Chế tạo máy in 3D theo công nghệ FDM trên cơ sở sử dụng bộ điều khiển ArduinoMega 2560 Điều khiển và tự động hóaNgày nay, công nghệ in 3D đã phát triển mạnh mẽ, được đưa vào ứng dụng trong nhiềulĩnh vựa khác nhau như cơ khí, hàng không, thể thao, thời trang, sinh học và đồ gia dụng …Với độ chính xác cũng như giá thành ngày càng được cải tiến, máy in 3D đang dần được đưavào đời sống như một đồ gia dụng, được ứng dụng để gia công những vật thể với tốc độ cao vàđộ chính xác cao. Công nghệ in 3D sinh học (Bio3DPrinting) phát triển ứng dụng nhiều trongviệc tạo ra các bộ phận cho con người, đẩy nhanh quá trình chữa bệnh.Với giá thành rẻ và mức độ ứng dụng cao, em xin chọn đề tài máy in 3D theo công nghệFDM làm đồ án tốt nghiệp của mình.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐO VÀ TIN HỌC CÔNG NGHIỆP .*** ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY) Đề tài: CHẾ TẠO MÁY IN 3D THEO CÔNG NGHỆ FDM TRÊN CƠ SỞ SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN ARDUINO MEGA 2560 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sơn Tùng Mã số sinh viên: 20136762 Lớp: CN ĐK-TĐH 02 Khóa: K58 Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Hồng Sỹ Hồng Hà Nội - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Độc lập - Tự - Hạnh phúc *** - NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ tên: Nguyễn Sơn Tùng Khóa: K58 Viện: Điện Ngành: Mã số sinh viên: 20136762 Điều khiển tự động hóa Đầu đề thiết kế/Tên đề tài “Chế tạo máy in 3D theo công nghệ FDM sở sử dụng điều khiển Arduino Mega 2560” Các số liệu ban đầu Sử dụng mạch Arduino Kích thước in 200x200x250 Vật liệu in: PLA, ABS, PETG Các nội dung tính tốn, thiết kế Tìm hiểu cơng nghệ in FDM Tìm hiểu loại vật liệu in Chế tạo cấu khí, kết nối phần mạch điện Cài đặt thực chỉnh Cán hướng dẫn PGS TS Hoàng Sỹ Hồng Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: 01/02/2018 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 01/06/2018 Ngày tháng năm CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký, ghi rõ họ tên) MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU 10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY IN 3D 11 1.1 Tổng quan số công nghệ in 3D thông dụng 11 1.1.1 Công nghệ in FDM[1] 11 1.1.2 Công nghệ in SLA/DLP [3] 14 1.1.3 Công nghệ in SLS/SLM[6] 16 1.2 Một số loại vật liệu in 3D cho máy in FDM thông dụng 16 1.3 Một số loại cấu khí máy in 3D theo công nghệ FDM 18 1.3.1 Cơ cấu Cartesion 18 1.3.2 Cơ cấu Delta 19 1.3.3 Cơ cấu SCARA 19 1.4 Một số loại máy in 3D thông dụng[13] 20 1.5 Mục tiêu đề tài 21 CHƯƠNG 2: CHẾ TẠO MÁY IN 3D 23 2.1 Mô 3D trình tự thiết kế chế tạo máy in 3D 23 2.2 Thiết kế, lựa chọn phần khí 24 2.2.1 Thiết kế, lựa chọn khung khí 24 2.2.2 Thiết kế chi tiết gá 28 2.2.3 Thiết kế, lựa chọn đùn nhựa 33 2.2.4 Lựa chọn linh kiện khí khác 37 2.3 Thiết kế, lựa chọn phần điện 38 2.3.1 Lựa chọn điều khiển 38 2.3.2 Thiết kế cổng công suất 42 2.3.3 Lựa chọn linh kiện phần điện khác 43 2.4 Xây dựng lắp ráp máy in 3D theo công nghệ FDM 50 2.4.1 Chuẩn bị, xếp linh kiện 50 2.4.2 Lắp ráp máy in 3D theo công nghệ FDM 52 CHƯƠNG 3: CÀI ĐẶT MÁY IN 3D THEO CÔNG NGHỆ FDM VÀ KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM 63 3.1 Cài đặt firmware cho máy in 3D (Marlin 1.1.8) 63 3.1.1 Tải firmware phần mềm biên dịch (Arduino IDE) 63 3.1.2 Thiết lập firmware[52][53] 