Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Ưu điểm đặc biệt thứ hai : như trong ví dụ hình dung về in 3d bên trên, ta có thể chế tạo được cái đầu người với đầy đủ các bộ phận cả bên trong lẫn bên ngoài một cách chi tiết chỉ trong một lần thực hiện mà các phương pháp truyền thống không thể chế tạo

Ưu điểm đặc biệt thứ hai : như trong ví dụ hình dung về in 3d bên trên, ta có thể chế tạo được cái đầu người với đầy đủ các bộ phận cả bên trong lẫn bên ngoài một cách chi tiết chỉ trong một lần thực hiện mà các phương pháp truyền thống không thể chế tạo

Tải bản đầy đủ - 0trang

Hình 1.3: Hình ảnh sản phẩm của máy in 3D

1.2.

Giới thiệu máy in 3D

1.2.1. Định nghĩa



Máy in 3D là máy in ra nội dung (hình cắt CT bên trên) lên từng lớp ( tờ giấy

bên trên) , các lớp được in lần lượt chồng liên tiếp lên nhau, từng lớp từng lớp. Mực in

chính là vật liệu ḿn áp lên vật thể 3d, có thể là nhựa, giấy, bột, polymer, hay kim

loại … , các vật liệu này có đặc điểm là có sự kết dính với nhau để vật liệu lớp bên

trên kết dính với lớp bên dưới được.

In ấn 3D là bất kỳ quá trình khác nhau được sử dụng để tạo ra một vật thể

ba chiều. Trong in 3D, các quá trình đắp lớp được áp dụng, trong đó các lớp liên tiếp

của vật liệu được dính chồng lên nhau dưới sự kiểm sốt máy tính. Các đới tượng này

có thể có hình dạng bất kỳ, và được sản xuất từ một mơ hình 3D hoặc nguồn dữ liệu

điện tử khác. Một máy in 3D là một loại robot công nghiệp.

In 3D trong gốc của thuật ngữ có ý nghĩa liên quan đến q trình tuần tự các vật

liệu tích lũy trong mơi trường bột với đầu máy in phun. Gần đây hơn ý nghĩa của thuật

ngữ này đã được mở rộng để bao gồm đa dạng hơn các kỹ thuật như các quy trình dựa

trên phun ra và thiêu kết. Tiêu chuẩn kỹ thuật thường sử dụng hạn sản xuất phụ gia cho

cảm giác rộng hơn này.



Hình 1.4: Hình ảnh máy in 3D

1.2.2. Cấu tạo máy in 3D



Máy in 3D theo cơng nghệ FDM gồm có 3 trục Oxyz, và một cụm đùn nhựa

(tạm gọi là máy đùn). Các động cơ bước (stepper motor) trên 2 trục xy sẽ điều khiển

11



máy đùn di chuyển trên mặt phẳng Oxy. Khi máy đùn di chuyển, động cơ bước trên

máy đùn sẽ điều khiển phun nhựa để tao ra một lớp mỏng vật liệu lên bàn in. Khi một

lớp vật liệu được in xong, động cơ bước trên trục Oz sẽ điều khiển để nâng máy đùn

lên (hoặc hạ bàn in xuống tùy vào thiết kế) một khoảng cách của 1 lớp mỏng vật liệu.

Lúc này máy đùn lại được điều khiển để in ra 1 lớp mỏng vật liệu tiếp theo chồng lên

lớp trước và cứ thế vật thể 3 chiều từ từ hình thành. Máy đùn cũng được điều khiển

bằng một động cơ bước. Sợi nhựa cứng sẽ được bánh răng đẩy xuống đầu phun gia

nhiệt (hotend) có cảm biến (thermistor) để điều chỉnh nhiệt độ. Nhựa sau đó nóng chảy

và được phun ra qua lỗ nhỏ trên đầu phun.

Tất cả các thành phần động cơ bước, đầu phun gia nhiệt, cảm biến… sẽ đươc

điều khiển bởi một bo mạch. Trên thị trường, bo mạch cho máy in 3D REPRAP có rất

nhiều loại khác nhau nhưng về cơ bản đều tương thích với nên tảng nguồn mở

Arduino. Một trong số các loại bo mạch phổ biến nhất trên thị trường hiện nay cho

máy in 3D là bo mạch RAMPS 1.4.

