Tính toán thiết kế máy in 3d nhiều màu

In 3D hiện nay là một trong những phương pháp tạo mẫu nhanh rất có triển vọng phát triển trong tương lai. Công nghệ này có khả năng tạo ra các sản phẩm có hình dạng phức tạp, đồng thời rất linh hoạt và dễ dàng thay đổi mô hình sản phẩm khác nhau nên có rất nhiều ứng dụng trong thực tiễn. Trong các công nghệ tạo mẫu nhanh hiện nay thì công nghệ mô hình hoá lắng đọng nóng chảy FDM là có ưu điểm hơn cả về mặt kinh tế, với chi phí thấp. Mặc dù vậy, phương pháp tạo mẫu này cũng tồn tại rất nhiều hạn chế, chẳng hạn như thời gian tạo mẫu còn chậm, độ chính xác và độ bóng bề mặt còn chưa cao, khả năng chịu lực và độ bền còn kém. Bên cạnh đó, phương pháp này gặp nhiều khó khăn với việc in các mẫu nhiều màu vì rất dễ xảy ra tắc nhựa, lớp chuyển màu không đẹp, hệ thống vòi phun cồng kềnh. Để khắc phục các nhược điểm trên, đề tài tính toán thiết kế một máy in 3D FDM hoàn chỉnh có khả năng in 3 màu với vật liệu được sử dụng trong quá trình in là nhựa PLA, ABS. Nội dung chủ yếu của đề tài là tính toán, lựa chọn các phần tử, cơ cấu di chuyển, điều chỉnh các thông số phù hợp sao cho thiết bị luôn hoạt động trong trạng thái ổn định, hạn chế rung động và tiếng ồn, cải thiện thời gian tạo mẫu, sản phẩm tạo ra có độ chính xác và độ bóng đạt yêu cầu, có lớp chuyển màu đẹp, cân bằng được các yếu tố năng suất, chất lượng và giá thàn

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Lựa chọn công nghệ in

In ấn là giai đoạn cuối cùng trong quy trình sản xuất sản phẩm in 3D, đồng thời là khâu quan trọng nhất với nhiều phương pháp thực hiện như SLS, FDM, LOM, v.v Mỗi phương pháp này đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, phù hợp với từng hoàn cảnh cụ thể.

Hình 2 1 Sơ đồ tạo ra sản phẩm in 3D

Dựa trên các công nghệ in 3D đã nghiên cứu và yêu cầu của đề tài, nhóm quyết định thiết kế máy in 3D cỡ nhỏ với cấu trúc Cartesian, sử dụng công nghệ FDM Máy in sẽ sử dụng vật liệu in như ABS và PLA để đảm bảo tính khả thi và hiệu quả trong quá trình in ấn.

• Công nghệ đơn giản hơn các phương pháp khác (SLA, SLS, LOM…) phù hợp với khả năng tiếp cận của sinh viên

• Phần mềm điều khiển mở dễ dàng tiếp cận với đối tượng sinh viên Cộng đồng in3D đông đảo dễ dàng trao đổi kinh nghiệm

• Giá thành thấp, vận hành đơn giản, linh kiện sẵn vận hành tại chỗ (cả phần cơ khí và điều khiển)

Dựa trên khảo sát các loại máy in 3D mini hiện có, bài viết quyết định thiết kế khung máy lắp ghép chủ yếu bằng nhôm tấm, kết hợp với các phụ kiện như ốc và ke góc có sẵn trên thị trường Việc lựa chọn này dựa vào kết cấu của các mẫu máy và các điều kiện vật liệu, cũng như khả năng công nghệ chế tạo hiện tại.

Tính toán hệ thống cơ khí

Máy in 3D dạng Cartesian sử dụng ba trục chuyển động theo phương ngang, dọc và thẳng đứng, tương ứng với hệ tọa độ xyz của Descartes Hệ thống chuyển động trên các trục giúp di chuyển đầu in theo chương trình đã được lập trình trên máy tính thông qua các phần mềm hỗ trợ Ưu điểm của máy in 3D này là khả năng tạo ra các sản phẩm chính xác và linh hoạt trong thiết kế.