63 3.2 Phần mềm tạo mã Gcode cho máy in 3D 72 3.2.1 Tổng quan phần mềm Simplify 3D 72 3.2.2 Hướng dẫn sử dụng phần mềm Simplify 3D 72 3.2.3 Một số mã G-Code thông dụng [55] 81 3.3 Các chức bảo vệ máy in 82 3.4 Căn chỉnh[56][57] 83 3.5 Kịch thử nghiệm 86 3.5.1 Kiểm nghiệm kích thước 86 3.5.2 Kiểm nghiệm độ cứng 87 3.5.3 Kiểm nghiệm ngoại quan[62] 89 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 95 4.1 Kết luận 95 4.2 Phương hướng phát triển 95 4.2.1 Máy in đa màu, đa vật liệu 95 4.2.2 Phát trượt bước 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO 101 PHỤ LỤC 103 LỜI CẢM ƠN Trong trình thực đồ án tốt nghiệp này, em nhận nhiều lời động viên nhiều người có gia đình, thầy cô giáo, người yêu bạn bè Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn tới bố mẹ anh trai em tạo điều kiện để giúp đỡ em trình làm đồ án mặt tinh thần lẫn vật chất, khích lệ tinh thần giúp đỡ để em hoàn thành đồ án tốt Em cảm ơn người gái em yêu, nguồn động viên tinh thần lớn cho em, động viên kiềm chế em lúc căng thẳng, mệt mỏi, mục tiêu lý để em bước tiếp lên đời Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Hoàng Sĩ Hồng, người thầy giáo hướng dẫn em suốt nhiều năm qua, cho dù lúc em làm chưa tốt, thầy tận tình bảo em bước bước để em hồn thành đồ án tốt nghiệp Em xin cảm ơn thành viên, bạn bè thân thiết em gia đình SEE English Club, đem lại cho em niềm vui, kĩ nhiều suốt năm tham gia câu lạc bộ, với năm giữ chức phó chủ tịch câu lạc Em xin gửi lời cảm ơn tới anh, chị, bạn em Lab ManDevices giúp đỡ em trình thực đồ án Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Điện, Bộ môn Kỹ thuật đo Tin học công nghiệp tạo điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thiện đồ án TÁC GIẢ ĐỒ ÁN Nguyễn Sơn Tùng DANH MỤC VIẾT TẮT Từ Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt FDM Fused Deposition Modeling SLA Stereolithography DLP Digital Light Processing SLS Selective laser sintering SLM Selective laser melting GTT Glass Transistion Temperture Nhiệt độ chuyển thể PT Printing Temperture Nhiệt độ in HBT Heated Bed Temperture Nhiệt độ bàn in DPI Dot Per Inch Điểm ảnh inch HF Hotend Fan Quạt tản nhiệt đầu đùn LF Layer Fan Quản thổi nguội vật in HE Hotend Bộ gia nhiệt Ex Extruder Bộ đẩy nhựa SS Stainless steel Thép không rỉ, Inox HSS Hardened Stainless Steel Thép không rỉ luyện OD Outside Diameter Đường kính ngồi ID Interior Diameter Đường kính ngồi DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo chung máy in 3D theo cơng nghệ FDM 11 Hình 1.2 Nhựa in dành cho máy in 3D theo công nghệ FDM [2] 12 Hình 1.3 Lưu đồ cơng nghệ máy in 3D theo công nghệ FDM 13 Hình 1.4 Sơ đồ cấu tạo chung máy in 3D theo công nghệ SLA/DLP 14 Hình 1.5 Vật in in máy SLA [5] 15 Hình 1.6 Sơ đồ cấu tạo chung máy in 3D theo công nghệ SLS/SLM 16 Hình 1.7 Máy in 3D hãng Prusa[9] 18 Hình 1.8 Đi dây đai cho máy in theo cấu CoreXY[10] 18 Hình 1.9 Máy in theo cấu DELTA[11] 19 Hình 1.10 Máy in theo cấu SCARA[12] 19 Hình 1.11 Máy Original Prusa I3 Mk3 20 Hình 1.12 Máy Tevo Tarantula 20 Hình 1.13 Máy Creality3D CR10S 20 Hình 1.14 Máy Wanhao Duplicator I3 20 Hình 1.15 Máy Ultimaker 21 Hình 1.16 Wanhao Duplicator 21 Hình 1.17 Máy Tevo Little Monster 21 Hình 2.1 Mơ máy in 3D SolidWork 2016 23 Hình 2.2 Quy trình chế tạo máy in 3D theo công nghệ FDM 24 Hình 2.3 Máy in 3D nhìn từ phía trước 24 Hình 