Máy in 3D căn bản - tự lắp có khó không ?
Máy in 3D căn bản
Đầu tiên mình xin nói luôn là chúng ta không tự nghĩ ra máy in mà sẽ lắp ráp, chế tạo linh kiện theo sơ đồ, thiết kế có sẵn được chia sẻ bởi dự án mã nguồn mở Reprap. Một cộng đồng những người yêu thích máy in 3D và cùng nhau cải thiện các mẫu máy in được chia sẻ rộng rãi trên mạng internet theo giấy phép mã nguồn mở. Và bài này dành cho các bạn mới tiếp xúc, sv tham khảo ... Chống chỉ định với các thành phần khọm già của cncprovn như : Namcnc, CKD, kem sô le to re, nhị sơn ...Mấy bố này thì khỏi tham khảo toàn mắt xanh mỏ đỏ có sừng có mỏ trong cái ổ này rồi.
I. Nhu cầu về máy in 3D
Tại sao mình lại nói vấn đề này đầu tiên khi hướng dẫn các bạn lắp máy in 3D. Đầu tiên bạn phải xác định nhu cầu của bạn cần chiếc máy in trong lĩnh vực nào, công việc gì từ đó mới xác định được công nghệ in và kiểu máy in mà bạn sẽ lắp. Mỗi công nghệ in và kiểu máy in lại có những ưu nhước điểm khác nhau và phù hợp với từng mục đích sử dụng riêng.
Máy in tự lắp mà mình sắp hướng dẫn sử dụng công nghệ in FDM ( in đùn nhựa hay đắp nhựa từng lớp) ưu điểm của công nghệ này là đơn giản, giá thành lắp máy rẻ, thời gian triển khai nhanh, dễ lắp ráp và sửa chữa. Bên cạnh đó nó cũng có nhược điểm như độ chính xác mô hình không cao ( có sai số so với bản vẽ trên máy tính) nhưng bạn có thể hạn chế phần nào những sai số này, khoảng sai lệch về khoảng giá trị chấp nhận được với nhu cầu của bạn ( nếu bạn nào cần sai số mô hình tương đương như máy CNC thì không nên nghĩ đến máy in 3D công nghệ FDM). Độ mịn hay yêu cầu về bề mặt chi tiết cần nhiều công đoạn để cải thiện (công nghệ in SLA có ưu điểm hơn về mặt này)
II. Xác định kiểu máy in(model) sẽ lắp
Không nói đến các loại máy in lắp sẵn trên thị trường có vô vàn model. Trong dòng máy in Reprap (máy in tự lắp) cũng có rất nhiều kiểu máy in như : Delta, Mendel, Prusa ... Các bạn có thể lên google và search từ khóa Reprap để xem thêm các model khác.
Với kinh nghiệm của bản thân trong loạt bài này mình sẽ hướng dẫn các bạn lắp model Prusa i3 . Vì sao lại chọn model này ?
http://3printer.net/wp-content/uploa...d-prusa-i3.jpg
kiểu máy in 3D prusa i3
Nhìn hình dáng nếu bạn nào biết về cơ cấu máy CNC có thể nhận ra máy có dạng H frame. Hai trục z 2 bên và trục x tạo thành hình chữ H. Ưu điểm của cơ cấu này là dễ lắp đặt và căn chỉnh chuẩn cho máy mặc dù chi phí về linh kiện sẽ nhiều hơn các model khác ( vd model này cần tới 5 motor bước trong khi máy Delta chỉ cần 4) nhưng bạn nên biết chi phí của 1 chút linh kiện sẽ không thể sánh được với lượng thời gian và công sức bạn bỏ ra để căn chỉnh máy, chỉ cần 1 sai sót nhỏ trong cơ cấu cũng dẫn đến máy không thể in được hoặc sản phẩm in không đạt yêu cầu. Và với những bạn mới tiếp cận với công nghệ in 3D thì cơ cấu này tương đối trực quan và dễ hình dung nên khi bạn tìm kiếm linh kiện, lắp ráp cũng sẽ dễ dàng hơn.
Và đặc biết kinh nghiệm của mình mách các bạn thì cơ cấu này tương đối khỏe so với các kiểu máy khác nên sau này khi bạn đã đi sâu vào lĩnh vực thiết kế sẽ có thể ứng dụng để làm nhiều việc khác với chiếc máy in 3D không chỉ dùng để in mô hình( trong các loạt bài chuyên mục khác mình sẽ chia sẻ những ứng dụng này, rất thú vị đó ^ ^).
