ChSTU repository

ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
ФАКУЛЬТЕТ ЕЛЕКТРОННИХ ТЕХНОЛОГІЙ І РОБОТОТЕХНІКИ 
КАФЕДРА ПРИЛАДОБУДУВАННЯ, МЕХАТРОНІКИ ТА 
КОМП‘ЮТЕРИЗОВАНИХ ТЕХНОЛОГІЙ 
 
 
 
Допущено до захисту 
Завідувач кафедри ПМКТ 
_______ М.О. Бондаренко  
«___» ___________ 2023 р. 
 
 
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА 
ДО КВАЛІФІКАЦІЙНОЇ РОБОТИ БАКАЛАВРА 
 
на тему «Розроблення екструдерної системи для виготовлення філаменту» 
 
 
Виконав здобувач освіти 4 курсу, групи РС93 
спеціальність: 151 – Автоматизація та комп’ютерно-
інтегровані технології 
освітня програма: Робототехнічні системи та 
автоматизація 
_____ Чорновіл Іван Андрійович  
Керівник       Філімонов С.О.  
Рецензент       
 
 
Кваліфікаційна робота бакалавра містить результати власних здобутків автора. 
Використання ідей, результатів і текстів інших авторів мають посилання на 
відповідне джерело ___________________________________________________ 
підпис здобувача 
 
 
 
Черкаси – 2023 
Зміст 
 
Стор. 
Технічне завдання………………………………………………..…… 2 
Вступ............................................................................................................ 5 
1 Обґрунтування необхідності проектування на основі критичного  
аналізу існуючих аналогів..................................................................................   7 
1.1 Існуючі методи виготовлення пластмас ……... 7 
1.2 Методи отримання виробів із пластмаси литтям під тиском……… 9 
1.3 Порівняння різних видів ТПА  11 
2 Обґрунтування технічного завдання...................................................... 17 
3 Розробка структурної та електричної принципової  схеми …….…….. 18 
3.1 Розробка  електричної принципової схеми ………………………….. 22 
3.2 Розробка структурної схеми …………………..……. 29 
4 Розрахунок основних елементів системи …………………………… 33 
4.1 Розробка та розрахунок намотки філаменту ………………………. 33 
4.2 Розробка ПО комплексу 39 
5 Технологічний розділ …………………………………………….……. 43 
5.1 Обґрунтування вибору варіанта технологічного процесу………… 43 
5.2 Загальні вимоги до монтажу………………………………………… 45 
5.3 Загальні вимоги до пайки…………………………………………….. 45 
5.4 Зальні вимоги до технологічного контролю…………………………. 47 
5.5 Загальні вимоги до складання………………………………………… 48 
5.6 Нормування монтажних робіт……………………………………….. 50 
  
  
  
  
       
      РС93.19018.001 ПЗ 
Зм. Лист № докум. Підп Дата  
Разроб. Чорновіл   Літ. Лист Листів 
Пров. Розроблення екструдерної 
Філімонов   системи для виготовлення  Т  3  
       філаменту 
Н.контр ЧДТУ 
Тичков В.В   
Затв.    Пояснювальна записка 
 
 
 
  
6 Спеціальний розділ…………………………………………………….. 52 
6.1 Економічне обґрунтування розробки екструдерної системи для  
виготовлення філаменту …………………………………………………….. 52 
6.2  Охорона праці………………………………………………………. 54 
Висновок…………………………………………………………….……. 68 
Список використаної літератури………………………………………... 69 
Додаток А   Відомість технічного проекту…………….……………….. 71 
Додаток Б    Перелік нормативних документів………………………... 73 
Додаток В    Розрахунки на ЕОМ                                      ………….....  75 
Додаток Г    Карти технологічного процесу……………………………. 76 
 
 
 
 
 
 
  
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 4 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Вступ 
 
3D-принтер це такий пристрій, який виводить тривимірні дані. 3D-принтер 
відрізняється від інших принтерів, які друкують двовимірну інформацію на папір, 
тим, що виводить тривимірну інформацію. Якщо говорити простою мовою, то 3D-
принтер створює реальні об'єкти. В основі створення реальних об'єктів лежить 
принцип пошарового вирощування моделі. 
Перевагами 3D-принтерів є такі характеристики як висока швидкість, 
простота використання і цілком невелика вартість. 
Застосування 3D-принтерів знаходить широке застосування в різних 
галузях. 
Вони в найкоротші терміни виготовляють прототипи реальних об'єктів. 
Робота з реальними прототипами об'єктів дає можливість до запуску виробництва 
оцінити характеристики, функціональність і збирання майбутнього виробу. 
Витратним матеріалом для 3D-принтера є АBSі PLAпластики. 
ABS (акрилонітрилбутадієнстирол) - пластик, що вирізняється дуже 
хорошою якістю для друку на 3D-принтерах. ABS-пластик має еластичність, 
пружність, ударостійкість. Також він має непогану хімічну стійкість і не має 
запаху. Під впливом ацетону, АВSпластик розчиняється, що дуже добре впливає на 
добре позначається на обробці виробів з АВSпластику. 
PLA (ПЛА-полілактид) - є хорошим витратним матеріалом для 3D принтера. 
Цей вид пластику застосовується при виготовленні іграшок для дітей, 
посуду тощо. ПЛА пластик нетоксичний, не має запаху і є екологічним пластиком. 
Але ПЛА пластик більш в'язкий і не витримує ударів. Цей вид пластику підходить 
для друку тонких виробів. 
Як і в будь-якому виробництві, іноді трапляються помилки, вироби вже не 
потрібні або їх встигли зламати і після ці вироби потрапляють на звалище, просто 
так витративши витратні матеріали. Таких виробів буває дуже багато. Непогано 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 5 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
було б мати такий апарат, який переробляє ці браковані вироби і отримує новий 
витратний матеріал для 3D-принтера. 
¶Таким чином, метою є сконструювати апарат, який має переробляти 
браковані вироби з 3D-принтера та виготовляти нову нитку для 3D-принтера. 
  
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 6 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
1 Обґрунтування необхідності проектування на основі критичного 
аналізу існуючих аналогів 
 
Новим віянням розвитку є друк тривимірної інформації, а якщо говорити 
точніше, то створювати цілком реальні фізичні об'єкти. Реальні фізичні об'єкти 
створюють за допомогою 3D-принтерів. 
3D-принтер - це пристрій для створення реальної об'ємної фізичної моделі 
на основі 3D-моделі. 3D-принтер створює об'єкти за принципом вирощування 
твердої моделі, тобто пошарового накладення. 
Також 3D-принтери бувають різних типів. У них різні характеристики, різні 
способи виготовлення реальних об'єктів за допомогою 3D-друку, а також 
використовуються різні витратні матеріали. 
Часто буває, що виготовлений матеріал уже не потрібен або він вийшов із 
дефектом. Такі вироби зазвичай викидають у смітник, тим самим витрачаючи 
кошти на купівлю витратного матеріалу 3D-принтера. Щоб цього уникнути, 
потрібен апарат, який перероблятиме всі непотрібні вироби та брак, і виготовляти 
з них нову нитку для друку на 3D-принтері, у такий спосіб зберігаючи кошти на 
купівлю нових витратних матеріалів для 3D-принтера. 
 
 
1.1 Існуючі методи виготовлення пластмас 
В даний час є багато способів для виготовлення реальних виробів з 
пластичного матеріалу. Обладнання для виготовлення виробів із пластмас безліч, 
відрізняється це обладнання вартістю, технологічним процесом, який може мати 
різний ступінь складності. 
Екструзія 
Екструзією називається технологія створення реального об'єкта з 
полімерних матеріалів шляхом проштовхування розплавленої сировини через 
формоутворювальний отвір. Екструзія це найпопулярніший метод отримання 
пластмасових об'єктів, які застосовуються на виробництві. За допомогою екструзії 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 7 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
отримують багато видів полімерних матеріалів, таких як термопласти, реактопласти, 
еластомери. Основні процеси на базі екструзії показані на рисунку 1.1. 
 