Phát triển trên nền tảng máy gia công CNC máy in 3D bao gồm 3 phần chính:

a)



Hệ khung đỡ

Hệ truyền động

Bộ đùn nhựa in

Bộ điều khiển

Phần mềm điều khiển

Lập trình tạo mẫu

Hệ khung đỡ

Hệ khung đỡ của máy in 3D làm theo kết cấu dạng phôi di chuyển, khung đỡ

được làm bằng vật liệu nhôm, bao gồm 3 trục tịnh tiến.



12



Hình 1.5: Hình ảnh kết cấu hệ khung đỡ máy in 3D

-



Trục X: Là trục dịch chuyển theo phương X của hệ trục tạo độ OXYZ

Trục Y: Là trục dịch chuyển theo phương Y của hệ trục tạo độ OXYZ

Trục Z: Là trục dịch chuyển theo phương Z của hệ trục tạo độ OXYZ



-



Khung máy: Tùy theo các mẫu thiết kế mà máy in 3D có bộ “xương” với chất liệu và

hình dáng khác nhau: Nhơm, gỗ ép, mica, thép không rỉ…



b) Hệ truyền động



Các thanh dẫn hướng chuyển động x,y,z bao gồm (hoặc): thanh trượt-bạc trượt,

trục vít me -đai ốc,.. Dây đai răng (cu-roa) để truyền cơ năng từ động cơ sang các cơ

cấu chuyển động.

-Động cơ: Thường dùng động cơ bước (Stepper motor).



13



Hình 1.6: Hệ truyền động trục Y dùng dây đai và động cơ bước



Hình 1.7: Hệ truyền động trục Z dùng visme

c) Bộ đùn nhựa in

Đầu in 3D (Đầu phun nhựa): Đây là bộ phận dùng để nung nóng nhựa và đùn

nhựa trong quá trình in. Cấu tạo bao gồm: Bộ đùn nhựa dùng động cơ bước để đẩy

nhựa vào đầu đốt được gắn thanh ra nhiệt và bộ nung nóng nhựa.

Cơ cấu kéo sợi nhựa: Ở đây có 2 bánh răng được in từ máy in 3D, dùng để

truyền động và kéo sợi nhựa in (ABS, PLA). Chọn đường kính sợi nhựa in 3D là 3mm

là tùy vào loại đầu phun đang sử dụng.

Ở nhiệt độ phù hợp khi nhựa được động cơ bước đẩy vào bộ đùn thì nhiệt độ ở

bộ đùn sẽ làm nóng chảy nhựa. Tạo thành từng lớp kết dính thành vật thể 3D.



14



Hình 1.8: Hình ảnh bộ đùn nhựa máy in 3D

d) Bàn in:



Bàn in hay còn gọi là bàn ra nhiệt đây là bộ phận bệ đỡ sản phẩm trong q

trình in, có thể chế các bàn in theo ý thích. Nhưng cần phải cân chỉnh độ bằng phẳng,

cơ cấu giảm sốc và nhất là đảm bảo đủ độ “ma sát” để mơ hình khơng bị xê dịch trong

q trình tạo mẫu. Bàn in có tác dụng nung nong lớp nhựa thứ nhất khi in để nó cố

định trên mặt bàn để in các lớp tiếp theo khơng bị đổ. Có nhiều loại bàn in khác nhau,

trong đồ án sử dụngbàn in MK2, MK3 phiên bản bàn in mới nhất năm 2014.



15



Hình 1.9: Hình ảnh tấm gia nhiệt mặt bàn máy in 3D

e) Bộ điều khiển



Bộ điều khiển máy in 3D bao gồm:









Bo mạch Arduino 2560 R3 (mạch điều khiển chính)

Bo mạch RAMPS 1.4 (mạch giao tiếp)

Driver A4988 (mạch điều khiển động cơ bước)



Hình 1.10: Mạch Arduino kết nối driver A4988 điều khiển động cơ bước



16



f) Phần mềm điều khiển



Phần mềm điều khiển máy in 3D được chia làm 2 thành phần:

-



Phần mềm lập trình cho mạch điều khiển: phần mềm lập trình Arduino 1.5.5 phần

mềm phát triển bởi nhà sản xuất với phần mềm ta có thể lập trình thay đổi các tính

năng có trên phần cứng Adruino.Module Adruino dùng để điều khiển động cơ bước sẽ

được nạp một mã lệnh (firm ware) để kết nối và điều khiển máy in 3D



-



Phần mềm điều khiển máy in 3D

Phần mềm điều khiển máy in 3D được sử dụng là pronterface, phần mềm có

nhiệm vụ nhận bản vẽ dạng 3D sau đó chuyển đổi thành tập lệnh Gcode và chuyển qua

máy in 3D sử lý.