Ở bài này các bạn cũng đã phần nào xác định được chiếc máy in của mình sẽ như thế nào rồi nhỉ, bài sau mình sẽ chia sẻ cho các bạn cấu tạo và cách thức 1 chiếc máy in 3D hoạt động như thế nào nhé. Khi đã nắm rõ về nguyên lý các bạn sẽ rất thuận tiện trong việc tìm kiếm linh kiện và lắp ráp máy in 3D.
Xin chào và hẹn gặp lại các bạn trong những bài sau.
Nguồn : Máy in 3D căn bản - tự lắp có khó không ?
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy in 3D - Đầu phun công nghệ FDM
Fused Deposition Modeling (FDM) là gì ?
FDM là phương pháp tạo hình dựa trên nguyên lý dùng nhiệt nung chảy sợi nhựa thành dạng lỏng ở 170 ~ 220 độ C tùy loại nhựa và phun qua 1 lỗ nhỏ (khoảng 0.5mm tùy loại đầu phun) thành từng lớp mỗi lớp dày khoảng 0.2 mm liên tiếp lớp sau chồng lên lớp trước, trong nhiệt độ môi trường nhựa sẽ đông cứng và liên kết với nhau tạo thành hình dáng yêu cầu.
Công nghệ này đơn giản bạn có thể hình dung như việc người thợ làm bánh kem trang trí bánh kem bóp 1 cái túi kem qua 1 lỗ nhỏ để tạo thành các họa tiết trang trí bánh kem chỉ khác là cái lỗ được thu nhỏ nhiều lần và thay kem bằng nhựa nóng chảy.
Đầu phun FDM thông dụng hiện này là đầu MK8 ngoài ra có các loại đầu phun khác cải tiến hơn nhưng nguyên lý hoạt động vẫn tương tự đầu phun MK8. Với người mới bắt đầu bạn nên làm quen với loại đầu phun này vì nó có giá thành rẻ và dễ sửa chữa, lắp ráp
Các bộ phận của đầu phun công nghệ FDM - MK8
(1) Motor bước (NEMA 17) kiểm soát sợi nhựa hay tốc độ phun của đầu phun. Khi motor này quay nhanh thì sợi nhựa được đẩy xuống buồng nung nhanh và tạo áp lực đẩy nhựa lỏng phun ra nhanh hơn ở kim phun
(2) Phần gá kẹp sợi nhựa dẫn hướng qua bánh răng của motor bước để motor có thể cuốn được sợi nhựa
(3) quạt và đế tản nhiệt ngoài chức năng tản nhiệt cho motor bước thì còn tránh để nhiệt lan trên buồng nung sợi nhựa gây chảy sợi nhựa khi chưa vào trong buồng nung ( đảm bảo sợi nhựa chỉ bị chảy ra trong buồng nung)
(4) Buồng nung chảy sợi nhựa bao gồm một trở kháng nhiệt và cảm biến báo nhiệt độ buồng nung về bo mạch xử lý
(5) Kim phun nơi nhựa lỏng sẽ được đùn ra ngoài qua 1 lỗ phun đường kính 0.5mm
Bạn đã hiểu làm thế nào để máy in có thể tạo hình nhựa được rồi đúng không phần sau mình sẽ giải thích làm thế nào máy có thể tạo được hình nhựa theo kích thước mô hình số hóa trên máy tính nhé.
Xin chào và hẹn gặp lại các bạn trong những bài sau.
Nguồn : Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy in 3D - Đầu phun công nghệ FDM
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy in 3D - Bo mạch điều khiển
Bộ não điều khiển hoạt động của máy in 3D
Bài trước mình đã giải thích cách thức để đầu phun tạo nên mô hình từ nhựa đúng không nhỉ. Vậy bài này mình sẽ giải thích làm thế nào để máy in 3D tạo nên mô hình với các kích thước, hình dạng được số hóa trên máy tính một cách chính xác nhé.
Các bạn có nhớ mình lấy ví dụ minh họa người thợ làm bánh kem không ? Bạn thấy những hình trang trí trên bánh kem đúng theo ý muốn của người thợ. Để làm được việc đó thì khi vừa bóp túi kem đôi tay người thợ phải di chuyển chính xác theo những hình trang trí mà người thợ làm bánh muốn. Máy in 3D cũng vậy để tạo nên hình dáng thì ngoài việc phun nhựa lỏng ra khỏi kim phun thì kim phun đồng thời cũng phải di chuyển chính xác theo biên dạng những hình được số hóa trên máy tính vậy chúng ta cùng tìm hiểu máy in 3D làm điều này như thế nào nhé.
