NGHIÊN cứu THIẾT kế CHẾ tạo máy IN 3d

Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy in 3D. Máy in 3D dạng hộp khối với dạng di chuyển XY bằng đầu phun và di chuyển trục Z bằng bàn máy. Đề tài nhằm mục đích nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy in 3D sử dụng công nghệ in FDM, thay đổi một số thiết kế so với một số dòng máy in 3D truyền thống, nâng cao chất lượng mẫu in, tốc độ mẫu in.

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY IN 3D (TẠO MẪU NHANH) I/ GIỚI THIỆU 1) Đặt vấn đề Trong năm trở lại đây, công nghệ in FDM (Fused Deposition Molding) phát triển nhanh với ưu điểm vật liệu dễ kiếm, không gây độc hại, kết cấu máy đơn giản, chi phí thấp Đề tài xây dựng sở ưu điểm công nghệ in 3D, phát huy ưu điểm hạn chế số nhược điểm máy in 3D Nội dung đề tài nghiên cứu thiết kế truyền động cho máy in 3D,tối ưu hóa đường di chuyển đầu phun, để tối ưu hóa chất lượng mẫu in thời gian in 2) Mục tiêu nghiên cứu Đề tài nhằm mục đích nghiên cứu thiết kế chế tạo máy in 3D sử dụng công nghệ in FDM, thay đổi số thiết kế so với số dòng máy in 3D truyền thống, nâng cao chất lượng mẫu in, tốc độ mẫu in 3) Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy in 3D công nghệ FDM 4) Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu đề tài sau: - Nghiên cứu tổng quan công nghệ in 3D - Nghiên cứu, thiết kế cấu truyền động máy - Nghiên cứu tính toán phần điện - Nghiên cứu phần mềm giao tiếp, hỗ trợ lập trình in 3D - Nghiên cứu, tính toán đường chạy nhựa tối ưu 5) Cơ sở phương pháp luận Từ cở tài liệu, nghiên cứu, đề tài trước, mẫu máy có thị trường để phân tích ưu điểm nhược điểm dịng máy có trước từ lựa chọn thiết kế mẫu máy tốt 6) Phương pháp nghiên cứu Đề tài kết hợp nghiên cứu phương pháp lý thuyết thực nghiệm mơhình Cụ thể: Nghiên cứu lý thuyết: - Tìm kiếm, tổng hợp tài liệu liên quan đến đề tài - Nghiên cứu lý thuyết tạo mẫu nhanh với cơng nghệ FDM - Tổng hợp tài liệu tính tốn, thiết kế cấu truyền động đảm bảo độ xác, tối ưu hóa chuyển động - Tìm hiểu thuật toán điều khiển đường chạy đầu phun Thực nghiệm: - Chế tạo mơ hình máy in 3D từ áp dụng, kiểm tra lại lý thuyết trước nghiên cứu - Nghiên cứu kiểu đường chạy nhựa sử dụng mẫu in để tối ưu mẫu in 7) Kết cấu đề tài Chương 1: Giới thiệu Chương 2: Tổng quan công nghệ tạo mẫu nhanh Chương 3: Cơ sở lý thuyết Chương 4: Phương hướng giải pháp thiết kế Chương 5: Tính tốn thiết kế máy in 3D Chương 6: Dự tốn chi tiết kinh phí thực đề tài CHƯƠNG II : TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TẠO MẪU NHANH 2.1 Giới thiệu công nghệ tạo mẫu nhanh Công nghệ tạo mẫu nhanh đời tử thập niên 80 với xuất công nghệ tạo mẫu lập thể SLA phát minh Mỹ vào năm 1983 Charles Hull Từ đến cơng nghệ tạo mẫu nhanh phát triển với nhiều công nghệ với phát minh Công nghệ tạo mẫu nhanh hỗ trợ nhiều cho người thiết kế nhà sản xuất kiểm tra chi tiết hay hệ thống thiết kế trước cấp vốn để sản xuất hàng loạt Các công nghệ tạo mẫu nhanh giúp nhà sản xuất đẩy mạnh việc thiết kế sản phẩm, hạn chế sai sót khơng