Hướng Dẫn Chi Tiết Làm Máy In 3D

Bài viết này nhằm cung cấp kiến thức đầy đủ cho người đọc đang tìm hiểu về cách làm máy in 3D từ góc nhìn lịch sử, nguyên lý hoạt động, thiết kế, lắp ráp cho đến vận hành và an toàn. Nội dung phù hợp cho người đam mê DIY và những ai muốn hiểu sâu về cấu tạo máy in 3D FDM.

Tại sao phải tự làm máy in 3d

Kể từ khi máy in 3D đầu tiên được chế tạo bởi Charles W. Hull vào những năm 1980, máy in 3D đã trở nên sẵn có và giá cả phải chăng hơn rất nhiều. Và mặc dù có một số loại máy in 3D khác nhau, nhưng trong bài viết này, chúng tôi sẽ tập trung vào mô hình lắng đọng nóng chảy (FDM), máy tính để bàn chiếm ưu thế do giá thấp và dễ sử dụng.

Có rất nhiều tùy chọn, từ máy in 3D FDM cơ bản, chất lượng, có giá từ 3 triệu, đến máy in cấp chuyên nghiệp, với giá hàng trăm triệu. Điều đó nói rằng, nếu bạn muốn bắt đầu in các nguyên mẫu chất lượng cao ngay lập tức, chúng tôi khuyên bạn nên đầu tư vào một máy in 3D được lắp ráp hoàn chỉnh đã được hiệu chỉnh và kiểm soát chất lượng.

Mặt khác, nếu bạn là người đam mê máy in 3D và mong muốn gặp một chút thử thách, bạn có thể cân nhắc xây dựng máy in 3D của riêng mình. Bạn sẽ cần thời gian và một chút kiên nhẫn, nhưng nó có thể rẻ hơn nhiều so với việc mua một chiếc máy đã được lắp ráp hoàn chỉnh. Quan trọng hơn, khi bạn chế tạo máy in 3D, bạn sẽ tìm hiểu thêm về các chức năng bên trong của máy từ đó cho bạn khả năng tùy chỉnh vô hạn.

Theo nghiên cứu và tài liệu từ cộng đồng RepRap, việc tự chế máy in 3D giúp người dùng hiểu sâu về mối quan hệ giữa cơ khí – điện tử – phần mềm, từ đó dễ dàng tối ưu chất lượng in, sửa lỗi và nâng cấp máy theo nhu cầu thực tế.

Có hai cách chính để xây dựng máy in 3D: từ bộ công cụ hoặc từ con số 0. Trong bài viết này, Meme 3D sẽ cung cấp cho bạn thông tin tổng quan về cả hai phương pháp và một số mẹo giúp quá trình này trở nên dễ dàng và suôn sẻ nhất có thể. Bắt đầu nào!

Nguyên lý hoạt động máy in 3D FDM

Máy in 3D FDM hoạt động bằng cách nung chảy sợi nhựa nhiệt dẻo (PLA, ABS, PETG…) và đùn từng lớp vật liệu lên bàn in theo tọa độ xác định trước. Các lớp nhựa này nguội đi và liên kết với nhau để tạo thành vật thể 3D hoàn chỉnh.

Theo Stratasys là đơn vị phát minh công nghệ FDM, độ chính xác của bản in phụ thuộc lớn vào độ ổn định của khung máy, độ chính xác chuyển động trục và khả năng kiểm soát nhiệt độ của đầu đùn.

Thiết kế máy in 3D

Thiết kế máy in 3D là bước quan trọng trước khi lắp ráp, quyết định trực tiếp đến độ ổn định, độ chính xác và khả năng mở rộng của máy.

