Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Công nghệ in 3D (chế tạo bồi đắp) theo định nghĩa của Hiệp hội Vật liệu và Thử nghiệm Hoa Kỳ (ASTM) là quá trình liên kết các vật liệu để tạo ra mô hình ba chiều từ dữ liệu số, thực hiện theo phương thức xếp chồng từng lớp vật liệu liên tiếp, trái ngược hoàn toàn với các phương pháp gia công cắt gọt vật liệu truyền thống. Công nghệ này đang tạo ra những thay đổi căn bản trong nhiều ngành công nghiệp như sản xuất chế tạo, điện tử, ô tô, hàng không vũ trụ, quốc phòng, y tế (chế tạo mô sinh học - Bioprinting), giáo dục, thực phẩm, kiến trúc - xây dựng và thời trang. Với ưu thế vượt trội về khả năng tạo mẫu nhanh, giảm thiểu hao phí nguyên liệu và cho phép chế tạo các hình học phức tạp với khả năng tùy biến cao, nhu cầu nghiên cứu làm chủ công nghệ và thiết bị in 3D ngày càng trở nên cấp thiết.

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế và điều khiển máy in 3D" được sinh viên Nguyễn Hoàng Việt (Lớp K64, ngành Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Trường Điện – Điện tử, Đại học Bách Khoa Hà Nội) thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Phan Thị Huyền Châu từ ngày 05/03/2024 đến ngày 20/06/2024. Đề tài tập trung vào việc làm chủ nguyên lý hoạt động, từ đó thiết kế, chế tạo mô hình máy in 3D ba trục theo cơ cấu Cartesian, ứng dụng bộ điều khiển logic khả trình công nghiệp (PLC) Siemens S7-1500T cùng các phần mềm TIA Portal và UltiMaker Cura để điều khiển chuyển động theo quỹ đạo tệp G-code.

Nhiệm vụ nghiên cứu được xác định qua 6 bước cụ thể:

  1. Tìm hiểu tổng quan về các công nghệ in 3D và các phương án thiết kế máy in 3D, từ đó đưa ra giải pháp thiết kế phù hợp.
  2. Tìm hiểu cơ sở lý thuyết điều khiển chuyển động trên các trục của máy in 3D và phương pháp thiết kế chương trình G-code điều khiển.
  3. Thiết kế mô hình 3D của máy trên phần mềm SolidWorks và xây dựng chương trình G-code điều khiển.
  4. Xây dựng mô hình thực nghiệm: lựa chọn thiết bị phần điện, phần cơ khí và thiết kế sơ đồ đấu nối hệ thống.
  5. Xây dựng thuật toán điều khiển và lập trình PLC điều khiển hệ thống chuyển động.
  6. Sử dụng chương trình G-code đã thiết kế để kiểm tra và đánh giá hoạt động thực tế của mô hình.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ thống cơ điện tử máy in 3D 3 trục (X-Y-Z) và thuật toán điều khiển động học đa trục trên nền tảng PLC S7-1500T. Phạm vi nghiên cứu về mặt không gian tập trung vào việc thiết kế phần cứng máy có kích thước tổng thể $1380 \times 670 \times 730\text{ mm}$, không gian in làm việc tối đa đạt $1300 \times 550 \times 120\text{ mm}$, cùng hệ thống điều khiển đồng bộ 3 trục tịnh tiến.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án xây dựng nền tảng dựa trên các khung lý thuyết kỹ thuật điều khiển chuyển động, cơ học động học và công nghệ chế tạo bồi đắp:

