THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY IN 3D ĐA MÀU

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY IN 3D ĐA MÀU

Tác giả

Nguyễn Văn Lâm & Trần Phát

Khóa luận được đệ trình đề để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kỹ sư ngành
Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

Giáo viên hướng dẫn:
Thạc sĩ Lê Quang Hiền

Tháng 11 năm 2022


LỜI CẢM ƠN
" Khóa luận tốt nghiệp chuyên ngành Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa với đề
tài “CHẾ TẠO MÁY IN 3D ĐA MÀU” là kết quả đúc kết của quá trình học tập và
nghiên cứu của chúng em trên ghế nhà trường. Q trình thực hiện khóa luận tốt
nghiệp là giai đoạn quan trọng nhất trong quãng đời mỗi sinh viên, là tiền đề nhằm
trang bị cho chúng em những kỹ năng nghiên cứu, những kiến thức quý báu trước khi
lập nghiệp.
Trước hết, chúng em xin chân thành cảm ơn q Thầy, Cơ khoa Cơ khí – Cơng
nghệ đã tận tình chỉ dạy và trang bị những kiến thức làm nền tảng cho chúng em có thể
hồn thành được bài khóa luận này.
Chúng em xin trân trọng cảm ơn thầy Lê Quang Hiền đã tận tình giúp đỡ, định
hướng cách tư duy và cách làm việc khoa học. Đó là những góp ý hết sức q báu
khơng chỉ trong quá trình thực hiện luận văn này mà còn là hành trang tiếp bước cho
chúng em trong quá trình học tập và lập nghiệp sau này.
Xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, tập thể lớp DH18TD, những người luôn

sẵn sàng sẻ chia và giúp đỡ trong học tập và cuộc sống. Mong rằng, chúng ta sẽ mãi
mãi gắn bó với nhau.
Sau cùng, em xin cảm ơn Quý Thầy/ Cô trong Hội Đồng đã dành thời gian nhận
xét và góp ý để luận văn của em hoàn thiện hơn.
Xin chúc những điều tốt đẹp nhất sẽ luôn đồng hành cùng mọi người.”

TP.HCM, tháng 11 năm 2022
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Lâm

Trần Phát


TÓM TẮT
Đề tài nghiên cứu “THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY IN 3D ĐA MÀU” được
tiến hành tại Khoa Cơ khí – Cơng nghệ, thời gian từ 15-07 đến 05-11. Đề tài thực hiện
theo hình thức chế tạo máy móc.
Trong thời gian nghiên cứu đề tài, đã thực hiện:
1. Thiết kế, chế tạo máy in 3D sử dụng cơ cấu CoreXY và hệ thống cân bàn tự động.
-

Thiết kế, chế tạo máy in 3D gồm 3 trục XYZ.

-

Chế tạo cơ cấu chuyển động CoreXY tối ưu công suất và vận tốc cho máy in.

-

Thiết kế hệ thống cân bàn in tự động.

-

Hệ thống báo lỗi khi gặp sự cố.

2. Xây dựng hệ thống chuyển đổi màu nhựa:
-

Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của chọn màu trong máy in 3D.

-

Thiết kế cụm xác định vị trí màu nhựa.

-

Tìm cách giao tiếp master và slave qua giao tiếp UART.

-

Tìm hiểu phương thức xây dựng code chuyển màu.

3. Kết quả thu được:
-

Chế tạo hồn thành phần cơ khí máy và động lực điều khiển.

-

Thiết kế, lắp ráp hoàn thành phần mạch điều khiển của máy in.

-

Thiết lặp, hiệu chỉnh hoàn thiện code và giao diện điều khiển.

-

Hệ thống cân bàn tự động hoạt động ổn định.

-

Bộ chuyển đổi màu hoạt động đúng vị trí.


MỤC LỤC
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY IN 3D ĐA MÀU.........................................................i
LỜI CẢM ƠN.................................................................................................................ii
TĨM TẮT......................................................................................................................iii
DANH SÁCH HÌNH ẢNH...........................................................................................vii
Chương 1.........................................................................................................................1
MỞ ĐẦU.........................................................................................................................1
1.1.

