Thiết kế chế tạo máy in 3d

Đồ án: Thiết kế chế tạo máy in 3D Trường ĐH Phương Đông LỜI CẢM ƠN Lời em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy cô khoa Điện Cơ Điện Tử - Trường Đại học Dân lập Phương Đông Các thầy cô ln nhiệt tình dạy dỗ tạo điều kiện cho chúng em học tập nghiên cứu suốt năm học đại học Em xin cảm ơn tới giáo ThS Phạm Hải Yến tận tình giúp đỡ bảo em suốt thời gian làm khóa luận vừa qua Cuối xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè, người thân gia đình bạn sinh viên tập thể lớp 513122 cho tơi ý kiến đóng góp giá trị thực đề tài Một lần em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày… …tháng… …năm 2017 Sinh viên Nguyễn Thị Huyền Nguyễn Thị Huyền Page Đồ án: Thiết kế chế tạo máy in 3D Trường ĐH Phương Đông MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .i MỤC LỤC ii MỤC LỤC HÌNH ẢNH iii MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY IN 3D 1.1 CÔNG NGHỆ 3D 1.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ IN 3D 1.3 TÌNH HÌNH CƠNG NGHỆ IN 3D MỘT SỐ NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI.10 1.4 TÌNH HÌNH CƠNG 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 CƠNG 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 CƠNG 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 TỐN ĐỘNG CƠ 34 3.2.1 Lựa chọn động 34 a) Động servo 35 b) Động bước 35 3.2.2 Tính tốn .35 3.2.2.1 Tính tốn trục x 35 3.2.2.2 Tính tốn trục y 36 3.2.2.3 Tính tốn trục z 37 Nguyễn Thị Huyền Page Đồ án: Thiết kế chế tạo máy in 3D Trường ĐH Phương Đông 3.2.2.4 Tính tốn cơng suất động .37 3.2.2.5 Chọn số vòng quay động .38 3.2.2.6 Tính tốn 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 bước a4988 .45 3.3.4 Bộ điều khiển, hiển thi LCD 45 CHƯƠNG : 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 phần mềm vẽ 3d xuất file 3d 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 MƠ HÌNH THỰC TẾ .82 5.3 ĐÁNH GIÁ 82 KẾT LUẬN 84 Y Nguyễn Thị Huyền Page Đồ án: Thiết kế chế tạo máy in 3D Trường ĐH Phương Đông MỤC LỤC HÌNH ẢNH YHình 1.1: Biểu đồ phát triển cơng nghệ in 3D 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 in cơng nghệ 3D 15 Hình 1.7: Loa điện tử in công nghệ 3D 16 Hình 1.8: Răng giả in cơng nghệ 3D .16 Hình 1.9: Hình học công nghệ in 3D .17 Hình 1.10: Xây nhà in 3D 18 Hình 1.11: Ví dụ mơ 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 lị xo Solidworks 26 Hình 2.6: VD lắp ráp chi tiết thành khối Solidworks .27 Hình 2.7: Xuất vẽ 2D 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 : Mơ 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 Mega 2560 .47 Hình 4.2: Sơ đồ nối A4988 với mạch RAMPS 1.4 47 Hình 4.3: Sơ đồ nối phận máy in với RAMPS .48 Nguyễn Thị Huyền Page Đồ án: Thiết kế chế tạo máy in 3D Trường ĐH Phương Đơng