  • Công nghệ in 3D: Khảo sát và so sánh 3 công nghệ tiêu biểu gồm FDM (Fused Deposition Modeling - đùn nung chảy sợi nhựa dẻo PLA, ABS), SLA (Stereolithography - quang hóa nhựa lỏng photopolymer bằng tia laser cường độ cao) và 3DP (phun chất kết dính lên nền bột). Tác giả lựa chọn công nghệ FDM do tính kinh tế và vật liệu sẵn có.
  • Cơ cấu động học máy in: Đánh giá 3 phương án kết cấu: Cartesian (chuyển động 3 trục X, Y, Z vuông góc độc lập), Delta (3 cánh tay song song) và Polar (hệ tọa độ cực). Cơ cấu Cartesian được chọn nhờ tính ổn định, độ chính xác cao, dễ chế tạo, lắp ráp và bảo trì.
  • Điều khiển chuyển động (Motion Control): Khảo sát cấu trúc hệ thống gồm bộ điều khiển trung tâm (PLC), bộ khuếch đại (driver), cơ cấu chấp hành (động cơ bước đơn cực 2 pha 6 dây) và cảm biến phản hồi (Encoder).
  • Lý thuyết điều khiển động học (Kinematics Control): Phân tích bài toán động học tiến (Forward Kinematics) và động học ngược (Inverse Kinematics) để xác định mối quan hệ giữa biến điều khiển trục và vị trí đầu công cụ.
  • Mô hình tính toán tốc độ đùn nhựa:
    • Lưu lượng đùn nhựa: $Q = v_{in} \cdot a \cdot d$ (với $v_{in}$ là vận tốc đầu in, $a$ là độ dày lớp in, $d$ là đường kính đầu in).
    • Tốc độ di chuyển sợi nhựa: $v = \frac{Q}{S}$ (với $S$ là tiết diện sợi nhựa).
    • Tốc độ góc của động cơ kéo sợi: $\omega = \frac{v}{r_{pulley}}$ (với $r_{pulley}$ là bán kính puly trục cuốn).

Phương pháp nghiên cứu được triển khai kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết, mô hình hóa số và thực nghiệm kiểm chứng:

  • Phương pháp phân tích - tổng hợp: So sánh định lượng và định tính các giải pháp động cơ (động cơ bước và động cơ servo), các phương pháp kích từ động cơ bước (chế độ sóng - wave drive, đủ bước - full step, nửa bước - half step, vi bước - microstepping), cùng các cơ cấu truyền động tịnh tiến (dây đai răng và trục vít me).
  • Phương pháp thiết kế CAD 3D: Sử dụng phần mềm SolidWorks để thiết kế chi tiết từng cụm cơ khí (khung, giá đỡ động cơ, cơ cấu di chuyển trục X, Y, Z) kết hợp thư viện linh kiện tiêu chuẩn từ GrabCAD.
  • Phương pháp mô phỏng số: Sử dụng phần mềm UltiMaker Cura để cắt lớp mô hình 3D (file STL) xuất mã G-code; chuyển đổi dữ liệu G-code sang khối dữ liệu (Database - DB) thông qua công cụ Excel của Siemens; sử dụng Technology Objects (Kinematics Control, Motion Control) trong TIA Portal và phần mềm S7-PLCSIM Advanced V4.0 để mô phỏng không gian chuyển động 3D thời gian thực.
  • Phương pháp thực nghiệm: Lắp ráp khung cơ khí nhôm định hình, đấu nối mạch lực và mạch điều khiển PLC, cài đặt driver TB6600, nạp chương trình và kiểm thử chuyển động thực tế trên 3 trục.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống được thiết kế và triển khai đồng bộ qua ba phân hệ chính: cơ khí, điện tử điều khiển và phần mềm tích hợp.

1. Phân hệ cơ khí

  • Khung máy: Kết cấu từ thanh nhôm định hình $40 \times 40\text{ mm}$, gia cố góc bằng ke vuông góc $40 \times 40\text{ mm}$, kích thước bao $1380 \times 670 \times 730\text{ mm}$.
  • Cơ cấu dẫn hướng và chuyển động trục X: Thanh trượt tròn chiều dài $1\text{ m}$, đường kính $16\text{ mm}$, kết hợp con trượt khuyết; dẫn động bằng puly đai răng GT2 loại 40 răng.
  • Cơ cấu dẫn hướng và chuyển động trục Y: Thanh trượt tròn chiều dài $50\text{ cm}$, đường kính $12\text{ mm}$, con trượt tròn và gối đỡ trục; dẫn động bằng puly GT2 loại 20 răng.
  • Cơ cấu dẫn hướng và chuyển động trục Z: Thanh trượt tròn chiều dài $40\text{ cm}$, đường kính $10\text{ mm}$, con trượt tròn và gối đỡ trục; dẫn động bằng puly GT2 loại 20 răng.
  • Hệ truyền động: Sử dụng dây đai răng bước ren $2\text{ mm}$ kết hợp puly GT2.
Thông số puly GT2 Trục X Trục Y và Trục Z
Đường kính trục ($mm$) 8 8
Số răng 40 20
Bề rộng đai ($mm$) 6 6
Đường kính ngoài ($mm$) 27,5 16
Đường kính bánh răng ($mm$) 24,8 12
Bước ren ($mm$) 2 2