Đặt vấn đề........................................................................................................1

1.2.1

Đối tượng nghiên cứu.......................................................................................2

1.2.2

Mục tiêu...........................................................................................................2

Chương 2.........................................................................................................................4
TỔNG QUAN.................................................................................................................4
2.2

Các bước của quá trình tạo mẫu nhanh............................................................4

2.3

Một số cơng nghệ tạo mẫu nhanh....................................................................5

2.3.2

Cơng nghệ máy in 3DP....................................................................................6

2.3.3

Công nghệ máy in FDM...................................................................................6

2.4

Giới thiệu một số mẫu máy in 3D....................................................................8

2.4.1

Máy Prusa i3....................................................................................................8

2.4.2

Máy Delta Kossel.............................................................................................8

2.4.3

Máy Ember.......................................................................................................9

2.5

Các thiết bị sử dụng........................................................................................10

2.5.1

Động cơ bước.................................................................................................10

2.5.2

Truyền động Vitme – đai ốc...........................................................................12

2.5.3

Thanh trượt HGR15 và con trượt HGH15CA................................................13

2.5.4

Dây đai GT2 và Puli GT2..............................................................................14

2.5.5

Driver TB600.................................................................................................15

2.5.6

Mạch điều khiển MKS Monster8 V1.0 32bit.................................................18

2.5.7

Cảm biến chạm 3D-Touch.............................................................................20


2.5.8

Nguồn điện 24V 30A.....................................................................................21

2.5.9

Đầu đùn..........................................................................................................23

2.5.10

Đầu đùn nhựa CR10.......................................................................................23

2.5.11

Bàn in nhiệt 400*400mm...............................................................................24

2.6

Thiết lập phần mềm điều khiển......................................................................25

2.6.1

Giới thiệu phần mềm Cura3D........................................................................25

2.6.2

Nguyên lý hoạt động của phần mềm..............................................................26

Chương 3.......................................................................................................................29
PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU..............................................29
3.1.

Đối tượng và thiết bị nghiên cứu....................................................................29

3.1.1.

Đối tượng nghiên cứu.....................................................................................29

3.1.2.

Thiết bị nghiên cứu........................................................................................29

3.2.

Phương pháp nghiên cứu................................................................................29

3.3.

Phương pháp thực hiện...................................................................................30

Chương 4.......................................................................................................................31
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.......................................................................................31
4.1

Kết quả thực hiện...........................................................................................31

4.1.1

Thiết kế khung máy........................................................................................31

4.1.2

Thiết kế cụm cơ khí trục Z với chế độ cân bàn tự động.................................31

4.1.2.1

Tầm quan trọng của trục Z:............................................................................32

4.1.2.2

Thiết kế trục Triple-Z.....................................................................................32

4.1.2.3

Thiết kế bàn nâng trục Z................................................................................35

4.1.2.4

Tính tốn truyền động Vitme – đai ốc bi trục Z.............................................36

4.1.3

Thiết kế cơ khí cụm trục XY Thơng số cụm trục XY:...................................38

4.1.3.1

Kết cấu truyền động trục XY.........................................................................38

4.1.3.2

Thiết kế sơ bộ cụm trục XY...........................................................................40

4.1.4

Bộ chuyển đổi nhựa........................................................................................42

4.2

Thiết kế sơ đồ điều khiển...............................................................................44

4.2.1

Sơ đồ khối điều khiển.....................................................................................44

4.2.2

Sơ đồ điều khiển máy.....................................................................................45

4.2.3

Lưu đồ giải thuật............................................................................................46


4.3

Kết quả sau khi hồn thành............................................................................49

4.3.1

Mơ hình thực thế sau khi hoàn thiện..............................................................49

4.3.2

Kết quả tủ điều khiển.....................................................................................51

4.3.3

Bộ chuyển đổi nhựa........................................................................................52

4.4

Kết quả khảo nghiệm.....................................................................................52

Chương 5.......................................................................................................................55
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.......................................................................................55
5.1

