BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY IN 3D KHỚP CỔ CHÂN S K C 0 0 3 9 5 9 Mà SỐ: SV2020-95 S KC 0 0 7 4 0 1 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08/2020 Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O TR¯âNG ĐH S¯ PH¾M Kþ THUÀT TPHCM BÁO CÁO TàNG KÀT Đ TÀI NGHIÊN CĄU KHOA HâC CĂA SINH VIÊN Đ TÀI : THIÀT KÀ VÀ CHÀ T¾O MÁY IN 3D KHàP Cà CHÂN Mã số đà tài : SV2020-95 Chă nhiám đà tài: Ph¿m Đình Tuyên TP Hß Chí Minh, Tháng 08 Năm 2020 i Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O TR¯âNG ĐH S¯ PH¾M Kþ THUÀT TPHCM BÁO CÁO TàNG KÀT Đ TÀI NGHIÊN CĄU KHOA HâC CĂA SINH VIÊN Đ TÀI : THIÀT KÀ VÀ CHÀ T¾O MÁY IN 3D KHàP Cà CHÂN Mã số đà tài : SV2020-95 Thuác nhóm ngành khoa học: Kỹ thuÁt và y tÁ SV thực hián: Ph¿m Đình Tuyên Nam, Nữ: Nam Nguyßn Đß Minh Tu¿n Nam, Nữ: Nam Tránh Công Vinh Nam, Nữ: Nam Đặng Quang Thăng Nam, Nữ: Nam Đặng Thành Vánh Nam, Nữ: Nam Dân tác: Kinh Lãp, khoa: 16143CL1 – Khoa CLC Năm thą: 4 Số năm đào t¿o: 4 Ngành học: Công Nghá ChÁ T¿o Máy Ng°åi h°ãng d¿n: Th.S Phan ThÁ Nhân TP Hß Chí Minh, Tháng 08 Năm 2020 ii LâI NÓI ĐÀU Đà tài THIÀT KÀ VÀ CHÀ T¾O MÁY IN 3D KHâP Cà CHÂN không phÁi là đà tài mãi l¿, thÁm chí hình thąc công nghiáp này đã đ°ÿc chÁ t¿o, sÁn xu¿t và phát triển trên nhiÃu thá tr°ång thÁ giãi cũng nh° Viát Nam. Nhóm chúng em quyÁt đánh chọn đà tài này để làm đß án tốt nghiáp vì có tính thực tißn cao và áp dāng vào đåi sống. Trong quá trình thực hián đß án này đã giúp chúng em biÁt thiÁt kÁ và chÁ t¿o ra mát sÁn phẩm, hoàn thián các kỹ năng làm viác nhóm cũng nh° kỹ năng sử dāng các phÁn mÃm c¢ khí chuyên dùng nh° Autocad, Solidwork, Cura,.
Bên c¿nh đó chúng em rút kinh nghiám và biÁt lựa chọn các ph°¢ng án gia công hÿp lý, phù hÿp vãi khÁ năng và điÃu kián kinh tÁ. Trong thåi gian thực hián đà tài này, nhóm đã gặp nhiÃu khó khăn nh°ng vãi sự giúp đỡ tÁn tình căa giáo viên h°ãng d¿n Phan ThÁ Nhân đã giúp nhóm em hoàn thành đà tài này. Do thåi gian và trình đá có giãi h¿n nên đß án này v¿n còn nhiÃu sai sót, r¿t mong đ°ÿc các ThÁy (Cô) nhÁn xét để nhóm có thể sửa chữa và rút kinh nghiám.HCM, ngày tháng năm 20 Nhóm sinh viên thực hián đà tài i LâI CÀM ¡N Chúng em không thể theo đuái và hoàn thành đà tài này nÁu không có sự t¿o điÃu kián và giúp đỡ căa những ng°åi thân, b¿n bè và ThÁy (Cô). Vì vÁy, chúng em vô cùng biÁt ¢n và trân trọng những giúp đỡ dành cho chúng em trong thåi gian qua.
Chúng em xin gửi låi cÁm ¢n đÁn những ng°åi thân trong gia đình, b¿n bè xung quanh đã hÁt lòng quan tâm, giúp đỡ để chúng em có đ°ÿc điÃu kián tốt nh¿t hoàn thành đß án. Chúng em xin chân thành cÁm ¢n đÁn t¿t cÁ quý ThÁy Cô Khoa C¢ khí ChÁ t¿o máy, Bá môn C¢ khí chÁ t¿o máy và quý thÁy cô các khoa thuác tr°ång пi học S° ph¿m Kỹ thuÁt TP.HCM đã trang bá cho chúng em những kiÁn thąc c¢ bÁn, những kinh nghiám thực tißn và những kiÁn thąc chuyên môn cũng nh° đã nhiát tình h°ãng d¿n giúp đỡ chúng em trong suốt khóa học và nh¿t là trong thåi gian thực hián đà tài. Chúng em xin chân thành cÁm ¢n giáo viên h°ãng d¿n Phan ThÁ Nhân, ng°åi đã tÁn tình giúp đỡ, chß d¿n viác thực hián đß án này và giúp chúng em hoàn thành bài báo cáo để đ¿t đ°ÿc kÁt quÁ tốt nh¿t. Em xin chân thành cÁm ¢n các ThÁy (Cô)! Tp Hß Chí Minh, ngày tháng năm 20 Nhóm sinh viên thực hián đà tài ii TÓM TÂT Đ TÀI THIÀT KÀ VÀ CHÀ T¾O MÁY IN 3D KHàP Cà CHÂN In 3D trong công nghiáp đ°ÿc gọi là TMN (t¿o m¿u nhanh), là mát trong những ngành công nghá mãi đang phát triển m¿nh m¿.
Công nghá in 3D t¿o ra sÁn phẩm thÁt, vÁt thể thÁt mà ta có thể cÁm trên tay, så mó, quan sát mát cách chính xác giúp ta có thể cÁm nhÁn chúng dß dàng h¢n mà chúng ta không cÁn phÁi suy nghĩ m¢ hß, t°çng t°ÿng ra nó. Trên thÁ giãi, tÁm Ánh h°çng căa In 3D trên thá tr°ång công nghá ngày càng tăng, vãi viác các ąng dāng căa in 3D xu¿t hián ngày càng nhiÃu trong các lĩnh vực khác nhau nh° : y học, sÁn xu¿t, chÁ t¿o công cā & Hián t¿i ç Viát Nam, in 3D cũng đang dÁn đ°ÿc phá biÁn trong giãi nghiên cąu và TMN, và vì thÁ viác tự nghiên cąu thiÁt kÁ chÁ t¿o máy in 3D cũng ngày càng đ°ÿc quan tâm h¢n bçi các nhóm nghiên cąu. & Trên thÁ giãi, các ąng dāng này đã xu¿t hián và bÃt đÁu đ°ÿc tiêu thā ráng rãi trên thá tr°ång, cùng lúc vãi sự xu¿t hián căa những công ty chuyên ngành, đã và đang phát triển không ngừng. Đà tài này đ°ÿc thực hián trong bối cÁnh ngành công nghá in 3D trong n°ãc và trên thÁ giãi đang phát triển m¿nh m¿, nhiÃu tr°ång đ¿i học và các công ty lãn đã tự chÁ t¿o, sÁn xu¿t đ°a ra thá tr°ång sử dāng ngày càng ráng rãi, và đ°ÿc ąng dāng nhiÃu trong các ngành thiÁt kÁ.
æ đà tài này, nhóm đặt ra māc tiêu thiÁt kÁ và chÁ t¿o mát máy in 3D hoàn chßnh in đ°ÿc vÁt thÁt vãi yêu cÁu là phÁi thiÁt kÁ đ°ÿc phÁn cąng c¢ khí vãi đá chính xác cao. ThiÁt kÁ và chÁ t¿o máy in vãi c¿u trúc 3 trāc là vít me - thanh tr°ÿt vuông. Nhóm sinh viên thực hián đà tài iii PROJECT ABSTRACT 3D printing in the industry, called TMN (rapid prototyping), is one of the burgeoning new technology industries. 3D printing technology creates real products, real objects that we can hold in our hands, touch and observe accurately so that we can feel them more easily without having to think vaguely&, imagine it.
In the world, the influence of 3D printing in the technology market is increasing, with the application of 3D printing appearing more and more in different fields such as medicine, manufacturing, and tool making. Currently in Vietnam, 3D printing is also gaining popularity among TMN researchers, and therefore the self-study of 3D printer design and manufacturing is also getting more and more attention by research groups. In the world, these applications have appeared and started to be widely consumed in the market, at the same time with the appearance of specialized companies, which have been growing constantly. This project is implemented in the context of the 3D printing industry in the country and the world is growing strongly, many universities and large companies have self-produced, produced and brought to use in the market.
extensively, and applied extensively in design industries. In this project, the team set a goal of designing and manufacturing a complete 3D printer that can print real objects with the requirement that mechanical hardware must be designed with high precision. with 3- axis structure is square slider me-screw. Group of students implementing project iv LäI NÓI ĐÀU.
ii TÓM TÂT ĐÂ TÀI. iii DANH MĀC HÌNH ÀNH. viii DANH MĀC BÀNG. xii THÔNG TIN KÀT QUÀ NGHIÊN CĄU CĂA ĐÂ TÀI.