đáng có q trình thiết kế sản xuất Về cơng nghệ tao mẫu nhanh trình tạo mẫu sản phẩm giúp người sản xuất quan sát nhanh sản phẩm cuối Quá trình tạo mẫu hỗ trợ phần mềm CAD giúp thiết kế nhanh sản phẩm, phần mềm cắt lớp Tạo đường chuyển động Đặc điểm công nghệ tạo mẫu nhanh là: - Thực tạo mẫu thời gian ngắn, điểm mạnh phương pháp - Sản phẩm q trình tạo mẫu nhanh dùng để kiểm tra mẫu sản xuất phương pháp khác - Mẫu tạo dùng hỗ trợ cho trình sản xuất 2.2 Các bước trình tạo mẫu nhanh Bước 1: Tạo mơ hình 3D dạng mặt hay khối Bước 2: Tiền xử lý - Chuyển đổi định dạng file CAD 3D sang định dạng file stl xấp xỉ bề mặt dạng tam giác - Sử dụng phần mềm thiết kế kết cấu hỗ trợ (support), kiểm tra file stl chỉnh sửa, cắt lớp chi tiết - Xuất file Gcode tạo đường chuyển động Bước 3: Tạo mẫu tự động Bước 4: Hậu xử lý Tháo phận support, xử lý bề mặt, … CHƯƠNG III : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1 Khái quát chung máy in 3D Máy in 3d đời vào năm 80 dòng máy in 3D SLA giới Về máy in 3D có kết cấu khí gần giống nhau, khác phận tạo mẫu Xét tổng quan máy in 3D FDM có kết cấu gồm phần chính: phần mềm điều khiển, phần điện, phần khí, đùn nhựa Hình : Cấu trúc máy in 3d Cấu trúc khí máy in 3D gần giống với loại máy CNC với truyền động trục Bộ truyền truyền vít me – đai ốc truyền đai Đặc điểm truyền động khí máy in 3D tải trọng tác dụng lên không đáng kể việc thiết kế tương đối đơn giản, kết cấu trục tương đối gọn nhẹ, chi tiết lắp ráp khơng địi hỏi khả chịu lực khơng cao sử dụng chi tiết in đươc máy khác để lắp ráp Đó ưu điểm máy in 3D Một số dịng máy in 3D có khoảng 80% chi tiết lắp ráp in máy in 3D sẵn có.Phần điện máy in 3D chi thành khối: khối điều khiển khối chấphành Khối điều khiển gồm thành phần như: Vi điều khiển, Board kết nối,Driver.Khối chấp hành gồm thành phần như: động bước, cảm biến nhiệt, động servo (nếu có), tản nhiệt, … Bộ đùn nhựa phần quan trọng máy Bộ phận thực chức máy: tời nhựa cung cấp nhựa chạy liên tục, đầu phun nhựa thực chức nung chảy nhựa đùn nhựa tạo nên mẫu Phần mềm chia làm thành phần: phần mềm CAD/CAM, phần mềm điều khiển Phần mềm CAD phần mềm có chức tạo mẫu 3D, mơ hình in máy in 3D Các phần mềm CAD sử dụng Solidwork, Creo, Sketchup, … Các mơ hình 3D sau tạo phải chuyển đổi sang định dạng STL từ đưa sang phần mềm CAM để xử lý Các phần mềm CAM phần mềm thực chức cắt lớp vật thể công nghệ in 3D in theo lớp, lớp cắt có kích thước nhỏ chất lượng mẫu in tốt nhiên thời gian in tăng lên ngược lại, lớp in lớn chất lượng giảm tốc độ in tăng lên Để tối ưu hóa chất lượng in tốc độ in phải có cài đặt thơng số in hợp lý Sau cắt lớp phần mềm tạo chuyển động in xuất file Gcode Các mã lệnh Gcode hầu hết giống với Dưới số tập lệnh thường dùng với máy in 3D: MÃ LỆNH G0 G1 G2/G3 G17, G18, G19 G21 G20 G28 G90 G91 CẤU TRÚC G0 Xnnn Ynnn Znnn Ennn G1Xnnn Ynnn Znnn Ennn Fnnn G2/G3 Xnnn Ynnn Znnn Ennn Fnnn G28 X Y Z CHỨC NĂNG Di chuyển nhanh Di chuyển theo đường thẳng Di chuyển theo cung tròn, đường tròn Lựa chọn mặt phẳng in Đặt đơn vị theo hệ mét Đặt