Hình 4.4: Giao diện 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 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 load 65 Hình 4.22: Xoay chi tiết theo trục 66 Hình 4.23: Phóng to/ thu nhỏ theo trục 66 Hình 4.24: File G-code .67 Hình 4.25: Start print 68 Hình 4.26 : Giao diện marlin 69 Hình 4.27 : Chọn mạch điều khiển 70 Hình 4.28 : Chọn cổng kết nối 71 Nguyễn Thị Huyền Page Đồ án: Thiết kế chế tạo máy in 3D Trường ĐH Phương Đông MỞ ĐẦU Các nước phát triển giới, đột phá khoa học kỹ thuật giúp họ tìm kỹ thuật tiên tiến áp dụng sản xuất, chế tạo.Đến thời điểm nay, việc ứng dụng kỹ thuật sống, công việc nhiều lĩnh vực khác áp dụng phổ biến rộng rãi Xu hướng công nghệ dù tới đâu nhằm phục vụ cải thiện đời sống người, đó, có cơng nghệ phát minh thay đổi tồn diện sống người Những xu hướng công nghệ thay đổi sống tương lai: + Trí tuệ nhân tạo–Robot + Công nghệ nano khoa học vật liệu + Công nghệ in 3D + Sự nở rộ thiết bị đeo + Công nghệ pin sạc khơng dây + Màn hình cong + Smart home + Điện toán đám mây +Thương mại điện tử + Thực tế ảo Công nghệ in 3D xu hướng phát triển khoa học kỹ thuật, thu hút ý hàng loạt nước giới Công nghệ in 3D khơng cịn q xa lạ với giới chun mơn người sử dụng tồn giới Vậy cơng nghệ in 3D đem lại nhiều lợi ích đến ? Nguyễn Thị Huyền Page Đồ án: Thiết kế chế tạo máy in 3D Trường ĐH Phương Đông CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY IN 3D 1.1 CƠNG NGHỆ IN 3D LÀ GÌ ? Cách khoảng 40 năm trước, lần nghe tiếng phát radio, nhìn thấy hình giấy, hay xem người bé tí chạy nhảy hộp vng ta thấy cơng nghệ thật đại.Ngày khoa học công nghệ phát triển vượt bậc, đâu nghe thấy TV 3D, phim 3D, âm 3D, Hình 3D Tất cụm từ dùng để công nghệ tạo ảo giác hình khối lên thị giác thính giác người, nhằm mơ lại ta thấy nghe Nhưng 3D công nghệ in 3D định nghĩa hoàn toàn khác với 3D mang tính mơ mà ta nói In 3D sản phẩm thật, vật thể thật mà ta cầm tay,quan sát cách xác, 3D thứ xung quanh ta, mà từ nguyên thủy đến ta tiếp xúc hàng ngày, quen thuộc mà ta chẳng gọi 3D làm Thế in 3D? In 3D in ấn vật thể theo không gian ba chiều (Dài-Rộng-Cao) mà ta cầm nắm, quan sát hay sử dụng như: mơ hình xe hơi, máy bay, lọ hoa, giày, quần áo, chí ngơi nhà, đơi giày, chụp đèn ngủ Đối với in 3D, cảm hứng sáng tạo vơ tận, tất bạn cần ý tưởng tuyệt vời Hiện có nhiều cơng nghệ in 3D, FDM SLA công nghệ 3D sử dụng rộng rãi nhất: FDM (Fused Deposition Modeling), SLA (Stereolithograp) Công nghệ in 3D gì? Cơng nghệ in 3D hay cơng nghệ tạo mẫu nhanh cách thức để thực việc in 3D, hay cách thức để máy in 3D hoạt động Ngày công nghệ in 3D phát triển đa dạng, với sản phẩm 3D in với nhiều loại vật liệu khác nhau, vật liệu dạng khối, dạng lỏng, dạng bột bụi Với loại vật liệu có nhiều phương thức để in sử dụng tia laser, dụng cụ cắt, đùn nhựa… Cách thức in có in từ lên, in từ đỉnh xuống Vật liệu in 3D: Có thể nhựa PLA, ABS, Nylon, Flexible, Wood, giấy, bột, polymer, kim loại, đặc biệt socola, kem vật liệu có đặc điểm có kết dính với để vật liệu lớp bên kết dính với lớp bên Công nghệ in 3D xu hướng tương lai! Nguyễn Thị Huyền Page Đồ án: Thiết kế chế tạo máy in 3D Trường ĐH Phương Đông Cơng nghệ in 3D có đặc điểm khiến chuyên gia đánh giá xu hướng phát triển đầy mạnh mẽ thời gian tới, xu hướng tương lai? Ưu điểm đầu tiên: Đúng tên gọi nó: cơng nghệ tạo mẫu nhanh cơng nghệ có vượt trội thời gian chế tạo sản phẩm hoàn thiện “Nhanh” giới hạn tương đối Thông thường, để tạo sản phẩm khoảng từ 3-72 giờ, phụ thuộc vào kích thước độ phức tạp sản phẩm Có thể bạn cho khoảng thời gian chậm, so với thời gian mà công nghệ chế tạo truyền thống thường từ nhiều tuần đến nhiều tháng để tạo sản phẩm nhanh nhiều Chính cần thời gian để tạo sản phẩm nên cơng ty sản xuất tiết kiệm chi phí, nhanh chóng đưa thị trường sản phẩm Ưu điểm đặc biệt thứ 2: ví dụ ta chế tạo đầu người với đầy đủ phận bên lẫn bên cách chi tiết lần thực mà phương pháp truyền thống chế tạo 2.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ IN 3D Cơ chế hay tính chất cơng nghệ Thuật ngữ “in 3D” cho người nghe hình dung việc sử dụng máy in phun với đầu mực di Có nhiều thuật ngữ khác dùng để công nghệ sản xuất đắp dần quen thuộc Công nghệ in 3D, bên cạnh tên khác Công nghệ tạo mẫu nhanh, Công nghệ chế tạo nhanh Công nghệ chế tạo trực tiếp Như vậy, hầu hết thuật ngữ đời dựa chuyển giấy để tạo sản phẩm hoàn thiện, giống máy in bình thường hay sử dụng văn phịng Trên thực tế cơng nghệ sản xuất đắp dần hoạt động tương tự vậy, cịn có q trình, kĩ thuật tiến Một cách cụ thể, Hiệp hội vật liệu thử nghiệm Mỹ (American Society for Testing Materials ASTM) đưa khái niệm rõ ràng công nghệ đắp dần: “Công nghệ sản xuất đắp dần trình sử dụng nguyên liệu để chế tạo nên mơ hình 3D, thường chồng lớp nguyên liệu lên nhau, trình trái ngược với trình cắt gọt thường dùng để chế tạo xưa nay” Có thể thấy phương pháp sản xuất hoàn toàn trái ngược so với phương pháp cắt gọt - hay gọi phương pháp gia công, mài giũa vật liệu nguyên khối - Nguyễn Thị Huyền Page Đồ án: Thiết kế chế tạo máy in 3D Trường ĐH Phương Đông cách loại bỏ cắt gọt phần vật liệu, nhằm có sản phẩm cuối Cịn với sản xuất đắp dần, ta coi cơng nghệ tạo đúc hay ép khuôn, từ nguyên liệu riêng lẻ để đắp dần thành sản phẩm cuối Công nghệ sản xuất đắp dần đời 30 năm Năm 1986, Charles Hull sáng tạo trình gọi Stereolithography – sản xuất vật thể từ nhựa lỏng làm cứng lại nhờ laser Sau đó, ơng Hull thành lập công ty 3DSystems, nhà cung cấp công nghệ lớn lĩnh vực sản xuất đắp dần Nếu lập biểu thời gian thấy công nghệ phát triển theo biểu đồ logarit Từ 