Bài tập lớn: In 3D cho khung hỗ trợ trong Công nghệ mô sinh học môn Năng lực số ứng dụng | Học viện Ngân hàng

HỌC VIỆN NGÂN HÀNG
KHOA HỆ THỐNG THÔNG TIN QUẢN LÝ BÀI TẬP LỚN
MÔN NĂNG LỰC SỐ ỨNG DỤNG
Tên đề tài: IN 3D CHO KHUNG HỖ TRỢ
TRONG CÔNG NGHỆ MÔ SINH HỌC Tên nhóm: Nhóm 09 Hà Nội - 01/2023 HỌC VIỆN NGÂN HÀNG
KHOA HỆ THỐNG THÔNG TIN QUẢN LÝ BÀI TẬP LỚN
MÔN NĂNG LỰC SỐ ỨNG DỤNG
Tên đề tài: IN 3D CHO KHUNG HỖ TRỢ TRONG CÔNG NGHỆ MÔ SINH HỌC
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thanh Thụy
Lớp học phần: 221IS52A17 Lớp niên chế: K25KTH Nhóm: 09 Danh sách nhóm:
1. MSV: 25A4021135 Họ và tên: Hoàng Thị Hải Vân
2. MSV: 25A4021451 Họ và tên: Đặng Hải Long
3. MSV: 25A4023293 Họ và tên: Bùi Thị Đức
4. MSV: 25A4020776 Họ và tên: Trần Thị Ngọc Hân
5. MSV: 25A4020507 Họ và tên: Nguyễn Đức Giáp
6. MSV: 25A4021104 Họ và tên: Ngô Thị Ngọc Linh Hà Nội, 10/01/2023 LỜI CAM ĐOAN
Nhóm 9 chúng em xin giới thiệu với thầy và mọi người đề tài: “In 3D cho khung
hỗ trợ trong công nghệ mô sinh học”. Chúng em chọn đề tài này vì nhận thấy được
tính thiết thực, sự phổ biến và dần dần được ứng dụng vào các lĩnh vực khác nhau
trong đời sống xã hội của công nghệ In 3D. Chúng em xin cam đoan rằng những nội
dung được trình bày trong bài tập lớn môn Năng lực số ứng dụng này hoàn toàn là
do bản thân chúng em thực hiện, tất cả các nội dung của đề tài là kết quả nghiên cứu
của chúng em và không phải là kết quả sao chép từ bất kì bài tập lớn nào có trước
đó. Bài tập lớn được thực hiện với sự hỗ trợ và tham khảo từ các tài liệu, giáo trình
liên quan đến đề tài có trích nguồn rõ ràng.
Trong quá trình thực hiện đề tài này vẫn còn có nhiều thiếu sót nhưng những nội
dung trình bày trong bài tập lớn này là biểu hiện kết quả của chúng em đạt được
dưới sự hướng dẫn của giảng viên Nguyễn Thanh Thụy.
Hà Nội, ngày 10 tháng 01 năm 2023 Đại diện nhóm 09 Hoàng Thị Hải Vân LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, chúng em xin cảm ơn trường Học viện Ngân hàng đã đưa bộ môn
Năng lực số ứng dụng vào chương trình đào tạo cũng như các thầy cô giảng dạy,
những người đã hướng dẫn và chỉ bảo phương pháp học tập, nghiên cứu, các kỹ
năng quan trọng giúp chúng em hoàn thành bài tập lớn này một cách tốt nhất. Chúng
em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy Nguyễn Thanh Thụy, giảng viên bộ môn
Năng lực số ứng dụng thuộc khoa Hệ thống thông tin quản lý, đã đồng hành cùng
sinhviên lớp K25KTH trong học phần Năng lực số Ứng dụng và tận tình hướng dẫn
chúng em hoàn thành bài tập lớn kết thúc học phần này. Do chưa có nhiều kinh
nghiệm nên bản báo cáo sẽ không tránh được những thiếu sót, kính mong thầy nhận
xét, góp ý để bản báo cáo của chúng em được hoàn thiện, đầy đủ hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Bảng đánh giá thành viên STT Họ tên Mã sinh viên Tỷ lệ % đóng góp 1 Hoàng Thị Hải Vân (Nhóm trưởng) 25A4021135 17,1% 2 Đặng Hải Long 25A4021451 16,58% 3 Bùi Thị Đức 25A4023293 16,58% 4 Trần Thị Ngọc Hân 25A4020776 16,58% 5 Nguyễn Đức Giáp 25A4020507 16,58% 6 Ngô Thị Ngọc Linh 25A4021104 16,58% MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu, đối tượng, phạm vi nghiên cứu ................................................ 1
3. Tóm tắt nội dung chính ................................................................................................ 1
4. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................. 1
PHẦN NỘI DUNG ................................................................................................................. 3
Chương I. Cơ sở lý luận ......................................................................................................... 3
1.1. Giới thiệu về In 3D ............................................................................................. 3
1.2. Phân loại .............................................................................................................. 4
1.2.1. Phân loại các công nghệ In 3D ................................................................... 4
1.2.2. Phân loại các máy in 3D ............................................................................. 7
Chương II. Thực trạng công nghệ In 3D cho khung hỗ trợ trong công nghệ mô sinh
học của Đại học Bách Khoa Hà Nội ...................................................................................... 9
2.1. Công nghệ In 3D cho khung hỗ trợ công nghệ mô sinh học của Đại học Bách
Khoa Hà Nội ....................................................................................................... 9
2.1.1. Thiết kế máy in 3D ..................................................................................... 9
2.1.1.1. Thông số kỹ thuật ..................................................................................... 10
2.1.1.2. Kết cấu máy và cụm đùn vật liệu ............................................................. 10