đơn vị theo hệ Inch Về Home Sử dụng hệ tọa độ tuyệt đối Sử dụng hệ tọa độ tương M18 M21 M24 M18 X Y Z E0 M104 M106 M107 M114 M119 M120 M121 M140 M150 M190 M104 Ennnn M200 M200 Dxx M201 M201 Xnnn Y nnn Z nnn Ennn M203 Xnnn Ynnn Znnn Ennn M203 M140 Snn M150 Rnnn Unnn B nnn M190 Snn đối Vô hiệu trục Cài đặt thẻ nhớ Bắt đầu/tiếp tục in từ thẻ nhớ Cài đặt nhiệt độ đầu phun Bật quạt tản nhiệt Bật quạt tản nhiệt Lấy vị trí tọa độ Trả trạng thái endstop Bật Endstop Tắt Endstop Set nhiệt độ bàn nhiệt Thiết lập màu thị Đợi đến bàn nhiệt đạt đến nhiệt độ set (dùng gia nhiệt nhựa) Cài đặt đường kính sợi nhựa Cài đặt gia tốc in tối đa Cài đặt gia tốc in tối đa Bảng: Các lệnh Gcode thường dùng Các phần mềm CAM sử dụng phổ biến cho máy in 3d Cura, Slic3r, Simplify, … Một số phần mềm tích hợp module CAM module điều khiển một, giúp công việc sử lý mẫu in nhanh đạt hiệu phần mềm Repertier host Phần mềm tích hợp cơng cụ CAM Slic3r, Cura,Skeinforge, lựa chọn sử dụng ba module để so sánh từ lựa chọn module tốt cho kiểu mẫu in khác Để máy hoạt động ta phải nạp Gcode cho máy Có thể nạp Gcode thông qua phần mềm điều khiển nạp qua thẻ nhớ hình LCD điều khiển Phần mềm giao diện điều khiển sử dụng Repertier host Pronterface 3.2 Động bước Động bước (stepper motor), thực chất động đồng dùng để biến đổi tín hiệu điều khiển dạng xung điện rời rạc thành chuyển động góc quay Hình 3: Động bước Vê cấu tạo động bước gồm có phận stato, roto nam châm vĩnh cửu trường hợp động biến từ trở khối làm vật liệu nhẹ có từ tính Động bước điều khiển điều khiển bên Động bước điều khiển thiết kế cho động giữ ngun vị trí cố định quay đến vị trí Động bước sử dụng hệ thống điều khiển vòng hở đơn giản, vòng kín, nhiên sử dụng động bước hệ điều khiển vòng hở tải, tất cá giá trị động bị hệ thống cần nhận diện lại Một số đặc điểm động bước: Động bước hoạt động tác dụng xung rời rạc Khi có dịng điện hay điện áp đặt vào cuộn dây phần ứng động bước làm cho roto động quay góc định gọi bước động Góc bước góc quay trục động tương ứng với xung điều khiển Góc bước xác định dựa vào cấu trúc động bước phương pháp điều khiển động bước Tính mở máy động đặc trưng tần số xung cực đại mở máy mà không làm cho roto đồng Chiều quay động bước không phụ thuộc vào chiều dòng điện mà phụ thuộc vào thứ tự cấp xung cho cuộn dây Động bước chia thành loại là: - Động bước biến từ trở - Động bước nam châm vĩnh cửu - Động bước hỗn hợp/lai 3.2.1 Các Phương pháp điều khiển động bước Hiện có phương pháp điều khiển động bước Hình 4: Các phương pháp điều khiển động bước Điều khiển dạng sóng (Wave): phương pháp điều khiển cấp xung điều khiển theo thứ tự chon cuộn dây pha Điều khiển bước đủ (Full step): phương pháp điều khiển cấp xung đồng thời cho cuộn dây pha Điều khiển nửa bước (Half step): phương pháp điều khiển kết hợp phương pháp khiển dạng sóng điều khiển bước đủ Khi điều khiển theo phương pháp giá trị góc bước nhỏ hai lần số bước động bước tăng lên lần so với phương pháp điều khiển bước đủ nhiên phương pháp có phát xung điều khiển phức