• Bộ phận điều khiển dễ dàng, diện tích làm việc rộng

• Độ chính xác cao, lắp ráp, căn chỉnh và bảo dưỡng dễ dàng

• Cộng đồng mã nguồn mờ lớn, phù hợp với người mới bắt đầu làm quen công nghệ in 3D b Nhược điểm:

• Tốc độ chậm, khối lượng các cơ cấu đi động lớn, nên tốc độ in không cao và gây ồn

• Khi hoạt động máy thường bị rung và do vậy làm giảm độ chính xác

• Kích thước ngang lớn, thường bị hạn chế chiều cao vật in

Thiết kế cơ bản hệ thống khung và hướng chuyển động của các trục :

• Trục Z: Sử dụng 2 trục vitme với đai ốc để di chuyển lên xuống bàn nhiệt

• Trục X và Y: Dùng cơ cấu core XY phối hợp 2 động cơ để chuyển động

Các cơ chế của từng trục được điều khiển bởi động cơ bước Các trục máy được thể hiện trong sơ đồ dưới đây:

Hình 2 2 Trục toạ độ của máy

Động cơ NEMA17 thường sử dụng đai răng GT2 và MXL, hai loại đai tiêu chuẩn dễ dàng tìm thấy trên thị trường Đai GT2 có ưu điểm vượt trội hơn MXL về khả năng chống phản ứng dữ dội (anti-backlash), do đó, lựa chọn đai răng GT2 là hợp lý cho các ứng dụng của sinh viên.

Hình 2 3 Sơ đồ bộ truyền đai

- Lực kéo cần thiết: Fu = FA +FR + FH

Trong đó: FA=(mt+ml).a

- Tính công suất bộ truyền: P L = L F v u

- Xác định mô đun theo công thức:

Trong đó: P L : Công suất bánh đai chủ động [kW]

N L : Số vòng quay bánh chủ động [rpm/min] m : Mô đun [mm]

- Tính chiều dài đai l [mm] và khối lượng đai MR [kg]: l2e zt 2eD với i=1

Bảng 2 1 Tra thông số khối lượng đai M r

- Tính số răng: Chọn theo tiêu chuẩn

Tính các thông số của bộ truyền:

Sau khi có mô đun của bộ truyền Ta tiến hành tính thông số còn lại của bộ truyền:

- Tính số răng bánh bị động thông qua tỉ số truyền: Z 2 i.Z 1

- Số răng đồng thời ăn khớp trên bánh đai nhỏ: Z 0 Z 1 o 1

Trong đó:  1 góc ôm trên bánh đai nhỏ: o  2 1  o

Sau khi tính xong số răng ăn khớp trên bánh đai nhỏ mà nhỏ hơn 6 có thế tính lại với việc chọn lại khoảng cách trục lớn hơn

Kiểm nghiệm lực, đánh giá khả năng tải của bộ truyền đai:

F umax : lực kéo cực đại [N]

F’ ureq : lực kéo yêu cầu [N]

Lực tác động lên sự lựa chọn đai quyết định bao gồm khối lượng tải (m_t), khối lượng đai sơ bộ (m_l), khối lượng đai sau khi đã tính toán (m_r) và khối lượng trên một đơn vị dài của đai (m’_r) tính bằng kg/m.

C 1 : hệ số ăn khớp bánh răng

C 3 : hệ số tăng tốc e: khoảng cách trục [mm]

 : hệ số ma sát z: số răng puley.(khi 2 bánh bằng nhau)

Z 2 : số răng bánh lớn d 0 : đường kính ngoài

F per : lực căng cho phép trên một thành phần tải trọng [N]

S tooth : hệ số ăn khớp cơ bản đai

S tm : hệ số bảo dưỡng thành phần lực căng

Bảng 2 2 Kí hiệu sử dụng

Tính lực kéo cần thiết:

Tính lực kéo cực đại:

Bảng 2 3 Giá trị hệ số hoạt động C 2

Bảng 2 4 Giá trị hệ số tăng tốc C 3

Tính hệ số ăn khớp bánh răng nhỏ C 1 :

Z 2 : số răng bánh lớn e : khoảng cách giữa hai trục t : bước đai

Tính lực kéo yêu cầu cực đại:

Giá trị trên cũng có thể tra bảng:

Bảng 2 5 Tra lực kéo yêu cầu

Kiểm tra các thông số:

Hệ số ăn khớp đai cơ sở:

Các trục được thiết kế tương đồng để dễ dàng chế tạo và lắp ghép, đồng thời đảm bảo tải trọng giữa các trục chênh lệch không đáng kể Do đó, thông số của bộ truyền đai trục X được sử dụng làm tiêu chuẩn cho hai trục Y và Z Việc tính chọn bộ truyền đai cho các trục này nằm trong phạm vi thiết kế đã định.