2.1.1.2.1. Lựa chọn kết cấu máy in 3D ............................................................ 10
2.1.1.2.2. Lựa chọn cụm đùn vật liệu ............................................................... 13
2.1.2. Hệ thống điều khiển máy in 3D ................................................................ 13
2.1.2.1. Mô hình hệ thống điều khiển .................................................................... 13
2.1.2.1. Lựa chọn thiết bị điện điều khiển ............................................................. 14
2.1.2.1.1. Bộ điều khiển trung tâm ................................................................... 14
2.1.2.1.1. Driver điều khiển động cơ ............................................................... 15
2.1.2.1.2. Màn hình LCD ................................................................................. 15
2.1.2.1.3. Thiết bị nhiệt .................................................................................... 16
2.1.3. Phần mềm quản lý .................................................................................... 18
2.1.3.1. Các chức năng cơ bản ............................................................................... 18
2.1.3.2. Lựa chọn phần mềm thiết kế và ngôn ngữ lập trình ................................. 18
2.1.3.2.1. Phần mềm Microsoft Visual Studio 2019 ........................................ 18
2.1.3.2.2. Ngôn ngữ lập trình C# ..................................................................... 19
2.1.3.3. Quy trình thiết kế phần mềm quản lý ....................................................... 20
2.1.3.3.1. Thiết kế giao diện .................................................................................. 20
2.1.3.3.2. Kết nối cơ sở dữ liệu ............................................................................. 21
2.1.4. Vận hành của máy in 3D khung hỗ trợ ........................................................ 22
2.1.4.1. Thiết kế mẫu ............................................................................................. 23
2.1.4.2. Thiết lập thông số điều khiển ................................................................... 23
2.1. Hiệu chỉnh và tiến hành in ................................................................................ 25
2.2. Ưu điểm - Nhược điểm ..................................................................................... 26
2.2.1. Ưu điểm: ................................................................................................... 26
2.2.2. Nhược điểm: ............................................................................................. 27
Chương III. Giải pháp ......................................................................................................... 28
3.1. Công nghệ In 3D cho khung hỗ trợ trong công nghệ mô sinh học thuộc sở hữu
của Đại học Bách Khoa Hà Nội ........................................................................ 28
3.1.2 . Nghiên cứu thực nghiệm ................................................................ 29
3.1.2.2 .Dữ liệu thực nghiệm ....................................................................... 29
3.1.2.2.2 .Cấu trúc khung hỗ trợ ..................................................................... 31
3.1.2.2.3 .Các chế độ chạy thực nghiệm ......................................................... 31
3.1.3. Kết quả quá trình chế tạo ....................................................................... 34
3.2. Ứng dụng vào sản xuất, chế tạo tại mô sinh học ............................................... 35
KẾT LUẬN ........................................................................................................................... 36
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 37 7 DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1. 1. Công nghệ in 3D FDM ............................................................................................................................... 4
Hình 1. 2. Công nghệ in 3D SLS ................................................................................................................................... 6
Hình 1. 3. Máy in 3D sợi nhựa FDM ............................................................................................................................ 7
Hình 1. 4. Máy in kim loại SLM .................................................................................................................................... 8
Hình 2. 1. Mô hình máy in 3D ...................................................................................................................................... 9
Hình 2. 2. Kết cấu chuyển động máy in 3D ................................................................................................................ 10
Hình 2. 3. Máy in 3D kết cấu Cartesian ..................................................................................................................... 12
