuất những gì bạn muốn ngaytrong căn nhà riêng của mình, tất nhiên là với kích thước phù hợp với máy in vàcác nguyên liệu có thể có Các vật dụng yêu thích như đồ chơi, đồ dùng và đồtrang trí là những ứng dụng phổ biến nhất Nhờ máy in 3D để mỗi người có thể

tự thiết kế và sản xuất vật dụng theo yêu cầu riêng biệt, làm nên cá tính của bảnthân…

 Kết luận:

Máy in 3D được xem là một phát minh mới lạ và đã không còn quá xa lạvới giới chuyên môn Ở Việt Nam, máy in 3D đang bắt đầu tiếp cận thị trườngthông qua các hãng với thương hiệu nước ngoài hay các máy in do Việt Nam sảnxuất Sau khi tìm hiểu em sẽ đi nghiên cứu, chế tạo một máy in 3D mini cánhân Dự kiến kết quả đạt được như sau:

Nghiên cứu lí thuyết:

+ Nghiên cứu tổng hợp về máy in 3D, cơ sở lí thuyết và nguyên lí hoạt độngcủa máy

+ Nghiên cứu thiết kế, gia công, lắp giáp cơ khí cho máy in

+ Nghiên cứu về lựa chọn các module điều khiển cho máy in

Dự kiến kết quả thực tế:

 Chế tạo thành công máy in 3D: thiết kế, chế tạo máy in 3D mini cókích thước 470x400x430mm

Hình 1.11: Ví dụ mô hình máy in 3D

Chạy thử nghiệm và tạo ra các sản phẩm cụ thể

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU CƠ SỞ LÍ THUYẾT VÀ CÔNG CỤ SỬ DỤNG

CHO ĐỀ TÀI 2.1 TÌM HIỂU CƠ SỞ LÍ THUYẾT

2.2.1 Lí thuyết CNC

Máy công cụ CNC là bước phát triển từ máy NC Các máy CNC có mộtmáy tính để thiết lập phần mềm để điều khiển chức năng dịch chuyển của máy.Các chương trình gia công được đọc cùng một lúc và được lưu trữ vào trong bộnhớ khi gia công máy tính đưa các câu lệnh vào điều khiển máy Máy công cụCNC có khả năng thực hiện các chức năng như: nội suy đường thẳng, cung tròn,mặt xoắn, mặt parabol và bất kì mặt ba nào, máy CNC cũng có khả năng bùchiều dài và đường kính dụng cụ Tất cả các chức năng trên đều được nhờ mộtphần mềm của máy tính, các chương trình lập ra đều có thể được lưu trữ vào đĩacứng hoặc đĩa mềm So với máy công cụ thường thì máy công cụ CNC có khảnăng tự động hóa, độ chính xác cũng như chất lượng sản phẩm khi gia công rấtcao

 Ưu nhược điểm của máy CNC:

- Tính năng tự động cao: các máy ứng dụng kỹ thuật CNC đạt tốc độ dịchchuyển lớn Trong lĩnh vực gia công cắt gọt, máy công cụ CNC có năng suất cắtgọt cao và giảm được tối đa thời gian phụ, do mức tự động hóa nâng cao vượtbậc

- Tính linh hoạt cao: máy CNC dễ dàng thay đổi chương trình gia công,thiết thực với các loại chi tiết khác nhau, thời gian chuẩn bị và hiệu chỉnh kỹthuật tại khu vực làm việc giảm đáng kể Thời gian thay dao được thực hiệnnhanh chóng, chính xác có thể chuẩn bị dao ở vùng ngoại vi và nạp trở lại vào ổtích dao chuyền dùng gắn trên máy

- Tính năng tập trung nguyên công cao: đa số các máy CNC đều có thể thực hiện một số lượng lớn các nguyên công khác nhau mà không cần thay đổi

vị trí gá đặt của chi tiết

- Tính chính xác, đảm bảo chất lượng gia công: độ chính xác lặp lại đặc trưng cho mức ổn định trong suốt quá trình đảm bảo chất lượng gia công cao, là

ưu việt tuyệt đối của các máy điều khiển kỹ thuật số Ngoài ra, máy CNC còn cóđiều kiện khai thác tối đa các chế độ cắt gọt, các nguyên lí cắt và phương án gá đặt, đảm bảo độ chính xác cao, ổn định chất lượng sản phẩm