 
Рисунок 1.1 - Екструзія та технологічні процеси на її базі 
 
Під час виготовлення виробів використовуються шнекові, черв'яні, дискові 
екструдери для пластмас. Але для кращого виготовлення виробів мало мати тільки 
один екструдер, також потрібно використовувати додаткове обладнання, яке 
складає екструзійну лінію. 
Лиття під тиском 
Під час виготовлення виробів методом лиття під тиском вихідний матеріал 
проштовхують у заздалегідь приготовану прес-форму, яку було виготовлено 
спеціально за формою виробу. Вихідний матеріал, який проштовхнули в прес-
форму, проштовхують у прес-форму. 
Форму, застигає лінійно, оскільки застигання біля стін прес-форми 
відбувається швидше, ніж усередині виробу. 
Під час виготовлення виробів витратним матеріалом є гранули 
термопластавтоматів. Лиття під тиском є найпоширенішим методом виготовлення 
виробів, тому що воно є простішим і має більшу рентабельність на масовому 
виробництві. 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
З 
8 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Лиття під тиском відбувається на спеціально підготовленому верстаті, який 
називається термопластавтомат. Термопластавтомат працює і контролюється 
спеціальною електронікою та автоматикою. 
Формування в прес-формах 
Цей вид виробництва виробів є широко використовуваним під час 
виготовленні з термо- і реактивних пластмас. На гідравлічних пресах під тиском 
відбувається пресування. Прес-форма розігрівається до температури 130-2000С, 
після чого туди надходить прес-матеріал. Температура і тиск впливають на прес- 
форму. Вона розм'якшується і наповнюється в порожнину прес-форми. Після 
деякого проміжку часу, коли виріб твердне, прес-форма розкривається і виріб 
витягується. 
Формування у штампах 
При виготовленні виробів методом формування, деталі тримають у штампах 
під тиском з температурою 40-450С. Після деталі остуджують для затвердіння і 
отримання потрібної форми виробу. 
 
 
1.2 Методи отримання виробів із пластмаси литтям під тиском 
Вироби методом лиття під тиском відбуваються на спеціальному 
обладнанні - термопластавтоматах (ТПА), які виготовляють вироби з різного виду 
пластиків, наприклад, АБС, поліетилену, поліпропілену, ПЛА полікарбонату і 
різних композиційних матеріалів. 
Термопластавтомат - це пристрій, який призначений для виготовлення 
різних об'єктів із полімерних витратних матеріалів за допомогою лиття з розігрітих 
термопластів, що подаються під великим тиском. Термопласти бувають 
горизонтальні та вертикальні. Більшість виробів із полімерних матеріалів 
виготовляються завдяки ТПА. Лиття під тиском ідеально підходить для масового 
виробництва виробів складної форми, які потребують великої точності 
відповідності розмірам. 
Лиття під тиском має низку переваг: 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 9 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
1) величезна продуктивність; 
2) велика точність готових виробів; 
3) отримання виробів, геометрична форма яких не дає виготовляти на 
іншому обладнанні; 
4) отримання виробів із пластичних матеріалів, що спінюються; 
5) маленький обсяг відходів. 
Також виготовлення деталей методом лиття під тиском вирізняється 
нижчою ціною, ніж під час виготовлення деталей із пластмас іншими методами. 
Характеристики термопластів 
До характеристик термопластавтоматів належать: 
1) зусилля замикання - це таке зусилля, яке потрібне для замикання форми 
об'єкта. Зусилля замикання задається площею лиття і розформуванням тиску у 
формі для його заповнення під тиском. Це зусилля вимагає більшого зусилля, яке 
виходить у формі під час лиття. Якщо площа лиття стає більшою, то зусилля також 
потрібно збільшувати. Зусилля замикання залежить від технології лиття, 
технологічних властивостей тощо. Воно показує, який потрібен механізм для 
змикання термопластів. 
2) об'єм впорскування ТПА – головна характеристика при виборі 
термопластавтомата. Обсяги впорскування ливарної машини бувають різних видів 
- від часток см3 до десятків дм3 . Нині ливарні машини мають різні види 
номінальних об'ємів уприскування. 
3) відстань, яка знаходиться між двома плитами і хід плити, яка рухається. 
Ця відстань може залежати від вибору виробів, які виходять відливанням. 
Найбільша відстань між плитами і хід плити, що рухається, задають максимальну 
висоту форми і деталі, одержувану на ливарній машині. Дві плити можна 
розташовувати в досить великих межах. Хід плити, яка рухається, і відстань між 2-
ма плитами взаємопов'язані між собою. Вони задають значення, від яких виходить 
конструкція термопластавтомата. 
4) об'ємна швидкість впорскування матеріалу - задає швидкість, за якої 
пластинчаста пластмаса наповнює форму, тобто гідродинаміку і термодинаміку 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 10 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
процесу лиття під тиском. Об'ємна швидкість уприскування є однією з головних 
характеристик для отримання хороших виробів під час лиття пластмас. 
5) тиск лиття - тиск, який потрібен під час наповнення форми і ливникової 
системи. Він задає, якщо брати до уваги конструкцію форми деталі, властивості 
оброблюваного пластичного матеріалу. Також від тиску лиття сильно залежить 
якість одержуваних виробів. Тиск же сам залежить від часу впорскування. Великі 
тиски потрібні для лиття виробів з тонких стінок. Нові ливарні машини мають 
серйозні відмінності, які задаються великою кількістю конструкцій форм і різним 
поєднанням властивостей пластмас. 
6) площа лиття - це проекція поверхні виробу на площині форми. 
Площа лиття для різних виробів, які виготовляються на ливарних машинах 
з розрахунковим об'ємом виливки, також завжди різні. Також число деталей, що 
виготовляються з розрахунковим об'ємом виливки, можна зробити так, щоб часто 
з'являлися площі лиття. Площа лиття - це одна з головних характеристик 
термопластавтомата. Вона задає зусилля, яке потрібно при замиканні форм 
габаритними розмірами плит ТПА. Форми встановлюються за допомогою 
різьбових болтів на плити. Плити є дуже зручними під час встановлення форм. 
7) пластифікаційна здатність - це ефективність роботи, що створює 
інжекційний циліндр із пластинчастої пластмаси. Час, який потрібен для 
пластикації, задається часом, який необхідний для охолодження виробу в прес-
формі до потрібної температури. Час, який необхідно для охолодження задається 
характеристиками перероблюваної продукції пластмаси. Ефективність роботи 
ливарної машини - це об'єм пластмаси, який перетворюється на деталь за проміжок 
часу. 
8) швидкохідність - задається кількістю сухих циклів за невеликий 
проміжок часу. Швидкохідність показує здатність ТПА працювати при 
виготовленні тонкостінних виробів з невеликими циклами. Стадії ливарного циклу 
є визначальними в сучасному виробництві. 
 
 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 11 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
1.3 Порівняння різних видів ТПА 
 
В даний час є велика кількість типів ТПА. Класифікація термопластичних 
автоматів буває: 
1. За розташуванням вузла види бувають вертикальні та горизонтальні; 
2. За видами  матеріалу, який використовується, буває для 
однокомпонентного і багатокомпонентного лиття; 
3. За системами замикання бувають гідравлічні та колінчасто-важільні; 
4. Приводи бувають електричні, гідравлічні та гібридні. 
Також існує велика кількість виробників термопластавтоматів. Розглянемо 
деякі з них і виберемо того виробника, який нам найбільше підходить за 
характеристиками 
1. Термопластавтомат Babularast 6/10P (рисунок 1.2). Цей 
термопластавтомат виробляється в Італії. Babyplast має горизонтальне виконання 
вузла, він призначений для виготовлення невеликих деталей з термопластів. У 
конструкції цього термопласавтомата використовується звичайні або 
гарячеканальні прес-форми. Babyplast для кращої роботи використовує гідравлічні 
приводи. 
¶  
Рисунок 1.2 -Термопластавтомат Baburlast 6/10P 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 12 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Витратними матеріалами термопластавтоматаBabourlast можуть бути від 
PP- PS-PE-ABS-PA до PC-POM-PBT-PPS-PPO-LCP. 
2. Міні-термопластавтомат SZS-5 (рисунок 1.3) Цей термопластавтомат 
виготовляється в Китаї. SZS-5 має горизонтальне ливарне виконання. 
Термопластавтомат SZS-5 є обладнанням для тестування пластинчастих 
матеріалів. Він виробляє деталі в невеликій кількості. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рисунок 1.3 - Міні-термопласт автомат SZS-5 
 
3. Міні-термопластавтомат JD-MC 20 (рисунок 1.4) Країною виробником 
цього термопластавтомата є Китай. JD-MC 20 є з вертикальним ливарним 
виконанням вузла. Він є обладнанням для перевірки полімерних матеріалів. 
Також як і термопластавтомат SZS-5 він виробляє деталі в невеликій 
кількості. 
¶  
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 13 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
Рисунок 1.4 - Міні-термопласт автомат JD-MC 20 
 
4. Термопластавтомат ГШП ВЛМ 150 (рисунок 1.5). Країною виробником 
цього термопластавтомата є Україна. ГШП ВЛМ 150 має вертикальне виконання 
вузла. Термопластавтомат виробляє деталі для побутового виконання. 
 