Kết luận..........................................................................................................55

5.1.1

Phần đạt được.................................................................................................55

5.1.2

Phần hạn chế..................................................................................................56

5.2

Kiến nghị và hướng phát triển........................................................................56

TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................57


DANH SÁCH HÌNH ẢNH
Hình ảnh 1. 1 Bản vẽ máy in 3D được thiết kế trên Solidwork
Hình ảnh 2. 1 Sơ đồ quá trình tạo mẫu............................................................................4
Hình ảnh 2. 2 Sơ đồ nguyên lý tạo mẫu SLA..................................................................5
Hình ảnh 2. 3 Sơ đồ nguyên lý tạo mẫu 3DP..................................................................6
Hình ảnh 2. 4 Sơ đồ nguyên lý tạo mẫu FDM Nguyên lý hoạt động..............................7
Hình ảnh 2. 5 Máy in 3D prusa I3...................................................................................8
Hình ảnh 2. 6 Máy in 3D Delta Kossel...........................................................................8
Hình ảnh 2. 7 Máy in 3D Ember.....................................................................................9
Hình ảnh 2. 9 Động cơ bước Nema17...........................................................................10
Hình ảnh 2. 10 Động cơ bước Nema23.........................................................................10
Hình ảnh 2. 17 Vitme đai ốc bi có những đặc điểm sau :.............................................12
Hình ảnh 2. 18 Kết cấu Vitme đai ốc bi........................................................................12
Hình ảnh 2. 19 Cơ cấu điều chỉnh khe hở Vitme – đai ốc bi........................................13
Hình ảnh 2. 20 Thanh và con trượt dẫn hướng.............................................................13

Hình ảnh 2. 24 Bảng vẽ đai GT2...................................................................................14
Hình ảnh 2. 25 Puly GT2 20 răng.................................................................................15
Hình ảnh 2. 26 Sơ đồ đấu dây TB6600.........................................................................18
Hình ảnh 2. 27 Mạch Monster MKS.............................................................................19
Hình ảnh 2. 28 Cảm biến 3D Touch..............................................................................20
Hình ảnh 2. 29 Nối dây 3D Touch................................................................................21
Hình ảnh 2. 30 Nguồn tổ ong 24V 30A........................................................................22
Hình ảnh 2. 31 Bộ tời nhựa...........................................................................................23
Hình ảnh 2. 32 Đầu in CR10.........................................................................................24
Hình ảnh 2. 33 Bàn in nhiệt...........................................................................................25
Hình ảnh 2. 34 Giao diện phần mềm Cura....................................................................26
Hình ảnh 2. 35 Giao diện Cura......................................................................................27


Hình ảnh 4. 1 Hình thép chấn........................................................................................31
Hình ảnh 4. 2 Bàn in cân bằng 3 điểm..........................................................................33
Hình ảnh 4. 3 Khớp nghiêng bàn in..............................................................................34
Hình ảnh 4. 4 Cơ chế TripleZ........................................................................................34
Hình ảnh 4. 5 Hình thực tế chế tạo cụm Z....................................................................35
Hình ảnh 4. 6 Thiết kế bàn in........................................................................................36
Hình ảnh 4. 7 Kiểu lắp Vitme fixed – fixed..................................................................36
Hình ảnh 4. 8 Kiểu lắp Vitme fixed – support..............................................................37
Hình ảnh 4. 9 Kiểu lắp Vitme fixed - free.....................................................................37
Hình ảnh 4. 10 Kết cấu trục Z.......................................................................................37
Hình ảnh 4. 11 Thiết kế hệ trục coreXY.......................................................................38
Hình ảnh 4. 12 Sơ đồ nguyên lý truyền động CoreXY.................................................39
Hình ảnh 4. 13 Thiết kế cụ XY.....................................................................................40
Hình ảnh 4. 14 Hình thực tế chế tạo..............................................................................41
Hình ảnh 4. 15 File thiết kế bộ đổi nhựa.......................................................................42
Hình ảnh 4. 16 Bộ chuyển đổi sợi nhựa........................................................................42

