(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế chế tạo máy in 3d dạng SCARA

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY IN 3D DẠNG SCARA GVHD : ThS DƯƠNG THỊ VÂN ANH SVTH : LIÊU CHÍ THẮNG MSSV : 12143199 SKL004504 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2016 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO Đ ÁN TỐT NGHI ỆP Ồ THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY IN 3D DẠNG SCARA SVTH : LIÊU CHÍ THẮNG MSSV : 12143199 Khóa : 2012 - 2016 Ngành : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY GVHD : ThS DƯƠNG THỊ VÂN ANH Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2016 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tư - Hạnh phúc *** Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MSSV: 12143199 Họ tên sinh viên: LIÊU CHÍ THẮNG Lớp : 12143CL2 Ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ĐT : Giảng viên hướng dẫn: ThS DƯƠNG THỊ VÂN ANH Ngày nộp đề tài: 8/2016 Ngày nhận đề tài: 3/2016 Tên đề tài: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY IN 3D DẠNG SCARA Các số liệu, tài liệu ban đầu: Kích thước vật in 300 x 300 x 300 Nội dung thưc đề tài: Nghiên cứu nguyên lý in 3D; Nghiên cứu vật liệu in 3D; Nghiên cứu thiết kế hệ thống truyền động; Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển; Thi công chế tạo máy in 3D Sản phẩm: Máy in 3D in vật thể 300 x 300 x 200 TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN i KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Sinh viên: Liêu Chí Thắng MSSV: 12143199 Tên đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY IN 3D DẠNG SCARA Giáo viên hướng dẫn: ThS Dương Thị Vân Anh NHẬN XÉT Về nội dung đề tài khối lượng thưc hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: ii Điểm đánh giá cụ thể STT Hình thức kết cấu đồ án Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung Tính tổng quan, mục tiêu và nhiệm vụ nghiên Tính cấp thiết của đề tài Phương pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa thuật, khoa học xã hội,… để giải vấn đề Khả phân tích/tổng hợp  Khả thực thiết kế và chế tạo hệ thống, máy móc, thiết bị,…(đối với đề tài theo h nghệ)  Khả thực nghiên cứu, đề xuất phương pháp quy trình,… có tính mới và sáng tạ yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế (đ tài theo hướng nghiên cứu) Khả cải tiến và phát triển đề tài Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mề ngành,… Điểm thưởng Các ĐATN có tiêu chí sau đ thêm 10 điểm: - Thuyết minh ĐATN viết tiếng Anh - ĐATN báo cáo tiếng Anh - Kết quả ĐATN viết bài báo khoa học nghị, tạp chí chuyên ngành,…) - ĐATN chuyển giao cho cơng ty (có giấ nhận của cơng ty) Tổng điểm (*) Nếu > 100 qui đổi thành 100 điểm Tổng điểm quy đổi (hệ 10) (*) Nếu > 10 qui đổi thành 10 điểm Đề nghị cho bảo vệ hay không? Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Giáo viên hướng dẫn iii KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Sinh viên: Liêu Chí Thắng MSSV: 12143199 Tên đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY IN 3D DẠNG SCARA Giáo viên phản biện: ThS Đặng Minh Phụng NHẬN XÉT Về nội dung đề tài khối lượng thưc hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: iv Điểm đánh giá cụ thể STT Hình thức kết cấu đồ án Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nợi dung Tính tổng quan, mục tiêu và nhiệm vụ nghiên Tính cấp thiết của đề tài Phương pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa thuật, khoa học xã hợi,… để giải vấn đề Khả phân tích/tổng hợp  Khả thực thiết kế và chế tạo hệ thống, máy