Hình 2. 4. Sơ đồ động của máy 1-Khớp nối; 2-Bộ truyền vít me, đai ốc bi; 3-Gối đỡ; 4-Động cơ; 5-Cụm đầu in; 6-
Bàn má ........................................................................................................................................................................ 1
Hình 2. 5. Một số công nghệ đùn vật liệu ................................................................................................................... 13
Hình 2. 6. Mô hình hệ thống điều khiển ...................................................................................................................... 13
Hình 2. 7. Vi điều khiển Arduino Mega 2560 ............................................................................................................. 14
Hình 2. 8. Giao diện phần mềm Arduino IDE ............................................................................................................ 14
Hình 2. 9. Driver A4988 ............................................................................................................................................. 15
Hình 2. 10. Driver HSC42A ........................................................................................................................................ 15
Hình 2. 11. Module LCD 12864 ................................................................................................................................. 16
Hình 2. 12. Cảm biến nhiệt độ NTC 100k ................................................................................................................... 16
Hình 2. 13. Điện trở gia nhiệt ..................................................................................................................................... 17
Hình 2. 14. Giao diện phần mềm Microsoft Visual Studio ......................................................................................... 18
Hình 2. 15. Giao diện hiển thị các nút chức năng ...................................................................................................... 20
Hình 2. 16. Cơ sở dữ liệu Microsoft Access ............................................................................................................... 21
Hình 2. 17. Phần cơ khí của máy in 3D ...................................................................................................................... 22
Hình 2. 18. Lắp ráp hoàn thiện tủ điện ....................................................................................................................... 22
Hình 2. 19. Giao diện phần mềm Cura ....................................................................................................................... 24
Hình 2. 21. Thao tác cân bàn máy .............................................................................................................................. 2
Hình 2. 20. Kiểm tra độ chính xác của máy in 3D...................................................................................................... 25
Hình 3. 1. Mẫu máy in khung sinh học công nghệ FDM ........................................................................................... 28
Hình 3. 2. Cấu trúc khung hỗ trợ ............................................................................................................................... 31
Hình 3. 3. Vị trí đo kiểm ............................................................................................................................................ 33
Hình 3. 4. Các thông số thu thập ............................................................................................................................... 33
Hình 3. 5. Kết quả chế tạo khung hỗ trợ .................................................................................................................... 34
Hình 3. 6. Đồ thị đánh giá kích thước các mẫu in cùng chế độ vận hành ................................................................. 34 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài
Hiện nay công nghệ in 3D ngày càng đang phổ biến và đã được ứng dụng vào những
khía cạnh khác nhau của đời sống xã hội. Đối với công nghệ hoá học, thì công nghệ in
3D hiện nay đã và đang được ứng dụng ở một số mảng gồm làm giả hàng loạt mô hình
mẫu bộ phận cơ thể phục vụ nhu cầu thí nghiệm; sản xuất nhiều chi tiết thay bộ phận cơ
thể như cột sống, khớp gối, vỏ hộp sọ, ). Trên thế giới, trong ứng dụng nuôi cấy mô thì
công nghệ in 3D đang được nghiên cứu rộng rãi để chế tạo ra những khung hỗ trợ quá
trình nuôi cấy tế bào tạo điều kiện giúp tế bào phát triển nhằm trở thành mô hoàn chỉnh
(da, thịt, xương v.v. ) . Chất lượng in của bộ khung hỗ trợ có tác dụng cực tốt đối với việc
phát triển của tế bào. Bởi vì đề tài này nghiên cứu phát triển và sử dụng một máy in 3D
nhỏ cho phép sản xuất được những khung hỗ trợ với nhiều chỉ tiêu cần thiết phục vụ quá trình nuôi cấy mô.