Hình ảnh 4. 17 Kết nối bộ chuyển nhựa với máy in......................................................43
Hình ảnh 4. 18 Cơ cấu chuyển đổi................................................................................43
Hình ảnh 4. 19 Sơ đồ khối điều khiển...........................................................................44
Hình ảnh 4. 20 Sơ đồ điều khiển mơ hình.....................................................................45
Hình ảnh 4. 21 Lưu đồ thuật tốn máy in 3D................................................................46
Hình ảnh 4. 22 Lưu đồ thuật tốn bộ chuyển đổi nhựa.................................................48
Hình ảnh 4. 23 Mơ hình sau khi hồn thành.................................................................49
Hình ảnh 4. 24 LCD giao diện trên máy.......................................................................50
Hình ảnh 4. 25 Bàn in và cụm đầu đùn.........................................................................50
Hình ảnh 4. 26 Mạch điều khiển Monster MKS...........................................................51
Hình ảnh 4. 27 Driver TB600........................................................................................51
Hình ảnh 4. 28 Thiết kế bộ đổi nhựa.............................................................................52


Hình ảnh 4. 29 File in 3D hiển thị trên phần mềm........................................................52
Hình ảnh 4. 30 Máy in sản phẩm..................................................................................53
Hình ảnh 4. 31 Sản phẩm in 3D....................................................................................53
Hình ảnh 4. 32 File thiết kế 3d và sản phẩm in.............................................................53
Hình ảnh 4. 33 Sản phẩm in 3D màu............................................................................54

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1 Thông số máy in 3D Delta Kossel......................................................................9
Bảng 2 Thông số máy in 3D Ember..............................................................................10
Bảng 3 Cài đặt cường độ TB6600.................................................................................16
Bảng 4 Cài đặt vi bước driver TB6600.........................................................................17
Bảng 5 Thông số kỹ thuật máy......................................................................................55


Chương 1
MỞ ĐẦU

1.1. Đặt vấn đề
Máy in 3D là một trong những phát minh giúp con người thực hiện hóa ý tưởng
thành sản phẩm một cách nhanh chóng và tiện lợi. Công nghệ tạo mẫu nhanh từ khi ra
đời đến nay đã được cải tiến và phát triển rất nhiều. Với nhu cầu xã hội ngày càng
tăng, ngoài việc in 3D đơn giản, nhu cầu xã hội đang cần đến một hệ thống tự vận
hành, có các ưu điểm để tránh gặp sự cố khi hoạt động.
Bên cạnh những ưu điểm đó thì nhược điểm là độ bóng bề mặt thấp, tốc độ in
chưa cao …. Từ những ưu điểm và nhược điểm đó nhóm quyết định thiết kế chế tạo
mẫu máy in 3D có thể phát huy được những ưu điểm của công nghệ này đồng thời
nâng cao tốc độ, chất lượng mẫu in, có thể in nhiều màu.

Hình ảnh 1. 1 Bản vẽ máy in 3D được thiết kế trên Solidwork
Đề tài có những ý nghĩa khoa học và thực tiễn:
Thiết kế mẫu máy in 3D với chất lượng mẫu in tốt phục vụ cho công việc nghiên
cứu và giảng dạy trên trường lớp.

1


Phát triển chất lượng về mẫu in, kết cấu máy so với những dòng máy in 3D
truyền thống trên thị trường từ nhưng vẫn phải đảm bảo về mức giá hợp lý.
Chế tạo bộ chuyển đổi màu nhựa, để đáp ứng nhu cầu in 3D màu trong các mơ
hình và sản phẩm.
1.2 Đối tượng nghiên cứu – Mục tiêu – Nhiệm vụ – Ý nghĩa
1.2.1 Đối tượng nghiên cứu.
- Nghiên cứu, thiết kế máy in 3D công nghệ FDM.
- Nghiên cứu tổng quan về công nghệ in 3D.
- Nghiên cứu, thiết kế cơ cấu truyền động của máy.
- Nghiên cứu tính tốn phần điện.
- Nghiên cứu phần mềm giao tiếp, hỗ trợ lập trình in 3D.