15 đồ án này được thực hiện giống nhau đối với từng trục và chỉ thay đổi chiều dài của đai

Kết quả tính toán đối với trục X:

Sơ đồ thời gian tăng tốc của hệ thống:

Hình 2 4 Sơ đồ thời gian tăng tốc của hệ thống

Chọn sơ bộ thông số ban đầu:

Hình 2 5 Bộ truyền đai với thông số sơ bộ

Quãng đường chuyển động: S v %0mm

Khối lượng đai sơ bộ:

Chọn sơ bộ đường kính bánh đai:

Tốc độ quay bánh chủ động:

Các khoảng cách trục sơ bộ được lấy kích thước trên hình vẽ

Tham khảo catolog của hãng SDP/SI chọn p=2mm

Tham khảo catolog của hãng SDP/SI chọn b=6mm

Chiều dài đai sẽ được tùy chỉnh sao cho phù hợp với hành trình của từng trục l2e zt 2eD

Sau khi chọn puley, Dt sẽ được xác định Để đảm bảo phù hợp với cơ cấu và các thông số tính toán, chúng ta sẽ chọn loại đai như hình dưới.

- Bước pulley = bước đai p=2mm

Theo tính toán sơ bộ, khi chọn Dmm với bước puley p=2mm, ta có thể xác định số răng sơ bộ z Do đó, chúng ta sẽ chọn z dựa trên tiêu chuẩn thiết kế của hãng SPD/SI.

Tính lại đường kính vòng chia:

2.2.2 Tính toán trục vít: a Chọn kiểu lắp vít me

Máy in 3D yêu cầu hệ thống dẫn hướng có độ chính xác cao để đảm bảo chất lượng sản phẩm tốt, mặc dù tốc độ quay của vitme và tốc độ dịch chuyển của bàn máy không lớn Vì vậy, kiểu lắp ổ đỡ cho vitme dẫn động hai bàn được lựa chọn là kiểu lắp một đầu đỡ chặn và một đầu đỡ (fix-support).

Với loại trên, 2 hệ số f và  có giá trị: f = 15.1 and L = 3.92 b Điều kiện làm việc:

Di chuyển có tải: f = à ì (Gxmax + Pmax) = 0.1 ì (1+ 0.1) = 0.11kG Tốc độ quay cao nhất của động cơ: n = 2000 (rpm)

2000 = 8𝑚𝑚 Theo PMI thì l=8mm hoặc lm là hợp lí Vậy chọn l=8mm c Tính toán lực dọc trục:

Trong quá trình chuyển động, có thể phân loại các trạng thái lực tác động như sau: Khi tăng tốc lên, lực tổng hợp được tính bằng Fa1 = 𝜇mg + ma + f Nếu tốc độ không đổi, lực tác động là Fa2 = 𝜇mg + f Trong trường hợp làm việc, lực sẽ là Fa3 = 𝜇mg + f Khi giảm tốc lên, lực được xác định bằng Fa4 = 𝜇mg – ma + f Đối với chuyển động xuống, khi tăng tốc, lực là Fa5 = - (𝜇mg + ma + f); với tốc độ không đổi, lực là Fa6 = - (𝜇mg + f); trong khi làm việc, lực là Fa7 = - (𝜇mg + f); và khi giảm tốc xuống, lực được tính bằng Fa8 = - (𝜇mg – ma + f).

