Desenvolvimento e actualização do controlo de um equipamento de prototipagem rápida

Abstract

Esta dissertação consiste na aplicação do conceito de retrofitting a um aparelho de prototipagem rápida e na criação de uma máquina de produção rápida de modelos. A aplicação deste conceito consiste na substituição de componentes desactualizados por componentes mais recentes e de melhor desempenho, com o objectivo de evitar a aquisição de uma máquina totalmente nova, desta forma obtém-se um produto funcional e de forma rendível. Este aparelho permitirá, por exemplo, obter moldes para fundição num intervalo de tempo extremamente curto e com qualidade adequada. O aparelho utiliza motores de passo e servomotores controlados por um microcontrolador para que a cabeça de impressão realize os movimentos necessário para a execução da impressão e o controlo da deposição de material de impressão. Este projecto ilustra o aproveitamento dos sistemas de controlo e de actuação já existentes no aparelho e a sua remodelação para sistemas de controlo mais recentes e na criação de algoritmos para o controlo do processo da impressão. Neste trabalho abordam-se as várias tarefas envolvidas nas diversas fases do processo de desenvolvimento do aparelho de prototipagem rápida mencionado. Inicialmente efectuou-se uma pesquisa bibliográfica com o intuito de adquirir conhecimentos relativos ao trabalho a realizar, quer em termos de projecto mecatrónico, quer em termos do próprio controlo dos componentes envolvidos no mesmo. Posteriormente definiu-se os objectivos e funções do equipamento, gerando soluções para alguns dos problemas encontrados. De seguida realizou-se a fase do projecto detalhado que consiste detalhar e definir os sistemas físicos e de informação elaborados e discutir os resultados obtidos da utilização dos mesmos. Em conclusão neste trabalho foi realizado o projecto mecatrónico de um equipamento de impressão 3D, realizando a selecção e aplicação dos componentes utilizados no controlo do equipamento e a programação dos sistemas de informação necessários para controlar alguns destes componentes.

This master thesis consists on the application of the retrofitting concept to a rapid prototyping device and also to the creation of a fast model production machine. The application of this concept consists on updating out-of-date components to more recent and better performing ones, avoiding the acquisition of totally new equipment all together and thus obtaining a functional product in a cost efficient way. This equipment will allow, for example, the production of casting dies in a very short time and with adequate quality. This machine uses stepper motors and servomotors, commanded by a microcontroller so that the printing head can make the necessary printing movements and be able to control the deposition of printing material. This project illustrates the utilization of already existing control and actuating systems and its update to more recent systems and the creation of algorithms for the control of the printing process. In this thesis the many tasks involved in the various stages of the development process of a rapid prototyping machine are addressed. Initially a bibliographic search was made, in order to gather knowledge about the work to be done, in regards of mechatronic project and the control of components involved. Afterwards the objectives and functions of the equipment where defined and listed, and solutions where created for some of the problems encountered. Next the physical systems and information systems developed are detailed and the obtained results are discussed. In conclusion with this thesis, the mechatronic project of a 3D printing equipment can been seen, in which the selection and application of components used to control de equipment and the programing of these in order to accomplish this control were made.