Tác giả: Mr.Printer

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 3D 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. Nhớ like fanpage để cập nhật bài mới sớm nhất các bạn nhé.

Nguồn : biên tập thietbiketnoi.com

Xem thêm:

• Máy in 3D Reprap cần những linh kiện gì ? Máy in 3D giá rẻ cho cá nhân.
• Máy in 3d SLA là gì ?

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

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.

Arduino 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 Arduino (Mega 2560 cũng là 1 trong số đó) có rất nhiều phiên bản như Arduino UNO, Arduino 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 .

Bạn có thể xem thêm về Arduino và Marlin tại đây : Arduino là gì ? tại sao Marlin firmware lại được xây dựng trên nền tảng Arduino

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):

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. Nhớ like fanpage để cập nhật bài mới sớm nhất các bạn nhé.

Nguồn : biên tập thietbiketnoi.com

Xem thêm:

• Máy in 3D Reprap cần những linh kiện gì ? Máy in 3D giá rẻ cho cá nhân.
• Máy in 3d SLA là gì ?

Các chi tiết lắp ráp máy in 3D

I. Khung máy Prusa i3

Phải nói đến thời điểm hiện tại thì khung máy của model Prusa i3 đã được cải biến rất nhiều và được chia sẻ rộng rãi trên mạng internet. Bạn có thể sử dụng vật liệu tùy ý theo điều kiện sẵn có để làm khung cho máy in 3D, từ gỗ, acrylic (mi ca), metal (sắt), alu(nhôm) … Mình đưa ra một vài giải pháp đơn giản cho các bạn không chuyên như tải bản vẽ khung máy tại đây và đem ra cơ sở cắt laze thuê họ cắt mica theo bản vẽ có sẵn hoặc mua bộ kít lắp máy in 3D đã cắt sẵn khung máy bằng mica.

Tuy được biến thể so với thiết kế khung ban đầu nhưng tất cả vẫn tuân thủ khung máy dạng H frame chỉ thay đổi các chi tiết lắp ghép cho phù hợp với các yếu tố như thẩm mỹ, tiết kiệm vật liệu… Nên bạn hoàn toàn có thể yên tâm lựa chọn các loại khung máy tùy ý sao cho thuận tiện nhất.

Cơ cấu trượt và truyền động của máy in 3D prusa i3 bao gồm:

– Các thanh trượt M8 dài ( thanh thẳng 8mm) và vòng bi M8 (đường kính trong của vòng bi 8mm) bạn có thể thay đổi cơ cấu này nhưng mình khuyên là không nên nếu bạn không muốn phải thay đổi kích thước của các chi tiết lắp ghép đã được thiết kế cho kích thước này( gối đỡ và các rãnh cố định vòng bi)

– Dây đai và bánh răng ăn khớp GT2 hay còn gọi là timing belts với độ rộng 5 hoặc 10mm. Lưu í bạn nên chọn đúng chuẩn kích thước bánh răng và dây đai(độ rộng có thể thay đổi) vì nó liên quan đến hành trình của các trục X và Y nếu sai lệch sẽ phải căn chỉnh lại trong firmwave rất mất thời gian và dễ gây sai số ( sai kích thước sản phẩm mô hình) Độ rộng tiêu chuẩn của dây đai là 5mm nhưng bạn cũng có thể sử dụng các dây đai GT2 với bề rộng lớn hơn. Chú ý về độ co dãn của dây đai  nếu dây đai kém chất lượng hoặc bị trùng sẽ dễ đến tình trạng khi motor đổi hướng đột ngột làm sai lệch hành trình dẫn đến méo dạng khi in (điển hình là bị méo lỗ khi in).

II. Các thành phần khác của máy in 3D

1. Bộ nguồn :

Máy in 3D có các mạch điện chạy với điện áp từ 7-12V nên bạn sẽ cần 1 bộ nguồn cao tần (nguồn xung) 12v đủ khả năng cung cấp điện cho mạch xử lý, các motor và bàn nhiệt … vào khoảng 250w, bạn có thể tận dụng nguồn máy tính cũ để cấp điện 12V cho máy in 3D ở dây mầu đen(-) và vàng(+) trên cụm dây ra của nguồn (nếu dùng cách này bạn kích bật nguồn bằng cách nối dây mầu xanh lá cây với dây mầu đen để bật nguồn máy tính)

2.Bàn nhiệt : bàn nhiệt là gì ? tại sao cần bàn nhiệt.

– Bàn nhiệt là 1 tấm phíp mỏng có kích thước 200 x 200mm bên trong gồm các trở kháng có tác dụng sinh nhiệt trên bề mặt lên đến ~100 độ C. Trên thị trường thông dụng hiện nay đang sử dụng bàn nhiệt MK2 cho các máy in 3D tự lắp.