xiii CH¯¡NG 1. GIâI THIàU V Đ TÀI .1 Tính c¿p thiÁt căa đà tài.2 Tình hình nghiên cąu trong và ngoài n°ãc .3 Ý nghĩa khoa học và thực tißn căa máy in 3D khãp cá chân .5 Ph°¢ng pháp nghiên cąu .1 Ph°¢ng pháp thu thÁp và táng h¢p tài liáu .2 Ph°¢ng pháp phân tích thực nghiám. TàNG QUAN NGHIÊN CĄU Đ TÀI .1 Giãi thiáu và công nghá TMN (T¿o m¿u nhanh-in 3D) .2 Sự ra đåi và phát triển căa ph°¢ng pháp TMN .1 Thåi kỳ đÁu: T¿o m¿u bằng tay .2 Thåi kỳ thą hai: PhÁn mÃm t¿o m¿u hay t¿o m¿u Áo.3 Mát số công nghá t¿o m¿u nhanh .1 Công nghá SLA .2 Công nghá LOM (Laminated Object Manufacturing) .4 Ąng dāng căa TMN.1 Phát triển sÁn phẩm mãi .2 Kiểm tra chąc năng làm viác căa sÁn phẩm.4 Ąng dāng trong y học .1 Giãi thiáu mát số m¿u máy in 3D .2 Máy in 3D delta Kossel .2 Khái quát chung và máy in 3D .2 Cách ho¿t đáng .3 Phân lo¿i đáng c¢ b°ãc: .1 Đáng c¢ b°ãc nam châm vĩnh cữu .2 Đáng c¢ biÁn từ trç .4 Các ph°¢ng pháp điÃu khiển đáng c¢ b°ãc.4 C¢ c¿u truyÃn đáng vít me-đai ốc .1 C¢ c¿u vitme-đai ốc tr°ÿt .2 C¢ c¿u vitme đai ốc bi.5 Ray tr°ÿt d¿n h°ãng .6 TruyÃn đáng đai. PH¯¡NG H¯âNG VÀ CÁC GIÀI PHÁP THIÀT KÀ .1 Thông số máy in .2 Các ph°¢ng án thiÁt kÁ kÁ kÁt c¿u máy in .1 Ph°¢ng án 1: TruyÃn đáng Cartesian XZ, bá truyÃn đáng vitme - đai ốc .2 Ph°¢ng án 2: TruyÃn đáng Delta, bá truyÃn đáng đai .3 Lựa chọn ph°¢ng án .4 Trình tự thực hián.
TÍNH TOÁN VÀ THIÀT KÀ C¡ KHÍ .2 ThiÁt kÁ cām c¢ khí trāc Z .1 Tính toán truyÃn đáng vít me - đai ốc tr°ÿt 3 trāc Z .2 Tính toán truyÃn đông vitme - đai ốc tr°ÿt trāc X .3 Tính toán truyÃn đáng vitme - đai ốc tr°ÿt trāc Y .4 Tính toán công su¿t đáng c¢ và chọn số vòng quay đáng c¢ .5 Bá phÁn đùn nhựa .2 Bá đÁu phun gia nhiát nhựa .3 Ch¿t l°ÿng sÿi nhựa .6 Tính toán thiÁt kÁ phÁn đián .7 ThiÁt lÁp thông số phÁn cąng. KÀT LUÀN-Đ NGHà .2 Quy trình lÃp ráp máy in .3 Quy trình vÁn hành máy .4 Các lßi và cách khÃc phāc khi in .5 H°ãng phát triển. 77 TÀI LIàU THAM KHÀO. 78 vii DANH MĀC HÌNH ÀNH Hình 1.1 Quy trình chÁ t¿o giá thể Polycaprolacton&&&&&&&&&&&&&1 Hình 1.3 Mô hình khãp cá tay giÁ&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&3 Hình 2.1 S¢ đß nguyên lý căa công nghá SLA&&&&&&&&&&&&&&&7 Hình 2.2 S¢ đß công nghá LOM&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&.3 S¢ đß nguyên lý công nghá FDM&&&&&&&&&&&&&&&&.4 Siêu xe đ°ÿc in 3D đÁu tiên trên thÁ giãi (Divergent Blade 2015)&&&&10 Hình 2.5 Mát đáng c¢ máy bay đ°ÿc in 3D để kiểm tra lßi&&&&&&&&&&11 Hình 2.6 T¿o khuôn bằng công nghê in 3D&&&&&&&&&&&&&&&&11 Hình 2.7 Các khãp x°¢ng đ°ÿc t¿o từ máy in 3D&&&&&&&&&&&&&.2 Máy in 3D delta Kossel&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&14 Hình 3.7 C¿u t¿o đáng c¢ b°ãc nam châm vĩnh cửu&&&&&&&&&&&&.8 Nguyên lý ho¿t đáng căa đáng c¢ b°ãc nam châm vĩnh cửu.9 Nguyên lý ho¿t đáng căa đáng c¢ biÁn từ trç&&&&&&&&&&&.10 Đáng c¢ b°ãc 2 pha l°ỡng cực và đ¢n cực&&&&&&&&&&&&22 Hình 3.11 Vitme đai ốc&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&.12 C¢ c¿u vit me đai ốc bi&&&&&&&&&&&&&&&&&&&.13 KÁt c¿u vitme đai ốc bi&&&&&&&&&&&&&&&&&&.14 C¢ c¿u điÃu chßnh khe hç vitme-đai ốc bi&&&&&&&&&&&&26 Hình 3.15 Ray tr°ÿt d¿n h°ãng&&&&&&&&&&&&&&&&&&&.16 TruyÃn đáng đai&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&28 viii Hình 4.1 Máy in theo truyÃn đáng Cartesian XZ&&&&&&&&&&&&.2 Máy in delta&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&30 Hình 5.