tạp Điều khiển vi bước (Microstep): phương pháp áp dụng việc điều khiển động bước cho phép động bước dừng định vị vị trí nửa bước bước đủ Ưu điểm phương pháp động hoạt động với góc bước nhỏ,độ xác cao Do xung cấp có dạng sóng nên động hoạt động êm hơn,hạn chế vấn đề cộng hưởng động hoạt động 3.3 Truyền động vít me – đai ốc Vít me – đai ốc cấu truyền động biến truyền động quay thành chuyển động tịnh tiến Truyền đơng vít me – đai ốc có loại vít me - đai ốc trượt vít me đai ốc bi 3.3.1 Cơ cấu vít me – đai ốc trượt Hình 5: Vitme-đai ốc Cơ cấu vít me – đai ốc trượt có đặc điểm: - Độ xác truyền động cao, tỷ số truyền lớn - Truyền động êm, có khả tự hãm, lực truyền lớn - Có thể truyền động nhanh với vít me có bước ren số vòng quay lớn - Hiệu suất truyền động thấp nên dùng để thực chuyển động Kết cấu vít me – đai ốc trượt: Dạng ren: Vít me thường có dạng ren chủ yếu Ren có dạng hình thang với góc 300 có ưu điểm: gia cơng đơn giản, phay xác, tăng thời gian làm việc, định sử dụng sống trượt dẫn hướng cho cụm trục XY Việc lựa chọn sống trượt dẫn hướng phụ thuốc vào nhiều yếu tố độ xác máy, độ cứng vững, thời gian làm việc yêu cầu tính kinh tế Để có sống trượt phù hợp yếu tố khả chịu tải tuổi thọ yếu tố ưu tiên Kết hợp yếu tố để lựa chọn sống trượt dẫn hướng đảm bảo khả chịu tải cần thiết đạt giá trị kinh kế phù hợp Việc lắp đặt sống trượt phải đảm bảo trình tự quy trình không sau thời gian hoạt động hư bi lăn, giảm độ xác sống trượt, Thường nhà sản xuất có quy định ký hiệu trượt để dễ dàng cho người sử dụng tính tốn lựa chọn, serie loại sống trượt cho biết loại sống trượt, kích thước sống trượt, kiểu sống trượt Dựa theo số series sống trượt ta nhận biết thông số quan trọng như: - Kiểu sống trượt dựa vào chữ - Số kích thước chiều ngang ray trượt - Chữ kiểu trượt - Tải trọng đặt trước ZF, Z0, Z1 - Vật liệu sống trượt Đối với máy nhóm định sử dụng trượt dẫn hướng hãng HIWIN hãng chuyên sản xuất thiết bị liên quan đến lĩnh vực truyền động vít me, trượt, … Do sống trượt hãng bán nhiều thị trường Việt Nam với giá thành không cao Theo hướng dẫn catalouge hãng để lựa chọn sống trượt hợp lý ta phải dựa vào điều kiện hoạt động máy để lựa chọn sơ series sống trượt phù hợp Lựa chọn kiểu sống trượt : - Đối với loại máy nghiền, máy phay, máy khoan … dùng dòng HG - Đối với loại máy cắt gỗ,máy vận chuyển tốc độ cao, máy đo … dùng dòng EG - Đối với loại máy vận chuyển, robot, máy bán dẫn, máy tự động dùng dòng WE/QE - Đối với loại máy tải nhẹ, máy dùng y tế dùng dòng MGN/MGW Đối với máy in 3D yêu cầu tải nhẹ nên ta lựa chọn dòng sống trượt MGN Sau lựa chọn series thích hợp cơng đoạn lựa chọn cấp xác thùy thuộc vào điều kiện làm việc Các dòng MGN sống trượt HIWIN chia làm ba loại xác normal (C), hight (H), Precision (P) Do yêu cầu độ xác khơng q cao nên ta chí cần lựa chọn độ xác normal cho sống trượt 5.4 Thiết kế gia công chi tiết Do kết cấu, chi tiết máy không chịu lực lớn, không yêu cầu dung sai cao nên để tiết kiệm chi phí dễ mua vật tư, vật liệu sử dụng cho chi tiết máy nhựa