2. Phân hệ điện và điều khiển

  • Bộ điều khiển trung tâm: PLC Siemens S7-1517T-3PN/DP thuộc dòng PLC Technology chuyên dụng cho các bài toán điều khiển chuyển động và động học phức tạp.
  • Mô-đun mở rộng:
    • Mô-đun phát xung TM PTO 4: cung cấp 4 kênh phát xung điều khiển vị trí/vận tốc đến các driver động cơ bước.
    • Mô-đun đếm tốc độ cao TM Count 2x24V: tiếp nhận và xử lý tín hiệu phản hồi vị trí từ encoder.
  • Cơ cấu chấp hành và Driver:
    • 03 Động cơ bước Sanyo Denki model 103H7823-0740 (động cơ bước đơn cực nam châm vĩnh cửu 2 pha 6 dây; điện áp định mức $8\text{ V}$, dòng điện định mức $3\text{ A}$, mô-men xoắn tối thiểu $2,8\text{ Nm}$).
    • 03 Driver TB6600 (nguồn cấp đầu vào $9 - 42\text{ VDC}$, dòng cấp cực đại $4\text{ A}$, kích thước $96 \times 71 \times 37\text{ mm}$, khối lượng $0,2\text{ kg}$).
  • Cảm biến phản hồi: Bộ mã hóa vị trí vòng quay tương đối Omron E6B2-CWZ6C, độ phân giải 2000 xung/vòng ($2000\text{ p/r}$).
  • Nguồn cấp: Nguồn 24VDC DPS-100S-24 và nguồn tổ ong 24VDC.
Thiết bị Thông số kỹ thuật chính Vai trò trong hệ thống
PLC Siemens S7-1517T-3PN/DP Bộ điều khiển Technology, hỗ trợ Motion/Kinematics Xử lý thuật toán, giải mã lệnh và điều phối chuyển động
Mô-đun TM PTO 4 4 kênh phát xung PTO Phát chuỗi xung điều khiển bước và hướng cho driver
Mô-đun TM Count 2x24V 2 kênh đếm tốc độ cao 24V Thu nhận xung phản hồi từ Encoder
Động cơ Sanyo Denki 103H7823-0740 2 pha, 6 dây, $8\text{ V}$, $3\text{ A}$, $2,8\text{ Nm}$ Kéo các trục chuyển động X, Y, Z
Driver TB6600 Nguồn $9 - 42\text{ VDC}$, dòng tối đa $4\text{ A}$ Khuếch đại công suất và phân phối dòng vi bước
Encoder Omron E6B2-CWZ6C $2000\text{ xung/vòng}$, ngõ ra NPN Cung cấp phản hồi vị trí vòng kín

3. Quy trình phần mềm và kiểm thử

  • Quy trình chuyển đổi dữ liệu: File thiết kế 3D $\rightarrow$ Xuất file STL $\rightarrow$ Xử lý cắt lớp và tạo G-code bằng UltiMaker Cura $\rightarrow$ Chuyển đổi G-code thành tệp DB (Database) thông qua tệp công cụ Excel chuyên dụng của Siemens $\rightarrow$ Tích hợp vào thư viện LKinCtrl trong TIA Portal.
  • Cấu hình Technology Objects: Cấu hình các đối tượng hình học động học (Kinematics TO) và trục chuyển động (Axis TO), thiết lập giới hạn hành trình, vận tốc, gia tốc và tham số truyền động cơ khí.
  • Mô phỏng và thực nghiệm: Mô phỏng quỹ đạo chuyển động thời gian thực bằng S7-PLCSIM Advanced V4.0; sau đó truyền thông xuống PLC thực tế điều khiển 3 trục cơ khí chạy theo đúng biên dạng nạp vào.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan đề tài

Chương 1 giới thiệu tổng quan về công nghệ in 3D theo tiêu chuẩn ASTM và vai trò của nó trong 10 lĩnh vực công nghiệp và đời sống. Phân tích chi tiết nguyên lý, vật liệu, ưu nhược điểm của 3 công nghệ in chính: FDM (dùng sợi nhựa PLA/ABS), SLA (dùng nhựa lỏng photopolymer Resin với nguồn sáng laser bước sóng 325nm hoặc 354,7nm) và 3DP (dùng bột và chất kết dính). Trình bày quy trình in 3D chuẩn 5 bước (tạo mô hình CAD, chuyển đổi sang STL, cắt lớp bằng phần mềm CAM tạo G-code, thực thi in, làm sạch và xử lý bề mặt). Chương này cũng so sánh 3 phương án động học: Cartesian, Delta và Polar; luận giải việc chọn công nghệ FDM kết cấu Cartesian; định nghĩa vai trò của ngôn ngữ G-code và xác lập 6 nội dung triển khai nghiên cứu của đề tài.