Với 𝜇: hệ số ma sát : 𝜇 = 0.1

𝑚: khối lượng lên vít me mx = Pmax + Gxmax = 1+0.1 = 1.1kg 𝑎: gia tốc, a= Vmax/𝛥𝑡 = 4 m/s 2 f : lực không tải f= fx= 0.1kG = 1N

Lực lớn nhất khi không gia công:

Famax = max (Fa1, Fa2, Fa4, Fa5, Fa6, Fa8) = 6,478N Lực lớn nhất khi gia công:

Axial load (kG) Tốc độ Thời gian mm/min %

Bảng 2 6 Tải trọng tác dụng lên vitme

𝐹𝑎 𝑚𝑎𝑥 : là lực dọc trục lớn nhất

➢ Tốc độ quay của động cơ khi gia công:

➢ Tốc độ quay của động cơ khi không gia công:

➢ 𝑓 𝑠 hệ số bền tĩnh, 𝑓 𝑠 = 1.5 ÷ 3 , select 𝑓 𝑠 = 2.5

➢ 𝑓 𝑤 hệ số bền động, được tính theo bảng sau:

Bảng 2 7 Hệ số bền động f w

𝐿 𝑡 tuổi thọ (Tổng thời gian hoạt động)

Từ đó ta có kết quả:

Fam(kG) n(rpm) C0(kG) Ca(kG)

Bảng 2 8 Bảng kết quả lực tải trọng động

Lực tải trọng động phải Ca  5.65kG d Chọn và đánh giá

Ta chọn loại đai ốc vít me thường với đường kính 8mm (dễ mua và dễ gia công)

- Tổng chiều dài trục L = 350mm

- Đường kính trục Chọn loại fixed-support: f = 15.1

Chúng ta chọn trục có đường kính là 8mm Đánh giá

Tốc độ quay cho phép Chọn loại fixed-support: f = 15,1

Vậy thỏa mãn yêu cầu đề ra

2.2.3 Chọn động cơ: a Các bước tính toán chọn động cơ bước:

Chọn sơ bộ thông số m=3kg à=0.05 l%0mm t0=2.67s

Các bước tính toán chọn động cơ Yêu cầu tính ra moomen xoắn của động cơ:

Bước 1 Vẽ sơ đồ hoạt động của máy

Bước 2 Tính số xung l: Quãng đường chuyển động [m] lrev: Quãng đường dịch chuyển trên 1 vòng động cơ : Bước góc

Bước 3 Tính tần số hoạt động f2

Tần số hoạt động: Tốc độ tăng tốc, giảm tốc :

Bước 4 Tính tốc độ hoạt động của động cơ

TL tùy thuộc vào từng dạng kết cấu cơ khí

Bước 6 Tính Mômen tăng tốc Ta [N.m]

Công thức tính cho tất cả các loại động cơ :

: Mômen quán tính tải : Tỉ số truyền

: Thời gian tăng giảm tốc

: Tốc độ hoạt động Bước 7 Tính Mômen yêu cầu: Tm= Sf (TL+TA)

Sf : Hệ số an toàn

Kiểm tra tải trọng yêu cầu:

Kiểm tra tốc độ tải trọng yêu cầu được chỉ ra bởi tốc độ hoạt động và mômen yêu cầu

Lấy Sf =2 đối với động cơ bước

Kiểm tra chu kì công suất:

Bảng 2 9 Kiểm tra tỉ lệ tăng giảm tốc s RS B

TRS: Tỉ lệ tăng giảm tốc (ms/kHz)

 s : Bước góc động cơ vi bước

Bảng 2 10 Hệ số  B i : Tỉ số truyền

Kiểm tra hệ số quán tính:

Bảng 2 11 Hệ số quán tính b Kết quả tính toán chọn động cơ core XY:

Chọn sơ bộ thông số:

Khối lượng tải sơ bộ: m=3kg

Hệ số ma sỏt cụm trục: à=0.05 Chọn sơ bộ bước góc động cơ:  s  1,8 o Đường kính ngoài pulley: D.7mm Chiều cao pulley: L.1mm

Quãng đường dịch chuyển: Sv%0mm Thời gian làm việc hết một chu trình: t0=0.067s

Tỉ số truyền: i=1 Khối lượng riêng của vật liệu làm pulley ρ=8.0×10 3 [kg/m3]

Hệ số an toàn Sf=5

- Kết quả tính toán thông số chọn động cơ core XY:

Hình 2 8 Biểu đồ hoạt động

- Vị trí tương đối của chuyển động của kết cấu khi động cơ đi được bước:

- Tốc độ hoạt động của đông cơ:

- Tính mô men yêu cầu:

- Tính mô men quán tính của: Đai (bỏ qua) Pulley:

- Mô men yêu cầu TM:

Dựa trên kết quả tính toán từ datasheet của hãng PBC và khảo sát động cơ trên thị trường Việt Nam, chúng tôi đã lựa chọn động cơ bước Nema 17 cho hai trục X và Y, cùng với động cơ Nema 16 cho trục Z Sự lựa chọn này không chỉ phù hợp với các thông số tính toán mà còn dễ dàng tìm thấy trên thị trường.