móc, thiết bị,…(đối với đề tài theo h nghệ)  Khả thực nghiên cứu, đề xuất phương pháp quy trình,… có tính mới và sáng tạ yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế (đ tài theo hướng nghiên cứu) Khả cải tiến và phát triển đề tài Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mề ngành,… Điểm thưởng Các ĐATN có tiêu chí sau đ thêm 10 điểm: - Thuyết minh ĐATN viết tiếng Anh - ĐATN báo cáo tiếng Anh - Kết quả ĐATN viết bài báo khoa học nghị, tạp chí chuyên ngành,…) - ĐATN chuyển giao cho cơng ty (có giấ nhận của công ty) Tổng điểm (*) Nếu > 100 qui đổi thành 100 điểm Tổng điểm quy đổi (hệ 10) (*) Nếu > 10 qui đổi thành 10 điểm Câu hỏi phản biện (nếu có): Đề nghị cho bảo vệ hay không? Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Giáo viên phản biện v LỜI CẢM ƠN Khi hoàn thành đồ án tốt nghiệp lúc Tôi gần kết thúc thời gian học tập trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh, khoảng thời gian học tập nghiên cứu Trường giúp cho Tôi hiểu yêu quý nơi nhiều Thầy, Cô truyền đạt cho Tôi kiến thức chuyên mơn mà cịn giáo dục cho Tơi lý tưởng, đạo đức sống, hành trang thiếu cho sống sư nghiệp Tôi sau Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến tất Quý Thầy, Cô tận tình bảo, dẫn dắt Tơi đến ngày hơm để có thể vững bước đường học tập làm việc sau Đồ án tốt nghiệp đánh dấu việc hoàn thành năm tháng miệt mài học tập Tôi Qua xin gửi lời cảm ơn đến gia đình bạn bè ln động viên tạo điều kiện để Tơi hồn thành khóa học Cuối lời, Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Cô Dương Thị Vân Anh, Thầy Đặng Minh Phụng Thầy Đoàn Tất Linh nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ Tơi hồn thành đồ án Sinh viên thực Liêu Chí Thắng vi Hình 4.47: Minh họa thiết lập Fill density Hình 4.48: Thiết lập thơng số in 70 Hình 4.49: Minh họa thiết lập Support type Hình 4.50: Minh họa thiết lập Platfom adhesion type 71 4.12.2 Các thông số thiết lập Advanced chế độ in Hình 4.51: Thiết lập Advanced 4.13 Các kiểu chạy nhựa Cura cung cấp nhiều đường chạy nhưa khác để có thể lưa chọn đường chạy nhưa tối ưu cho loại mẫu in khác Một số kiểu đường chạy đầu phun nhưa: Hình 4.52: Kiểu rectilinear Hình 4.54: Kiểu concentric Hình 4.55: Kiểu honeycomb 72 Hình 4.56: Kiểu hibertcurve Hình 4.58: Kiểu octagramspirals Hình 4.57: Kiểu archimedeanchords Hình 4.59: Kiểu 3dhoneycomb Mỗi kiểu chạy nhưa có ưu điểm nhược điểm riêng Kiểu rectilinear và kiểu line giống kiểu chạy, nhiên kiểu line đường chạy nhưa có liên kết với đó có giảm thời gian đường chạy không khác với kiểu rectilinear không có sư liên kết với đó tốn thêm thời gian cho khoảng chạy không in Kiểu hilbertcure đường chạy nhưa có nhiều đường gấp khúc đó không nên chạy với tốc độ cao quán tính gia tốc vị trí lớn ảnh hưởng đến máy chất lượng mẫu in Kiểu honeycomb, archimedeanchords, 3dhoneycomb kiểu chạy nhưa tượng đối phù hợp với lớp phía với kiểu chạy nhưa có thể 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 có thể sử dụng kiểu 73 CHƯƠNG KẾT LUẬN Sau q trình nghiên cứu, tính tốn thiết kế chế tạo thành cơng mơ hình máy in 3D dạng Scara Vật liệu sử dụng q trình in nhưa ABS nhưa PLA Thơng số kỹ thuật: Bảng 5.1: Thơng số kỹ tḥt Hình 5.2: Mơ hình thiết kế máy in 3D Hình 5.1: Mơ hình thưc tế 74 Quy trình vận hành máy thể qua sơ đồ khối: File 3D STL Phần mềm CAM Xuất file Gcode Phần mềm điều LCD khiển Đưa trục home Gia nhiệt đầu phun, bàn nhiệt Bắt đầu in Trục X,Y home,lấy sản phẩm Hình 5.3: Sơ đồ khối trình in Để điều khiển máy in giao diện máy tính, bước kết nối máy in với máy tính thơng qua