2.4 Vùng truyền động XY máy 25 Hình 2.5 Vùng in máy in 3D 25 Hình 2.6 Vùng gầm máy in 3D 25 Hình 2.7 Trục X máy in 3D 25 Hình 2.8 Cơ cấu ghép khung nhôm 26 Hình 2.9 Trục Y máy in 3D 26 Hình 2.10 Cơ cấu khung trục X 26 Hình 2.11 Cơ cấu khung trục Y 27 Hình 2.12 Cơ cấu khung trục Z 28 Hình 2.13 Gá đỡ động trục XY 28 Hình 2.14 Gá đỡ động trục Z 29 Hình 2.15 Gá đỡ trục trượt cho trục Y 29 Hình 2.16 Bộ gá giữ Endstop 29 Hình 2.17 Bộ gá giữ trục trượt cho trục X 30 Hình 2.18 Bộ gá đỡ trục trượt Z 30 Hình 2.19 Bộ gá căng đai 30 Hình 2.20 Bộ gá đầu đùn 31 Hình 2.21 Tác dụng Layer Fan[20] 31 Hình 2.22 Bộ gá trượt bàn in 32 Hình 2.23 Ốc đồng vít me 32 Hình 2.24 Bộ gá gắn bàn nhiệt 32 Hình 2.25 Bộ gá phần điện 33 Hình 2.26 Bộ đùn nhựa lắp đầy đủ linh kiện 33 Hình 2.27 Cấu tạo gia nhiệt E3D V[23] 34 Hình 2.28 Các loại họng chặn nhiệt (Heat Break) cho gia nhiệt E3D V6[24] 34 Hình 2.29 Kim phun đồng thau[26] 35 Hình 2.30 Kim phun thép SS[27] 35 Hình 2.31 Kim phun thép HSS[28] 36 Hình 2.32 Kim phun đồng có lắp đầu Ruby[29] 36 Hình 2.33 Các vùng nhiệt độ gia nhiệt 36 Hình 2.34 Sơ đồ mắc nối dây đai theo cấu COREXY 37 Hình 2.35 Hình ảnh thực tế mạch Arduino Mega 2560 38 Hình 2.36 Hình ảnh thực tế mạch RAMPS1.4[32] 38 Hình 2.37 Sơ đồ nguyên lý mạch RAMPS1.4[33] 39 Hình 2.38 Sơ đồ nguyên lý khối Heater & Fan 39 Hình 2.39 Sơ đồ nguyên lý khối Endstops 40 Hình 2.40 Sơ đồ nguyên lý khối cảm biến nhiệt độ 40 Hình 2.41 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 40 Hình 2.42 Sơ đồ nguyên lý khối driver động bước 41 Hình 2.43 Sơ đồ nguyên lý khối Servos 42 Hình 2.44 Sơ đồ nguyên lý khối giao tiếp ngoại vi 42 Hình 2.45 Mạch mở rộng cơng suất 42 Hình 2.46 Bàn nhiệt nhơm MK3[39] 44 Hình 2.47 Nhiệt trở NCT cho máy in 3D 44 Hình 2.48 Động 17pm-ka39b 45 Hình 2.49 Module A4988 47 Hình 2.50 Module DRV8825 47 Hình 2.51 Module TMC2100 48 Hình 2.52 Hình ảnh thực tế cảm biến tiệm cận từ[46] 49 Hình 2.53 Hình ảnh thực tế BL Touch[47] 49 Hình 2.54 Hình ảnh thực tế máy in lắp ráp Probe Servo + Nút nhấn 50 Hình 2.55 Hình ảnh thực tế cảm biến tiện cận dạng điện dung[48] 50 Hình 2.56 Hình ảnh thực tế máy in lắp ráp Probe dạng tiếp điểm kim phun[49] 50 Hình 2.57 Cạnh bên máy in 52 Hình 2.58 Kết nối bốn cạnh 52 Hình 2.59 Bốn cạnh máy 52 Hình 2.60 Giá đỡ trục Z 53 Hình 2.61 Máy lên khung 53 Hình 2.62 Các nhôm cho đỡ bàn 53 Hình 2.63 Ghép hai đỡ dài vào khung trượt 54 Hình 2.64 Mặt bàn nhiệt MK3 54 Hình 2.65 Mặt (Hình trên) mặt (Hình dưới) bàn nhiệt 54 Hình 2.66 Lắp trượt Y vào gá đỡ 55 Hình 2.67 Bộ gá trục trượt cho trục X 55 Hình 2.68 Gắn động vào gá đỡ 55 Hình 2.69 Endstop trục Y 56 Hình 2.70 Block gia nhiệt gắn kim phun 56 Hình 2.71 Gắn họng chặn nhiệt vào block gia nhiệt 56 Hình 2.72 Gắn ống tản nhiệt vào họng 56 Hình 2.73 Ráp nhiệt trở cảm biến 57 Hình 2.74 Bọc đầu silicon cách nhiệt 57 Hình 2.75 Gắn Hotend vào gá 57 Hình 2.76 Gắn quạt vào gá 57 Hình 2.77 Lắp ráp đẩy nhựa 58 Hình 2.78 Gắn cảm biến tiệm cận từ 58 Hình 2.79 Hồn thành lắp ráp đùn nhựa 58 Hình 2.80 Gắn đùn nhựa vào khung 58 Hình 2.81 Bộ dây đai cấu CoreXY 59 Hình 2.82 Gắn gá phần điện vào khung 59 Hình 2.83 Gắn mạch Arduino Mega 2560 59 Hình 2.84 Gắn mạch RAMPS 1.4 59 Hình 2.85 Nguồn mạch mở rộng công suất 60 Hình 2.86 Sơ đồ đấu dây máy in 3D 60 Hình 2.87 Sơ đồ đấu nối endstop cho trục Z[50] 61 Hình 2.88 Module hình LCD Graphic 12864 