1986 đến 2007, 20 năm đầu tiên, cơng nghệ có bước nhỏ, chậm, gọi giai đoạn xâm nhập, bước cho công nghệ tạo mẫu nhanh Tuy nhiên đến năm 2009, có biến động lớn thị trường, nhiều sáng chế công nghệ hết hạn bảo vệ quyền, có sở hữu FDM Q trình Fuse Deposition Modelling (FDM) tạo hình sản phẩm nhờ nấu chảy vật liệu xếp đặt chồng lớp, vốn sở hữu hãng Stratasys, đối thủ cạnh tranh hàng đầu lĩnh vực Khi sáng chế FDM hết giá trị, công nghệ thu hút nhiều nhà sản xuất tham gia Giá thành sản xuất giảm FDM trở thành chìa khóa cơng nghệ máy sản xuất đắp dần tiêu thụ thị trường Ngoài ra, đến năm 2014, sáng chế cho công nghệ Nung kết sử dụng laser (Selective Laser SinteringSLS) bắt đầu hết hạn, tạo hội cho sáng chế phát triển ngành sản xuất đắp dần, mở đường cho thời kỳ phát triển mạnh mẽ ngành công nghiệp tương lai 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 trưởng trung bình dự đốn mức cao, khoảng 32%/năm đạt mức 21 tỷ USD vào năm 2020 Nguyễn Thị Huyền Page Đồ án: Thiết kế chế tạo máy in 3D Trường ĐH Phương Đông Hình 1.1: Biểu đồ phát triển cơng nghệ in 3D 3.1 TÌNH HÌNH CƠNG NGHỆ IN 3D MỘT SỐ NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI Công nghệ in 3D quan tâm nước giới Tăng cường sản xuất công nghiệp giáo dục chủ đề thu hút quan tâm nước với cơng nghệ Ở Mỹ: cơng nghệ in 3D có vai trị tiềm cách mạng hóa phương pháp sản xuất hầu hết tất thứ Chính phủ Mỹ hỗ trợ cơng nghệ từ nhiều thập kỷ trước Năm 2012, NAMII thành lập nhằm thúc đẩy công nghệ in 3D Mỹ Năm 2014, NAMII đầu tư triệu USD cho việc nghiên cứu ứng dụng in 3D Ngoài ra, quỹ khoa học quốc gia quốc phòng Mỹ quan tâm đầu tư cho công nghệ in 3D Ở Trung Quốc (TQ): năm 2012, TQ đưa công nghệ in 3D vào chương trình nghiên cứu phát triển cơng nghệ cao quốc gia Chính phủ TQ cấp 6,5 Nguyễn Thị Huyền Page 10 Đồ án: Thiết kế chế tạo máy in 3D Trường ĐH Phương Đơng Hình 4.28 : Chọn cổng kết nối 4.3.2 Các thông số cài đặt firmware cho máy in Sau lựa chọn mạch điều khiển cổng kết nối Ở hình Marlin ta chọn Configuration.h để chỉnh sửa code cho máy in 3D Code lập trình sau : // khai báo #ifndef CONFIGURATION_H #define CONFIGURATION_H #define CONFIGURATION_H_VERSION 010100 // cài đặt ngày, Nguyễn Thị Huyền Page 71 Đồ án: Thiết kế chế tạo máy in 3D Trường ĐH Phương Đông #define STRING_VERSION_CONFIG_H DATE "29/11/2016 9H " #define STRING_CONFIG_H_AUTHOR "(none, default config)" #define SHOW_BOOTSCREEN #define STRING_SPLASH_LINE1 SHORT_BUILD_VERSION #define STRING_SPLASH_LINE2 WEBSITE_URL // cài đặt tốc độ giao tiếp qua cổng serial máy in máy tính #define SERIAL_PORT #define BAUDRATE 250000 // thiết lập mạch điều khiển (33 : điều khiển đầu đùn, quạt thổi bàn nhiệt) #ifndef MOTHERBOARD #define MOTHERBOARD 33 #endif // tên sản phẩm #define CUSTOM_MACHINE_NAME "quy" // số lượng đầu đùn #define EXTRUDERS // loại nguồn sử dụng (để mặc định 1) #define POWER_SUPPLY //thiếtlập cảm biến nhiệt độ #define TEMP_SENSOR_0 60 #define TEMP_SENSOR_1 #define TEMP_SENSOR_2 #define TEMP_SENSOR_BED 60 // thiết lập kiểm tra ổn định nhiệt độ đầu đùn #define TEMP_RESIDENCY_TIME 10 Nguyễn Thị Huyền Page 72 Đồ án: Thiết kế chế tạo máy in 3D Trường ĐH Phương Đông #define TEMP_HYSTERESIS #define TEMP_WINDOW // thiết lập nhiệt độ tối thiểu cho phép #define HEATER_0_MINTEMP #define HEATER_1_MINTEMP #define HEATER_2_MINTEMP #define HEATER_3_MINTEMP #define BED_MINTEMP // thiết lập nhiệt độ tối đa cho phép #define HEATER_0_MAXTEMP 275 #define HEATER_1_MAXTEMP 275 #define HEATER_2_MAXTEMP 275 #define HEATER_3_MAXTEMP 275 #define BED_MAXTEMP 120 // thiết lập dòng điện cấp cho bàn nhiệt #define HEATER_BED_DUTY_CYCLE_DIVIDER // thiết lập điều khiển PID nhiệt độ cho đầu đùn #define PIDTEMP #define BANG_MAX 255 #define PID_MAX BANG_MAX #ifdef PIDTEMP // thiết lập giá trị nhiệt độ kích hoạt PID #define PID_FUNCTIONAL_RANGE 10 #define PID_INTEGRAL_DRIVE_MAX PID_MAX // thiết lập hệ số cho PID #define K1 0.95 Nguyễn Thị Huyền Page 73 Đồ án: Thiết kế chế tạo máy in 3D Trường ĐH Phương Đông #define PID_dT #define DEFAULT_Kp 22.2 #define DEFAULT_Ki 1.08 #define DEFAULT_Kd 114 #endif // thiết lập điều khiển PID nhiệt độ cho bàn nhiệt #define MAX_BED_POWER 255 #ifdef PIDTEMPBED // thiết lập hệ số cho PID #define DEFAULT_bedKp 10.00 #define DEFAULT_bedKi 023 #define DEFAULT_bedKd 305.4 #endif // thiết lập ngăn chặn cố cho máy in #define PREVENT_DANGEROUS_EXTRUDE #define PREVENT_LENGTHY_EXTRUDE #define EXTRUDE_MINTEMP 170 #define EXTRUDE_MAXLENGTH (X_MAX_LENGTH + Y_MAX_LENGTH) // thiết lập chức kiểm tra cố cảm biến nhiệt độ #define THERMAL_RUNAWAY_PROTECTION_PERIOD 40 #define THERMAL_RUNAWAY_PROTECTION_HYSTERESIS #define THERMAL_PROTECTION_BED_PERIOD 20 #define THERMAL_PROTECTION_BED_HYSTERESIS // thiết lập kết nối endstop #define USE_XMIN_PLUG Nguyễn Thị Huyền Page 74 Đồ án: Thiết kế chế tạo máy in 3D Trường ĐH Phương Đông #define USE_YMIN_PLUG #define USE_ZMIN_PLUG #define ENDSTOPPULLUPS #ifdef ENDSTOPPULLUPS #ifdef ENDSTOPPULLUPS #define ENDSTOPPULLUP_XMAX #define ENDSTOPPULLUP_YMAX #define ENDSTOPPULLUP_ZMAX #define ENDSTOPPULLUP_XMIN #define ENDSTOPPULLUP_YMIN #define ENDSTOPPULLUP_ZMIN #endif // thiết lập tín hiệu kích hoạt endstop cho trục X,Y,Z #define X_MIN_ENDSTOP_INVERTING true #define Y_MIN_ENDSTOP_INVERTING true #define Z_MIN_ENDSTOP_INVERTING true #define X_MAX_ENDSTOP_INVERTING true #define Y_MAX_ENDSTOP_INVERTING true #define Z_MAX_ENDSTOP_INVERTING true / thiết lập bù #define X_PROBE_OFFSET_FROM_EXTRUDER -25 #define Y_PROBE_OFFSET_FROM_EXTRUDER -29 #define Z_PROBE_OFFSET_FROM_EXTRUDER -12.35 // tốc độ trục XY #define XY_travel_SPEED 8000 // tốc độ tiếp cận trục Z Nguyễn Thị Huyền Page 75 Đồ án: Thiết kế chế tạo máy in 3D Trường ĐH Phương Đông #define Z_PROBE_SPEED_FAST HOMING_FEEDRATE_Z #define Z_PROBE_SPEED_SLOW (Z_PROBE_SPEED_FAST / 2) #define Z_MIN_PROBE_USES_Z_MIN_ENDSTOP_PIN #define Z_PROBE_DEPLOY_HEIGHT 15 #define Z_PROBE_TRAVEL_HEIGHT // đảo ngược động #define X_ENABLE_ON #define Y_ENABLE_ON #define Z_ENABLE_ON #define E_ENABLE_ON // vơ hiệu hóa trục không sử dụng #define DISABLE_X false #define DISABLE_Y false #define DISABLE_Z false #define DISABLE_E false #define DISABLE_INACTIVE_EXTRUDER true // thiết lập đảo hướng trục tọa độ #define INVERT_X_DIR true #define INVERT_Y_DIR false #define INVERT_Z_DIR true #define INVERT_E0_DIR false #define INVERT_E1_DIR false #define INVERT_E2_DIR false // thiết lập hướng chuyển động đầu đùn home #define X_HOME_DIR -1 #define Y_HOME_DIR -1 Nguyễn Thị Huyền Page 76 Đồ án: Thiết kế chế tạo máy in 3D Trường ĐH Phương Đơng #define Z_HOME_DIR -1 // thiết lập kích thước bàn nhiệt #define X_MAX_POS 200 #define X_MIN_POS #define Y_MAX_POS 200 #define Y_MIN_POS #define Z_MAX_POS 200 #define Z_MIN_POS #define X_MAX_LENGTH (X_MAX_POS - X_MIN_POS) #define Y_MAX_LENGTH (Y_MAX_POS - Y_MIN_POS) #define Z_MAX_LENGTH (Z_MAX_POS - Z_MIN_POS) // thiết lập thăm dò điểm không thẳng hàng #define Z_PROBE_REPEATABILITY_TEST #ifdef ENABLE_AUTO_BED_LEVELING #define AUTO_BED_LEVELING_GRID #ifdef AUTO_BED_LEVELING_GRID #define LEFT_PROBE_BED_POSITION 15 #define RIGHT_PROBE_BED_POSITION 170 #define FRONT_PROBE_BED_POSITION 20 #define BACK_PROBE_BED_POSITION 170 #define AUTO_BED_LEVELING_GRID_POINTS #else #define ABL_PROBE_PT_1_X 15 #define ABL_PROBE_PT_1_Y 180 #define ABL_PROBE_PT_2_X 15 #define ABL_PROBE_PT_2_Y 20 Nguyễn Thị Huyền Page 77 Đồ án: Thiết kế chế tạo máy in 3D Trường ĐH Phương Đông #define ABL_PROBE_PT_3_X 170 #define ABL_PROBE_PT_3_Y 20 #endif #endif // thiết lập vị trí home #define MANUAL_X_HOME_POS #define MANUAL_Y_HOME_POS #define MANUAL_Z_HOME_POS #define Z_SAFE_HOMING #ifdef Z_SAFE_HOMING #define Z_SAFE_HOMING_X_POINT (X_MAX_LENGTH/2) #define Z_SAFE_HOMING_Y_POINT (Y_MAX_LENGTH/2) #endif // thiết lập số trục máy in #define NUM_AXIS #define HOMING_FEEDRATE_XY (50*60) #define HOMING_FEEDRATE_Z (4*60) // cài đặt số bước động #define DEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT {80,80,2560,600} // cài đặt tốc độ, gia tốc #define DEFAULT_MAX_FEEDRATE {50, 50, 3, 1000} #define DEFAULT_MAX_ACCELERATION {50,50,3,10000} #define DEFAULT_ACCELERATION 3000 #define DEFAULT_RETRACT_ACCELERATION 2000 #define DEFAULT_TRAVEL_ACCELERATION 3000 #define DEFAULT_XYJERK Nguyễn Thị Huyền 40.0 Page 78 Đồ án: Thiết kế chế tạo máy in 3D Trường ĐH Phương Đông #define DEFAULT_ZJERK 