2. Mục đích nghiên cứu, đối tượng, phạm vi nghiên cứu
- Thiết kế, chế tạo và điều khiển một mô hình máy in 3D nhằm mục đích in những mẫu khung hỗ trợ.
- Khảo sát và đánh giá tác động của các tham số điều khiển đối với sự hoạt đông
của hệ thống thông qua khảo sát những yếu tố đặc trưng cho khung hỗ trợ.
3. Tóm tắt nội dung chính
Đề tài “Nghiên cứu thiết kế, điều khiển máy in 3D cho khung hỗ trợ trong công nghệ
mô sinh học” với mục đích chính là thiết kế, đánh giá khả năng hoạt động của máy in 3D
cho khung hỗ trợ trong công nghệ mô sinh học. Chất lượng in của các khung hỗ trợ có
ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển của tế bào.
Tác giả đã tiến hành khảo sát đặc điểm và khả năng hoạt động các khung nuôi cấy mô
sinh học cũng như các máy in 3D để tạo ra các khung này hiện nay tại Việt Nam và trên
thế giới. Từ đó, đã thiết kế, chế tạo và điều khiển thành công mô hình máy in 3D dùng để
in các mẫu khung. Xây dựng phần mềm lưu trữ dữ liệu đo, cho phép trích xuất kết quả đo
nhanh chóng, đảm bảo độ chính xác, tin cậy. Khảo sát, đánh giá ảnh hưởng của các thông
số điều khiển đến khả năng hoạt động của máy và chất lượng mẫu in.
4. Phương pháp nghiên cứu
Tác giả xây dựng được phương pháp phân tích kết quả thực nghiệm thông qua những 1
thiết bị đo đạc và phần mềm xử lý hình ảnh ImageJ trên máy vi tính. Sản phẩm thực
nghiệm là những mẫu khung phụ tự chế với nhiều thông số vận hành khác nhau của máy.
Xác định chế độ in ấn thay đổi căn cứ trên những điều kiện nhiệt độ, hệ số ma sát và vận
tốc của gia tốc. Kết quả thu được tổng hợp và phân tích thông qua một số biểu đồ quan
hệ, thể hiện sự thay đổi trong kích cỡ của đường, lỗ so với đường chuẩn. 2 PHẦN NỘI DUNG
Chương I. Cơ sở lý luận
1.1. Giới thiệu về In 3D
In 3D là một dạng công nghệ được gọi là sản xuất đắp dần (đắp lớp). Các quá trình
đắp dần tạo ra các đối tượng theo từng lớp, khác với các kỹ thuật đúc hoặc cắt gọt như gia công.
Có rất nhiều tên gọi khác cũng dùng để chỉ công nghệ in 3D như: công nghệ chế tạo
trực tiếp, công nghệ chế tạo nhanh. Các tên gọi như vậy hầu hết đều dựa trên tính chất của công nghệ này.
“In 3D” chỉ việc sử dụng “máy in phun” với “đầu mực” di chuyển để tạo ra các sản
phẩm hoàn thiện. In 3D trong gốc của thuật ngữ có ý nghĩa liên quan đến quá trình tuần
tự các vật liệu tích lũy trong môi trường bột với đầu máy in phun.
Trong tạp chí The Engineer của Anh đã từng định nghĩa: “In 3D là một chuỗi các công
đoạn khác nhau được kết hợp để tạo ra một vật thể ba chiều. Trong in ấn 3D, các lớp vật
liệu được đắp chồng lên nhau và được định dạng dưới sự kiểm soát của máy tính để tạo
ra vật thể. Các đối tượng này có thể có hình dạng bất kỳ và được sản xuất từ một mô hình
3D hoặc nguồn dữ liệu điện tử khác. Máy in 3D là một loại robot công nghiệp.” [1]
Vậy thế nào là máy in 3D?