dành cho máy in 3D[51] 61 Hình 2.89 Máy in 3D sau lắp ráp hoàn chỉnh 62 Hình 3.1 Sơ đồ gốc tọa độ bàn in 69 Hình 3.2 Module LCD Graphic 12864 LCD dùng cho máy in 3D 71 Hình 3.3 Phần mềm Simplify 3D 72 Hình 3.4 Giao diện Simplify3D 72 Hình 3.5 Giao diện khung Process 73 Hình 3.6 Hình thực tế số infill khác (đã bỏ lớp mặt dưới)[54] 73 Hình 3.7 Tab Extruder 74 Hình 3.8 Tác dụng việc sử dụng Retraction thông số 74 Hình 3.9 Tab Layer 75 Hình 3.10 Tab Additions 75 Hình 3.11 Skirt, Brim Raft 76 Hình 3.12 Tab Infill 76 Hình 3.13 Tab Support 77 Hình 3.14 Tab Temperature 78 Hình 3.15 Tab Cooling 78 Hình 3.16 Tab Gcode 79 Hình 3.17 Tab Scrips 80 Hình 3.32 Mẫu vật in Spiral Cube Kết thử nghiệm với khối Spiral Cube: Hình 3.33 Sản phẩm in Spiral Cube 91 Nhận xét mẫu in Spiral Cube: Mẫu vật in Spiral cube sử dụng để kiểm tra khả in support độ mịn lớp mặt in nơi tiếp xúc với lớp support Trên hình 3.33 sản phẩm in ra, Hình 3.33A khối vật thể vừa lấy khỏi máy in, chưa gỡ bỏ support, tổng khối lượng vật thể in 112.5g, có 79.1g vật in thực sự, 33.4g support Hình 3.33B khối vật in gỡ bỏ support Hình 3.31C khối vật in chụp từ lên (nơi support sử dụng nhiều nhất, thấy hình 3.33C, bề mặt vật thể tiếp xúc với khối support cho kết tốt Thông số in Spiral Cube: Nhựa in: PLA (250.000VND/kg) Khối lượng nhựa in:112.5g (79.1g vật in + 33.4g support) Thời gian in: 10h28m Tốc độ in: 80mm/s Độ dày lớp in: 0.2mm Kích thước vật in: 70mm×70mm×70mm Nhiệt độ in: 220oC kim phun, 60oC bàn nhiệt Chỉ số Infill: 20% Skirt/Brim/Raft: Skirt Support: Có sử dụng Chỉ số Infill Support: 20% Số lớp in đặc support: Khoảng cách support với vật: o Theo phương ngang: 1mm o Theo phương dọc: 0.4mm Mẫu thử nghiệm thứ mẫu Customizable Lattice Cube Torture Test (Hình 3.34) Link file tải mẫu in: https://www.thingiverse.com/thing:1856832 Hình 3.35 Mẫu vật in Lattice Cube Hình 3.34 Vật in Lattice Cube 92 Nhận xét mẫu in Customizable Lattice Cube Torture Test: Mẫu vật in Lattice Cube (Hình 3.34 3.35) nhằm làm nhiệm vụ kiểm tra khả Retraction máy in 3D, mẫu vật in có nhiều khoảng phải thực Retraction Trên hình 3.35 sản phảm in từ máy in 3D, thấy xung quanh cạnh vật in có xơ q trình Retraction chưa hồn hảo Thơng số in Customizable Lattice Cube Torture Test: Nhựa in: PLA (250.000VND/kg) Khối lượng nhựa in: 37.6g Thời gian in: 7h28m Tốc độ in: 80mm/s Độ dày lớp in: 0.2mm Kích thước vật in: 106mm×92.31mm×92.81mm Nhiệt độ in: 220oC kim phun, 60oC bàn nhiệt Chỉ số Infill: 0% Skirt/Brim/Raft: Skirt Support: Không sử dụng Mẫu thử nghiệm thứ mẫu Wheel Ring (Hình 3.37) Link file tải mẫu in: https://www.myminifactory.com/object/3d-print-wheel-ring-19727 Hình 3.37 Mẫu vật in Wheel Ring Hình 3.36 Vật in Wheel Ring Nhận xét mẫu in Wheel Ring: Mẫu in Wheel Ring sử dụng để kiểm tra khả in máy in nhựa dẻo (TPU), kết cho tháy hình 3.36 khả tốt, bị xơ nhựa dẻo khơng nên sử dụng Retraction q cao dẫn đến tắc nhựa Thông số in Wheel Ring: 93 Nhựa in: TPU (450.000VND/kg) Khối lượng nhựa in: 25.7g Thời gian in: 4h25m Tốc độ in: 20mm/s Độ dày lớp in: 0.2mm Kích thước vật in: 70mm×70mm×30mm Nhiệt độ in: 220oC kim phun, 60oC bàn nhiệt Chỉ số Infill: 20% Skirt/Brim/Raft: Skirt Support: Không sử dụng 94 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Kết luận Sau trình tính tốn, lắp ráp, cài đặt, thử nghiệm chỉnh, em chế tạo hoàn thành máy in 3D theo công