POM, phương pháp gia công chủ yếu phay Danh sách chi tiết gia công : 5.5 Bộ phận đùn nhựa 5.5.1 Cụm tời nhựa Để nhựa cung cấp liên tục cần phải có cấu để kéo sợi nhựa cách liên tục Bộ tời nhựa điều khiển đông bước Động bước quay làm quay bánh gắn động đẩy sợi nhựa xuống phận gia nhiệt Hình 19: Bộ tời nhựa 5.5.2 Đầu phun gia nhiệt Đầu phun nơi nung nóng sợi nhựa đùn nhựa tạo mẫu in Hầu hết phận đầu phun chế tạo hợp kim nhơm để đảm bảo tính tản nhiệt tốt Đầu phun gồm có phận : - Khối tản nhiệt nhằm nhiệm vụ giảm nhiệt độ vùng phía đầu phun nhằm hạn chế nhựa bị chảy lỏng trước phun làm tắc đầu phun nhựa, tràn nhựa làm ảnh hưởng đến chất lượng đầu phun nhựa - Lõi dẫn nhựa nhằm nhiệm vụ định hướng đường sợi nhựa vào đầu phun Lõi dẫn nhựa thường chế tạo nhơm bên có lót ống làm nhựa teflon dùng để dẫn hướng cách nhiệt cho sợi nhựa - Cục nóng bao gồm điện trở gốm có tác dụng gia nhiệt, cảm biến nhiệt độ để điều khiển nhiệt độ nóng chảy nhựa Đây phận nóng đầu phun cần cần có biện pháp an tồn, tránh tiếp xúc trực tiếp với phận Thường cục nóng bọc với lớp băng keo cách nhiệt để tránh nhiệt ngồi, tăng hiệu q trình nung chảy nhựa - Đầu phun nơi định hình kích thước nhựa lỏng phun thường có kích thước đầu phun từ 0,1 mm đến 0,5 mm Tùy theo kích thước đầu phun có giới hạn kích thước lớp in khác Đầu phun đường kính nhỏ bề dày lớp in nhỏ nhiên dễ xảy tượng tắc nhựa, tràn nhựa chất lượng đầu phun khơng tốt Hình 20: Đầu phun nhựa 5.5.3 Sợi nhựa Vật liệu sử dụng máy in 3D nhựa dạng sợi Sợi nhựa sử dụng máy in 3D phải sợi nhựa nguyên chất, không pha tạp, không nên dùng sợi nhựa tái chế thường bị lẫn cát, sạn, bụi bẩn, … sử dụng dễ làm tắc đầu phun nhựa ảnhhưởng đến chất lượng mẫu in, … Đường kính sợi nhựa chế tạo tiêu chuẩn có loại đường kính 1,75 mm mm Dung sai sợi nhựa thường ±0,05 mm Đường kính sợi nhựa phải chế tạo đồng đường kính sợi nhựa khơng đồng đều, chỗ sợi nhựa bị thu hẹp đường kính bất thường đầu phun khơng đủ lực để kéo sợi nhựa vào, ngược lại,đường kính sợi nhựa có chỗ lớn bất thường làm tắc đầu phun Có loại vật liệu thường sử dụng máy in 3D FDM nhựa ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) nhựa PLA (Polylactic Acid) Nhựa ABS nhựa nhiệt dẻo Nhựa ABS có tính tốt, nhiệt độ in cao (nhiệt độ in tùy theo nhà sản xuất thường lớn 2300C), in với nhiệt độ cao nên q trình in sản phẩm bị cong vênh, gãy nên thiết kế thêm hệ thống support để hạn chế tượng này.Mặt khác lớp mẫu in thường khơng kết dính với bàn in bị nguội q nhanh khuyết điểm in nhựa ABS Sản phẩm từ nhựa PLA làm mịn Acetol (xăng thơm).Nhựa PLA nhựa nhiệt dẻo thường có nguồn gốc tự nhiên, thận thiện không gây độc hại sử dụng Nhựa PLA tương đối giịn, dễ bị gãy q trình in tắc đầu phun nhựa Nhiệt độ in nhựa PLA thấp từ 190 đến 2100C nên trình in dễ dàng so với nhựa ABS Giá thành nhựa PLA thường thấp nhựa ABS từ khoảng 100.000 VNĐ đến 200.000 VNĐ 5.6 Tính tốn thiết kế phần điện Để hệ thống hoạt động cần phần điện Hệ thống điện chịu trách nhiệm cung cấp nguồn điện, điều khiển thiết bị kết cấu máy động