I. Cơ cấu truyền động của máy in 3D
Máy in 3D truyền động bằng cơ chế dây đai ăn khớp với bánh răng gắn liền với trục của động cơ bước (trục X, Y) mỗi khi động cơ bước quay thì chuyển động qua dây đai tác dụng tới trục X và Y chuyển động tịnh tiến trên trục và ổ bi ( tiến hoặc lùi tùy thuộc vào động cơ quay thuận hay quay ngược). Tương tự với trục Z thì chuyển động được truyền bằng vitme (hoặc thanh ren)
Chi tiết về cơ cấu chuyền động thì mình sẽ nói chi tiết ở các bài sau, ở đây chúng ta có thể thấy để đầu in chạy chính xác được theo biên dạng của vật thể ta cần điều khiển được các động cơ bước ở mỗi trục (X, Y, Z) phối hợp với nhau chính xác. Để làm được điều này thì có 1 bo mạch có nhiệm vụ điều khiển chuyển động của các động cơ bước (step motor).
II. Bo mạch điều khiển Arduno Mega 2560
http://3printer.net/wp-content/uploa...-mega-2560.jpg
Bo mạch Arduno Mega 2560
Bo mạch này điều khiển các động cơ bước như thế nào có lẽ các bạn cũng không cần phải tìm hiểu sâu vì công việc này chúng ta đã được hỗ trợ bởi dự án mã nguồn mở Arduino và Reprap. Mình sẽ giới thiệu sơ lược để các bạn tham khảo thôi nhé.
Arduno là 1 dự án mã nguồn mở miễn phí của cộng đồng lập trình dựa trên nền tảng ngôn ngữ C. Nó bao gồm 1 bộ phần mềm và các thư viện cần thiết được chia sẻ miễn phí để lập trình các bo mạch Arduno (Mega 2560 cũng là 1 trong số đó) có rất nhiều phiên bản như Arduno UNO, Arduno Mega .... Bản thiết kế của các bo mạch này cũng được chia sẻ miễn phí để ai cũng có thể tải về dùng mà không phải trả bất kỳ một khoản chi phí nào ( tất nhiên là bạn vẫn phải trả xiền linh kiện điện tử bạn mua để lắp thành bo mạch nhé ^ ^). Dự án Reprap sử dụng phần mềm điều khiển hay còn gọi là firmware Marlin được cộng đồng Reprap viết cho bo mạch Mega 2560 các bạn có thể tải tại đây .
Nhưng tới đây chúng ta lại phát sinh 1 vấn đề , nếu bạn nào am hiểu điện tử thì sẽ biết bo mạch xử lý sử dụng điện thế, công xuất rất nhỏ (chỉ vài mA) trên các cổng điều khiển nên không thể nào điều khiển trực tiếp được các động cơ bước (Nema 17) to đùng đúng không nào ? Để giải quyết điều này ta có các bộ chuyển tiếp hay có thể tạm hiểu là khuếch đại các tín hiệu điều khiển thành công xuất lớn hơn rất nhiều lần dùng để điều khiển động cơ bước gọi là RAMPS Controller Board (viết tắt là RAMPS):
http://3printer.net/wp-content/uploa...-may-in-3D.jpg
Mạch điều khiển động cơ bước RAMPS
Các ô màu vàng chính là các mạch điều khiển động cơ bước (step driver A4988) tương ứng với các động cơ bước (step motor) của trục X, Y , Z .
RAMPS được cắm chồng lên trên bo mạch Arduno Mega 2560 như hình trên sẽ điều khiển chuyển động của đầu in , bàn in, nhiệt độ đầu in, bàn in ... Nói chung là tất cả các hoạt động của máy in 3D sẽ được sử lý tại đây. Các bạn đã phần nào hiểu được cách thức máy in 3D vận hành như thế nào rồi nhỉ. Bài sau mình sẽ nói về cơ cấu chuyền động và khung máy cũng như các thành phần phụ máy in 3D
Xin chào và hẹn gặp lại các bạn trong những bài sau.
Nguồn : Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy in 3D - Bo mạch điều khiển