- Nghiên cứu, tính tốn chế độ cân bàn tự động.
- Nghiên cứu chế tạo bộ chuyển nhựa và giao tiếp.
1.2.2 Mục tiêu.
- Thiết kế chế tạo máy in 3D với bàn in cân bằng tự động.
- Chế tạo bộ chuyển đổi màu.
1.2.3 Nhiệm vụ
- Tìm hiểu cấu tạo và cách vận hành máy in 3D.
- Thiết kế và chế tạo máy tối ưu năng suất.
- Đáp ứng được các mục tiêu đặt ra.
1.2.4 Ý nghĩa
Đề tài nhằm mục đích nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy in 3D sử dụng công
nghệ in FDM, thay đổi một số thiết kế so với một số dòng máy in 3D truyền thống,
nâng cao chất lượng, tốc độ mẫu in. Tạo ra một dự án khả thi và hiệu quả cho việc
áp dụng các kiến thức đã học vào thực tiễn. Cũng như, chế tạo máy đảm bảo chất
lượng mẫu in tốt và đáp ứng được nhu cầu xã hội.
Máy in 3D đa màu đem lại các giá trị cơ bản:
Về phát triển cộng đồng: Dự án sẽ hỗ trợ đắc lực cho nhu cầu thiết kế mơ hình
cho các đề tài nghiên cứu. Đưa cơng nghệ chế tạo mơ hình cơng nghệ cao tới sinh
2


viên trong trường và đảm bảo độ chính xác từ thiết kế ra sản phẩm thực tế. Về mặt
bảo vệ môi trường: Thúc đẩy việc tái chế rác thải nhựa thành các sản phẩm có lợi
ích cho xã hội.

3


Chương 2
TỔNG QUAN

2.1

Khái quát, giới thiệu công nghệ tạo mẫu nhanh
Công nghệ tạo mẫu nhanh ra đời từ những thập niên 80 với sự xuất hiện đầu tiên

của công nghệ tạo mẫu lập thể SLA được phát minh ở Mỹ vào những năm 1983 bởi
Charles Hull. Từ đó đến nay công nghệ tạo mẫu nhanh khá phát triển với nhiều công
nghệ với được phát minh.
Công nghệ tạo mẫu nhanh hỗ trợ rất nhiều cho người thiết kế và những nhà sản
xuất có thể kiểm tra các chi tiết hay hệ thống được thiết kế trước khi được cấp vốn để
sản xuất hàng loạt. Các công nghệ tạo mẫu nhanh đã giúp các nhà sản xuất đẩy mạnh
việc thiết kế sản phẩm, hạn chế các sai sót khơng đáng có trong q trình thiết kế và
sản xuất.
Đặc điểm của cơng nghệ tạo mẫu nhanh là:
- Thực hiện tạo mẫu trong thời gian ngắn, đây chính là điểm mạnh của phương
pháp này.
- Sản phẩm của q trình tạo mẫu nhanh có thể dùng để kiểm tra các mẫu được
sản xuất bằng các phương pháp khác.
- Mẫu tạo ra có thể dùng hỗ trợ cho quá trình sản xuất.
2.2

Các bước của quá trình tạo mẫu nhanh.
Quá trình tạo mẫu nhanh được thể hiện qua sơ đồ khối sau:

Hình ảnh 2. 1 Sơ đồ q trình tạo mẫu
Bước 1: Tạo mơ hình 3D dạng mặt hay khối.
Bước 2: Tiền xử lý
4

- Chuyển đổi định dạng file CAD 3D sang định dạng file .stl xấp xỉ bề mặt
dưới dạng tam giác.
- Sử dụng các phần mềm thiết kế các kết cấu hỗ trợ (support), kiểm tra file stl và
chỉnh sửa, cắt lớp chi tiết.
- Xuất file Gcode tạo đường chuyển động
Bước 3: Tạo mẫu tự động.
Bước 4: Hậu xử lý
- Tháo các bộ phận support, xử lý bề mặt, …
2.3

Một số công nghệ tạo mẫu nhanh

2.3.1 Công nghệ máy in SLA
Công nghệ SLA được phát minh ở Mỹ vào năm 1984. Phương pháp tạo mẫu lập
thể SLA dựa vào nguyên tắc đơng cứng vật liệu lỏng photopolymer thành hình dạng rõ
ràng khi nó được chiếu bởi một chùm tia laser cường độ cao. Có thể sử dụng Laser
He-Cd với bước sóng 325nm hoặc Laser dạng rắn Nd:YVO4 với bước sóng 354,7nm.