1.2.3. Nguyên lý hoạt động của máy in 3D



Từng lớp từng lớp, máy in 3D tạo ra vật thể từ vật liệu nhựa kết dính. Đó là

ngun lý cơ bản của máy in 3D. Máy hoạt động dựa trên nguyên lý cuả hệ trục tọa đồ

OXYZ, bao gồm 3 trục tịnh tiến X, Y, Z tịnh tiến trong không gian toa độ OXYZ, khi

các trục của máy in 3D hoạt động thì đồng thời bộ đùn nhựa được nung nóng và đùn ra

tạo thành các vật thể dạng khối 3D. Vật thể cần in được thiết kế bằng phần mềm thiết

kế 3D như ArtCam, Auto Cad… Sau khi thiết kế xong bản vẽ sẽ được lưu ở định dạng

file .OBJ và gửi qua phần mềm xử lý bản vẽ chuyển nó thành mã lệnh Gcode và điều

khiển máy in tạo ra vật thể.

Đầu vào là sợi nhựa, đầu ra là nhựa kết dính, người sử dụng máy in 3D sẽ lựa

chọn



2



loại



vật



liệu



đầu



vào: Acrylonitrile



Butadiene



Styrene



(nhựa



ABS) và Polylactic Acid (nhựa PLA). Các vật liệu nhựa đầu vào này có dạng sợi,

chiều rộng 1,75mm hoặc 3mm.

Nhựa ABS thường được sử dụng để tạo ra đồ chơi Lego. Đây là loại nhựa có

gớc hóa học, hoạt hóa ở nhiệt độ cao. Nhựa PLA thì có nguồn gớc tự nhiên, chẳng hạn

như từ ngơ và mía, cứng và bóng hơn nhựa ABS. Ngoài việc dùng làm nguyên liệu



17



đầu vào cho máy in 3D, nhựa PLA còn được ứng dụng để sản xuất các loại bao bì phân

hủy được.



Hình 1.11: Hình ảnh vật liệu nhựa in

Sợi nhựa dùng cho máy in 3D có giá thành khá đắt. Hãng MakerBot bán 2,2

pound (990 gram) sợi nhựa PLA giá 48 USD (960.000 đồng). Nếu tìm mua trên eBay

giá thành sẽ rẻ bằng một nửa. Hãng này ước tính 990 gram sợi nhựa có thể in ra được

392 quân cờ vua.

Giá thành sợi nhựa sẽ giảm xuống nếu các loại máy in 3D trở nên phổ biến và

sợi nhựa được sản xuất với quy mô lớn. Có một cách khác để giảm giá thành đầu vào

là bạn sử dụng máy ép sợi nhựa. Bạn đưa nguyên liệu nhựa tái chế hoặc nhựa giá rẻ

vào máy ép để tạo ra các sợi nhựa.

Khi đã có sợi nhựa, bạn đưa vào máy in 3D qua một bộ phận gọi là đầu in (print

head). Đầu in có hình dáng như một chiếc hộp với một vòi phun. Một cơ cấu truyền

động sẽ đẩy từng phần nhựa xuống đầu in. Trước khi nhựa bị đùn ra từ đầu kim in, sợi

nhựa phải đi qua một ớng nhiệt và hóa lỏng. Nhựa qua đầu kim in là những đường chỉ

siêu mảnh chỉ 0,1 milimet. Ngay khi ra ngồi khơng khí, nhựa khô cứng rất nhanh, gắn

lại với nhau tạo thành các lớp.



18



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Ưu điểm đặc biệt thứ hai : như trong ví dụ hình dung về in 3d bên trên, ta có thể chế tạo được cái đầu người với đầy đủ các bộ phận cả bên trong lẫn bên ngoài một cách chi tiết chỉ trong một lần thực hiện mà các phương pháp truyền thống không thể chế tạo

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×