Chương 2. Cơ sở lý thuyết

Chương 2 trình bày cấu trúc tổng quát của hệ thống điều khiển chuyển động khả trình và cấu trúc phần cứng của PLC (CPU, RAM, ROM, các mô-đun vào/ra). Thực hiện so sánh toàn diện giữa động cơ bước và động cơ servo trong ứng dụng in 3D:

Tiêu chí Động cơ bước Động cơ servo
Ưu điểm Điều khiển góc quay chính xác; giá thành thấp; hoạt động bền bỉ; mô-men xoắn lớn ở dải tốc độ thấp và trung bình; dễ thay thế. Bộ điều khiển tự tăng dòng khi tải tăng; không bị trượt bước; hoạt động tốt ở dải tốc độ cao.
Nhược điểm Dòng cấp cố định dễ gây trượt bước khi quá tải; gây nhiều rung động và tiếng ồn; không phù hợp tốc độ cao. Giá thành cao; lệnh điều khiển phức tạp hơn; có hiện tượng dao động (hunting) quanh vị trí dừng.

Chương này đi sâu vào nguyên lý và biểu đồ xung của 4 phương pháp kích từ động cơ bước: kích từ dạng sóng, chạy đủ bước, chạy nửa bước và chạy vi bước. Phân tích so sánh hệ truyền động đai răng (ưu điểm êm ái, chi phí thấp, hành trình lớn; nhược điểm tuổi thọ phụ thuộc độ giãn đai) và trục vít me. Trình bày vai trò của cảm biến vị trí (encoder) trong hệ điều khiển vòng kín. Thiết lập các công thức giải tích xác định lưu lượng đùn nhựa ($Q$), tốc độ dịch chuyển sợi nhựa ($v$) và tốc độ góc động cơ đùn ($\omega$).

Chương 3. Điều khiển động học trong TIA Portal và ứng dụng điều khiển máy in 3D sử dụng G-Code

Chương 3 làm rõ các khái niệm cơ bản về điều khiển động học (động học tiến và động học ngược), cấu trúc mô hình toán học và vòng lặp điều khiển động học. Giới thiệu chức năng Kinematic Control trong TIA Portal cùng thư viện điều khiển chuẩn LKinCtrl của Siemens, bao gồm cấu trúc các khối hàm chức năng (FB) và khối dữ liệu (DB) phục vụ quản lý quỹ đạo không gian. Phân tích các Technology Objects (Motion Control, Kinematic Control, PID Control, Cam Control). Trình bày cơ chế mô phỏng 3D thời gian thực với S7-PLCSIM Advanced V4.0 và giải pháp chuyển đổi tệp G-code sang tệp DB thông qua bảng tính trung gian do Siemens phát triển.

Chương 4. Xây dựng mô hình

Chương 4 mô tả toàn bộ quá trình hiện thực hóa mô hình từ bản vẽ 3D trên SolidWorks đến hệ thống cơ điện thực tế. Chi tiết hóa kích thước và hình học của các chi tiết tự thiết kế (giá đỡ động cơ trục X/Y, bàn đỡ trục Z, cụm trượt Y, Z). Trình bày bảng thông số kỹ thuật lựa chọn vật tư cơ khí (nhôm định hình $40 \times 40\text{ mm}$, ray trượt tròn đường kính 16mm, 12mm, 10mm; puly GT2 bước $2\text{ mm}$) và thiết bị điện (động cơ bước Sanyo Denki 103H7823-0740, driver TB6600, encoder Omron E6B2-CWZ6C $2000\text{ p/r}$, PLC S7-1517T-3PN/DP, TM PTO 4, TM Count 2x24V, đầu phun E3D-V6). Trình bày các sơ đồ đấu nối mạch lực và mạch điều khiển; quy trình cấu hình kênh phát xung TM PTO 4, đọc xung TM Count và thiết lập tham số phần cứng các trục trên TIA Portal. Trình bày kết quả chạy mô phỏng 2 mô hình vật thể in và kết quả thử nghiệm vận hành chuyển động thực tế trên 3 trục.