0.4 #define DEFAULT_EJERK 5.0 // nhiệt độ làm nóng #define PREHEAT_1_TEMP_HOTEND 180 #define PREHEAT_1_TEMP_BED 70 #define PREHEAT_1_FAN_SPEED 255 #define PREHEAT_2_TEMP_HOTEND 240 #define PREHEAT_2_TEMP_BED 110 #define PREHEAT_2_FAN_SPEED 255 // tính làm đầu đùn #if ENABLED(NOZZLE_CLEAN_FEATURE) #define NOZZLE_CLEAN_STROKES 12 #define NOZZLE_CLEAN_START_POINT { 30, 30, (Z_MIN_POS + 1)} #define NOZZLE_CLEAN_END_POINT {100, 60, (Z_MIN_POS + 1)} #define NOZZLE_CLEAN_GOBACK #endif // thiết lập hiển thị LCD #define LCD_LANGUAGE en #define ULTRA_LCD #define DOGLCD #define SDSUPPORT #define SD_CHECK_AND_RETRY #define ENCODER_PULSES_PER_STEP #define ENCODER_STEPS_PER_MENU_ITEM #define LCD_FEEDBACK_FREQUENCY_DURATION_MS 100 #define LCD_FEEDBACK_FREQUENCY_HZ 1000 Nguyễn Thị Huyền Page 79 Đồ án: Thiết kế chế tạo máy in 3D Trường ĐH Phương Đông #define ULTIMAKERCONTROLLER #define ULTIPANEL #define SPI_SPEED SPI_HALF_SPEED #define SPI_SPEED SPI_QUARTER_SPEED #define SPI_SPEED SPI_EIGHTH_SPEED #define REPRAP_DISCOUNT_SMART_CONTROLLER #define REPRAP_DISCOUNT_FULL_GRAPHIC_SMART_CONTROLER // giới hạn đọc cảm biến #define DEFAULT_NOMINAL_FILAMENT_DIA 3.00 #if ENABLED(FILAMENT_WIDTH_SENSOR) #define FILAMENT_SENSOR_EXTRUDER_NUM #define MEASUREMENT_DELAY_CM 14 #define MEASURED_UPPER_LIMIT 3.30 #define MEASURED_LOWER_LIMIT 1.90 #define MAX_MEASUREMENT_DELAY 20 #endif // kết thúc chương trình #endif Nguyễn Thị Huyền Page 80 Đồ án: Thiết kế chế tạo máy in 3D Trường ĐH Phương Đông CHƯƠNG 5 : LẮP RÁP,MƠ HÌNH THỰC TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ 5.1 LẮP RÁP Các bước lắp ráp máy in 3D : + Bước 1 : Lắp phần khung nhôm mica - Lắp khung - Lắp khung - Lắp động bước trục Z + Bước 2 : Lắp dẫn động trục Y - Lắp động dẫn trục Y - Lắp đai căng đai trục Y + Bước 3 : Lắp bàn nhiệt - Lắp bàn nhiệt nhôm - Lắp bàn nhiệt thường + Bước 4 : Lắp đùn nhựa trục X - Lắp giá extruder Lắp endstop trục X Hàn dây điện endstop trục X Lắp endstop trục X lên giá extruder Lắp quạt + Bước 5 : Lắp cụm di trượt Z động trục X + Bước 6 : Lắp tời nhựa + Bước 7 : Lắp phận điện,điều khiển - Lắp đặt điều khiển lên khung máy Lắp LCD 2004 Lắp endstop trục Y Z Cắm thiết bị khác vào điều khiển + Bước 8 : Kiểm tra hiệu chỉnh máy in - Xem lại việc đấu nối Nguyễn Thị Huyền Page 81 Đồ án: Thiết kế chế tạo máy in 3D - Trường ĐH Phương Đông Kiểm tra nguồn điện Kiểm tra hoạt động hệ thống dẫn động Kiểm tra endstop đầu dò Kiểm tra động bước Kiểm tra nhiệt độ Bù cân bàn nhiệt 5.2 MƠ HÌNH THỰC TẾ Nguyễn Thị Huyền Page 82 Đồ án: Thiết kế chế tạo máy in 3D Trường ĐH Phương Đông 5.3 ĐÁNH GIÁ Đánh giá độ ổn định: sau lắp ráp hoàn thiện máy in, kiểm tra chuyển động trục - Trục X: cắm nguồn khởi động máy in, điều khiển tay cho trục X chuyển động Qua trực quan