- Năng suất, tính hiệu quả kinh tế_kỹ thuật cao: sự lựa chọn thế hệ máy CNC hiện nay trở thành một đặc tính cần thiết có tầm quan trọng quyết định đối với các xí nghiệp công nghiệp

 Hệ thống điều khiển:

Đối với hệ thống điều khiển máy công cụ CNC vấn đề cơ bản quan trọng

là làm sao từ các dữ liệu của chương trình đã lập của người dùng, bộ điều khiển tiến hành xửlý, tính toán và phát lệnh đến các động cơdẫn động bàn máy và trục chính thực hiện các dịch chuyển cần thiết để tạo ra hình dáng hình học của chi tiết cần gia công với độ chính xác nhất định một cách tự động hoàn toàn

Nếu phân loại dựa theo phương pháp mà hệ điều khiển xác định và kiểm tra vị trí, người ta chia hệ thống điều khiển thành 4 loại sau:

+ Điều khiển chu trình hở (open loop)

+ Điều khiển theo chu trình nửa kín (semi-closed loop)

+Điều khiển chu trình kín (closed loop)

+Điều khiển hỗn hợp (hybrid loop)

a) Điều khiển chu trình hở

Ở hệ thống điều khiển chu trình hở, dữ liệu chương trình gia công nhập được đưa vào bộ điều khiển MCU (machine control unit) Nó giải mã thông tin

và lưu trữ trong bộ nhớ cho đến khi người vận hành bấm nút bắt đầu chạy

chương trình Từng lệnh của chương trình được chuyển đổi sang các xung điện một cách tuần tự và tự động để gửi tới bộ điều khiển, kích hoạt và điều khiển

các động cơ servo Lượng dịch chuyển của động cơ hay nói cách khác là bàn máy phụ thuộc vào số xung điện (electric pulses) mà động cơ nhận được.

Hình 2.1: Hệ điều khiển chu trình hở

Hệ thống này khá đơn giản vì không có mạch hồi tiếp (feedback), tuy nhiên không có cách nào để kiểm tra xem động cơ servo có dịch chuyển (quay) đúng theo lệnh đã được yêu cầu hay không, tức là chúng không có mối liên hệ ngược Do vậy hệ thống điều khiển chu trình hở không thể áp dụng cho các máy CNC gia công cơ khí có độ chính xác lớn hơn 0,02 mm hoặc có lực cắt trong quá trình gia công lớn Đối với loại điều khiển này động cơ servo là các động cơmột chiều kiểu động cơ bước (stepper motor) Độ chính xác gia công chủyếu phụ thuộc vào độ chính xác chuyển động của động cơ bước, vít me và hệ thống truyền động Khi mômen quay nhỏ và ít thay đổi thì độ chính xác dịch chuyển khá cao, do vậy các máy gia công tia lửa điện hiện nay vẫn sử dụng điều khiển theo chu trình hở

b) Điều khiển chu trình nửa kín

Điều khiển chu trình nửa kín là loại hệ thống điều khiển phổ biến Vớiloại này, thiết bị kiểm tra vị trí được lắp vào trục của động cơ servo và chúngkiểm tra góc quay Độ chính xác cuối cùng (chuyển động của bàn máy) phụthuộc khá lớn và độ chính xác của trục vít me Vì thế, trục vít me bi có độ chính

xác cao được dùng trong hệ truyền động cho bàn máy Khi cần thiết, một số máy

hệ NC còn cho phép bù trừ sai số của bước vít me và khe hở của trục vít me đểtăng độ chính xác Bù trừ sai số bước vít me bằng cách hiệu chỉnh chỉ thị đến hệdẫn động servo nhằm loại bỏ sai số tích lũy Bù trừ sai số khe hở khi chiềuchuyển động đổi dấu, một lượng xung tương ứng với khe hở được gửi đến hệđiều khiển động cơservo để hiệu chỉnh