Hiệu chỉnh số bước/mm động cơ

Động cơ bước khác với động cơ thông thường ở chỗ nó quay từng góc nhỏ (như 1.8 hoặc 0.9 độ) tương ứng với mỗi tín hiệu điều khiển từ mô-đun A4988 hoặc DRV8825, với mỗi tín hiệu tương đương một bước Số bước/mm là số tín hiệu cần thiết từ mô-đun để động cơ bước di chuyển một khoảng cách 1mm theo trục tương ứng Do đó, số bước/mm phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau.

• Góc quay mỗi bước của động cơ: A (thường là 1.8 hoặc 0.9 độ)

• Chế độ điều khiển của môđun điều khiển: B (thường B = 1/16 với A4988 hoặc 1/32 với DRV8825)

Tỉ số truyền của hệ truyền động từ trục động cơ bước đến cơ cấu di chuyển được tính bằng độ/mm, trong đó bao gồm khoảng cách đỉnh răng (C).

Để tính toán các thông số cần thiết cho hệ thống truyền động, ta cần xác định các yếu tố như mm của đai răng, số răng của puli dẫn động (D), tỷ số truyền cặp bánh răng dẫn động (E), bước ren của vít me/trục ren (F), và đường kính puli/bulông tời nhựa (G) Dựa vào công thức lý thuyết, chúng ta có thể tính số bước/mm lý thuyết cần thiết để đưa vào chương trình điều khiển như GRBL, Marlin hoặc Repetier Firmware Tuy nhiên, để đạt được kết quả chính xác nhất, việc điều chỉnh và kiểm tra thực tế là rất quan trọng.

30 sau khi nạp chương trình điều khiển với số bước/mm lý thuyết, cần phải hiệu chỉnh thực tế trên máy in 3D

Các bước làm như sau:

• Số bước/mm lý thuyết đối với truyền động đai răng:

Lý thuyết bước/mm: LT= 360𝐵

Với dây đai GT2, C = 2mm Với GT2 pulley, D = 16 răng

• Số bước/mm lý thuyết đối với trục vít me:

Lý thuyết bước/mm: LT= 360𝐵

Với trục vít me, F = 8mm

• Số bước/mm lý thuyết đối với bộ đùn nhựa:

Lý thuyết bước/mm: LT= 360𝐵𝐸

Với E = 1 G: đường kính puli/bulông tời nhựa

• Hiệu chỉnh số bước/mm:

Sau khi nhập số bước/mm vào chương trình điều khiển và nạp vào mạch điều khiển, tiến hành cho máy hoạt động theo các trục X, Y, Z hoặc tời nhựa in, sau đó hiệu chỉnh lại số bước/mm cho chính xác.

✓ Điều khiển máy di chuyển theo trục (sợi nhựa) cần hiệu chỉnh một đoạn H (khoảng 40mm trở lên, càng dài càng tốt)

Sau khi di chuyển, hãy sử dụng thước kẹp để đo quãng đường dịch chuyển thực tế I trên trục tương ứng, tránh sử dụng thước dây hay thước kẻ vì chúng không đủ chính xác.

✓ Tính lại số bước/mm thực tế: TT= 𝐿𝑇 𝐻

✓ Nhập lại số bước/mm TT vào chương trình điều khiển và thử lại vài lần tới khi đạt yêu cầu

Tính toán hệ thống điều khiển

Firmware Marlin là một phần mềm được phát triển trên nền tảng Arduino, dành cho các mạch điều khiển máy in 3D Reprap sử dụng vi điều khiển Atmel AVR Ngoài ra, Marlin còn được tùy chỉnh để hoạt động trên các máy CNC mini Với tính năng linh hoạt và khả năng tùy biến cao, Marlin hiện đang là một trong những firmware mã nguồn mở phổ biến nhất trong lĩnh vực in 3D.