Các yếu tố cốt lõi trong thiết kế máy in 3D bao gồm:

• Khung máy: thường sử dụng nhôm định hình 2020/2040 để giảm rung
• Hệ chuyển động: Cartesian, CoreXY hoặc Delta
• Kích thước vùng in (Build Volume)
• Cấu hình đầu đùn: Direct Drive hoặc Bowden
• Bo mạch điều khiển và firmware

Người mới nên ưu tiên thiết kế Cartesian vì dễ căn chỉnh, dễ sửa lỗi và có nhiều tài liệu hỗ trợ.

Làm máy in 3d từ bộ kit

Là tùy chọn thuận tiện hơn trong cả hai, vì chúng chứa tất cả các bộ phận bạn cần. Bộ dụng cụ cũng thường đi kèm với các công cụ cần thiết và sách hướng dẫn từng bước. Chất lượng in của máy được lắp ráp hoàn chỉnh và bộ máy in 3D là tương tự nhau, nhưng bộ sau có thể rẻ hơn nhiều.

Đặt bộ kit của bạn

Có một số bộ máy in 3D được khuyên dùng rộng rãi và dễ dàng mua trực tuyến. Một số tùy chọn phổ biến nhất là dòng Ender của Creality, như Ender 5 Pro, Prusa i3 MK3S và một số máy in Tronxy, như X5SA.

Như tên cho thấy, bộ máy in 3D chứa tất cả các bộ phận bạn cần, vì vậy bạn không phải thu thập, khoan hoặc hàn các bộ phận. Hơn nữa, bạn không phải lo lắng về việc phù hợp với yêu cầu điện áp của từng bộ phận, vì tất cả các bộ phận đều được nhà sản xuất phù hợp. Công việc của bạn chỉ đơn giản là ghép chúng lại với nhau theo hướng dẫn. Bộ kit phù hợp để làm quen nhanh với máy in 3D, nhưng hạn chế khả năng tùy chỉnh sâu so với việc tự chế từ đầu.

Mẹo lắp ráp

• Làm máy in 3d theo hướng dẫn: Mặc dù điều này có vẻ hiển nhiên nhưng điều quan trọng là bạn phải hiểu và làm theo các hướng dẫn đi kèm. Thông thường, bộ công cụ máy in 3D cung cấp hướng dẫn chi tiết và hướng dẫn khắc phục sự cố và bạn nên đọc qua chúng trước khi bắt đầu làm việc. Ngoài ra, một số nhà sản xuất bộ công cụ tải lên các video chi tiết về quy trình lắp ráp. Trong hầu hết các trường hợp, bạn cũng có thể tìm giải pháp cho các vấn đề cụ thể bằng cách tìm kiếm đơn giản trên Google.
• Hãy kiên nhẫn: Rất có thể bạn sẽ không đạt được mọi thứ ngay lần đầu tiên, vì vậy hãy nhớ kiên nhẫn với bản thân và quá trình. Tin vui là bạn sẽ có được một chiếc máy in 3D tuyệt vời sau tất cả nỗ lực của mình!
• Cân bàn: Cân bàn là rất quan trọng để có được một bản in thành công. Nếu bạn có bất kỳ nghi ngờ nào về cách thực hiện việc này đúng cách, hãy xem hướng dẫn từng bước của chúng tôi về san lấp mặt bàn.
• Tìm phần mềm tốt nhất: Bộ máy in 3D thường đi kèm với các chương trình mặc định, nhưng bạn có thể muốn có thêm phần mềm và chương trình cơ sở. Có nhiều tùy chọn miễn phí tuyệt vời để tải xuống, tất cả đều có thể cải thiện hiệu suất máy in của bạn và tăng khả năng của nó. Để bắt đầu, hãy xem danh sách phần mềm in 3D miễn phí tốt nhất của chúng tôi.

Làm Máy In 3D Từ Đầu

Xây dựng máy in 3D từ đầu, mặc dù đầy thách thức, thậm chí có thể thú vị hơn so với việc xây dựng một máy in từ các bộ phận có sẵn. Đương nhiên, nó đòi hỏi một số kiến thức về cách thức hoạt động của máy in 3D. Đặc biệt, bạn sẽ cần biết những bộ phận cần lấy và cách lắp ráp chúng.