Рисунок 1.5 - Термопластавтомат ГШП ВЛМ 150 
 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 14 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
5. МініТПА-100 (рисунок 1.6).  
Термопластавтомат є обладнанням для виготовлення виробів під тиском. 
Він добре зарекомендував себе в виробництві виробів дрібненьких розмірів. 
МініТПА має азотовану шнекову пару для обробки абсолютно різних термопластів. 
МініТПА може працювати як у ручному режимі, так і в автоматичному режимі. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рисунок 1.6 - МініТПА-100 
 
Основні характеристики даних виробників термопластавтоматів 
представлені в таблиці 1.1. 
Якщо розглянути ці характеристики, то можна побачити, що 
термопластавтомат МініТПА-100 має автоматичний режим, а також цей 
термопластавтомат має більший об'єм впорскування, порівнюючи з конкуруючими 
термопластавтоматами. Також МініТПА-100 має азотовану шнекову пару, що 
більш підходить для виробництва витратних матеріалів. 
матеріалу для 3D-принтера. Ці характеристики МініТПА-100 підходять для 
обладнання переробки виробів з ABS-пластику та виготовлення витратного 
матеріалу для 3D-принтера. 
 
 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 15 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
¶Таблиця 1.1 - Характеристики ТПА 
Тиск Наявність 
 Об'єм впорскування, 
лиття, автоматичн Маса, кг 
Модель см3 
МПа ого режиму 
ТермопластавтоматBa
80 15 + 125 
burla st 6/10P 
Горизонтальний міні- 
термопласт автомат 50 5 - 65 
SZS-5 
Вертикальний міні- 
    
термопластавтоматJD
150 20 + 150 
- MC 20 
Термопластавтомат 
60 150 - 420 
ГШП ВЛМ 150 
МініТПА-100 50 100 + 60 
 
 
  
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
З 
16 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
2 Обґрунтування технічного завдання 
 
Розроблення екструдерної системи для виготовлення філаменту та 
виготовлення витратних матеріалів для 3D принтерів, призначений для переробки 
виробів з ABS пластику та виробництва нитки для 3D принтера на обладнанні 
МініТПА-100 та на супутньому програмному забезпеченні (ПЗ) SolidWorks 2013. 
Комплекс для переробки ABS пластику та виробництва витратних матеріалів являє 
собою пристрій для переробки пластику, пристрій для розплаву пластику та 
виробництво нитки 3D принтера на базі МініТПА-100, котушку для намотування 
волосіні, мікроконтролер Arduino для автоматизації виробництва.  
  
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 17 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
3 Розробка структурної та електричної принципової схеми 
 
 
Для виробництва витратного матеріалу 3D-принтера з мініТПА, необхідно 
перетворити МініТПА в обладнання для волосіні. Для цього необхідно перетворити 
МініТПА на пристрій, званий екструдером. 
Екструдер - це пристрій, який перетворює гранули термопластів і взагалі будь-
якого пластику на рідку масу, і видавлює отриману масу через отвір. Через цей 
отвір заповнюється формотворча деталь. У цьому випадку формотворчою деталлю 
є трубка. Ця трубка виготовляє волосінь, обраного діаметра. У внутрішній частині 
екструдера знаходиться шнек, який перемішує розплавлену, рідку масу з 
переробленого пластику або гранул термопластів, і проштовхує всю рідку масу 
через отвір для отримання виробу. Тобто принцип роботи екструдера є таким 
самим, як і в м'ясорубці, тільки в якості м'яса використовуються гранули 
термопластів. на рисунку3.1 зображена типова схема екструдера для виробництва 
волосіні. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рисунок 3.1 - Схема екструдера  
Як видно зі схеми, до складу екструдера входять: 
1) двигун, який обертає шнек; 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 18 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
2) ¶шнек, який проштовхує розплавлені гранули термопластів у 
формотворчу деталь; 
3) бункер для подачі витратного матеріалу або гранул термопластів; 
4) гільза, в якій обертається шнек; 
5) нагрівач, для розігріву витратного матеріалу або гранул термопластів; 
6) фільтр; 
7) головка, тобто формотворча деталь для виробництва волосіні. 
Для того щоб переобладнати МініТПА в обладнання для виробництва 
витратного матеріалу 3D-принтера, не потрібно вибирати і розраховувати 
потрібний двигун, обирати шнек, пристрій для розігріву матеріалу тощо. Усі ці 
пристрої вже присутні в МініТПА. У термопластавтоматі МініТПА можна 
регулювати термпературу, тобто задавати температуру оператору. Це дає 
позитивний вплив при різних видах переробленого пластику. Для того щоб 
переобладнати  термопластавтомат  МініТПА  на пристрій для  виробництва 
розхідного матеріалу 3D-принтера, потрібно лише спроектувати і виготовити прес-
форму, за допомогою якої має виготовлятися витратний матеріал матеріал для 3D-
принтера потрібного діаметра. 
 
Формотворча деталь 
Для отримання витратного матеріалу 3D-принтера, потрібно спроєктувати 
та виготовити формотворчу деталь, за допомогою якої буде виготовлятися волосінь 
потрібного діаметру для витратного матеріалу 3D-принтера. діаметр виготовленої 
волосіні має бути 1.75 мм. Для виготовлення волосіні потрібно спроектувати 
конусоподібну трубку. вихідна трубка МініТПА, з якого виготовлено виходить 
розплавлений витратний матеріал, має діаметр 6 мм. Тобто, формотворча деталь 
повинна мати вхід у мініТПА з діаметром 6 мм. Довжина формотворчої деталі має 
бути обрана з розрахунком, щоб отримана розплавлена пластинчаста маса з ABS-
пластика не закупорювала вихід ¶з формоутворювальної деталі, для виходу 
витратного матеріалу. В даному випадку була обрана трубка довжиною в 150мм. 
Ця конусоподібна трубка має товщину, яка забезпечує невелике охолодження 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
З 
19 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
вихідного матеріалу. Товщина конусоподібної частини обрана в 3 мм. Після 
конусоподібної частини формотворчої деталі повинна проходити циліндрична 
частина деталі, діаметром 1.75 мм. Товщина циліндричної частини також обрана в 
3 мм. Ця циліндрична частина будується для того, щоб отримана волосінь прийняла 
потрібну форму, а також для невеликого охолодження. Довжину цієї циліндричної 
частини було вирішено взяти довжиною 20 мм. На рисунку 3.2 показано 
формоутворювальний деталь для виготовлення витратного матеріалу 3D-принтера. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рисунок 3.2 - Формотворча деталь  
 
Розміри формотворчої деталі показані на рисунку 3.3. 
¶  
 
Рисунок 3.3 -Розміри формотворчої деталі 
 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 20 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Пластина для встановлення формотворчої деталі 
Отримана формотворча деталь не може встановлюватися безпосередньо до 
МініТПА. Для встановлення отриманої формотворчої деталі виготовляється 
пластина для встановлення цієї формотворчої деталі. Ця пластина повинна мати 
товщину не менше ніж 10 мм. У потрібних місцях на рамці проробляється 
різьблення М6, по два різьблення на бік для ФЗД у встановлених місцях. Дана 
пластина має в собі кілька отворів для установки формоутворюючої деталі. Також 
потрібно взяти до уваги отвір для сопла, згідно зі встановленим кресленням Дана 
пластина встановлюється безпосередньо до термопластавтомату МініТПА. 
Пластина встановлюється за допомогою болтових з'єднань на штатні місця 
термопластавтомата. До даної пластини формотворча деталь також встановлюється 
за допомогою болтових з'єднань. 
Спроєктована пластина для встановлення формотворчої деталі показана на 
рисунку 3.4. 
¶  
Рисунок 3.4- Пластина для встановлення формотворчої деталі 
 