Máy in 3D là một thiết bị hiện đại và có sự bổ trợ của máy tính (CAM) nhằm tạo ra
mô hình sản phẩm ba chiều. Cũng giống như với các máy in truyền thống, máy in 3D
cũng nhận dữ liệu kỹ thuật số từ máy tính làm thông số. Tuy nhiên, máy sẽ thiết lập mô
hình ba chiều dựa trên vật liệu tùy chỉnh thay vì in bằng giấy.
Máy in 3D sử dụng kỹ thuật lập thể được phát minh đầu tiên bởi Charles W.Hull vào
giữa năm 1980. Vào thời điểm đó, quá trình in nổi cũng đã là một hình thức thương mại
đắt đỏ, thậm chí những chiếc máy in này có giá cao nhất lên tới sáu con số. Ngay sau đó,
sự xuất hiện của máy in lập thể đã tạo ra con sốt mới. Những chiếc máy in với chi phí
không quá cao đã tạo nên những bước đột phá mới trong ngành công nghệ. Mãi đến sáu
năm sau đó, Hull mới chính thức cho ra mắt 3D Systems – công ty sản xuất và cung cấp
máy in 3D với nhiều ứng dụng công nghệ mới lạ. 3
Ngày nay 3D trong công nghệ in 3D là một định nghĩa hoàn toàn khác với các định
nghĩa liên quan như phim 3D, hình ảnh 3D, âm thanh 3D,... Mà 3D ở đây là sản phẩm
thật, là một dạng vật chất chúng ta có thể chạm, cầm, nắn và quan sát một các tỉ mỉ
chính xác. Mực in là vật liệu muốn áp lên vật thể 3D, có thể là bột, giấy, thậm chí là kim
loại,... nhưng hầu hết các vật liệu này đều có sự kết dính với nhau để vật liệu lớp trên
kết dính với lớp bên dưới được. 1.2. Phân loại
1.2.1. Phân loại các công nghệ In 3D
Công nghệ in 3D FDM được sử dụng rộng rãi cho các máy in 3D với vật liệu dạng
sợi nhựa. Nguyên lý hoạt động dựa trên việc nung dải nhựa được lắng đọng qua một
máy đùn nóng để tạo ra các lớp in theo dữ liệu từ hệ thống. Mỗi lớp cứng lại khi nó
được lắng đọng và chồng lên lớp trước đó cho đến khi sản phẩm hình thành. Các vật
liệu phổ biến dùng in 3D FDM thường là ABS và PLA. Công nghệ in 3D FDM có giá
thành rẻ, phù hợp để sửa chữa, thay thế các chi tiết máy móc và được dùng để sản xuất
những sản phẩm có khả năng chịu lực cao. FDM có tốc độ tạo hình in nhanh tuy nhiên
độ chính xác không cao và không yêu cầu cao về độ mịn bề mặt sản phẩm.
Hình 1. 1. Công nghệ in 3D FDM 4
Công nghệ in 3D SLMC. Công nghệ in 3D kim loại SLM sử dụng các vật liệu như
bột titan, bột đồng, bột nhôm, bột thép để làm vật liệu in 3D sản phẩm. Công nghệ SLM
sử dụng tia UV, tia laser cường độ lớn để thêu kết từng lớp vật liệu để thiết kế sản phẩm.
SLM là công nghệ được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực hàng không vũ trụ hay ngành
công nghiệp năng lực bởi những hạn chế của phương pháp truyền thống. Công nghệ in
3D SLM được dùng tạo ra các chi tiết có cấu trúc phức tạp với thành mỏng, kết cấu ẩn
hay có rãnh trống. Mặc dùng có hiệu quả tạo mẫu nhanh và đáp ứng được yêu cầu cao,
tuy nhiên công nghệ SLM có giá thành cao nên hiện tại chỉ mới áp dụng vào lĩnh vực nha
khoa thẩm mỹ tại Việt Nam.
Công nghệ in 3D DLP. Công nghệ DLP là phát minh của Larry Hornbeck vào năm
1987 và được ứng dụng trong máy chiếu phim, điện thoại di động và cũng cho in 3D.