Các đặc điểm nổi bật của Marlin đối với các máy in 3D Reprap gồm có:

• Hỗ trợ tự động bù thăng bằng bàn nhiệt trước khi in bằng đầu dò (thể sử dụng cả động cơ servo cho cơ cấu đầu dò)

• Hỗ trợ người dùng khi bù thăng bằng bàn nhiệt thủ công

• Có tính năng rút ngược nhựa in khi gia công (người dùng có thể chọn rút ngược nhựa in bằng firmware hay bằng slicer)

• Tính năng ngăn chặn sự cố nhiệt độ (quá nhiệt) thông minh

• Tính năng sao lưu, cập nhật eeprom của vi điều khiển

• Hỗ trợ đo nhiệt độ bằng cảm biến nhiệt điện trở hoặc cặp nhiệt ngẫu

• Điều khiển máy in hoàn toàn bằng màn hình LCD và thẻ nhớ SD

• Hỗ trợ các dạng máy in 3D Cartesian (prusa i3, ), Delta Polar và SCARA

• Giao tiếp với máy tính thông qua cổng USB (COM ảo)

• Hỗ trợ tối đa 4 bộ đùn nhựa

Marlin được sử dụng để điều khiển máy in 3D hoạt động theo công nghệ FDM

Trong quá trình in, đầu phun được nung nóng và điều khiển bởi máy tính, cho phép nhựa nóng chảy được đùn ra Khi nhựa chạm vào bàn in, nó lập tức đông đặc, tạo thành từng lớp của vật thể Nguyên lý hoạt động này giúp cấu thành hình dáng của sản phẩm in 3D.

Máy in 3D có thể được điều khiển qua phần mềm trên máy tính thông qua cáp kết nối, hoặc hoạt động độc lập bằng cách nạp file STL vào thẻ SD Khi thẻ SD được cắm vào khe cắm của máy, Marlin sẽ chuyển đổi file STL thành G-Code để thực hiện quy trình in.

• Để điều khiển hoạt động của máy in 3D thông qua Marlin, Arduino Mega

2560 sẽ gắn kèm theo mạch điều khiển máy in Ramps 1.4

Người dùng có thể cấu hình Marlin cho máy in 3D của mình thông qua Arduino IDE, bao gồm việc điều chỉnh nhiệt độ đầu phun và bàn nhiệt, tốc độ bước của động cơ, phương hướng chuyển động của động cơ, cũng như vùng in tối đa mà động cơ có thể hoạt động.

Phần mềm sẽ tạo ra một mô hình 3D đã được thiết kế bằng cách chia nhỏ thành các lớp mỏng, đồng thời sản xuất mã trong quá trình này.

G (gcode) cho phép máy in biết chi tiết về cách sao chép mô hình

Các phần mềm cắt lát phổ biến nhất dựa trên sự đánh giá của người dùng:

Phần mềm cắt lớp Giá

Bảng 2 1 Các phần mềm cắt lớp phổ biến

Simplify3D được cho là phần mềm tốt nhất hiện này nhưng chi phí bản quyền cao

Repeiterhost, được phát triển bởi Slicer, là sự lựa chọn hàng đầu cho người dùng nhờ vào tính năng miễn phí Với repeiterhost, người dùng có khả năng điều chỉnh tốc độ in và đạt được kết quả in ấn chính xác, đồng thời tối ưu hóa quá trình tăng tốc.

Do đó, nhóm đã chọn repeiterhost là phần mềm cắt lớp

Báo cáo công trình sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2018 - 2019

Hình 2 2 Sơ đồ điều khiển

Hoạt động của Máy in 3D có thể được tóm tắt như trong biểu đồ khối dưới đây:

Hình 2 3 Sơ đồ hoạt động

Chọn các thành phần cho hệ thống điều khiển:

• Bộ vi điều khiển: Arduino Mega 2560 & RAMPS 1.4

• Hệ thống chuyển động : Driver A4988

• Gia nhiệt: Bàn gia nhiệt MK2 Aluminum và E3D V5 for Nozzle heating

• Nhiệt độ: Cảm biến nhiệt 100K thermistor – ATC Semitec 104GT-2

Vi điều khiển ATmega2560 Điện áp hoạt động 5V Điện áp nguồn 7-12V (khuyên dùng) Điện áp nguồn 6-20V (giới hạn)