Розміри пластини для встановлення формотворчої деталі наведено на 
рисунку 3.5. 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 21 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
¶  
 
Рисунок 3.5- Приєднувальні розміри для встановлення формоутворювальної 
деталі 
 
3.1 Розробка  електричної принципової схеми 
Комплекс переробки та виготовлення витратних матеріалів для 3D-
принтера повинен виготовляти матеріали в автоматизованому режимі, при 
мінімальному участі  людини.  Для  цього  в  комплекс  переробки  та  виготовлення  
витратних матеріалів встановлено недорогий і простий мікроконтролер 
ArduinoMEGA. Для автоматизації комплексу переробки матеріалів і виробництва 
витратних матеріалів для 3D-принтера потрібно встановити кілька датчиків. Для 
реалізації Для цього було обрано ІЧ-приймач.ІЧ-приймач має властивість, яка дає 
датчику ігнорувати велику кількість непотрібних світлових шумів, наприклад, від 
ламп освітлення і сонця, оскільки ІЧ-приймач приймає тільки інфрачервоний 
сигнал. Сигнал ІЧ-приймач прийматиме з ІЧ-діода, який встановлюють за 
допомогою у пульти управління рисунок 3.6. 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 22 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
 
Рисунок 3.6 - ІЧ-приймач TSAL6200 
 
ІЧ-діод встановлюється навпроти ІЧ-приймача. Як ІЧ-приймач було обрано 
приймач TSOP34836 рисунок 3.7. 
¶  
Рисунок 3.7 - ІЧ-приймач TSOP34836 
 
Розпіновка виводів приймача має такий вигляд: Vout - вихід приймача. 
GND - "земля", загальний провід. 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 23 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Vcc - живлення. 
Схему під'єднання ІЧ-приймачаTSOP34838 до Arduino зображено на 
рисунку 3.8. 
¶  
 
Рисунок 3.8-Схема під'єднання ІЧ-приймача до мікроконтролера Arduino 
 
Інфрачервоний діодTSAL6200 встановлюється навпроти ІЧ-приймача. Він 
також під'єднаний до Arduino і постійно встановлюється у ввімкненому стані. Між 
діодом і Arduino встановлюється резистор на 100-400 Ом для обмеження струму. 
Схему підключення інфрачервоного діода інфрачервоного приймача 
показано на рисунку 3.9. 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 24 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
Рисунок 3.9- Схема під'єднання ІЧ-діода та ІЧ-приймача 
¶ІЧ-діод перебуває у ввімкненому стані. Коли в контейнері є матеріал, то 
зв'язку між ІЧ-приймачем та ІЧ-діодом немає. Щойно витратний матеріал у 
контейнері закінчується, то з'являється зв'язок між ІЧ-діодом та ІЧ-приймачем. 
Щойно з'являється зв'язок, то на мікроконтролер Arduino подається сигнал. Зі свого 
боку Arduino подає сигнал на реле, яке відключає роботу обладнання. 
Для автоматизації всього комплексу переробки ABS пластику та 
виготовлення витратних матеріалів для 3D-принтера встановлюється 3 такі схеми 
підключення. 
Перша схема підключення встановлюється на виході дробильного апарату. 
Вона стоїть у контейнері матеріалу, який переробився і вийшов із дробарки. 
Як тільки в контейнері матеріал, який потрібно переробити, закінчується, то з 
дробильного апарату перестає виходити перероблений матеріал. Перероблений 
матеріал закінчується і з'являється зв'язок між ІЧ-приймачем та ІЧ-діодом. 
Внаслідок чого мікроконтролер подає сигнал на реле, яке зі свого боку вимикає 
дробильний апарат. 
Друга схема підключення встановлюється на виході отримання витратного 
матеріалу 3D-принтера. Щойно закінчується отримання витратного матеріалу 3D- 
принтера з МініТПА, то з'являється зв'язок між ІЧ-діодом та ІЧ-приймачем, від 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 25 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
якого подається сигнал на мікроконтролер Arduino. Мікроконтролерже в своєю 
чергою подає сигнал на реле, яке відключає МініТПА. 
Третя схема підключення встановлюється перед котушкою, яка намотує 
витратний матеріал 3D-принтера. Як тільки закінчується отримання витратного 
матеріалу, то також з'являється зв'язок між ІЧ-приймачем та ІЧ- діодом. Подається 
сигнал на arduino, яка відключає двигун намотування волосіні. 
Усі ці використовувані датчики підключаються до одного мікроконтролера 
Arduino і працюють взаємопов'язано один з одним. Для того, щоб ардуіно 
відключало наші прилади, використовується реле. Як реле використовується 
чотирьох канальний модуль реле 5V для Arduino PIC ARM ARM AVR рисунок 3.10. 
¶ 
 
Рисунок 3.10 - Чотириканальний модуль реле 5V для Arduino PIC ARM 
ARM AVR 
 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
З 
26 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Цей модуль використовується для керування великою кількістю різного 
обладнання з великим вхідним струмом. Для того щоб використовувати такий 
модуль, потрібно до нього під'єднати пристрій, який буде керувати ним. У цьому 
випадку як такий пристрій використовується мікроконтролер Arduino. 
До виводу Vcc релейного модуля під'єднується живлення в 5 вольт з 
Arduino. К до виводу GND підключається вивід GND з Arduino. До виводів IN1-IN4 
модуля, які є керуючими, підключаються виводи з мікроконтролера, з яких має 
подаватися сигнал на керування реле. У разі, коли на керуючих виводах присутній 
сигнал, то на релейному модулі вмикаються світлодіоди D1-D4, які відповідають 
виводам. Ці світлодіоди ¶інформує про те, яке реле в цей момент стоїть у 
ввімкненому стані, а які у вимкненому. Характеристики релейного модуля подано 
нижче: 
1) робочий струм одного реле: 15 - 20мА; 
2) керувальна напруга реле: 5В; 
3) реле високого струму: SRD-05VDC-SL-C AC250V 10A, AC125V 10A, 
DC30V 10A, DC28V 10A; 
4) світлодіодна індикація стану кожного реле; 
5) світлодіодна індикація стану кожного керуючого виводу; 
6) стандартний інтерфейс, через який можна керувати релейним модулем 
за допомогою контролерів Arduino, 8051, AVR, PIC, DSP, ARM, ARM, MSP430, 
TTL logic або від комп'ютера; 
7) розміри: 76 х 55 х 19 мм; 
8) вага: 85 г. 
Схему під'єднання чотирьох канального модуля реле комплексу переробки 
АВS- пластику та виготовлення витратних матеріалів показано на рисунку 3.11. 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
З 
27 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
Міні НП 
ТПА 
Рисунок 3.11 Схема підключення 4-х канального модуля реле до комплексу 
Перша пара контактів з 220 вольт підключаються до реле. Від реле контакти 
йдуть до обладнання, а саме до дробильного апарату (ДА), до мініТПА і до 
намотувального пристрою (НП). Другі контакти з 220 вольт підключаються одразу 
до дробильного апарату, мініТПА і намотувального пристрою. 
Підключення всього обладнання, мікроконтролера і чотириканального реле 
зображено на рисунку 3.12. 
 
 Міні Н
ТПА П 
  
 
 
 
 
 
 
Рисунок 3.12 Підключення всього обладнання, мікроконтролера, реле 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
З 
28 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Чотирьох канальний модуль реле підключається до мікроконтролера Arduino. до 
виводу Vcc релейного модуля підключається живлення з arduino. До виводу GND 
підключається вивід GND з Arduino. Вивід IN1 чотириканального реле 
підключається до виводу 5 на Arduino. Вивід IN2 підключається до виводу 6 на 
Arduino. Вивід IN3 підключається до виводу 7 на Arduino. Датчики ІЧ-приймачів 
підключаються до Arduino. Контакти VCC підключаються до напруги на 
Arduino3v. Контакти GND підключаються до виводу GND на Arduino. Контакт 
Vout першого датчика ІЧ-приймача підключається до 9 виводу на Arduino. Контакт 
Vout другого датчика ІЧ-приймача під'єднується до 10 виводу на Arduino. Контакт 
Vout третього ¶датчика ІЧ-приймача під'єднується до 11 виводу на Arduino. 
Позитивні контакти ІЧ-діода підключаються до 13 виводу на Arduino. Негативні 
контакти підключаються до виводу GND на Arduino. 
 