nghệ FDM, đạt tiêu sau: - Máy sử dụng khung nhơm định hình, thiết kế chế tạo theo cấu CoreXY Khổ in: 200x200x250mm Bàn nhiệt kích thước 210x210mm, cơng suất nhiệt 144W Hỗ trợ GLCD thẻ nhớ Vật liệu in: PLA, TPU, TPE, Carbon Fiber, PETG Tốc độ di chuyển: 100mm/s Tốc độ in: 20-80mm/s Gia tốc in 50mm/s2 Sản phẩm in đạt độ cứng cao mong đợi, chất lượng tương đối ổn, cần phải thực chỉnh thử nghiệm để đạt kết cao 4.2 Phương hướng phát triển 4.2.1 Máy in đa màu, đa vật liệu Máy in đa màu, đa vật liệu chế tạo dựa vào việc sử dụng lúc nhiều loại nhựa khác in Máy in đa màu, đa vật liệu (MUMM = Multi Color, Multi Material) thường chế tạo theo hướng sau: - Máy in nhiều đầu phun di chuyển (Dual Nozzle) Hình 4.1 Máy in sử dụng đầu đùn di chuyển (Dual Nozzle) Loại máy in nhiều đầu phun di chuyển sử dụng chung gá đùn (Gantry) hình 4.1 Có thể sử dụng để in nhiều loại vật liệu khác (Multi Material) in 95 loại vật liệu khác màu (Multi Color) Lý loại máy in nhiều vật liệu gia nhiệt hoạt động hoàn toàn độc lập xét mặt nhiệt độ, tức chúng gia nhiệt mức nhiệt độ hoàn toàn khác nhằm để sử dụng cho loại nhựa hoàn toàn khác Do máy sử dụng đùn gia nhiệt riêng biệt, gia nhiệt hồn tồn lắp kim phun có kích thước khác nhau, ứng dụng cho nhu cầu in thô hay in tinh vật in, điều góp phần làm giảm thời gian in đáng kể thay phải in tinh toàn vật, kim phun làm nhiệm vụ in tinh in phần cần phải in tinh, kim lại in phần thơ, khiến cho thời gian in giảm xuống đồng nghĩa với việc hiệu suất in tăng Nhưng bù lại loại máy có nhược điểm kim phun lúc liền với nhau, xảy trường hợp nhựa từ kim bị bám dính vào vật in kể kim khơng thực trình in, nhiệt độ cao, nhựa gia nhiệt giãn nở, dẫn đến nhựa bị đùn khỏi kim phun ý muốn Ngoài ra, nhựa kim phun nhiệt độ cao lâu bị cháy, bị hỏng dẫn tới chất lượng nhựa không tốt Để khắc phục vấn đề này, ta tắt nhiệt gia nhiệt không sử dụng, nhiên điều sinh vấn đề thời gian lần thay nhựa, máy in phải đợi cho kim phun không sử dụng nguội trước bắt đầu tiếp trình in, khiến cho tổng thời gian in tăng lên gấp nhiều lần tùy thuộc vào số lần chuyển vật liệu Nhược điểm loại máy thông thường máy sử dụng đùn gián tiếp thay đùn trực tiếp, đùn trực tiếp Gantry phải mang động đùn cho kim phun, điều khiến cho Gantry nặng, làm cho máy in tốc độ cao, dễ gây trược bước - Máy in nhiều đầu phun di chuyển độc lập (DualX/Dual Gantry) Hình 4.2 Máy in nhiều đầu phun di chuyển độc lập (Dual Gantry) 96 Loại máy in nhiều đầu phun di chuyển độc lập sử dụng hai gá đùn (Gantry) độc lập hình 4.2 Cũng giống máy Dual Nozzle, máy (Dual Gantry) sử dụng để in nhiều loại vật liệu khác (Multi Material) in loại vật liệu khác màu (Multi Color) Kiểu máy Dual Gantry kiểu máy cải tiến máy Dual Nozzle, khắc phục nhiều điểm yếu máy Dual Nozzle vấn đề nhựa dư không mong muốn kim phun khơng sử dụng hồn tồn rời khỏi khu vực bàn in, không gây ảnh hưởng đến vật in Kim phun khơng in hồn tồn tắt nhiệt kim lại in, dẫn tới tổng thời gian in coi khơng thay đổi Ngồi kiểu máy có ưu điểm thực in hay nhiều vật lúc, miễn hay nhiều vật khơng q gần khiến đùn va chạm Máy có khả in đùn hoạt động hoàn toàn độc lập (Ít độc lập trục X), đùn in vật vị trí khác in vật vị trí tách rời nhau, điều khiến cho tổng thời gian in giảm xuống, tăng suất Kiểu máy có nhược điểm máy phức tạp việc chế tạo chỉnh, cấu khí máy phức tạp nên kiểu máy thường chế tạo theo