Ανάπτυξη ρομποτικού συστήματος τρισδιάστατης εκτύπωσης

Ντίνε, Άντι; Ntine, Anti

dc.contributor.author	Ντίνε, Άντι	el
dc.contributor.author	Ntine, Anti	en
dc.date.accessioned	2017-09-06T09:24:49Z
dc.date.available	2017-09-06T09:24:49Z
dc.date.issued	2017-09-06
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/45522
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.14222
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/gr/	*
dc.subject	Τρισδιάστατες εκτυπώσεις	el
dc.subject	Ρομποτικοί βραχίονες	el
dc.subject	Μικροελεγκτές	el
dc.subject	Εξωθητές	el
dc.subject	CNC φρέζα	el
dc.subject	3D printing	en
dc.subject	Robotic arms	el
dc.subject	Microcontroller	el
dc.subject	Extruders	el
dc.subject	CNC milling	el
dc.title	Ανάπτυξη ρομποτικού συστήματος τρισδιάστατης εκτύπωσης	el
dc.title	Design and development of a robotic 3D printer	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Εργαλειομηχανές	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-07-07
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως αντικείμενο τη σχεδίαση, τη κατασκευή, το προγραμματισμό και τον έλεγχο της λειτουργίας ενός πρωτότυπου ρομποτικού συστήματος τρισδιάστατης εκτύπωσης. Με την ολοκλήρωση των αναφερόμενων εργασιών, παρουσιάζεται η εκτύπωση επτά διαφορετικών τεμαχίων ώστε να εξακριβωθεί η ορθή του λειτουργία. Στην αρχή της εργασίας, πραγματοποιείται μια σύντομη ανασκόπηση της εξέλιξης της τρισδιάστατης εκτύπωσης και παρατίθενται πληροφορίες σχετικά με την μέθοδο εκτύπωσης FDM. Παράλληλα, παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά, τα είδη και οι εφαρμογές των βιομηχανικών ρομπότ στη σημερινή εποχή. Στο επόμενο στάδιο, η προσοχή επικεντρώνεται στο σχεδιαστικό κομμάτι της εργασίας καθώς παρουσιάζονται όλες οι εναλλακτικές προτάσεις σχεδίασης και επιλέγονται οι βέλτιστες. Στην επιλογή αυτή συνέβαλε και ο θεωρητικός υπολογισμός των απωλειών στο ακροφύσιο του 3D Printer ο οποίος υπολογίστηκε αναλυτικά με τη χρήση των πειραματικών δεδομένων για τις υδροδυναμικές ιδιότητες του PLA στις αντίστοιχες θερμοκρασίες λειτουργίας. Κατόπιν, το επακόλουθο στάδιο αφορούσε την κατασκευή όλων των μηχανικών εξαρτημάτων της διάταξης. Τονίζεται πως το μεγαλύτερο ποσοστό των εξαρτημάτων του ρομποτικού 3D Printer, κατασκευάστηκαν από αλουμίνιο στο εργαστήριο του Τομέα Τεχνολογίας των Κατεργασιών με τη χρήση κυρίως της φρέζας CNC Haas (model TM-1HE). Βέβαια, για ορισμένα αξονοσυμμετρικά εξαρτήματα χρησιμοποιήθηκε και ο τόρνος. Στη συνέχεια, περιγράφεται η επιλογή και η συνδεσμολογία των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων καθώς και η τροποποίηση του λογισμικού ελέγχου του 3D Printer. Επιπλέον, σημειώνεται και εξηγείται η διαφοροποίηση του έλεγχου του ρομποτικού 3D Printer από αυτόν ενός συμβατού επιτραπέζιου 3D Printer. Στο επόμενο στάδιο ακολούθησε η περιγραφή των βημάτων που απαιτούνται για την συναρμολόγησης των εξαρτημάτων καθώς και η σύνδεση του με το ρομποτικό βραχίονα. Σε αυτό το σημείο, η προσοχή εστιάστηκε στον τρόπο επικοινωνίας του συστήματος τρισδιάστατης εκτύπωσης με το ρομποτικό βραχίονα Staubli RX90 ώστε οι κινήσεις και η λειτουργία του καθενός να εναρμονίζεται με τις αντίστοιχες του άλλου. Κατόπιν, στη παρούσα διπλωματική εργασία, παρουσιάζεται ο προγραμματισμός του ρομποτικού βραχίονα και του συστήματος τρισδιάστατης εκτύπωσης, και αναλύονται οι κυριότερες εντολές που χρησιμοποιήθηκαν. Τέλος, παρουσιάζονται τα τεμάχια που εκτυπώθηκαν και αναλύονται οι διαστασιακές αποκλίσεις τους από τις θεωρητικές. Με αυτόν τον τρόπο εξετάζονται οι επιδόσεις του ρομποτικού 3D Printer ώστε να συγκριθεί με τις αντίστοιχες των συμβατών επιτραπέζιων 3D Printer.	el
heal.abstract	The aim of this dissertation is the design, the construction and the software programming of a 3D printer prototype for a robotic arm. Once all the above actions get completed and the 3D printer is developed, seven different shaped units will be printed so as to validate the proper function of the printer. This thesis is structured as followed: The first chapter outlines the main objectives of this dissertation and provides an introduction to the background of the 3D printing and its development through time, while is also presented a review on the bibliography of the Fused Deposition Modelling (FDM). Moreover, this part outlines the characteristics and the areas where industrial robots are implemented nowadays. In the next chapter, particular attention is given to the designing part of this thesis. All the alternative methods are carefully presented and the best of them are chosen for the final implementation. The decision of which method should be selected and applied was made by using theoretical calculations regarding the loss in the nozzle of the 3D Printer based on experimental data regarding the hydrodynamic attributes of PLA in those temperatures. The fourth chapter focuses on how all the mechanical parts of the 3D printer were designed and constructed. It is highlighted that most of the components of the robotic 3D Printer are made from aluminium and were processed at the lab of Manufacturing Technology by using CNC Haas (model TM-1HE). However, some axisymmetric parts were processed by using the lathe. Then, is described how the electronic components were selected and connected to each other and the way the 3D Printer software was programmed and modified. In addition, is mentioned how the controlling of the robotic 3D Printer is distinguished from that of a compatible desktop 3D Printer. The next chapter provides a detailed description of the steps required so as to assemble all the components as well as information on how to connect them to the robotic arm. At this point, the attention was focused on how the 3D Printer system should interact with the Staubli RX90 robotic arm so that they move and operate in harmony with each other. In addition, the programming of the three-dimensional printing system is presented, and the main code commands which are used are analyzed. Finally, the last chapter summarizes the conclusions made based on the research findings and mentions the dimensional deviations from the theoretical ones. By presenting the printed units, the functionality of the robotic 3D printer is validated and compared against the compatible desktop 3D printer.	en
heal.advisorName	Βοσνιάκος, Γεώργιος-Χριστόφορος	el
heal.committeeMemberName	Βοσνιάκος, Γεώργιος-Χριστόφορος	el
heal.committeeMemberName	Μανωλάκος, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Μαρκόπουλος, Άγγελος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Τεχνολογίας των Κατεργασιών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	245 σ.
heal.fullTextAvailability	true