 
3.2 Розробка структурної схеми  
Структурну схему комплексу виготовлення витратних матеріалів для 3D- 
принтера на основі мікроконтролера Arduinomega показано на рисунку 3.13. 
 
 
Рисунок 3.13 - Структурна схема комплексу виготовлення витратних 
матеріалів для 3D-принтера на основі мікроконтролера Arduino 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 29 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
До структурної схеми комплексу виготовлення витратних матеріалів для 
3D-принтера на основі мікроконтролера Arduino входить: 
9) живлення контролера на 9 вольт; 
10) мікроконтролер Arduinomega; 
11) чотирьох канальний модуль реле; 
12) живлення всього комплексу на 220 вольт, яке проходить через реле; 
13) МініТПА; 
14) намотувальний пристрій. 
Мікроконтролер Arduinomega - побудований на мікроконтролері 
ATmega2560. 
Дана платформа мікроконтролера містить 54 входи та виходи для 
цифрового сигналу. Із цих 54 входів, 14 входів можуть також використовувати як 
виходи ШІМ, 16 входів і виходів для аналогового сигналу. Мікроконтролер містить 
послідовний порт UART, кварцовий генератор на 16 МГц, роз'єм USB, який також 
використовується для прошивки та живлення мікроконтролера, силовий роз'єм, 
роз'єм ICSP і кнопку, яка перезавантажує мікроконтролер. 
Для роботи необхідно під'єднати платформу до комп'ютера за допомогою 
кабелю USB або подати живлення за допомогою адаптера AC/DC, або 
акумуляторною батареєю. ArduinoMega 2560 працює також з усіма платами, які має 
розширення, розроблені для платформ Duemilanove або Diecimila. Робоче напруга 
мікроконтролера 5 вольт. Рекомендується використовувати напругу в межах 7-12 
вольт. Якщо використовувати напругу нижче 7 вольт, то вихід arduino 5vможе 
видавати напругу менше 5 вольт. Від цього вся платформа буде працювати 
нестабільно. Якщо встановлювати напругу, яка буде понад 12 вольт, то 
мікроконтролер може перегрітися і зіпсувати плату. Мікроконтролер має флеш-
пам'ять об'ємом 256кб, при цьому 8кб використовується завантажувачем. 
Оперативна пам'ять має об'єм 8кб. Енергонезалежна пам'ять має об'єм 4кб. Тактова 
частота 16 МНz. 
Чотирьох канальний модуль реле для arduino використовується для 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 30 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
керування пристроями з великим вхідним струмом. Керування релейним модулем 
відбувається від arduino. Для керування 4 релейними блоками використовується 4 
входи IN1-IN4 на релейному модулі. Ці входи підключаються до входів на аrdui за 
допомогою яких відбувається керування. Для живлення релейним модулем 
використовується напруга з мікроконтролера, яка дорівнює 5 вольтам. Для того 
щоб зрозуміти, які з блоків реле перебувають у ввімкненому стані, 
використовуються 4 червоні світлодіоди, які під'єднані до кожного реле. Для того 
щоб підключити прилади, якими потрібно буде керувати, на платі релейного 
модуля є 12 контактів-затискачів. На кожне реле відводиться по 3 контакти. 
Позначення контактів зліва направо NO, COM,NC. Робочий струм кожного реле 
¶знаходиться в межах 15-20мА. Напруга, якою керується кожне реле, дорівнює 5 
вольтам. Розміри релейного модуля 76 х 55 х 19 мм. 
МініТПА-100 - це невеликий у розмірах термопласт-автомат. МініТПА є 
настільним верстатом для лиття виробів із пластмаси. Термопласт автомат ідеально 
підходить для невеликих деталей, лиття в багатомісні форми, для лиття деталей, 
вага яких 100 грам і більше. МініТПА має азотовану шнекову пару, яка переробляє 
будь-які гранули термопластів. МініТПА-100 має найбільшу продуктивність серед 
усіх мінітермопластів. Верстат МініТПА також може йти в комплекті як із робочим 
столом для лиття в ручному режимі, так і з вузлом змикання, за якого відбувається 
лиття в повністю автоматичному режимі. У нашому випадку нам ніякі вузли  
змикання  не  потрібні.  Всього  лише  виготовляється  формоутворювальна деталь 
для виробництва витратного матеріалу 3D-принтера.МініТПА використовує 
однофазну мережу в 220 вольт. У МініТПА встановлено трифазний асинхронний 
двигун потужністю в 1.5 кВт. Двигун має схему плавного пуску та захист від 
перевантажень. МініТПА має об'єм впорскування в 100 см3 . Нагрівання гранул 
термопластів відбувається за допомогою чотирьох контурів пропорційно- 
інтегрально-диференціального регулювання. Об'єм бункера для гранул 
термопластів становить 5 літрів. Тиск уприскування дорівнює 50 Мпа. 
Намотувальний пристрій - це пристрій, який призначений для 
безперервного намотування отриманої волосіні для друку на 3D-принтері на 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 31 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
котушку в складі екструзивної лінії. Він підключається до двигуна за допомогою 
відкритої передачі з конічними зубчастими колесами і передача з циліндричними 
зубчастими колесами. Вони встановлюються для зменшення швидкості обертання 
котушки від двигуна. Потужність на вихідному валу дорівнює 0.5 кВт. Частота 
обертання вихідного вала дорівнює 50 об/хв. Привід у намотувальному пристрої 
реверсивний. 
Навантаження на двигун постійне. Для намотувального пристрою 
встановлюється двигун марки 4А 63В2. Потужність електродвигуна становить 0,55 
кВт. Крутний момент у двигуні 700 об/хв. 
Автоматизований комплекс переробки abs пластику та виготовлення 
витратних матеріалів для 3D-принтера працює в установленому порядку. На 
мікроконтролер подається напруга, яка живить мікроконтролер. Ця напруга 
дорівнює 9 вольтам. Щойно мікроконтролер вмикається, від нього подаються 
сигнали на релейний модуль. Ці сигнали вмикають блоки реле. Блоки реле 
живляться від звичайної мережі в 220 вольт. Від блоків реле йде живлення на 
термопластавтомат МініТПА-100 і намотувальний пристрій. Після 
термопластавтомата стоїть датчик, який у разі закінчення виготовлення витратного 
матеріалу, подає сигнал на мікроконтролерrdunо. Цей датчик складається з ІЧ-
приймача та ІЧ-діода. Зі свого боку мікроконтролер, отримавши сигнал від ІЧ-
приймача, подає сигнал у релейний модуль. Релейний модуль, отримавши сигнал з 
мікроконтролера, відключає від мережі термопластавтомат. 
Мікроконтролер також подає сигнал на релейний модуль для ввімкнення і 
вимкнення намотувального пристрою. Від релейного модуля йде на намотувальний 
пристрій живлення 220 В. Перед котушкою також встановлюється ІЧ-приймач і ІЧ-
діод. Щойно до котушки наблизиться кінець витягнутої волосіні, від ІЧ діода 
з'являється сигнал на ІЧ-приймачі. Цей сигнал іде на мікроконтролер, який зі свого 
боку подає сигнал на релейний модуль. Релейний модуль, отримавши сигнал від 
мікроконтролера, відключає намотувальний пристрій. 
  