cấu Prusa - Máy in đầu phun, nhiều đầu vào sử dụng ống ghép nhựa Hình 4.3 Máy Original Prusa I3 MK2 MMU sử dụng ống ghép nhựa 97 Ống ghép nhựa (Hình 4.4) chi tiết giúp cho nhiều đường nhựa từ nhiều động đùn khác đưa vào gia nhiệt (cùng lúc có sợi nhựa đưa vào) Ống ghép nhựa chi tiết quan trọng đổi màu, có thay màu, nhựa màu in rút khỏi ống ghép nhựa nhựa màu khác đưa vào gia nhiệt để in Loại máy in Hình 4.4 Ơng ghép nhựa máy Originals Prusa I3 MK2 thích hợp cho việc in nhiều màu vật liệu, máy khác với máy Dual Nozzle Dual Gantry chỗ sử dụng chung gia nhiệt, sử dụng để in nhiều màu, sử dụng để in nhiều loại vật liệu khác (trừ nhiều loại vật liệu có nhiệt độ in) Loại máy này, ví dụ máy Original Prusa I3 MK2 MMU hãng Prusa (Hình 4.3) có ưu điểm giá thành chế tạo rẻ, lại có nhược điểm lớn trình in nhiều màu, lần thực việc thay màu, nhựa cũ rút lên, nhiên phần nhựa cũ nóng chảy khơng thể rút lên nên bị kẹt lại đầu kim phun, nhựa đưa vào, máy in in vật thể phụ gọi Prime Pillar, làm mục đích in bỏ tồn phần nhựa dư màu cũ khỏi kim phun, tránh làm vật in bị in lẫn màu Hình 4.5 Khối Prime Pillar vật thể in Do khối Prime Pillar in từ trình thải nhựa thừa thay nhựa, lượng nhựa thừa hoàn toàn phụ thuộc vào số lần thay màu, khơng phụ thuộc vào kích thước vật in, có nghĩa là, in vật có khối lượng 109g mà lượng nhựa thừa 103g (Hình 4.5), đặt nhiều vật in bên bàn in, lượng nhựa thừa 103g máy in tồn màu lớp trước thay màu Ngoài loại máy có ưu điểm khác lắp đặt khí đơn giản, máy thực in nhiều màu, lên 3, 4, màu 98 - Máy in đầu phun trộn màu Hình 4.6 Máy in sử dụng kim phun trộn màu Diamond đầu vào Tương tự máy sử dụng ống ghép nhựa, máy sử dụng đầu phun trộn màu (Hình 4.6) cho phép máy in nhiều màu vật liệu Kim phun trộn màu loại đầu gia nhiệt cho phép đưa nhiều đường nhựa vào làm nóng lúc, nhựa nóng chảy có màu khác trộn vào sát đầu kim phun, cho phép vật in nhiều màu từ màu đưa vào (Hình 4.7) Kim phun trộn màu thông dụng loại kim phun Diamond Kim phun Diamond gồm có loại loại đầu vào, loại đầu vào loại đầu vào, thông dụng loại đầu vào Kiểu kim phun có ưu điểm máy thay màu nhựa, đùn phần nhựa thải máy dùng ống ghép thay nhựa, máy rút nhựa Tuy nhiên nhiều sợi nhựa nung chảy vị trí kim phun, dẫn đến tình trạnh nhựa màu bị lẫn vào màu khác in Hình 4.7 Một số sản phẩm in từ máy sử dụng kim trộn màu 99 4.2.2 Phát trượt bước Phát trượt bước cải tiến quan trọng máy in 3D, máy CNC Do máy in 3D, máy CNC thường sử dụng động bước (máy CNC chất lượng cao dùng động AC Servo), chịu tải lớn khả động (Gia tốc lớn, va chạm vào vật bàn in, dẫn đến trược bước, làm hỏng vật in Do máy in 3D cần trang bị chức phát trượt bước tự động chỉnh lại tọa độ để q trình in khơng bị lỗi Để thực cải tiến này, ta sử dụng chức phát trượt bước dòng driver bước TMC21xx, đưa tín hiệu báo trượt bước trở điều khiển Khi xảy trược bước, tín hiệu từ TMC báo ngược điều khiển, điều khiển dừng trình in, tự động trở vị trí HOME trục X Y, để xác nhận lại vị trí tiếp tục trình in 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO https://en.wikipedia.org/wiki/Fused_filament_fabrication http://www.hhtechproducts.com/3d-printers/makerbot-smallspool-10pack https://en.wikipedia.org/wiki/Stereolithography http://slideplayer.com/slide/4530856/ https://3dprintmanual.com/resin-3d-printers-dlp-and-sla-3d-printers/ https://en.wikipedia.org/wiki/Selective_laser_sintering https://www.engineeringtoolbox.com/thermal-conductivity-d_429.html https://www.matterhackers.com/3d-printer-filament-compare https://www.prusa3d.com/original-prusa-i3-mk3/ 10 https://reprap.org/wiki/CoreXY 11 https://grabcad.com/library/kossel-delta-configuration-3d-printer-1 12 https://www.robotdigg.com/product/929/Scara-Arm-3D-Printer 13 https://www.youtube.com/watch?v=y44_xMFsPQQ&t=93s 14 https://tevo3dprinterstore.com/products/2016-newest-tevo-tarantula-i3-aluminiumextrusion-3d-printer-kit-printer-3d-printing-2-rolls-filament-8gb-sd-card-lcd-as-gift 15 https://www.3dprintersonlinestore.com/creality-cr10-3d-printer 16 https://www.amazon.co.uk/Wanhao-i3-V2-Duplicator-3D-Printer/dp/B01LWL4CTY 17 https://ultimaker.com/en/products/ultimaker-3 18 https://www.usawanhao.com/wanhao-duplicator-7-plus19 https://tevo3dprinterstore.com/products/2017-newest-tevo-delta-printing-aread340xh500mm-openbuilds-extrusion-smoothieware-mks-tft28-bltouch-high-speed-3dprinter-kit 20 https://www.youtube.com/watch?v=7LVu3Ir10UQ 21 https://en.wikipedia.org/wiki/Acrylonitrile_butadiene_styrene 22 https://en.wikipedia.org/wiki/Polylactic_acid 23 https://grabcad.com/library/e3d-v6-hotend-new-heat-block-1 24 https://www.3dpmav.com/product/j-head-stainless-steel-3d-v6-heat-break-hotend-throat1-75-mm-3-00mm-filament-3d-printer/ 25 https://en.wikipedia.org/wiki/Polytetrafluoroethylene 26 https://www.amazon.com/Mercurry-3D-Printer-Extruder-Makerbot/dp/B01E90JU84 27 https://www.ebay.com/itm/10x-3D-Printer-Parts-Stainless-Steel-Printer-Nozzle-For-V5V6-J-Head-Threaded-M6-/263399805183 28 https://e3d-online.com/nozzles-for-3d-printer/v6-nozzles 29 https://www.voxelfactory.com/collections/extruders-and-hotends/products/the-olssonruby-0-4mm-nozzle 30 https://www.banggood.com/10M-2GT-6mm-Rubber-Opening-Belt-S2M-GT2-Belt-For3D-Printer-p959253.html?gmcCountry=VN¤cy=USD&utm_source=googleshopping&utm_me dium=cpc_elc&utm_content=felix2&utm_campaign=pla-all2-vn-enpc&gclid=Cj0KCQjw9LPYBRDSARIsAHL7J5kzO_1COkdz71bcwoTVOEQVgjrQmwth 7UVn8qb-ZfW0MQNtj5BW7-UaAllbEALw_wcB&cur_warehouse=CN 31 http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/107092/ATMEL/ATMEGA2560.html 32 https://reprap.org/wiki/MKS_DRV8825 33 http://rigidtalk.com/wiki/index.php?title=Modifying_a_RAMPS_1.4_board 34 http://www.geeetech.com/wiki/index.php/StepStick_A4988_Stepper_Driver_Module 35 http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/43368/SHARP/PC817.html 36 Sách Kỹ thuật nhiệt PGT.TS Bùi Hải 37 https://vn.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090907084952AAqEz8p 101 38 https://vi.wikipedia.org/wiki/Kh%E1%BB%91i_l%C6%B0%E1%BB%A3ng_ri%C3%A Ang 39 https://www.fargo3dprinting.com/products/wanhao-duplicator-i3maker-select-v2-mk3heated-build-plate/ 40 https://www.eminebea.com/en/product/rotary/steppingmotor/hybrid/standard/17pmk.shtml 41 https://www.jameco.com/z/STP-42D201-37-Shinano-Kenshi-12-Volt-1-8-Step-AngleBipolar-Stepper-Motor_2158531.html 42 https://www.automotioncomponents.co.uk/en/page/lead-screws-and-ball-screws 43 http://www.alselectro.com/stepper-driver-a4988.html 44 http://www.geeetech.com/wiki/index.php/DRV8825_Motor_Driver_Board 45 https://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.29.67f43b94kjcs4H&id=56566570525 1&ns=1&abbucket=8#detail 46 