Hình 2.2: Điều khiển theo chu trình nửa kín c) Điều khiển chu trình kín

Mặc dù bộ điều khiển chu trình nửa kín có thể thể bù trừ sai số bước vít

me và khe hở vít me nhưng nói chung khó đạt được độ chính xác cao khi ảnhhưởng của khe hở sẽ thay đổi theo khối lượng của chi tiết gia công Độ mòn củatrục vít me cũng khác nhau tại các vị trí khác nhau Khe hở của vít me cũng thayđổi theo nhiệt độ Thêm vào đó, chiều dài của trục vít me cũng bị giới hạn so vớicác máy có yêu cầu hành trình lớn Khi đó cơ cấu bánh răng, thanh răng được sửdụng đối với các máy có kích thước lớn Tuy nhiên, độ chính xác của cơ cấubánh răng, thanh răng thường kém Do vậy, điều khiển chu trình kín sử dụngtrong trường hợp này sẽ khắc phục được sai số của vít me hoặc bánh răng, thanhrăng

Hình 2.3: Hệ thống điều khiển chu trình kín

Trong hệ thống điều khiển chu trình kín, thiết bị giám sát vị trí được lắptrên bàn máy và vị trí thực của bàn máy được hồi tiếp về hệ điều khiển Chutrình kín và chu trình nửa kín khá giống nhau ngoại trừ vị trí của thiết bị giámsát vị trí (gọi là linear scale) được lắp ở bàn máy hay ở trục của động cơ và độchính xác của thiết bị nhận biết vị trí của hệ điều khiển chu trình kín rất cao

Tuy vậy, hiện tượng cộng hưởng trong dao động của khung máy, hiệntượng dính trượt v.v gây nên thiết hụt chuyển động bởi vì bản thân cả thân máycũng dính liền với đối tượng giám sát (bàn máy) có ảnh hưởng đến đặc tính của

hệ servo Hệ điều khiển chu trình kín luôn cố làm giảm sai số giữa vị trí cần đếntrong lệch dịch chuyển và vị trí thật Để giảm các sai số do các hiện tượng nóitrên gây ra, bộ điều khiển phải nhạy (dập được ảnh hưởng của dao động rungcủa khung máy) và đôi khi dẫn đến mất ổn định trong điều khiển Vì vậy, nếutần số cộng hưởng của máy thấp hơn tần số đáp ứng của hệ điều khiển chu trìnhkín thì hệ điều khiển vị trí trở nên mất ổn định Vì thế người ta cố gắng tăng độcứng vững của khung máy nhằm tăng tần số dao động cộng hưởng của máy.Đồng thời cố gắng giảm hệ số ma sát và loại bỏ các nguyên nhân gây ra thiếuhụt chuyển động

d) Hệ thống điều khiển chu trình hỗn hợp

Trong trường hợp khó tăng được độ cứng vững của máy khi khối lượngchi tiết gia công lớn hoặc khó loại bỏ được hiện tượng thiếu hụt chuyển động dohiện tượng dính hoặc trượt chuyển động trong các máy CNC hạng nặng, người

ta sử dụng bộ điều khiển chu trình hỗn hợp nhằm bảo đảm độ chính xác vị trí màkhông làm mất tính ổn định điều khiển

Trong chu trình hỗn hợp có hai vòng lặp điều khiển: vòng nửa kín giámsát chuyển động của động cơ, vòng kín sử dụng thước quang để giám sát vị trícủa bàn máy Trong vòng lặp nửa kín, có thể dùng thuật toán điều khiển có độnhạy cao bởi vì vòng lặp này không bị ảnh hưởng của toàn bộ khung máy Còntrong vòng lặp kín, độ chính xác điều khiển được tăng lên nhờ phương pháp bùtrừ sai số mà vòng lặp nửa kín không thực hiện được Vì vòng lặp kín chỉ bù trừsai số thuộc về vị trí nên hoạt động tốt ở chế độ nhạy thấp hơn Sự kết hợp giữa

vòng lặp kín và nửa kín cho phép đảm bảo độ chính xác điều khiển trong mọitrường hợp.