Công nghệ in 3D DLP là phương pháp xử lý ánh sáng kỹ thuật số với việc cho vật liệu in
tiếp xúc với ánh sáng để tạo thành từng mỏng rắn chắc và xếp chồng lên nhau để tạo ra
sản phẩm hoàn thiện. Công nghệ in 3D DLP sản xuất ra các sản phẩm có độ chính xác
cao với độ phân giải tốt, tiết kiệm nguyên vật liệu và thời gian bởi tốc độ tạo mẫu cao, từ
đó làm giảm giá thành gia công sản phẩm. Công nghệ này được ứng dụng tốt nhất để in
chi tiết có kích thước nhỏ nên được dùng phổ nhất đối với lĩnh vực nha khoa và trang sức.
Công nghệ in 3D SLA. Công nghệ in 3D SLA sử dụng tia UV để làm đông đặc
những lớp in từ vật liệu nhựa lỏng với các lớp in có thể đạt mức 0.06mm. Công nghệ này
dùng để tạo các sản phẩm yêu cầu về độ chính xác cao, độ mịn bề mặt và tính thẩm mỹ
cao như lĩnh vực về y tế nha khoa, trang sức và mỹ nghệ. SLA là công nghệ in 3D giúp
người dùng kiểm tra nhanh các mẫu thiết kế, đảm bảo độ chính xác cao trước khi bước
vào công đoạn sản xuất hàng loạt. SLA được ứng dụng nhiều trong các nhà máy sản xuất
giày dép gia công cho những thương hiệu nổi tiếng như Nike, Adidas để thực hiện công
đoạn in 3D khuôn giày và tạo mẫu nhanh đế giày. 5
Công nghệ in 3D SLS. Công nghệ in 3D SLS vận hành tương tự SLA nhưng đối với
vật liệu ở dạng bột hay thủy tinh, có thể dùng tạo các lớp bằng vật liệu phụ trợ là keo
chuyên dụng, có thể in đa sắc RGB, CMYK. Công nghệ SLS sử dụng tia laser công suất
lớn chi phí cao, tuy vậy sẽ khá đắt với những yêu cầu sử dụng thông thường.
Hình 1. 2. Công nghệ in 3D SLS 6
1.2.2. Phân loại các máy in 3D
Các loại máy in 3D phổ biến hiện nay.
● Máy in 3D sợi nhựa FDM:
Vật liệu sử dụng của máy in 3D FDM (hay còn gọi là máy in 3D FFF) thuộc dạng sợi
nhựa theo từng cuộn tròn, thông thường với đường kính sợi nhựa phổ biến nhất là 1.75
mm. Sợi nhựa được bánh răng ở bên trong đầu in tiến hành kéo vào đầu in và thực hiện
gia nhiệt nóng chảy, thông qua hệ thống đầu in trải ra thành từng lớp xuống bề mặt bàn in
theo mặt phẳng Oxy. Vật liệu được trải ra theo biên dưới dạng cắt section của lớp ở dưới
cùng của sản phẩm. Sau khi hoàn thiện lớp in, đầu in sẽ nhấc lên theo trục Oz hay bàn in
sẽ đi xuống theo trục Oz tùy thuộc vào thiết kế.
Máy in 3D sợi nhựa FDM có chi phí và vật liệu với giá cả phù hợp để thực hiện việc
nghiên cứu về máy in 3D. Máy in này được ứng dụng phổ biến hiện nay bởi phục vụ các
yêu cầu đơn giản như sau:
- Sử dụng để in 3D sa bàn và mô hình kiến trúc.
- Sản phẩm được thiết kế từ phòng R&D.
- Sản phẩm cần tạo mẫu nhanh, kiểm tra lắp ráp.
- Sản phẩm dùng cho công nghệ đúc đồng hay đúc composite.
Hình 1. 3. Máy in 3D sợi nhựa FDM
● Máy in 3D vật lý lỏng DLP.
Vào năm 1987, Larry Hornbeck đã cho ra đời công nghệ DLP và đã được ứng dụng
rộng rãi ngay lập tức bởi những cải tiến so với công nghệ FDM là sự hoàn thiện sản
phẩm đạt ở mức cao hơn. 7
● Máy in 3D kim loại SLM.
Máy in 3D kim loại SLM ứng dụng công nghệ in 3D kim loại thông qua việc sử dụng
các vật liệu từ dạng như bột titan, bột đồng, bột nhôm, bột thép để làm vật liệu in 3D.