– Tại sao lại phải sử dụng bàn nhiệt: ta biết khi in nhựa lỏng sẽ được đắp từng lớp lần lượt vậy khi gặp nhiệt độ môi trường nhựa sẽ nguội đi và đông cứng lại. Đặc tính giãn nở của nhựa nhiệt độ cao nở ra và co lại khi nguội, chính điều này dẫn đến hiện tượng các lớp nhựa không nguội đi cùng nhau sinh ra giãn nở khác nhau giữa các lớp làm cho mô hình bị cong vênh. Khắc phục điều này chúng ta sử dụng bàn nhiệt để giữ cho nhiệt độ các lớp trên và lớp dưới cùng gần tương đương, giảm hiện tượng cong vênh khi nguội của mô hình.

3. Màn hình LCD :

model prusa i3 sử dụng màn hình LCD 2004 rất thông dụng trên thị trường bạn có thể mua được dễ dàng tại các cửa hàng linh kiện điện tử . Màn hình này giúp hiển thị các thông số của máy in để tiện theo dõi trong quá trình hoạt động. Bạn có thể mua kèm đế gắn màn hình dành cho máy in 3D tự lắp tích hợp thêm núm vặn vô cực điều khiển và khe đọc thẻ SD. Rất tiện dụng khi bạn không muốn phải bật máy tính trong suốt quá trình in khoảng vài tiếng đồng hồ cho 1 sản phẩm.

Vậy là các bạn đã phần nào hiểu được các thành phần của máy in 3D hoạt động ra sao rồi nhỉ. Chuẩn bị linh kiện và lắp ráp máy chiếc máy in của riêng bạn nào, hẹn các bạn bài sau nhé. Nhớ like fanpage để cập nhập các bài viết mới nhé.

Nguồn : biên tập thietbiketnoi.com

Xem thêm:

• Máy in 3D Reprap cần những linh kiện gì ? Máy in 3D giá rẻ cho cá nhân.
• Máy in 3D là gì ?

Chào các bạn. Hôm nay mình sẽ tổng hợp những linh kiện cần thiết mà bạn cần chuẩn bị để lắp máy in 3D reprap theo mẫu Prusa I3 nhé. Thực ra các linh kiện này cũng rất dễ kiếm và bạn có thể thay đổi cho phù hợp với điều kiện của bạn miễn sao vẫn đáp ứng được chức năng của link kiện gốc nhé.

Để tiết kiệm thời gian trong bài này thì mình sử dụng các link kiện bán sẵn gọi là kit (tập hợp các linh kiện để lắp máy hoàn thiện) dành cho model Prusa I3, tất nhiên nếu bạn mua bộ kít này thì giá sẽ cao hơn so với chi phí bạn bỏ ra mua các linh kiện rời. Trong bộ kít thì cũng có vài thứ thừa, không nhất thiết chúng ta cần dùng hết nhé.

Tổng hợp linh kiện máy in 3d Prusa I3:

1. Khung máy : tất nhiên đây là phần bạn nên nghĩ đến đầu tiên (theo mô hình xây dựng từ dưới lên trên), phần này mình đã trình bày kỹ ở 1 trong các bài trước, bạn có thể xem tại đây “Khung máy và các thành phần phụ”

2. Các thanh ren bạn sẽ cần :

– 2 thanh M10 (đường kính 10mm), chiều dài 450mm

– 2 thanh M8 (đường kính 8 mm), chiều dài 300mm (  chú ý : 2 thanh truyền động trục z nên cần chất lượng tốt, bạn phải kiểm tra các rãnh ren có đều nhau không, có mất bước ren không, không được rỉ sét hay cong vênh), đi kèm với 2 ốc M8 có vít cố định tương tự cơ cấu vitme

3. Các thanh trượt thẳng : Chú ý các thanh này phải thẳng, không bị cong vênh, rỉ sét làm ảnh hưởng đến chuyển động các trục.

– 2 thanh trượt thẳng đường kính 8mm, chiều dài 322mm ( thanh trượt trục Z)

– 2 thanh trượt thẳng đường kính 8mm, chiều dài 370mm ( thanh trượt trục X)

– 2 thanh trượt thẳng đường kính 8mm, chiều dài 410mm ( thanh trượt trục Y)

4. Vòng bi : 8 vòng bi LM8UU ( chạy trên các thanh trượt thẳng đường kính 8 mm), 4 vòng bi 624ZZ hoặc tương tự

5. Dây đai GT2 (timing belts) : 2 đoạn mỗi đoạn ~850 mm (đi kèm với bánh răng ăn khớp gắn trục motor)

6. Khớp nối truyền động thẳng cho motor bước trục z (02 cái) một đầu cốt 5 mm đầu còn lại cốt 8 mm

7. Long đen, ốc , vít các loại (từ M2.5 đến M4)

8. Công tắc hành trình 03 chiếc ( 01 chiếc cho mỗi trục X,Y,Z hoặc 6 chiếc nếu bạn muốn lắp 2 đầu hành trình)

9. Bàn in nhiệt MK2, 01 tấm kính mỏng kích thước khoảng 220 x 220mm (dùng để đặt trên bàn in)

10. Bộ nguồn AC-DC 12V/15A

11. Mô tơ bước ( Stepper motor) : 04 chiếc loại NEMA 17 hoặc bạn có thể sử dụng model khác tương tự. Chú ý step driver trong mạch sử dụng là A4988 có khả năng cấp dòng tối đa cho motor là ~1A nên bạn chọn mô tơ thay thế có dòng nhỏ hơn mức giới hạn của driver