Chương 5. Kết luận và phương hướng phát triển

Chương 5 tổng kết lại toàn bộ các mục tiêu đã hoàn thành của đồ án về mặt thiết kế cơ khí, xây dựng giải thuật điều khiển động học trên PLC S7-1500T, kết quả mô phỏng trên S7-PLCSIM Advanced và khả năng vận hành thực nghiệm của hệ thống 3 trục. Đồng thời, chương này chỉ ra các điểm còn tồn tại và vạch ra phương hướng mở rộng nghiên cứu trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

1. Kết quả chính đạt được

  • Chế tạo hoàn thiện mô hình cơ khí: Xây dựng thành công mô hình máy in 3D kết cấu Cartesian với kích thước máy $1380 \times 670 \times 730\text{ mm}$, vùng in lý thuyết đạt $1300 \times 550 \times 120\text{ mm}$.
  • Tích hợp và cấu hình phần cứng điều khiển: Đấu nối hoàn chỉnh hệ thống điều khiển sử dụng PLC Siemens S7-1517T-3PN/DP, mô-đun phát xung TM PTO 4, mô-đun đếm TM Count 2x24V, 03 driver TB6600, 03 động cơ bước Sanyo Denki 103H7823-0740 và encoder Omron E6B2-CWZ6C.
  • Xây dựng quy trình xử lý G-code trên PLC: Chuyển đổi thành công dữ liệu G-code từ phần mềm UltiMaker Cura sang cấu trúc dữ liệu Database mà PLC S7-1500T đọc và xử lý được thông qua thư viện LKinCtrl.
  • Mô phỏng và kiểm thử thực nghiệm:
    • Mô phỏng động học 3D trực quan theo thời gian thực thành công trên phần mềm S7-PLCSIM Advanced V4.0 với các mẫu vật thể thử nghiệm, quỹ đạo bám sát thiết kế lý thuyết.
    • Vận hành thực nghiệm trên mô hình thực tế cho thấy cả 3 trục X, Y, Z chuyển động mượt mà, định vị ổn định, đáp ứng đúng các lệnh phát xung điều khiển từ PLC.

2. Đóng góp khoa học và kỹ thuật

  • Khẳng định tính khả thi của việc ứng dụng dòng PLC công nghiệp hiệu năng cao (Siemens S7-1500T) và tính năng Kinematics Control vào điều khiển máy công cụ CNC/máy in 3D thay thế cho các mạch vi điều khiển nhúng thông thường.
  • Thiết lập quy trình chuẩn hóa từ khâu thiết kế CAD, xử lý lát cắt CAM, biên dịch mã G-code sang DB công nghiệp đến mô phỏng số 3D và điều khiển chuyển động thực nghiệm đa trục.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

1. Hạn chế

  • Do giới hạn về mặt thời gian và điều kiện thực hiện, bộ phận in thực tế (cụm đầu đùn nhựa E3D-V6 và động cơ dẫn động trục cuốn sợi nhựa) chưa được chế tạo và tích hợp hoàn chỉnh lên hệ thống cơ khí thực nghiệm.
  • Chưa tiến hành thử nghiệm đồng bộ quá trình gia nhiệt đầu đùn, gia nhiệt bàn in và đùn nhựa thực tế để tạo ra sản phẩm in 3D hoàn chỉnh.

2. Hướng nghiên cứu tiếp

  • Hoàn thiện thiết kế, gia công lắp ráp bộ phận in thực tế (cụm đùn sợi nhựa, đầu phun gia nhiệt E3D-V6) lên trục Z của máy.
  • Lập trình thuật toán điều khiển động cơ đùn nhựa đồng bộ với vận tốc chuyển động của đầu in theo các công thức tính toán lưu lượng $Q$ và vận tốc $v$ đã xây dựng.
  • Tích hợp vòng điều khiển nhiệt độ (PID Control) cho đầu in và bàn nhiệt, tối ưu hóa các thông số vận hành để in thử nghiệm sản phẩm hoàn chỉnh.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và kỹ sư thuộc các chuyên ngành Kỹ thuật Điều khiển & Tự động hóa, Cơ điện tử, Kỹ thuật Cơ khí và Chế tạo máy:

  • Tài liệu tham khảo về PLC Siemens S7-1500T: Cung cấp phương pháp cấu hình Technology Objects (TO Kinematics, TO Positioning Axis), sử dụng mô-đun phát xung TM PTO 4 và mô-đun đếm xung TM Count 2x24V.
  • Tài liệu tham khảo về thư viện LKinCtrl và xử lý G-code: Cung cấp giải pháp giải mã và ánh xạ tập lệnh G-code vào PLC công nghiệp Siemens thông qua công cụ trung gian và khối dữ liệu Database.
  • Tài liệu tham khảo về thiết kế cơ khí máy in 3D khổ lớn: Bản vẽ kích thước, phương án lựa chọn thanh trượt tròn, con trượt khuyết, puly và đai răng GT2 trong truyền động tịnh tiến.