Hình ảnh 2. 2 Sơ đồ nguyên lý tạo mẫu SLA

5


Tại vị trí bệ đỡ cao nhất thì trên tấm là một lớp chất lỏng cạn. Máy phát laser
phát ra chùm tia cực tím tập trung trên một diện tích của lớp chất lỏng và di chuyển
theo hướng X – Y.
Chùm tia cực tím chiếu sáng làm đơng đặc lớp dung dịch tạo nên một khối đặc,
bệ đỡ được hạ xuống một khoảng bằng chiều dày 1 lớp và quá trình được lặp lại.
Quá trình được tiếp diễn cho đến khi đạt được kích thước của chi tiết. Phần dung
dịch xung quanh khơng bị đơng kết và có thể được sử dụng cho lần kế tiếp.

2.3.2 Công nghệ máy in 3DP
Công nghệ in chiều được phát triển ở khoa kỹ thuật cơ khí viện cơng nghệ MIT.

Hình ảnh 2. 3 Sơ đồ nguyên lý tạo mẫu 3DP
Đầu phun sẽ phun dung dịch keo kế dính trên bề mặt lớp nền bột vật liệu chế tạo.
Bột sẽ kết dính với nhau ở những vị trí có keo dính. Sau khi lớp đầu tiên hoàn thành
piston chế tạo sẽ đi xuống một khoảng bằng bề dày một lớp. Piston phân phối bột đi
lên, con lăn chạy qua đẩy bột cung cấp tiếp tục cho quá trình. Quá trình được lặp lại
cho đến khi toàn bộ vật thể được chế tạo xong trong nền bột.
2.3.3 Công nghệ máy in FDM
Công nghệ in FDM được sử dụng khá nhiều trong các loại máy in hiện nay với
kết cấu đơn giản, vật liệu dễ tìm.
6


Hình ảnh 2. 4 Sơ đồ nguyên lý tạo mẫu FDM Nguyên lý hoạt động.
Ở vị trí ban đầu bàn in cách đầu phun nhiệt một khoảng bằng chiều dày lớp in.
Sợi nhựa được đưa vào kim phun nhờ hệ thống tời nhựa bằng cặp bánh răng một cách
liên tục.
Tại đầu phun nhựa, nhựa được nung nóng tới khoảng nhiệt độ thích hợp bởi bộ
phận gia nhiệt. Nhựa nóng chảy được đùn ra theo biên dạng dịch chuyển của đầu
phun. Sau khi lớp thứ nhất hoàn thành bàn máy dịch xuống một khoảng bằng chiều
dày một lớp. Quá trình tiếp tục cho đến khi hoàn thành chi tiết.

7


2.4

Giới thiệu một số mẫu máy in 3D

2.4.1 Máy Prusa i3

Hình ảnh 2. 5 Máy in 3D prusa I3
Được phát triển từ những năm 2010 bởi Josef Prusa. Đây là một trong những
mẫu máy in 3D công nghệ FDM khá phổ biến trên thị trường hiện nay. Mức giá của
loại máy này giao động từ 4 triệu đến 6 triệu. Ưu điểm của loại máy này là kết cấu đơn
giản, dễ lắp ráp, tuy nhiên nhược điểm là độ chính xác khơng cao, độ bóng bề mặt
thấp.
2.4.2 Máy Delta Kossel
Được phát triển bởi Johann tại Seatle, Mỹ vào năm 2012. Dịng máy này sử dụng
cơ cấu delta, cơng nghệ in FDM, loại nhựa thường được sử dụng là nhựa ABS, PLA.