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 32 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
4 Розрахунок основних елементів системи 
 
 
4.1 Розробка та розрахунок намотки філаменту 
Для правильної роботи комплексу переробки abs пластику і виготовлення 
витратних матеріалів для 3D-принтера, потрібно спроектувати правильне 
технологічне оснащення. Після отримання витратного матеріалу для 3D-принтера, 
він повинен охолонути до температури, при якій він перестає тягнутися і рватися. 
Для цього на виході обладнання отримання волосіні встановлюється кулер 
охолодження. Для охолодження до цієї температури достатньо взяти кулер 
охолодження блоку живлення персонального комп'ютера. Для того, щоб 
встановити цей кулер на виході отримання волосіні, потрібно спроектувати і 
виготовити підставку. Також отриманий витратний матеріал потрібно правильно 
скласти. Для цього потрібно спроектувати і встановити намотувальний пристрій, 
який має укладати в котушку отриманий  витратний матеріал для принтера. Цей 
намотувальний пристрій також встановлюється на підставку. Тобто підставка 
проектується з тим розрахунком, щоб на ній можна було встановити кулер 
охолодження  отриманої  волосіні та намотувальний пристрій.  Довжина  цієї 
підставки має бути обрана з урахуванням витягування волосіні, з подальшим 
охолодженням до кімнатної температури. 
 
Підставка 
Після виходу волосіні з формотворчої деталі, вона повинна охолонути. Для 
цього на виході волосіні ми ставимо вентилятор охолодження. Для зручного 
розташування вентилятора охолодження потрібно виготовити підставку під цей 
вентилятор. Так само ця підставка буде містити на собі котушку для намотування 
отриманої волосіні. Ця підставка встановлюється на тих же самих отворах, що й і 
пластина для кріплення формотворчої деталі. Підставка для встановлення 
вентилятора охолодження і котушки для намотування волосіні зображена на 
рисунку 4.1. 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
З 
33 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
¶  
Рисунок 4.1 - Підставка 
 
Намотування волосіні на котушку 
Намотування волосіні має відбуватися на котушку. Котушка 
встановлюється на насадку для встановлення котушки. Ця насадка з'єднується з 
двигуном через конічну передачу. Також встановлюється циліндрична передача 
для зменшення кількості обертів котушки. Двигун має крутитися з такою 
швидкістю, щоб волосінь була в постійному натягу. Щоб волосінь не обірвалася 
під час натягу, потрібно використовувати обмежувач обертів. При занадто 
великому натягу нитки, відбувається проворот котушки. Такий самий принцип діє 
на шуроповертах. Для того щоб шуруп не зайшов занадто сильно в матеріал, у 
шуроповерт встановлюють обмежувач, який називається тріскачка, і за занадто 
великого опору двигун починає крутитися вхолосту. Для того щоб не винаходити 
такий обмежувач, було вирішено використати тріскачку з шуроповерта. Кріплення 
для встановлення котушки показано на рисунку 4.2. 
¶  
Рисунок 4.2 - Кріплення котушки на підставці для намотування волосіні 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 34 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
Також щоб волосінь не заплутувалася в котушці, потрібно поставити 
пристрій, який акуратно намотуватиме її на котушку, тобто намотуватиме її від 
низу до верху і зверху донизу. Для цього потрібно встановити в комплекс для 
намотування волосіні кулачковий механізм, який буде піднімати і відпускати 
шпульку. У цю шпульку буде протягнута наша отримана волосінь для 3D-
принтера. За допомогою кулачкового механізму, волосінь буде то підніматися, то 
опускатися з рівною 
Для того щоб кулачковий механізм крутився з потрібною нам швидкістю 
обертання, встановлюється циліндрична передача. Також для того, щоб з'єднати 
зубчасту циліндричну передачу з віссю обертання намотування котушки, 
використовується черв'ячна передача. Також черв'ячна передача зменшує 
швидкість обертання кулачкового механізму. Черв'ячна передача показана на 
рисунку 4.3. 
¶  
 
Рисунок 4.3 - Черв'ячна передача приводу приводу намотувального 
пристрою 
 
Циліндрична передача і кулачковий механізм намотувального пристрою 
зображені на рисунку 5.4. 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 35 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
¶  
Рисунок 4.4 - Циліндрична передача і кулачковий механізм намотувального 
пристрої 
 
Двигун встановлений під підставкою на столі. Він приводить в обертання 
всю установку за допомогою конічної передачі. Розрахунок і вибір двигуна 
наведено нижче. Приблизну конструкцію всього комплексу для виробництва та 
пакування витратного матеріалу для 3D-принтера в котушку зображено на рисунку 4.5. 
 
¶  
 
Рисунок 5.5 - Конструкція для отримання витратного матеріалу для 3D-
принтера і намотування її на котушку. 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 36 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Розглянемо розрахунок для виготовлення 1 кг філаменту за годину. 
Продовжимо наступними кроками: 
 
1. Визначте бажану пропускну здатність єкструдера. У нашому випадку це 
1 кг/год. 
2. Визначте діаметр філаменту, який вам потрібен. Нехай це буде 1.75 мм. 
3. Врахуйте коефіцієнт розтягування матеріалу (якщо він застосовується). 
Для простоти припустимо, що коефіцієнт розтягування рівний 1. 
4. Визначте швидкість подачі матеріалу, використовуючи вихідні дані з 
попередніх кроків. У нашому випадку швидкість подачі матеріалу буде 1000 г/год 
або 16.67 г/хв (1 кг/год : 60 хв). 
5. Підберіть шнек єкструдера. Виберіть шнек з відповідними 
характеристиками для вашого матеріалу та діаметру філаменту. Це може включати 
розмір, форму та геометрію шнека. 
Для розрахунку за наданими формулами потрібно знати значення певних 
параметрів, таких як діаметр філаменту, маса матеріалу і час. Приведу приклад 
розрахунку для деяких умов: 
Припустимо, ми маємо наступні значення: 
- Діаметр філаменту (D): 1.75 мм 
- Маса матеріалу (M): 1000 г 
- Час (t): 60 хв 
1. Розрахунок пропускної здатності (Q): 
 
   Q = (π * D^2 / 4) * V                                                (4.1) 
 
Q = (3.14 * 1.75^2 / 4) * V 
 
2. Розрахунок швидкості подачі матеріалу (V): 
 
   V = M / t                                                   (4.2) 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 37 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
V = 1000 г / 60 хв 
 
3. Розрахунок швидкості витягування (P): 
 
   P = π * (D/2)^2 * v                                     (4.3) 
 
P = 3.14 * (1.75/2)^2 * v 
 
4. Розрахунок витягненої довжини філаменту (L): 
 
L = Q / P                                            (4.4) 
 
Для розрахунку витягненої довжини філаменту (L) використовуючи дані з 
попередніх кроків, підставимо відповідні значення до формули: 
За умовами, де: 
Q = (3.14 * 1.75^2 / 4) * V 
 
V = 1000 г / 60 хв 
 
P = 3.14 * (1.75/2)^2 * 400 
 
Підставляючи значення, ми отримуємо: 
 
Q = (3.14 * 1.75^2 / 4) * (1000 г / 60 хв) 
 
Q = 9.616 г/хв 
 
P = 3.14 * (1.75/2)^2 * 400 
 
P = 963.03 мм^3/хв 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 38 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
L = (9.616 г/хв) / (963.03 мм^3/хв) 
 
Для зручності конвертуємо мм^3 в метри: 
 
L = (9.616 г/хв) / (963.03 * 10^-6 м^3/хв) 
 
L = 0.00998 км 
 
Отже, витягнена довжина філаменту за годину становить приблизно 0.00998 
км або 9.98 метрів. 
Зверніть увагу, що це приблизні значення, і реальні результати можуть 
варіюватися залежно від конкретної системи єкструзії та умов виробництва. 
Застосувавши введені значення, ви зможете провести розрахунок, 
використовуючи вказані формули та враховуючи вказані умови. Будь ласка, 
зверніть увагу, що це лише приклад, і реальні значення та параметри будуть 
залежати від вашої конкретної ситуації. 
 