nhận thấy trục X chuyển động ổn định, dây đai khơng có tượng bị trùng - Trục Y: tiếp tục điều khiển tay cho trục Y chuyển động Qua quan sát thấy trục chuyển động ổn định, dây đai căng chuyển động - Trục Z: cuối điều khiển tay cho trục Z chuyển động Quan sát thấy trục Z chuyển động ổn định, trục vít me trục định hướng khơng có tượng lắc hay có chênh lệch quãng đường hai bên trục Z Sau kiểm tra hoạt động trục qua chuyển động tay Cho máy thực in vật thể ngày Khi kết thúc trình in, máy in hồn thiện sản phẩm thiết kế, khơng có tượng lỗi, không dừng lại đột ngột trình in  Dựa vào lần kiểm tra trên, trục chuyển động khơng có tượng sai lệch, dây đai khơng có tượng bị trùng Máy in 3D hoạt động ổn định Kiểm tra độ xác đầu phun : Cho máy thực in vật, tăng nhiệt độ đầu đùn lên 200 độ C, quan sát trình đầu đùn hoạt động nhận thấy nhựa in đùn đều, lớp nhựa trồng khít lên khơng tạo khe hở Khi kết thúc q trình in, kích thước vật in kích thước thiết kế  Đầu đùn hoạt động ổn định, xác Nguyễn Thị Huyền Page 83 Đồ án: Thiết kế chế tạo máy in 3D Trường ĐH Phương Đơng KẾT LUẬN Đề tài sau hồn thành nhận kết khả quan: - Về phần khí: thiết kế, chế tạo thành cơng mơ hình máy in 3D có kích thước nhỏ + Khung máy với kích thước 470x400x430mm + Đường kính lỗ đùn nhựa 0.4mm + Kích thước in 200x200x200mm + Tốc độ in 10-150mm/s + Nhiệt độ 0-260 độ C + Nhiệt độ bàn nhiệt 0-80 độ C, 80W + Chiều dày lớp in 0,1~0.4mm + Trục X: chuyển động trơn nhẹ, khối lượng nhỏ 0,5 kg + Trục Y bàn máy: chuyển động trơn nhẹ, khối lượng nhỏ 0,5 kg + Trục Z: chyển động trơn nhẹ, có khử dơ vít me + Đầu đùn: lực đùn khỏe - Hệ thống điều khiển: ứng dụng kit arduino board ramps 1.4 giá thành rẻ, hoạt động ổn định nạp firmware mã nguồn mở miễn phí - Về phần mềm: sử dụng thành thạo phần mềm thiết kế 3D Solidwworks biết thêm phần mềm Repetier Host dùng máy in 3D - Máy in sản phẩm cụ thể dùng để làm máy in TÀI LIỆU THAM KHẢO - Giáo trình cơng nghệ CNC-NXB Giáo Dục - Cơng nghệ 3D ứng dụng-Lê Lâm - Hệ thống điều khiển số cho máy công cụ-Tạ Duy Liêm Nguyễn Thị Huyền Page 84 Đồ án: Thiết kế chế tạo máy in 3D Nguyễn Thị Huyền Trường ĐH Phương Đông Page 85 ... 30 Đồ án: Thiết kế chế tạo máy in 3D Nguyễn Thị Huyền Trường ĐH Phương Đông Page 31 Đồ án: Thiết kế chế tạo máy in 3D Trường ĐH Phương Đông CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ MÁY IN 3D 3.1 THIẾT KẾ CƠ KHÍ Dựa... gia cơng, lắp giáp khí cho máy in + Nghiên cứu lựa chọn module điều khiển cho máy in Dự kiến kết thực tế:  Chế tạo thành công máy in 3D: thiết kế, chế tạo máy in 3D mini có kích thước 470x400x430mm... Đồ án: Thiết kế chế tạo máy in 3D Trường ĐH Phương Đơng Hình 1.11: Ví dụ mơ hình máy in 3D Chạy thử nghiệm tạo sản phẩm cụ thể Nguyễn Thị Huyền Page 19 Đồ án: Thiết kế chế tạo máy in 3D Trường