8


Hình ảnh 2. 6 Máy in 3D Delta Kossel
Loại máy

Delta

Tốc độ in

320 mm/s

Độ phân giải động cơ

100 step/mm

Không gian in

Đường kính in 170 mm, chiều cao 240 mm

Độ phân giải mỗi lớp in

0.2 mm

Giá

600USD

Bảng 1 Thông số máy in 3D Delta Kossel
Ưu điểm của mẫu máy này là máy hoạt động êm, ít rung, tốc độ và độ chính xác
cao có thể in được vật thể có chiều cao lớn, cơ cấu có độ cứng vững cao.
Bên cạnh những ưu điểm đó là những nhược điểm như khổ máy lớn, cồng kềnh,
kết cấu phức tạp, khó căn chỉnh, giá thành đắt hơn so với dòng máy prusa.
2.4.3 Máy Ember
Máy ember được phát triển bởi công ty Autodesk năm 2015. Đây là dịng máy in
sử dụng cơng nghệ SLA, sử dụng vật liệu là loại nhựa lỏng.

Hình ảnh 2. 7 Máy in 3D Ember
Độ phân giải trục XY

50micron

Độ phân giải trục Z

10 – 100 micron.

Không gian in

64x40x134 mm.
9


Tốc độ in

18 mm/h.

Loại nhựa

Acrylate photosensitive resin.

Kích thước máy

325 x 340 x 434 mm.

Giá thành

7495USD bao gồm nhựa lỏng.

Bảng 2 Thơng số máy in 3D Ember
Ưu điểm của dịng máy là độ phân giải của máy cao, độ chính xác cao, kích
thước máy nhỏ gọn, chi tiết sau khi in có độ cứng cao, độ bóng bề mặt cao
Nhược điểm của máy là giá thành cao, tốc độ in thấp.
2.5

Các thiết bị sử dụng

2.5.1 Động cơ bước

Động cơ bước (stepper motor), thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến
đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các
chuyển động góc quay.

Hình ảnh 2. 8 Động cơ bước Nema17

Hình ảnh 2. 9 Động cơ bước Nema23
10


Về cấu tạo động cơ bước gồm có các bộ phận là stato, roto là nam châm vĩnh cửu
hoặc trong trường hợp của động cơ biến từ trở là những khối răng làm bằng vật liệu
nhẹ có từ tính. Động cơ bước được điều khiển bởi bộ điều khiển bên ngoài. Động cơ
bước và bộ điều khiển được thiết kế sao cho động cơ có thể giữ nguyên bất kỳ vị trí cố
định nào cũng như quay đến một vị trí bất kỳ nào.
Động cơ bước có thể sử dụng trong hệ thống điều khiển vòng hở đơn giản, hoặc
vòng kín, tuy nhiên khi sử dụng động cơ bước trong hệ điều khiển vòng hở khi quá tải,
tất cá các giá trị của động cơ đều bị mất và hệ thống cần nhận diện lại.
Động cơ bước hoạt động dưới tác dụng của các xung rời rạc và kế tiếp nhau. Khi
có dịng điện hay điện áp đặt vào cuộn dây phần ứng của động cơ bước làm cho roto
của động cơ quay một góc nhất định gọi là bước của động cơ.
Góc bước là góc quay của trục động cơ tương ứng với một xung điều khiển. Góc
bước được xác định dựa vào cấu trúc của động cơ bước và phương pháp điều khiển
động cơ bước.
Tính năng mở máy của động cơ được đặc trưng bởi tần số xung cực đại có thể
mở máy mà khơng làm cho roto mất đồng bộ.
Chiều quay động cơ bước không phụ thuộc vào chiều dòng điện mà phụ thuộc
vào thứ tự cấp xung cho các cuộn dây.
Động cơ bước được chia thành 3 loại chính là:
- Động cơ bước biến từ trở.

- Động cơ bước nam châm vĩnh cửu.
- Động cơ bước hỗn hợp/lai.

11