 
4.2 Розробка ПО комплексу  
Щоб комплекс переробки АВS-пластику та виготовлення витратних 
матеріалів для 3D-принтера працював в автоматизованому режимі, потрібно 
зібрати схему управління з мікроконтролером Arduinomega. Після потрібно 
написати програму управління для мікроконтролера Arduino. Після того, як 
програма буде написана, вона повинна перевіритися в програмі від Arduino. Для 
того щоб написати програму, потрібно завантажити та встановити програму для 
мікроконтролера ArduinoIDE. Для того щоб мікроконтролер Arduinomega 
потрібно встановити драйвер для мікроконтролера CH341SER. Цей драйвер можна 
завантажити з будь-якого сайту у всесвітній мережі інтернет. Для зручної та 
правильної  роботи  з  інфрачервоними  сигналами  потрібно  використовувати 
бібліотеку IRremote.h. Її також можна завантажити у всесвітній мережі інтернет. 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
З 
39 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Для того щоб встановити цю бібліотеку, потрібно скопіювати її вміст у 
папку arduino-1.x/libraries/ IRremote. Де arduino-1.x - це папка, куди встановлена 
програма для мікроконтролера Arduino IDE. Після всієї інсталяції бібліотеки, файл 
буде доступний у програмі, і її можна використовувати в програмі 
мікроконтролера, обравши її за адресою: arduino- 
1.x/libraries/IRremote/IRremote.cpp і IRremote.h. Після того, як підготували 
програму від Arduino, обирають бібліотеку і пишуть програму для Arduino. Мова 
програмування Arduino схожа з мовою програмування C++. 
У програмі ArduinoIDE пишеться програма. Скетч програми показано 
нижче. 
¶#include<Wire.h> // Під'єднаємо бібліотеку для роботи з I2C-розширювачем 
портів #include<IRremote.h> // Під'єднаємо бібліотеку для роботи з ІЧ-сигналами 
#include<IRremoteInt.h> 
constint RECV_PIN_1 = 11; // використовується 11 порт для1-ого ІЧ 
приймача, що йде з ДА 
constint RECV_PIN_2 = 10; //використовується 10 порт для2-ого ІЧ 
приймача, що йде з МініТПА 
constint RECV_PIN_3 = 9; //використовується 9 порт для3-ого ІЧ приймача, 
що йде з НУ 
constintRelay_Chn_1 = 5; //Використовується 5 порт для 1-ого релейного 
модуля (ДА) constint Relay_Chn_2 = 6; //Використовується6порт для 2-ого 
релейногомодуля 
(МініТПА) 
constintRelay_Chn_3 = 7; //Використовується 7 порт для 3-ого релейного 
модуля (НУ) 
IRrecv1irrecv1(RECV_PIN_1); IRrecv2irrecv2(RECV_PIN_2); 
IRrecv3irrecv3(RECV_PIN_3); Decode1_results1 results1; Decode2_results2 results2; 
Decode3_results3 results3; 
constintledPin = 13; //Вхідне увімкнення ІЧ-діодів 
voidsetup() 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
З 
40 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
{ 
pinMode(RECV_PIN_1, INPUT); // ініціюємо як вхід pinMode(RECV_PIN_2, 
INPUT); // ініціюємо як вхід pinMode(RECV_PIN_3, INPUT); // ініціюємо як вхід 
pinMode(ledPin_1, OUTPUT); // ініціюємо як вихід на 1 реле pinMode(ledPin_2, 
OUTPUT); // ініціюємо як вихід на 2 реле pinMode(ledPin_3, OUTPUT); // ініціюємо 
як вихід на 3 реле pinMode(ledPin_4, OUTPUT); // ініціюємо як вихід ІЧ-діода 
¶Serial.begin(9600); //задаємо швидкість спілкування. У нашому випадку з 
комп'ютером/ 
¶Irrecv1.enableIRIn1();// увімкнення першого приймача 
Irrecv2.enableIRIn2();// увімкнення другого приймача Irrecv3.enableIRIn3();// 
увімкнення третього приймача 
} 
voidloop() 
{ 
{ 
digitalWrite(ledPin, HIGH); // ІЧ-діод загоряється 
} 
{ 
if (irrecv1.decode1(& results1)){ // якщо сигнал прийшов на перший ІЧ 
приймач 
digitalWrite(ledPin_1, !digitalRead (ledPin_1)),Serial.println(" ledPin_1 
!digitalRead "); } 
} //вмикається перше реле, яке відключає ДА irrecv.resume(); 
// приймаємо наступну команду 
{ 
if (irrecv2.decode2(& results2)){ // якщо сигнал прийшов на другий ІЧ-
приймач 
digitalWrite(ledPin_2, ! digitalRead(ledPin_2)),Serial.println(" ledPin_2 
!digitalRead "); } 
} вмикається друге реле, яке відключає МініТПА irrecv.resume(); // 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
З 
41 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
приймаємо наступну команду 
{ 
if (irrecv3.decode3(& results3)){ // якщо сигнал прийшов на третій ІЧ-
приймач 
digitalWrite(ledPin_3, !digitalRead(ledPin_3)),Serial.println(" ledPin_3 
!digitalRead "); } 
} вмикається третє реле, яке відключає НУ irrecv.resume(); 
} 
¶Після написання програми для мікроконтролера Arduino, її потрібно 
компілювати. У процесі компіляції програма перевіряється, і виявляються 
помилки, які потрібно виправити. Розроблена програма пройшла компіляцію і 
виявлених помилок не виявлено. Після компіляції мікроконтролер Arduino 
підключається до комп'ютера за допомогою usb шнура. Далі встановлюються 
драйвери на Arduino. Після всіх виконаних операцій, написана програма 
заливатиметься в Arduino. Як закінчиться заливка програми в Arduino, вийде 
повідомлення, що все завантаження завершено. Далі мікроконтролер від'єднується 
від комп'ютера і з'єднується зі схемою управління комплексу переробки abs 
пластику та виготовлення витратних матеріалів для 3D-принтера. 
Підключається живлення в 9 вольт до мікроконтролера Arduino. 
Перевіряється працездатність усієї схеми управління. 
 
 
 
 
  
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 42 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
5 Технологічний розділ 
 
Покращити якість роботи електронних систем з одночасним підвищенням 
надійності, зменшенням маси, габаритних розмірів і використання енергії при 
мінімальних затратах можливо за рахунок використання методів і засобів 
мікроелектроніки і комплексної мініатюризації[28-33]. 
Для мікроелектронної апаратури характерно збільшення кількості вузлів, 
виконаних на основі цифрових схем, котрі виготовлені засобами 
напівпровідникової або гібридної технології. 
Однією з особливостей проектування мікроелектронної апаратури 
являється розширення можливостей стандартизації схемних рішень. 
При функціонально-вузловому проектуванні гостро постає питання 
електричного, конструктивного і технологічного узгодження інтегральних схем і 
мікрозбірок, відмінних конструктивним виконанням, напругою живлення, рівнем 
вхідних та вихідних сигналів. 
Технологічність конструкції друкованих плат (ДП) – пристосованість 
конструкції ДП до обмеженої витрати трудових, матеріальних і енергетичних 
ресурсів на підготовку виробництва і промисловий випуск у заданій кількості по 
вищій категорії якості (виробнича технологічність) і при технологічному 
обслуговуванні і ремонті (експлуатаційна технологічність). Виробнича 
технологічність ДП визначається трудомісткістю виготовлення. Експлуатаційна 
технологічність ДП оцінюється контролездатністю і взаємозамінністю. [28-33] 
 
 
5.1 Обґрунтування вибору варіанта технологічного процесу 
Для друкованої плати вибирається наступна схема технологічного процесу 
складання і монтажу радіоелементів. 
Складання і монтаж вузлів конструкції з ручним встановленням 
радіоелементів при використанні методу індивідуальної пайки. 
1. Заготівельні операції[28-33]: 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 43 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
• підготовка ЕРЕ до монтажу; 
• складання друкованої плати. 
2.  Складання і монтаж вузлів; 
3.  Операції пайки монтажних з’єднань на ДП. 
4.  Контроль. 
Типові операції складання і монтажу апаратури на ДП мають визначену 
структуру. 
Операції підготовки радіоелементів до складання[28-33]: 
1.  Контроль радіоелементів по номіналам «придатний-непридатний»; 
2.  Рихтовка виводів; 
3.  Підрізка виводів; 
4.  Загинання виводів; 
5.  Вкладка радіоелементів в технологічні касети; 
6.  Лудження виводів радіоелементів; 
7.  Формування виводів радіоелементів. 
Операції складання ДП[28-33]: 
1.  Встановлення на плату пустотілих заклепок-пістонів; 
2.  Встановлення на плату контактів; 
3.  Встановлення на плату перемичок; 
4.  Встановлення на плату штирів; 
5.  Встановлення на плату радіоелементів; 
6.  Підготовка виводів радіоелементів; 
7.  Доскладання плати; 
8.  Контроль правильності і якості встановлення радіоелементів. 
Операції пайки монтажних з’єднань на ДП[28-33]: 
1.  Обезжирення плати; 
2.  Флюсування місць пайки; 
3.  Пайка з’єднань на платі; 
4.  Допайка з’єднань; 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 44 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
5.  Промивка плати; 
6.  Висушування плати. 
 