Phương án này phù hợp với người đã có kiến thức cơ bản về điện, cơ khí, firmware và muốn kiểm soát toàn bộ thiết kế máy.

Chuẩn bị

• Kích thước máy in: Bạn sẽ cần quyết định kích thước của máy in mà bạn muốn, điều này sẽ xác định loại khung bạn sẽ cần mua hoặc sản xuất. Hãy xem bài viết của chúng tôi về các lựa chọn khung nếu bạn không chắc chắn về những gì đang diễn ra.
• Loại máy in: Điều này sẽ xác định chuyển động của giường và đầu in. Chẳng hạn, máy in Cartesian có đầu in di chuyển trên cả hai trục X và Y nhưng giường di chuyển trên trục Z. Để biết thêm thông tin, hãy xem bài viết của chúng tôi về tất cả các trục trên máy in 3D.
• Loại vòi phun: Bạn sẽ cần quyết định mức độ bạn muốn độ phân giải bản in của mình. Vì đầu phun của máy in 3D liên quan trực tiếp đến độ phân giải của bản in, nên bạn luôn có thể tham khảo bài viết của chúng tôi về kích thước và vật liệu đầu phun nên mua . Kích thước đầu phun tiêu chuẩn là 0,4 mm, nhưng bạn có thể mua đầu phun có đường kính nhỏ tới 0,1 mm hoặc lớn tới 1 mm.
• Số lượng máy đùn: Hầu hết các máy in chỉ có một máy đùn, nhưng nếu bạn muốn có hai máy đùn, hãy đảm bảo rằng bảng điều khiển hỗ trợ hai máy đùn và bạn định cấu hình máy in của mình để hỗ trợ chúng. Nếu không chắc chắn, bạn có thể xem qua bài viết của chúng tôi về ép đùn kép .

Bộ phận máy in 3D

Khi bạn quyết định tất cả các thông số kỹ thuật của máy in 3D mà bạn muốn, bạn có thể bắt đầu tìm kiếm các bộ phận. Các bộ phận cơ bản bạn sẽ cần để xây dựng một máy in 3D hoạt động bao gồm:

• Bộ điều khiển: Bảng SKR và RAMPS thường được sử dụng, nhưng hãy xem bài viết của chúng tôi về bảng điều khiển tốt nhất để có thêm tùy chọn.
• Động cơ bước: Bạn sẽ cần ít nhất bốn động cơ cho máy in của mình: một động cơ cho mỗi trục X và Y, hai động cơ cho trục Z và ít nhất một động cơ cho mỗi máy đùn. Bạn sẽ rất may mắn nếu có thể làm cho tất cả các động cơ của mình hoạt động trong lần thử đầu tiên. Thông thường, bạn sẽ cần điều chỉnh chiết áp trên đầu trình điều khiển động cơ để phù hợp với dòng điện của động cơ. Việc ghép dây cho các động cơ cũng rất quan trọng. Video này về cách xác định và ghép nối dây có thể hữu ích.
• Đầu in (đầu đùn, phần tử, cảm biến, quạt): Bạn có thể chọn đầu đùn trực tiếp (động cơ trên đầu đùn) hoặc đầu đùn Bowden (động cơ trên khung). Hãy xem bài viết của chúng tôi so sánh hai loại máy đùn này để quyết định loại nào bạn muốn. Chúng tôi cũng khuyên bạn nên bao gồm một người hâm mộ .
• Điểm dừng cuối: Điểm gốc (0, 0, 0) hoặc vị trí ban đầu là điểm bắt đầu cho chuyển động của đầu in và các điểm dừng cuối được đặt ở vị trí 0 của mỗi trục để đầu in biết khi nào đạt đến vị trí 0.
• Bàn in: Bàn in cung cấp bề mặt phẳng và độ bám dính cho bản in của bạn. Các tùy chọn phổ biến bao gồm các tấm kính hoặc thêm một tấm linh hoạt lên trên, như FlexPlate của BuildTek . Bạn có thể xem bài viết của chúng tôi về cách chọn tấm bản dựng phù hợp để được hướng dẫn thêm.
• Nguồn điện: Bạn có thể tính toán mức điện năng bạn sẽ cần cho máy in 3D của mình, nhưng thông thường nguồn điện tối thiểu là 12V/20A. Thông thường 12 và 24 vôn là tiêu chuẩn cho máy in 3D, vì 12 V là đủ để in sợi nhựa PLA 1,75 mm và 24 V cho sợi nhựa ABS 3 mm. Bạn sẽ cần đảm bảo các bộ phận khác của máy in 3D, bao gồm máy đùn, quạt và bàn, được thiết kế cho cùng một điện áp. Để biết thêm thông tin, bạn luôn có thể tham khảo bài viết của chúng tôi về cách chọn nguồn điện phù hợp cho máy in của bạn .
• Khung in: Bạn có thể đặt khung tiêu chuẩn hoặc tự sáng tạo thiết kế và làm khung theo yêu cầu. Bài viết của chúng tôi về  lựa chọn khung  có thể là một nơi tốt để bắt đầu.