Hình 2.4: Điều khiển chu trình hỗn hợp

2.2 TÌM HIỂU CÔNG CỤ SỬ DỤNG

2.2.1 Phần mềm solidworks

Phần mềm Solidworks là một trong những phần mềm chuyên về thiết kế3D do hãng Dassault System phát hành cho những xí nghiệp vừa và nhỏ, đápứng hầu hết nhu cầu thiết kế cơ khí hiện nay Solidworks được biết đến từ phiênbản Solidworks 1998 và được du nhập vào nước ta với phiên bản 2003 và phầnmềm này đã phát triển đồ sộ về thư viện cơ khí và phần mềm này không dànhcho những xí nghiệp cơ khí nữa mà còn dành cho các ngành khác như: đườngống, kiến trúc, trang trí nội thất…

 Một số chức năng cơ bản trong solidworks:

+ Xây dựng mô hình khối 3D:

- Các khối xây dựng trên cơ sở kỹ thuật parametric, mô hình hóa

- Chức năng báo lỗi giúp người sử dụng dễ dàng biết được lỗi khi thựchiện lệnh

- Bảng FeatureManager design tree cho phép ta xem các đối tượng vừatạo và có thể thay đổi thứ tự thực hiện các lệnh Các lệnh mang tính trựcquan làm cho người sử dụng dễ nhớ

- Dữ liệu được liên thông giữa các môi trường giúp cập nhật nhanh sựthay đổi của các môi trường

- Với các tính năng thiết kế tiện ích giúp người sử dụng thiết kế một cách

có hiệu quả một bản vẽ kĩ thuật

- Hệ thống quản lí thước và ràng buộc trong môi trường vẽ giúp người sửdụng tạo các biên dạng một cách dễ dàng và tránh được các lỗi khi tạobiên dạng.

- Công cụ hiệu chỉnh sử dụng một cách rất dễ dàng giúp người ta hiệuchỉnh các đồi tượng một cách nhanh chóng

Hình 2.5: VD thiết kế lò xo trong Solidworks

- Lắp ráp các chi tiết nhỏ thành cụm chi tiết:

Việc lắp ráp các chi tiết đơn thành một cụm chi tiết hoặc là thành mộtcụm máy cho phép chúng ta hình dung ra được kết cấu của một bộ phận máyhoàn chỉnh Việc này hết sức có lợi cho các nhà làm giáo dục bởi lẽ: việc nóimiệng là vô cùng khó hiểu và sinh viên hoàn toàn không thể 100% đều hìnhdung ra được nhưng khi có bản vẽ ở dạng lắp ráp thì sẽ dễ dàng hiểu được

Điều này còn có lợi cho các bạn sinh viên làm đồ án hoặc bài tập lớn Hơnnữa việc lắp ráp chi tiết trong môi trường lắp ráp của phần mềm này sẽ cho phépsinh viên hình dung nên quy trình công nghệ lắp ráp các chi tiết máy trong thực

tế một cách nhanh chóng và dễ dàng bởi lẽ những công cụ lắp ráp trong phầnmềm này hết sức thân thiện và dễ sử dụng đối với những người mới và đã dùngquen

Hình 2.6: VD lắp ráp các chi tiết thành khối trong Solidworks

+ Xây dựng các bản vẽ 2D từ các mô hình 3D:

Phần mềm Solidworks cho phép ta tạo các hình chiếu vuông góc các chi tiết hoặc các bản lắp với tỉ lệ và vị trí do người sử dụng quy định mà không ảnh hưởng đến kích thước

Công cụ tạo kích thước tự động và kích thước theo quy định của người sử dụng

Tạo chú thích cho các lỗ một cách nhanh chóng Chức năng ghi độ nhám

bề mặt, dung sai kích thước và hình học được sử dụng dễ dàng

Hình 2.7: Xuất bản vẽ 2D trên Solidworkss

2.2.2 Phần mềm autocad

Cad là chữ viết tắt củaComputer – Aid Design hoặc Computer – AidedDrafting(vẽ và thiết kế với sự trợ giúp của máy tính) Phần mềm Cad đầu tiên làSKETCHPAD xuất hiện vào năm 1962 được viết bởi Ivan Sutherland thuộc viện

kỹ thuật Massachuselts

Sử dụng phần mềm Cad có thểvẽ thiết kế bản vẽ hai chiều (2D – chứcnăng Dafting), thiết kế mô hình ba chiều (3D – chức năng Modeling), tính toánkết cấu bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEA – chức năng Analysis)

Các phần mềm Cad có ba đặc điểm sau:

+ Chính xác

+ Năng suất cao nhờ các lệnh sao chép

+ Dễ dàng trao đổi với các phần mềm khác

Hiện nay trên thế giới có hàng ngàn phần mềm Cad và một trong nhữngphần mềm thiết kế trên máy tính cá nhân phổ biến nhất là Autocad

Autocad là phần mềm ứng dụng Cad để tạo bản vẽ kỹ thuật cho thiết kế2D hay 3D, được phát triển bởi tập đoàn Autodesk Phần mềm này được giới

thiệu lần đầu tiên vào tháng 11 năm 1982 tại hội chợ COMDEX và đến tháng 12năm 1982 công bố phiên bản đầu tiên Vào thời điểm đó, Autocad đã trở thànhmột trong những chương trình vẽ kỹ thuật đầu tiên chạy được trên máy tính cánhân, nhất là máy tính IBM.

Những phiên bản trước của Autocad sử dụng các đối tượng nguyên thủy –như đường thẳng, đường polyline, đường tròn, đường cong và text – để xâydựng các đối tượng từ đơn giản đến phức tạp Tuy nhiên, từ giữa thập niên 1990,Autocad đã hỗ trợ công cụ có khả năng tùy biến cao thông qua ứng dụng lậptrình ngôn ngữ C++ Những phiên bản Autocad gần đây bao gồm những công cụ

cơ bản về hình khối 3D

Với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ về nhiều mặt so với những phiênbản đầu Từ Autocad 2007 đã được cải thiện thêm các công cụ hỗ trợ ngườidùng dựng và chỉnh sửa các mô hình 3D tốt hơn và dễ dàng hơn Đến Autocad

2010 thì đã phát triển thêm chức năng quản lí đối tượng theo tham số và môhình lưới

Các định dạng tập tin chính của Autocad là DWG và định dạng trao đổiDXF, hai định dạng này được trở thành tiêu chuẩn trên thực tế về dữ liệu Cad.Gần đây Autocad cũng hỗ trợ định dạng DWF, một định dạng được phát triển vàquảng cáo có mục đích xuất bản dữ liệu Cad

Ngày nay, Autocad là một phần mềm quan trọng trong lĩnh vực cơ khí,xây dựng và một số lĩnh vực khác Autocad được dùng để thực hiện các bản vẽ

kỹ thuật trong các ngành: Xây dựng, Cơ khí, Kiến trúc, Điện, Bản đồ,… Bản vẽnào thực hiện được bằng compa, bút chì và thước kẻ,… thì có thể thiết kế bằngphần mềm Autocad

Một trong những lý do khiến Autocad trở thành một phần mềm phổ biếnbậc nhất, ứng dụng được cho nhiều lĩnh vực, từ cơ khí đến kiến trúc, xây dựng

đó là Autocad có thể giúp ta thiết lập được bản vẽ, vẽ và hiệu chỉnh được cáchình dạng bất kỳ trong các bản vẽ kỹ thuật cơ khí, hay xây dựng thông qua cáclệnh vẽ và các lệnh hiệu chỉnh cần thiết trong khi vẽ Đặc biệt, Autocad in đượcbản vẽ chính xác theo đúng tỉ lệ và có thể xuất bản vẽ sang nhiều định dạngtương thích với các phần mềm khác Sử dụng Autocad giúp các nhà thiết kế đưanhững ý tưởng thiết kế của mình lên bản vẽ, sử lý và sửa đổi một cách nhanh

chóng và ít tốn kém Giao diện và các lệnh trong Autocad thì dễ dàng cho người

sử dụng, ngôn ngữ sử dụng trong giao diện thường là tiếng anh đơn giản nênkhông quá gây khó khăn cho người sử dụng

Các phiên bản của Autocad chạy trên Microsft Windows bao gồm cácphiên bản: R13, R14, CAD2000, CAD2004, CAD2005, CAD2006,… cho đếnnhững phiên bản gần đây nhất

Một số câu lệnh chính trong Autocad:

- Polygon (Lệnh vẽ đa giác đều)

- Trim (Lệnh xén một phần đối tượng nằm giữa hai đối tượng chặn)

- Extend (Lệnh kéo dài đối tượng vẽ tới một đường biên xác định)

- Offset (Lệnh vẽ song song)

- Move (Lệnh di chuyển một hay nhiều đối tượng)

- Mirror (Lệnh lấy đối xứng gương)

- Scale (Lệnh lấy tỉ lệ để thay đổi kích thước đối tượng vẽ)

- Rotate (Lệnh xoay một đối tượng quanh một điểm chuẩn theo một góc).+ Các lệnh 3D:

- Extrude (Lệnh kéo dài)

- Properties (Lệnh hiệu chỉnh đặc tính của các đối tượng vẽ)

- Dimension (Lệnh ghi kích thước)

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ MÁY IN 3D 3.1 THIẾT KẾ CƠ KHÍ

Dựa trên khảo những sát thực tế mô hình máy in 3D reprap, em thiết kếmột máy in 3D có cấu tạo như máy in mô hình với kích thước nhỏ Máy gồmcác bộ phận sau:

+ Với 3 trục chuyển động X, Y, Z trong đó: trục X chuyển động trên trục

Z, trục Y chuyển động vuông góc với trục X, trục Z chuyển động tịnh tiến theophương thẳng đứng so với trục Y

+ Bàn nhiệt: được gắn cố định trên các mặt bích trượt trên trục Y

+ Đầu đùn nhựa

Các trục X, Y, Z có cấu tạo gồm các thành phần sau:

- Trục X gồm 2 phần: phần cố định và phần chuyển động

Hình 3.1: Thành phần trục X

+ Phần chuyển động là chuyển động trượt của mặt bích trên 2 thanh trục

trơn qua chuyển động dây đai

- Đầu đùn nhựa được gắn trên mặt bích chuyển động trượt trên trục X và lên xuống theo trục Z

- Trục Y được gắn cố định trên bàn máy Chuyển động trên trục Y là chuyển động của bàn nhiệt, bàn nhiệt được gắn liền với các mặt bích chuyển động trượt trên trục Y qua chuyển động dây đai.

Hình 3.2 :Thành phần trục Y

Bàn nhiệt :

Hình 3.3 : Thành phần bàn nhiệt

- Trục Z gồm 2 phần: phần cố định và phần chuyển động

+ Điều khiển vị trí, tốc độ chính xác, không cần mạch phản hồi.

+ Thường được sử dụng trong các hệ thống máy CNC

+ Không có phản hồi nên có thể xảy ra các sai số

 Từ những ưu, nhược điểm của hai loại động cơ trên, không sử dụng động

cơ servo vì phải có driver điều khiển riêng tốn chi phí và giá thành động

cơ cao không phù hợp với máy in 3D giá rẻ Do vậy động cơ em lựa chọncho đề tài của mình là động cơ bước

3.2.2 Tính toán

3.2.2.1 Tính toán trục x

Lực tác dụng:

3.2.2.4 Tính toán công suất động cơ

Công suất làm việc

V Là vận tốc quay của motor (V/s).

Do ma sát, hao mòn của các bộ truyền ta có hiệu suất chung của hệ dẫn động là:

1.1 1

k ôl

    Trong đó:

k

 : Là hiệu suất của khớp nối

ôl

 : Là hiệu suất của ổ lăn

Công suất làm việc trên trục động cơ:

 

0,80,81

3.2.2.5 Chọn số vòng quay của động cơ

Số vòng quay của trục công tác:

3 3

16.10

Xác định số vòng quay đồng bộ nên dùng cho động cơ:

Chọn sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ là nđb=360 (v/p) Khi đó tỉ

số truyền sơ bộ của hệ thống Usb được xác định:

360

11,2532

đb sb ct

n U

n

Ta có Usb nằm trong khoảng U   8 40

 Vì công suất cần nhỏ và yêu cầu độ chính xác cao nên ta có thể chọn động

cơ bước NEMA 17

Thông số kỹ thuật của động cơ:

Kiểu động

cơ

Điện ápđịnh mức

Dòng địnhmức

Độ phângiải

bước

K A

3.3 LỰA CHỌN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

Ta có thể ứng dụng mạch arduino với mã nguồn mở để sử dụng làm mạchđiều khiển.Hiện nay, các module được sử dụng khá phổ biến cho các loại máy in3D gồm có:

+ Mạch Arduino Mega 2560

+ Mạch RAMPS 1.4