12. Bộ Arduino mega 2560 (đã nạp firmware Marlin) + RAMPS + 4 step driver A4988 ( hoặc bo tích hợp Sanguinololu, ….)

13. Bộ đầu phun MK8 (MK 8 Extruder)

14. Màn hình LCD 2004. Tùy chọn thêm board gắn màn hình có tích hợp khe đọc thẻ SD nếu bạn muốn in từ thẻ nhớ, rất tiện không cần kết nối với máy tính khi in.

15. Các chi tiết bằng nhựa(mầu xanh trong hình) được in từ 1 máy in 3D khác (đã có sẵn nếu bạn mua bộ kit lắp máy), bạn có thể tải file STL tại đây và mang đi in : Các phần nhựa in 3D cho máy Prusa I3

16. Tất nhiên là bạn nên chuẩn bị sẵn 1 số công cụ thông dụng cho việc lắp ráp máy như : Tô vít, giũa, cờ lê, kìm …. và khá khá dây điện loại nhỏ thôi(chạy điện 12V) và 1 ít dây điện to để dùng cho dòng 220v nhé

Xin chào và hẹn gặp lại các bạn trong những bài sau nhé. Like fanpage để cập nhập bài viết mới nhé!

Nguồn: biên tập thietbiketnoi.com

Xem thêm:

• Máy in 3d SLA là gì ?

[lwptoc]

Mạch điều khiển mô tơ bước A4988 – Stepper driver

Hiện nay rất nhiều các máy in 3D Reprap sử dụng mạch điều khiển A4988 nên hôm nay mình sẽ cùng các bạn tìm hiểu mạch điều khiển động cơ bước (stepper driver) A4988 hoạt động như thế nào nhé.

Hình ảnh thực tế cho mạch điểu khiển mô tơ bước A4988

Vì sao cần tản nhiệt cho mạch điều khiển mô tơ bước

Bạn đừng đánh giá thấp tác dụng của miếng tản nhiệt bé bé này nhé. Vì khi vận hành nếu không có miếng tản nhiệt be bé các bạn sẽ thấy mạch có thể dễ dàng đạt đến nhiệt độ khoảng 106 độ C.

Và tất nhiên là nhiệt độ càng cao thì tuổi thọ của linh kiện cũng giảm dần. Điều này đúng với hầu như tất cả các linh kiện điện tử.

Sơ đồ chân của mạch điều khiển mô tơ bước A4988

Nhìn vào sơ đồ các bạn sẽ thấy các chân 1A, 1B, 2A, 2B nối với 2 cuộn dây của động cơ bước nhưng trên motor NEMA17(loại thường dùng cho máy in 3D) có đến 6 chân. Các bạn đừng lo nhé vì chỉ cần sử dụng 4 chân trên động cơ bước thôi ta sẽ bỏ chân số 2 và số 5 trên động cơ NEMA17 (2 chân sát với chân ngoài cùng của động cơ).

Khối tạo xung điều khiển chính là bo mạch Arduno Mega 2560 và Marlin firmware. Sẽ cung cấp xung vào chân step (điều khiển động cơ quay bao nhiêu bước) và mức điện áp tương ứng vào dir (mức điện áp = 5Vquay ngược chiều kim đồng hồ , 0V quay thuận chiều kim đồng hồ)

VDD và GND là nguồn điều khiển  cấp cho mạch A4988. Chú ý nguồn này khác với nguồn cấp cho mô tơ bước, nguồn này sử dụng điện áp 5V và phải đồng bộ với nguồn cấp cho bo mạch điều khiển Arduno Mega 2560

VMOT và GND cung cấp nguồn cho động cơ bước hoạt động. Mạch A4988 chấp nhận giá trị điện áp từ 8-35V nhưng với động cơ NEMA17 chúng ta sử dụng điện áp 12V để cấp cho nguồn cho động cơ.

Chân SLEEP phải được nối  với chân RESET mạch mới hoạt động.

Các chân MS1, MS2, MS3 sử đụng để điều khiển chế độ vi bước trên mạch A4988 các mức điện áp trên mỗi chân tương ứng với bảng sau :

Chân ENABLE điều khiển tắt mở mạch A4988 (0V mạch hoạt động, 5V mạch tắt).

Các bạn đã biết sơ đồ và cách đấu các chân cho mạch điều khiển động cơ bước A4988, cũng đơn giản đúng không. Hi vọng với bài viết này các bạn có thể dễ dàng sử lý các vấn đề phát sinh với mạch điều khiển A4988 trong quá trình vận hành máy in 3D Reprap.

Nhớ like fanpage để cập nhập bài viết mới nhé !

Nguồn : biên tập thietbiketnoi.com

Xem thêm:

• Máy in 3d SLA là gì ?