Những lời khuyên về an toàn

An toàn là cực kỳ quan trọng khi bạn làm việc trên máy in 3D của mình và chúng tôi đã nhấn mạnh một số rủi ro tiềm ẩn mà bạn cần lưu ý:

• Điện giật: Điện áp cao từ máy in 3D nếu sử dụng không đúng cách có thể gây thương tích nghiêm trọng. Bạn nên chọn bộ cấp nguồn có bộ phận bảo vệ, như minh họa trong hình trên. Đảm bảo rằng bạn chuyển nó sang đúng điện áp, 110 hoặc 220 V và thường xuyên kiểm tra đồng hồ vạn năng. Tắt nguồn hoặc rút phích cắm của máy trước khi bạn kết nối các bộ phận, chẳng hạn như động cơ và cảm biến.
• Đốt cháy: Rất có thể bạn sẽ làm nóng vòi phun lên đến 200 °C, tùy thuộc vào loại dây tóc bạn đang sử dụng. Hãy cẩn thận để không bị bỏng khi bạn làm việc với đầu in.
• An toàn hỏa hoạn: Máy in 3D không được giám sát có nguy cơ hỏa hoạn, vì vậy đừng để máy in của bạn không được giám sát quá lâu. Để giải quyết vấn đề hoàn toàn, chúng tôi khuyên dùng một hệ thống giám sát từ xa như OctoPrint .

Phần mềm hữu ích & Firmware

Khi bạn đã lắp ráp xong máy in 3D, bạn sẽ cần phần mềm để điều khiển nó. Các yếu tố cần thiết để tạo và in các mô hình bao gồm thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính (CAD) ,  máy cắt lát và  chương trình cơ sở.

CAD

Phần mềm CAD được sử dụng để thiết kế các mô hình. Nếu bạn là người mới sử dụng CAD, bạn sẽ cần được đào tạo và thực hành để có thể vẽ và thiết kế những gì bạn muốn. Có rất nhiều tài nguyên để bạn học hỏi, bao gồm các bài viết hướng dẫn  (bạn cần tìm kiếm theo tên của phần mềm) và vô số video đào tạo trên YouTube .

Các công cụ CAD không phải lúc nào cũng rẻ, nhưng nhiều công ty cung cấp các phiên bản miễn phí dành cho sinh viên, bao gồm cả  Autodesk . Hãy nhớ xem bài viết của chúng tôi về phần mềm CAD miễn phí tốt nhất để in 3D .

Ngoài việc tự thiết kế các mô hình, bạn có thể tải xuống các thiết kế từ Thingiverse , MyMiniFactory và GrabCAD , v.v.