bước, cụm tời nhựa, đầu phun nhựa Hình 21: Sơ đồ hệ thống điện 5.6.1 Khối nguồn Khối nguồn phận cung cấp lượng cho toàn hệ thống điện máy Đối với máy in 3D cần cần phải hoạt động ổn định nên nguồn cấp phải đảm bảo điện áp dịng điện ln ổn định Ta có lựa chọn cho nguồn máy in 3D, sử dụng nguồn tổ ong nguồn LITHEON Hình 22: Nguồn tổ ong Nguồn Lithion Để lựa chọn nguồn phù hợp, phải ý đến thiêt bị sử dụng mạch điện Dựa vào thông số điện áp dòng điện yêu cầu linh kiện điện để lựa chọn nguồn ni thích hợp Dưới số linh kiện điện tử điện áp yêu cầu linh kiện đó: Các thiết bị điện máy có dải điện áp hoạt động từ V – 24 V nên ta chọn nguồn từ 12 V – A để đảm bảo cung cấp đủ điện áp dòng cho động thiết bị khác Xét điện áp cường độ dòng điện cung cấp nguồn tổ ong cung cấp điện áp 12 V cường độ dòng điện 30 A nguồn LITEON 12 V – 7,5 A Xét giá thành nguồn tổ ong cao giá của nguồn LITEON Tuy nhiên để thuận lợi cho việc nâng cấp hệ thống điện sau đảm bảo hệ thống điện hoạt động tốt ta lựa chọn nguồn tổ ong 12V - 30A 5.6.2 Phần điều khiển Phần điều khiển có nhiệm vụ : - Cấp xung, điều khiển chuyển động động bước trục chuyển động - Điều khiển nhiệt độ đầu phun nhựa - Điều khiển tời nhựa - Điều khiển quạt làm mát đầu phun, quạt làm mát sản phẩm Hình 23 : Sơ đồ khối linh kiện điện tử Vi điều khiển Board điều khiển đồ án nhóm định sử dụng board Arduino Mega 2560 board mạch dễ sử dụng với người không chuyên, phổ biến dễ tìm kiếm, ngơn ngữ lập trình dễ hiểu, phần cứng kết nối dễ dàng Hình 24: Board Andruino Mega 2560 Board mạch Arduino mega 2560 board mạch vi xử lý thiết kế nhằm xây dựng ứng dụng tương tác với với môi trường thuận lợi Board mạch xây dựng tảng vi xử lý ATmega 2560 8bit Board mạch có 54 chân digital I/O, 16 chân analog input, sử dụng tạo dao động 16Mhz Có thể sử dụng nguồn thông qua cổng USB nguồn DC từ đến 20V Vi điều khiển lập trình flash code dễ dàng phần mềm Arduino IDE Có thể sử dụng ngơn ngữ lập trình C/C++ để lập trình Nhìn chung ngơn ngữ lập trình tương đối đơn giản dễ hiểu với người không chuyên vi điều khiển Phần mềm dùng để flash code cho board Arduino Mega 2560 phần mềm Arduino IDE Phần mềm có giao diện trực quan, dễ sử dụng Hệ thống thư viện mã nguồn dành cho arduino mega lớn thuận tiện cho q trình sử dụng 5.7 Thiết lập thơng số phần cứng máy Để máy hoạt động cần phải có vi điều khiển để điều khiển hoạt động máy, để vi điều khiển điều khiển xác thiết bị phần cứng máy cần phải có firmware phù hợp với thơng số phù hợp tương thích với phần cứng máy Đối với mơ hình máy in 3D, sử dụng firmware Marlin firmware phổ biến dễ dàng tùy biến thông số để phù hợp với cấu hình phần cứng loại máy in 3D khác Các thông số cần thiết lập cho firmware bao gồm: thiết lập thông số board mạch, cảm biến nhiệt, thông số cho động bước, đùn nhựa, đầu dị (nếu có), thông số PID điều khiển tốc độ động cơ, Thiết lập thông số Baudrate: Để việc truyền nhận giữ liệu đồng vi điều khiển phần mềm giao tiếp phải thông số baudrate Baudrate thông số số bit truyền 1s Để thiết lập thông số