Số chân In/Out 54 (trong đó có 15 đầu ra PWM)

Bộ nhớ Flash 256 KB, trong đó 8Kb của Bootloader

Bảng 3 2 Thông số kĩ thuật

Hình 3 5 Giao diện phần mềm Arduino IDE

Kit này có 10 ưu điểm nổi bật, bao gồm kích thước nhỏ gọn và nhiều cổng GPIO với các chức năng đa dạng Hơn nữa, ngôn ngữ lập trình của Arduino rất thân thiện với người dùng, và phần lớn người dùng Arduino thường lập trình thông qua Arduino IDE.

Hình 3 7 Ramps 1.4 Để điều khiển hoạt động của máy in 3D thông qua Marlin, Arduino Mega 2560 sẽ gắn kèm theo mạch điều khiển máy in Ramps 1.4

Ramps 1.4 sẽ điều khiển hoạt động của các máy in 3D, bao gồm:

• Điều khiển động cơ bước qua các driver (thường là A4988 hoặc DRV8825)

• Điều khiển gia nhiệt bàn nhiệt và đầu đùn Dữ liệu sẽ được điều khiển qua các cảm biến nhiệt

• Các công tắc hành trình (Endstop) để xác định gốc mỗi trục

• Hiển thị qua màn hình LCD

14 Điều khiển động cơ bước A4988

Hình 3 9 Sơ đồ A49988 Đặc điểm nổi bật:

● Giao thức điều khiển số bước và chiều quay rất đơn giản

● 5 cấp điều chỉnh bước: 1; 1/2; 1/4; 1/8 và 1/16 bước

● Điều chỉnh dòng định mức cấp cho động cơ bằng triết áp

● Bảo vệ ngắn mạch, bảo vệ quá nhiệt, bảo vệ tụt áp và chống dòng ngược

● Điều khiển được động cơ hoạt động với điện áp lên tới 35V dòng lên tới 2A Điện áp cấp tối thiểu: 8 V Điện áp cấp cực đại: 35 V

Dòng cấp liên tục cho mỗi pha là 1 A mà không cần tản nhiệt hay làm mát, trong khi khi có làm mát và tản nhiệt, dòng cấp liên tục cho mỗi pha có thể đạt tới 2 A Điện áp logic 1 tối thiểu là 3 V và điện áp logic 1 tối đa là 5.5 V.

15 Độ phân giải: full, 1/2, 1/4, 1/8, và 1/16

Bảng 3 3 Thông số kỹ thuật

Chế độ Full - 1/2 - 1/4 - 1/8 - 1/16 sẽ được thông qua 3 pin MS1 MS2 MS3

• Bật tắt động cơ thì thông qua pin ENABLE, mức LOW là bật module, mức HIGH là tắt module

• Điều khiển chiều quay của động cơ thông qua pin DIR

• Điều khiển bước của động cơ thông qua pin STEP, mỗi xung là tương ứng với 1 bước ( hoặc vi bước)

Linh kiện điện tử Số lượng

Mạch điều khiển động cơ bước A4988 4chiếc

Công tắc hành trình 3 chiếc Động cơ bước NEMA 17HS2401 4 động cơ

Bộ mạch LCD 2004 tích hợp khe cắm thẻ nhớ SD 1 bộ

Bàn gia nhiệt Heatbed MK3 Aluminum 1bộ

Cảm biến nhiệt 100K thermistor – ATC Semitec 104GT-2 2 chiếc

Bảng 3 5 Linh kiện điện tử

Sản phẩm

Xây dựng mô hình bằng solidworks:

Hình ảnh máy in 3D thực tế và sản phẩm in của máy:

Tiêu đề	Tính Toán Thiết Kế Máy In 3D Nhiều Màu
Tác giả	Mai Anh Kiệt, Phạm Đức Dương, Nguyễn Duy Khánh
Người hướng dẫn	TS. Bùi Tuấn Anh
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Cơ khí
Thể loại	công trình
Năm xuất bản	2018-2019
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	50
Dung lượng	3,98 MB