Slicer

Sau khi bạn có thiết kế CAD của mình (được lưu dưới dạng tệp STL ), Slicer sẽ chuẩn bị in nó bằng cách tạo mã G. Đây là những điều khiển mà máy in 3D đọc để tạo đường dẫn chuyển động và lệnh máy đùn.

Dưới đây là một vài lựa chọn phổ biến:

• Cura là một trong những công cụ cắt lát phổ biến nhất và được tải xuống miễn phí. Để biết thêm thông tin, hãy xem hướng dẫn của chúng tôi về cách tối ưu hóa cài đặt của Cura .
• Chitubox là một công cụ cắt lát mạnh mẽ và là giải pháp thay thế tuyệt vời cho phần mềm độc quyền của các nhà sản xuất máy in 3D

• Lychee đây là phần mềm slicer đến từ nhà sản xuất Mango 3D,từ phiên bản miễn phí đến Pro với giá €5,99 đến Premium với giá €9,99 mỗi tháng.

• PrusaSlicer : Một tùy chọn tuyệt vời khác của phần mềm cắt máy in 3D miễn phí. Hãy xem tổng quan của chúng tôi về PrusaSlicer hoặc các tùy chọn nâng cao của nó nếu bạn muốn biết thêm về các khả năng của PrusaSlicer.
• Simplify3D: Đây là chương trình trả phí nổi bật ở khả năng xem trước, cho phép bạn kiểm tra từng bước trong quy trình in của mình. Bạn có thể đọc bài đánh giá Simplify3D của chúng tôi để thông báo rõ hơn về quyết định của bạn về việc có nên mua phần mềm này hay không.

Firmware

Firmware xác định cách máy in 3D của bạn phản ứng với mã G mà bạn gửi cho nó. Nó được cài đặt để điều khiển động cơ, bộ phận làm nóng, cảm biến và điểm dừng cuối, về cơ bản đóng vai trò là cầu nối giữa phần mềm và phần cứng của máy in 3D của bạn.

Dưới đây là một số tùy chọn Firmware phổ biến:

• Marlin được cho là chương trình cơ sở máy in 3D phổ biến nhất. Nếu bạn không quen với nó, hãy xem hướng dẫn của chúng tôi về cách bắt đầu với Marlin . Hãy nhớ rằng bạn sẽ cần định cấu hình nó bằng Arduino và thay đổi một số cài đặt cho phù hợp với máy in của mình, chẳng hạn như xác định tốc độ truyền, bo mạch chủ, máy đùn, đường kính dây tóc và cảm biến nhiệt độ. Nếu bạn cần thêm hướng dẫn, hãy xem các hướng dẫn cấu hình từng bước này hoặc video này về cách định cấu hình Marlin .
• Repetier tương tự như Marlin và yêu cầu bạn chỉnh sửa các tệp Arduino để thiết lập cấu hình. Phần mềm và chương trình cơ sở hoạt động rất tốt với nhau và cũng có nhiều tài nguyên cộng đồng nếu bạn gặp khó khăn.

Quy trình in 3D sau khi lắp ráp hoàn thiện máy

Sau khi hoàn tất việc lắp ráp máy in 3D và cài đặt phần mềm cần thiết, người dùng cần nắm rõ quy trình in 3D tiêu chuẩn để đảm bảo sản phẩm in đạt chất lượng mong muốn. Quy trình này giúp kết nối toàn bộ các bước từ thiết kế, phần mềm cho đến vận hành thực tế.

Chuẩn bị mô hình 3D: Người dùng có thể tự thiết kế mô hình bằng phần mềm CAD hoặc tải các file thiết kế sẵn. Các file phổ biến thường ở định dạng STL hoặc OBJ. Trước khi in, cần kiểm tra kích thước mô hình để đảm bảo phù hợp với vùng in của máy.