https://www.amazon.com/uxcell-LJ18A3-8-Z-Tubular-InductiveProximity/dp/B008ID9J3U 47 https://g2gcommunities.org/found/shop/3d-print/anet-a8/bltouch-auto-level/ 48 http://www.kiatronics.com/capacitive-proximity-sensor-code-70604.html 49 https://www.youtube.com/watch?v=L6GJWHwrTmY 50 http://www.electric-skateboard.builders/t/3d-printer-capacitive-proxmitiy-sensorproblem/10512 51 https://robu.in/product/3d-printer-12864-smart-lcd-controller-ramps-1-4/ 52 https://www.youtube.com/watch?v=3gwWVFtdg-4&t=509s 53 https://www.youtube.com/watch?v=0pt_b2ZizQM&t=109s 54 https://www.pinterest.com/pin/412712753337389600/ 55 https://reprap.org/wiki/G-code 56 https://www.youtube.com/watch?v=Mbn1ckR86Z8 57 https://www.youtube.com/watch?v=YUPfBJz3I6Y 58 https://www.reddit.com/r/3Dprinting/comments/62kcuv/wanhao_i3_starting_print_too_hi gh_up_even_after/ 59 https://vi.wikipedia.org/wiki/L%E1%BB%B1c_%C4%91%C3%A0n_h%E1%BB%93i 60 https://www.thingiverse.com/ 102 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Cách xác định độ cứng lò xo Hình PL1 thiết bị xác định độ cứng lò xo khối lượng vật thể cách sử dụng vật nặng có khối lượng khác để xác định độ biến dạng lò xo, sau sử dụng cơng thức F=k∆l để tính độ cứng k lò xo Hệ thống hình PL1 gồm phần: Cần xoay (1), Lò xo cần xác định (2), gá đỡ (3) vật nặng (4) Ở thí nghiệm cần xoay khơng sử dụng mà có tác dụng gá chặn lò xo, vật nặng (4) em sử dụng pin laptop Hình PL1 Thiết bị xác định độ cứng lò xo Bước 1: Đo độ dài lò xo (2) chưa có vật nặng, ta có thơng số l0 ứng với m = Bước 2: Cân số lượng pin định cho khối lượng cân khoảng 500g->1kg (tùy vào số lần lấy mẫu) Hình PL2 Cân pin làm vật nặng Bước 3: Chuyển pin vừa cân vào túi đựng vật nặng (4) nằm bên thiết bị Bước 4: Đo độ dài lò xo sau thêm vật nặng, ghi lại thông số vào bảng Bước 5: Tính độ cứng lò xo thí nhiệm (lấy g=9.8m/s2) 𝑘= 𝐹 𝐺 × 9.8 = ∆𝑙 ∆𝑙 103 Trong đó: k: Độ cứng lò xo (N/m) F: Lực nén lò xo (N) ∆l: Độ biến dạng lò xa (m) G: Khối lượng vật nặng (kg) Bước 6: Lấy trung bình cộng độ cứng thí nghiệm để có độ cứng lò xo Bảng PL1: Số liệu thí nhiệm xác định độ cứng lò xo Lần thí nghiệm Độ dài lò xo (m) Khối lượng vật nặng thêm vào (kg) Khối lượng vật nặng (kg) Độ biến dạng lò xo (m) Độ cứng lò xo (N/m) 0.105 0 ///////// 0.104 0.50025 0.50025 0.001 4902.45 0.1032 0.5007 1.00095 0.0018 5449.617 0.1021 0.5183 1.51925 0.0029 5134.017 0.1012 0.5108 2.03005 0.0038 5235.392 0.1001 0.5172 2.54725 0.0049 5094.5 0.0992 0.5197 3.06695 0.0058 5182.088 0.0981 0.5335 3.60045 0.0069 5113.683 0.0973 0.5278 4.12825 0.0077 5254.136 10 0.0962 0.5174 4.64565 0.0088 5173.565 11 0.0951 0.5097 5.15535 0.0099 5103.276 12 0.0943 0.5137 5.66905 0.0107 5192.214 13 0.0931 0.5021 6.17115 0.0119 5082.124 Từ thơng số bảng trên, ta có độ cứng lò xo: k=5159.755N/m 104 105 ... Nhựa in dành cho máy in 3D theo công nghệ FDM [2] 12 Lưu đồ thuật tốn máy in 3D theo cơng nghệ FDM (Hình 1.3): Hình 1.3 Lưu đồ cơng nghệ máy in 3D theo công nghệ FDM 13 1.1.2 Công nghệ in SLA/DLP... 1.1 Sơ đồ cấu tạo chung máy in 3D theo công nghệ FDM 11 Hình 1.2 Nhựa in dành cho máy in 3D theo công nghệ FDM [2] 12 Hình 1.3 Lưu đồ cơng nghệ máy in 3D theo công nghệ FDM 13... số sinh viên: 20136762 Điều khiển tự động hóa Đầu đề thiết kế/Tên đề tài Chế tạo máy in 3D theo công nghệ FDM sở sử dụng điều khiển Arduino Mega 2560 Các số liệu ban đầu Sử dụng mạch Arduino