cáp kết nối USB kết nối board điều khiển máy tính Mở giao diện phần mềm Cura Trên giao diện phần mềm Cura, chọn cổng kết nối Sau đó nhấn chế độ Printer, hình điều khiển in xuất ta nhấn nút connect để kết nối máy in với phần mềm 75 Sử dụng nút di chuyển trục X, Y, Z để di chuyển trục, có bước di chuyển sử dụng 0,1mm, 1mm, 10mm, 100mm Dùng phím home để chuẩn trục Hình 5.4: Các chức điều khiển Để bắt đầu in nhấ n nút Print, nhấn nút Pause để tạm dừng trình in Để kết thúc phiên làm việc, ngắt kết nối máy tính máy in nhấn vào biểu tượng Cancel Đối với trường hợp khơng sử dụng máy tính ta có thể sử dụng module LCD để điều khiển máy Sử dụng nút xoay phía trước LCD để lưa chọn chức sử dụng Một số chức có thể sử dụng LCD gồm: - Di chuyển trục X, Y, Z, E với bước dịch chuyển 0,1mm, 1mm, 10mm - Gia nhiệt cho đầu phun - Autohome trục - Thiết lập thông số tốc độ in, nhiệt độ gia nhiệt,… Cây thư mục module LCD thể sơ đồ: 76 Move axis Prepare Main screen Main Watch Prepare Control SDcard Disable steppers Auto ` home Prepare X Y Z Extrude Preheat PLA Preheat ABS Cold down Move axis Control Main Temperature Motion Storage memory Temperature Control Nozzle Autotemp MIN MAX BED Fan speed PID-P PID-I PID-D Preheat PLA setting Temperature Fan speed Nozzle Bed Store setting Preheat PLA setting Load memory Restore Failsafe SDCard Main Refresh Preheat ABS setting Motion Control Acc XYZ - Jerk Vmax - X Vmax - Y Vmax - Z Vmax - E Vtrav - Vmin Amax - X Amax - Y Amax - Z Amax - E A - retract Xstep/mm Ystep/mm Zstep/mm Estep/mm Preheat ABS setting Temperature Fan speed Nozzle Bed Store setting Hình 5.5: Sơ đồ thư mục Trước vận hành máy nên bôi lớp keo dán lên bề mặt bàn in, ví dụ keo dán giấy Để có thể tăng độ kết dính lớp in Trước bắt đầu in cần di 77 chuyển đầu phun vị trí an tồn sau đó dùng lệnh thủ công cho đùn sợi nhưa khoảng 10mm sau đó lau vết nhưa để đảm bảo đầu phun khơng bị tắc nhưa Hiện máy cịn số nhược điểm như: - Độ ổn định hệ thống chưa tốt - Hình dạng in chưa giống thiết kế - Dung sai sản phẩm chưa ổn định - Khắc phục lỗi máy Xây dưng máy in có thể in nhiều màu sắc Cải thiện tốc độ in cao Nghiên cứu vật liệu in khác có chất lượng cao 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt [1] Trịnh Chất - Lê Văn Uyển (2010), “Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập 1, tập 2”, NXB giáo dục Việt Nam [2] Trần Quốc Hùng (2010), “Thiết kế máy cắt kim loại”, Đại học sư phạm kỹ thuật Tp.HCM, Việt Nam [3] Trần Quốc Hùng (2013), “Giáo trình dung sai kỹ thuật đo”, Nhà xuất bản ĐHQG Tp.HCM, Việt Nam [4] PGS TS Đặng Thiện Ngơn (2013), “Giáo trình trang bị - điện điện tử máy công nghiệp”, Nhà xuất bản ĐHQG Tp.HCM, Việt Nam Nguồn khác [5] Ball screw catalouge, PMI, link www.pmiamt.com/en/support [6] HIWIN Linear guideway catalouge, link www.hiwin.com/downloads.html [7] www.us.misumi-ec.com/ [8] www.reprap.org [9] www.orientalmotor.com 79 ... mẫu in dòng máy in 3D truyền thống Đề tài nhằm mục đích nghiên cứu thiết kế chế tạo máy in 3D dạng Scara, nhằm thay đổi thiết kế khí hệ thống chuyển động so với số máy in 3D truyền thống tạo. .. nghệ in 3D Chương 3: Cơ sở lý thuyết nguyên lý máy in 3D Chương 4: Tính toán, thiết kế chế tạo máy in 3D Chương 5: Kết 2 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ IN 3D 2.1 Giới thiệu công nghệ in 3D Công... việc lưa chọn kết cấu công nghệ in sử dụng đồ án 13 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT NGUYÊN LÝ IN 3D 3.1 Khái quát chung máy in 3D Máy in 3D đời vào năm 80 dòng máy in 3D SLA Về máy in 3D có kết cấu khí