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao tác giả lựa chọn cơ cấu Cartesian mà không chọn cơ cấu Delta hay Polar?
Tác giả chọn cơ cấu Cartesian vì cấu trúc chuyển động 3 trục X, Y, Z vuông góc độc lập mang lại sự đơn giản trong tính toán động học, độ chính xác và độ lặp lại vị trí cao, hệ thống vận hành ổn định, chi phí chế tạo thấp, đồng thời kết cấu mô-đun giúp việc lắp ráp, bảo trì và thay thế linh kiện dễ dàng hơn so với cơ cấu Delta hay Polar.

2. PLC Siemens S7-1500T xử lý và thực thi tệp G-code từ phần mềm cắt lớp bằng cách nào?
Do PLC Siemens không thể đọc và phân tích trực tiếp tệp G-code thô, tác giả sử dụng tệp công cụ định dạng Excel do Siemens cung cấp để chuyển đổi các lệnh G-code (xuất từ phần mềm UltiMaker Cura) thành tệp khối dữ liệu (Database - DB). Sau đó, chương trình điều khiển trong TIA Portal ứng dụng thư viện LKinCtrl sẽ đọc dữ liệu từ DB để tính toán quỹ đạo và phát lệnh điều khiển đến các trục.

3. Động cơ bước và Driver được sử dụng cho 3 trục của hệ thống là loại nào?
Hệ thống sử dụng 03 động cơ bước Sanyo Denki model 103H7823-0740 (động cơ bước đơn cực nam châm vĩnh cửu 2 pha 6 dây, điện áp định mức $8\text{ V}$, dòng điện $3\text{ A}$, mô-men xoắn tối thiểu $2,8\text{ Nm}$) kết hợp cùng 03 module driver TB6600 (nguồn cấp $9 - 42\text{ VDC}$, dòng cấp tối đa $4\text{ A}$).

4. Kích thước cơ khí tổng thể và không gian in làm việc của máy in 3D là bao nhiêu?
Máy có kích thước khung tổng thể là $1380 \times 670 \times 730\text{ mm}$, mang lại không gian in làm việc tối đa theo 3 chiều là $1300 \times 550 \times 120\text{ mm}$.

5. Phương pháp tính toán tốc độ đùn nhựa của đầu in dựa trên những đại lượng nào?
Tốc độ đùn nhựa $v$ được xác định thông qua lưu lượng đùn nhựa $Q = v_{in} \cdot a \cdot d$ chia cho tiết diện sợi nhựa $S$ ($v = Q / S$), trong đó $v_{in}$ là vận tốc di chuyển đầu in, $a$ là độ dày lớp in và $d$ là đường kính đầu đùn. Từ tốc độ $v$ và bán kính puly $r_{pulley}$, hệ thống tính toán được tốc độ góc $\omega = v / r_{pulley}$ để xác định tần số phát xung điều khiển động cơ đùn.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế và điều khiển máy in 3D" của sinh viên Nguyễn Hoàng Việt đã nghiên cứu và triển khai thành công mô hình máy in 3D công nghệ FDM kết cấu Cartesian khổ lớn ($1300 \times 550 \times 120\text{ mm}$) trên nền tảng bộ điều khiển PLC Siemens S7-1517T-3PN/DP. Bằng việc làm chủ thư viện LKinCtrl và công cụ chuyển đổi G-code sang dữ liệu khối PLC, đề tài đã kiểm chứng thành công thuật toán điều khiển động học đa trục qua phần mềm mô phỏng S7-PLCSIM Advanced V4.0 và trên hệ thống thực nghiệm 3 trục với độ ổn định cao. Công trình cung cấp một tài liệu kỹ thuật có giá trị thực tiễn cao về ứng dụng PLC công nghiệp vào bài toán điều khiển máy công cụ điều khiển số và công nghệ tạo mẫu nhanh.