Cắt lớp và tạo G-code: Mô hình 3D được đưa vào phần mềm slicer để cắt thành các lớp mỏng và chuyển thành mã G-code. Ở bước này, người dùng sẽ thiết lập các thông số quan trọng như chiều cao lớp in, tốc độ in, nhiệt độ đầu in, nhiệt độ bàn in và mật độ infill. Những thông số này ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền, độ mịn bề mặt và thời gian in.

Chuẩn bị máy và bắt đầu in: Trước khi in, cần kiểm tra lại việc cân bàn, nạp sợi nhựa đúng cách và đảm bảo đầu phun sạch. File G-code sau đó được đưa vào máy in thông qua thẻ nhớ, USB hoặc kết nối mạng. Khi in bắt đầu, lớp in đầu tiên cần được quan sát kỹ vì đây là yếu tố quyết định sự thành công của toàn bộ bản in.

Hoàn thiện sau in: Sau khi quá trình in kết thúc, sản phẩm được lấy ra khỏi bàn in và xử lý nếu cần. Công đoạn hậu kỳ có thể bao gồm loại bỏ vật liệu hỗ trợ, làm sạch bề mặt, chà nhám hoặc sơn phủ tùy theo mục đích sử dụng.

Lựa chọn tự chế hay mua máy in 3D sẵn?

Sau khi tìm hiểu toàn bộ quy trình thiết kế, lắp ráp và vận hành máy in 3D, câu hỏi mà nhiều người đặt ra là: nên tự làm máy in 3D hay mua máy in có sẵn?
Câu trả lời phụ thuộc vào ngân sách, kiến thức kỹ thuật và mục tiêu sử dụng của mỗi người.

Bảng dưới đây giúp bạn so sánh nhanh ba phương án phổ biến hiện nay:

Nên chọn phương án nào?

• Tự làm từ đầu: phù hợp với người đam mê kỹ thuật, muốn hiểu sâu cấu tạo và chủ động tối ưu máy theo nhu cầu riêng.
• Bộ kit:  là lựa chọn cân bằng giữa học hỏi và tính tiện lợi, phù hợp cho người mới bắt đầu làm quen với máy in 3D.
• Máy in hoàn chỉnh: phù hợp với người ưu tiên sự ổn định, muốn sử dụng ngay cho công việc hoặc sản xuất mà không cần thời gian lắp ráp.

Tham gia vào cộng đồng

Xây dựng máy in 3D có thể giúp bạn tìm hiểu thêm về công nghệ in 3D và bạn nên tham gia một số cộng đồng in 3D để gặp gỡ những người đam mê in 3D giống như bạn.

• RepRap : RepRap là một cộng đồng in 3D rất phổ biến và lâu đời. Bạn có thể mua các bộ phận in 3D, gặp gỡ các nhà sản xuất khác và nhận được nhiều thông tin hữu ích.
• Instructables : Có rất nhiều bài viết trên trang web này hướng dẫn bạn về máy in 3D DIY và các dự án khác.
• Hackster : Trang web này có nhiều khóa đào tạo, hội thảo trên web và hội nghị trực tuyến miễn phí. Ngoài in 3D, bạn cũng có thể tìm thấy nhiều dự án điện tử thú vị khác.
• 3D Print Forums : Một nơi tuyệt vời để đặt câu hỏi về máy in 3D và tìm lời giải thích từ các chuyên gia.
• Reddit : Nền tảng khổng lồ này được tổ chức xung quanh các cộng đồng có chung sở thích. Bạn có thể chia sẻ và thảo luận về máy in 3D với những người khác tại một trong hàng nghìn diễn đàn.

Trên đây là toàn bộ các hướng dẫn chi tiết cách thiết kế, lắp ráp chiếc máy in 3d cho riêng bạn. Nếu bạn có bất kí thắc mắc nào liên hệ với Meme 3D để được hướng dẫn chi tiết về in 3d cũng như về máy in 3d.

Tham khảo các dòng máy in 3D FDM giá rẻ cho người mới