baudrate, thay đổi số dịng lệnh thành thơng số baudrate cần thiết lập Một số thơng số sử dụng 9600, 11250, 25000, … #define BAUDRATE 250000 Thiết lập thông số board mạch: Có nhiều board mạch sử dụng để điều khiển máy in 3D RAMPS, MELZI, … board mạch có thơng số thiết lập khác để tương thích với firmware Thiết lập thơng số board mạch dịng lệnh : #ifndef MOTHERBOARD #define MOTHERBOARD BOARD_RAMPS_13_EFB #endif Thiết lập số lượng đầu phun: Thay đổi số lượng đầu phun dòng lệnh sau: #define EXTRUDERS Thiết lập giá trị cảm biến nhiệt: tương tự thiết lập thông số board mạch loại cảm biến nhiệt có giá trị khác nhau, firmware marlin hỗ trợ tối đa cảm biến nhiệt cho đầu phun nhựa cảm biến nhiệt cho bàn nhiệt #define TEMP_SENSOR_0 #define TEMP_SENSOR_1 #define TEMP_SENSOR_2 #define TEMP_SENSOR_BED Thiết lập tọa độ di chuyển cho máy: để máy motor quay chiều theo hệ tọa độ ta cần phải thiết lập thông số firmware Dùng phương pháp thử sai để thiết lập thông số Cho trục tọa độ di chuyển theo phương định, trục tọa độ di chuyển ngược hướng thay đổi câu lệnh từ True thành False ngược lại Thiết lập tọa độ máy câu lệnh dưới: #define INVERT_X_DIR true #define INVERT_Y_DIR true #define INVERT_Z_DIR true #define INVERT_E0_DIR false #define INVERT_E1_DIR false #define INVERT_E2_DIR false Thay đổi hướng home trục tọa độ: Trước máy bắt đầu in trục tọa độ phải gốc tọa độ để gia nhiệt cho đầu phun, bàn nhiệt, … Để trục di chuyển gốc tọa độ phù hợp ta cần thiết lập hướng di chuyển cho trục Phương pháp thiết lập tương tự thiết lập tọa độ di chuyển cho máy, hướng home khơng mong muốn đổi giá trị từ -1 thành ngược lại Các thông số thiết lập câu lệnh sau: #define X_HOME_DIR -1 #define Y_HOME_DIR -1 #define Z_HOME_DIR -1 Thiết lập không gian làm việc cho máy: Cần phải giới hạn không gian làm việc máy theo phần cứng thiết kế lắp đặt Các thiết lập không gian làm việc máy thay đổi câu lệnh đây: #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 Thiết lập số trục tọa độ: Firmware hỗ trợ điều khiển tối đa trục tương ứng với truc X, Y, Z trục tọa độ tương ứng với đầu phun nhựa Thay đổi thông số câu lệnh sau: #define NUM_AXIS Thiết lập tốc độ home: Thông số thiết lập tốc độ đưa trục gốc tọa độ, thay đổi thông số câu lệnh: #define HOMING_FEEDRATE {50*60, 50*60, 4*60, 0} Thiết lập thông số tốc độ tối đa gia tốc tối đa trục câu lệnh sau: #define DEFAULT_MAX_FEEDRATE {500, 500, 5, 25} // (mm/sec) #define DEFAULT_MAX_ACCELERATION {9000,9000,100,10000} Thiết lập module LCD: Nếu sử dụng LCD để giao tiếp điều khiển máy in ta thay đổi thiết lập firmware cách thêm dòng lệnh sau firmware: #define REPRAP_DISCOUNT_SMART_CONTROLLER Thiết lập thông số step/mm: Đây thông số quan trọng điều khiển, xác định giá trị số vịng quay cần thiết động để vít me đai dịch chuyển 1mm Để thiết lập thông số cần thực qua bước: Bước 1: Tính tốn sơ giá trị step/mm Bước 2: Tinh chỉnh lại thông số 5.8 Phần mềm điều khiển Phần mềm điều khiển máy in giúp ta vận hành máy trường hợp khơng có LCD thuận tiện thao tác vận hành máy thủ cơng Phần mềm điều khiển giúp ta thực thao tác vận hành máy tay đơn giản dễ dàng so với LCD, LCD thực thao tác di chuyển trục, gia nhiệt, phần mềm điều khiển thực thao tác đồng thời nhập thủ cơng lệnh Gcode cho q trình test máy, chỉnh bàn in, Có nhiều phần mềm điều khiển máy in 3D repertier host, pronterface … Trong đồ án, sử dụng phần mềm pronterface Phần mềm pronterface phần mềm miễn phí có ưu điểm dung lượng phần mềm nhỏ, giao diện trực quan, dễ sử dụng Phần mềm CAM Phần mềm CAM phần mềm có nhiệm vụ cắt lớp mẫu 3D sau tạo đường chạy nhựa sau xuất dạng file Gcode Có nhiều phần mềm CAM sử dụng với máy in 3D, đề tài nhóm sử dụng phần mềm Slic3r phần mềm sử dụng tương đối nhiều Slic3r có nhiều thơng số thiết lập với nhiều đường chạy nhựa từ tối ưu chất lượng mẫu in Các thông số thiết lập chế độ in bao gồm: Print setting: Tốc độ, chiều dày lớp in, chiều dày lớp in, độ đặc chi tiết, thông số support chiều dày, độ đặc, … Filament setting: Đường kính sợi nhựa, nhiệt độ lớp in Printer setting: Kích thước bàn máy, định dạng Gcode, cấu trúc Gcode Để đạt chất lượng in tốt cần thiết lập thông số in phù hợp tương thích với phần cứng máy Các thơng số có ảnh hướng lớn đến chất lượng mẫu in tốc độ in bao gồm tốc độ in lớp thành, tốc độ in lớp phía trong, tốc độ chạy không , chiều dày lớp in, nhiệt độ gia nhiệt sợi nhựa, nhiệt độ in, … Thiết lập nhiều thơng số giúp cho q trình in kiểm soát cách tối đa thuận lợi cho q trình in tạo điều kiện giúp cải thiện chất lượng mẫu in tốt 5.9 Các kiểu chạy nhựa Slic3r cung cấp nhiều đường chạy nhựa khác để lựa chọn đường chạy nhựa tối ưu cho loại mẫu in khác Một số kiểu đường chạy đầu phun nhựa: Hình 25: Mẫu kiểu chạy nhựa Mỗi kiểu chạy nhựa có ưu điểm nhược điểm riêng Kiểu rectilinear kiểu line giống nhay kiểu chạy nhiên kiểu line đường chạy nhựa có liên kết với có giảm thời gian đường chạy không khác với kiểu rectilinear khơng có liên kết với tốn thêm thời gian cho khoảng chạy không in Kiểu hilbertcure đường chạy nhựa có nhiều đường gấp khúc khơng nên chạy với tốc độ cao qn tính gia tốc vị trí lớn ảnh hưởng đến máy chất lượng mẫu in Kiểu honeycomb, archimedeanchords, 3dhoneycomb kiểu chạy nhựa tượng đối phù hợp với lớp phía với kiểu chạy nhựa in với tốc độ cao Kiểu rectilinear, linear, concentric thường dùng cho lớp đáy lớp phía mẫu in đạt thẩm mĩ cao mặt khác lớp không yêu cầu chạy tốc độ cao nên sử dụng kiểu ... ngược lại Thiết lập tọa độ máy câu lệnh dưới: #define INVERT_X_DIR true #define INVERT_Y_DIR true #define INVERT_Z_DIR true #define INVERT_E0_DIR false #define INVERT_E1_DIR false #define INVERT_E2_DIR... 3: Tạo mẫu tự động Bước 4: Hậu xử lý Tháo phận support, xử lý bề mặt, … CHƯƠNG III : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1 Khái quát chung máy in 3D Máy in 3d đời vào năm 80 dòng máy in 3D SLA giới Về máy in 3D. .. đầu phun Thực nghiệm: - Chế tạo mơ hình máy in 3D từ áp dụng, kiểm tra lại lý thuyết trước nghiên cứu - Nghiên cứu kiểu đường chạy nhựa sử dụng mẫu in để tối ưu mẫu in 7) Kết cấu đề tài Chương