Máy in SLM vận hành đầu in phóng ra tia laser với cường độ rất mạnh để đắp xếp từng
lớp vật liệu tạo thành sản phẩm. Công nghệ in 3D kim loại và máy in 3D kim loại SLM
được đánh giá là hệ thống có sự cầu kỳ, phức tạp nhất trong các công nghệ in 3D hiện nay.
Máy in 3D kim loại SLM được sử dụng nhiều trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, nhà
máy nhiệt điện. Trên thế giới có những hãng sản xuất máy in 3d kim loại SLM như
Desktop Metal, Shining3D, EOS hay HP
Hình 1. 4. Máy in kim loại SLM
Máy in 3D công nghiệp vật liệu lỏng SLA/ Công nghệ SLA được phát minh năm 1983
bởi Chuck Hull là kỹ thuật dùng tia UV để thực hiện việc thêu kết từng lớp vật liệu in 3D
như là nhựa dạng lỏng. Công nghệ in 3D SLA được đánh giá cao như là công nghệ sản
xuất tốc bởi sự nhanh chóng của nó.
Máy in 3D công nghệ vật liệu lỏng SLA ứng dụng công nghệ SLA với khổ in có thể lên
đến vài mét và tốc độ xử lý nhanh vượt trội so với những công nghệ khác. Dòng máy in
này được thị trường ưa chuộng bởi sự chính xác cực cao và tốc độ hoàn thành sản phẩm. [2] 8
Chương II. Thực trạng công nghệ In 3D cho khung hỗ
trợ trong công nghệ mô sinh học của Đại học Bách Khoa Hà Nội
2.1. Công nghệ In 3D cho khung hỗ trợ công nghệ mô
sinh học của Đại học Bách Khoa Hà Nội
2.1.1. Thiết kế máy in 3D
Hình 2. 1. Mô hình máy in 3D 9
2.1.1.1. Thông số kỹ thuật
Bảng 2. 1. Bảng thông số kỹ thuật Chỉ tiêu chất lượng Đơn vị đo
Mức chất lượng cần đạt
Kích thước ngoài của máy - Dài mm ≤ 600 - Rộng ≤ 600 - Cao ≤ 600 Không gian làm việc - Phương X mm ≥ 100 - Phương Y ≥ 100 - Phương Z ≥ 100
Tốc độ làm việc có thể đạt mm/s 50 Điện áp làm việc 220V Số lượng đầu in Bộ 1
2.1.1.2. Kết cấu máy và cụm đùn vật liệu
2.1.1.2.1. Lựa chọn kết cấu máy in 3D
Phân loại theo kết cấu chuyển động hiện nay trên thị trường phổ biến 02 dòng máy in
có kết cấu Cartesian và Delta:
Hình 2. 2. Kết cấu chuyển động máy in 3D 10
Bảng 2. 2. So sánh máy in 3D có kết cấu Cartesian và Cartesian
Máy in 3D kết cấu Cartesian
Máy in 3D kết cấu Cartesian Cách thức di chuyển
Các chuyển động theo phương Theo nguyên lý robot Delta hay đầu đùn nhựa
X, Y, Z trong hệ tọa độ robot song song Cartesian Ưu điểm
Dễ dàng lắp đặt, căn chỉnh và
In được các vật có chiều cao
bảo dưỡng, có cộng đồng mã
lớn, khối lượng cơ cấu di động nguồn mở lớn. nhỏ Nhược điểm
Khối lượng các cơ cấu di động
Khó lắp ráp, căn chỉnh máy,
lớn khiến tốc độ in không cao chiều cao lớn.
và dễ tạo ra tiếng ồn;
kích thước ngang lớn gây hạn chế chiều cao vật in. 11
Hình 2. 3. Máy in 3D kết cấu Cartesian
Thông qua so sánh, ta lựa chọn kết cấu Cartesian với các đặc điểm như đáp ứng khả
năng mang nhiều đầu in có khối lượng lớn, đảm bảo độ chính xác, ổn định của máy và
phù hợp với định hướng phát triển máy in 3D trong công nghệ mô sinh học.
Hình 2. 4. Sơ đồ động của máy 1-Khớp nối; 2-Bộ truyền vít
me, đai ốc bi; 3-Gối đỡ; 4-Động cơ; 5-Cụm đầu in; 6-Bàn má 12