 
5.2 Загальні вимоги до монтажу[28-33] 
Елементи при закріпленні їхніх виводів повинні бути по можливості 
розташовані так, щоб напис їхнього номіналу і маркірування були добре видні з 
однієї сторони та були зручні для читання. 
Проводи не повинні мати ушкоджень при монтажі (підпалів, надрізів і т.п.), 
що знижують їх механічну або електричну тривкість. 
Провідники перетином 0,35 мм і менше варто кріпити з виконанням повного 
обороту навколо контактного пелюстка, проводи перетином понад 0.35 мм - не 
менше обороту. 
Всі закріплені на пелюстках кінці монтажних проводів повинні бути щільно 
обжаті. 
При кріпленні проводів до контактних пелюстків необхідно ввести жилу в 
отвір пелюстка і загнути її по радіусі з утворенням гачка. 
 
5.3 Загальні вимоги до пайки[28-33] 
На якість паяних з’єднань суттєво впливають не тільки технологічні умови 
проведення процесу пайки, але і правильний вибір матеріалів: флюсів, припоїв, 
очисних рідин. Флюси, утворюючи рідину і газоподібну зони, які оберігають 
поверхню металу і розплавленого припою від окислення, розчиняють і видаляють 
вже існуючі плівки оксидів і забруднень з поверхні, покращують змочування 
металу з припоєм. Вибір флюсу проводиться виходячи з потрібної хімічної 
активності, яка повинна бути найбільшою в інтервалі температур, який 
визначається температурами плавлення припою. Він повинен швидко і рівномірно 
розтікатися по зпаювальних матеріалах, добре проникати в зазори і видалятися з 
них, легко витиснюватися розплавленим припоєм, бути термічно стабільним, не 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
З 
45 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
виділяти шкідливих для здоров’я газів, не викликати корозію паяючих металів і 
припоїв. 
В якості припоїв використовуються різні кольорові метали та їх сплави, які 
мають більш низьку температуру, ніж з’єднувані метали. Виходячи із температури 
плавлення припої поділяються на низько-, середньо- і високотемпературні. Для 
пайки монтажних з’єднань РЕА використовують переважно низько- і середньо 
температурні припої Тпл< 450 °C. Основними компонентами припоїв є олово і 
свинець, до яких для надання спеціальних якостей можуть добавлятися присадки 
сурьми, срібла, вісмута, кадмія. Так срібло і сурма підвищують, а вісмут і кадмій 
зменшують температуру плавлення і затвердіння припою. Вибір марки припою 
визначається призначенням і конструктивними особливостями виробів, типом 
основного металу і технологічного покриття, максимально допустимою 
температурою при пайці, а також технічних і технологічних вимог до паяних 
з’єднань. До технічних вимог відносяться: достатня механічна міцність і 
пластичність; задані теплопровідність і електричні характеристики; коефіцієнт 
термічного розширення (КТР) близький до КТР паяючого металу; корозійна 
стійкість як в процесі пайки, так і при експлуатації. 
Технологічні вимоги до припою передбачають добру змочуваність 
з’єднуваним ним металів, високі капілярні якості, малий температурний інтервал 
кристалізації для виключення появи пор і тріщин в паяних з’єднаннях. Пайка 
монтажних з'єднань повинна забезпечуватися надійністю електричного контакту і 
необхідною механічною тривкістю. 
Кількість флюсу, який наноситься на місце пайки, повинний бути 
мінімальним. Не припускається багате змочування флюсом місць пайки. Монтажні 
з'єднання варто лудити і паяти. Необхідно дотримуватися обережності від зайвого 
перегріву монтажних виробів, оплавлення ізоляції проводів і ізолюючих трубок, 
ослаблення або відпаювання контактних пелюстків, планарних або круглих виводів 
виробів електронної техніки. 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 46 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Місце пайки повинне бути достатньо прогрітим за допомогою паяльника з 
забезпеченням повного розтікання розплавленого припою і відсутністю 
можливості появи помилкової пайки. Після пайки спаяне місце необхідно остудити 
при цьому спаяні вироби повинні бути нерухомими. Тривалість пайки виводів 
виробів електронної техніки повинна бути мінімально необхідною і бути не більш 
тривалості вказаної в ТВ на дані вироби електронної техніки або в технологічних 
рекомендаціях на пайку елементів. Якщо така вказівка відсутня, то орієнтовна 
тривалість пайки повинна бути не більше 5 с. 
Поверхня монтажних з'єднань повинна мати глянсовий вид без видимих 
пор, забруднень, напливів, гострих опуклостей припою, сторонніх вкраплень або 
окислів. Припій повинен заливати місце з'єднання виробів електронної техніки з 
усіх боків, заповнювати щілини і зазори між проводами і контактами. Кількість 
припою для пайки монтажних з'єднань повинно бути мінімальним. Паяння повинне 
забезпечувати при зовнішньому огляді розташування контурів підпаяних проводів. 
При монтажі штепсельного роз’єму припускається незначний наплив 
припою на зовнішню поверхню контакту. Не припускаються каплевидні і 
шиповидні напливи. Температуру жала паяльника необхідно контролювати 
приладом 4-703 МГ2.821.Э1649 або МПП-254М. 
 
5.4 Зальні вимоги до технологічного контролю[28-33] 
Змонтовані плати піддаються технічному контролю. Загальна структура 
контрольних операцій включає візуальний контроль монтажу, автоматичний 
контроль правильності монтажних з’єднань, функціональний контроль зібраних 
плат. Шляхом зовнішнього огляду і порівняння із зразками провіряють тип, 
номінальне значення, маркування, якість лудження виводів, відсутність подряпин, 
сколів, тріщин корпуса і пошкодження надписів. 
Всі контрольні операції повинні бути виконані відповідно до технічних 
умов і вимог і без погіршення якості монтажу. 
Надійність монтажних з'єднань перевіряється при зовнішньому огляді. 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 47 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Механічну тривкість монтажних з'єднань припускається перевіряти 
вибірково, але не більш одного разу в процесі приймання монтажу. Зусилля 
повинно бути спрямоване уздовж осі припаяного проводу і не повинно 
перевищувати 0,5 кг. В окремих випадках припускається перевірка пінцетом, на 
губки якого повинні бути надягнуті ізоляційні трубки. 
Контроль правильності електричних з’єднань є необхідною операцією 
перед настройкою. В одиничному і дрібносерійному виробництві цю операцію 
виконують вручну за допомогою універсальної вимірювальної апаратури по картам 
опорів і монтажній схемі. 
В масовому виробництві широко використовують автоматичні тестери, які 
працюють по принципу неврівноваженого моста. Плата через з’єднувачі 
підключається до тестера, який по розробленій програмі перевіряє омічний опір 
кожної електричної ділянки і визначає її стан. Плати, які не пройшли перевірку 
монтажу поступають на ділянку ремонту. Годні плати поступають на 
функціональний контроль, де перевіряють логічні зв’язки елементів за допомогою 
діагностичних тестів. Плати, які мають відхилення вихідних параметрів 
поступають на регулювання, а несправні - на ремонт. 
Якість паяного з'єднання проводів перетином 0,12 мм2 і менше повинно 
перевірятися візуально. 
При контролі якості монтажу забороняється перегинати провід біля пайки. 
Перевірену пайку контролер повинний відзначати кольоровим лаком, що 
наноситься на місце спаю у виді невеличкого акуратної точки, що не мішає 
подальшому контролю пайки. Зафарбування лаком усієї пайки не припускається. 
Позначка повинна завдаватися відразу ж після перевірки кожної пайки. 
При об'ємному монтажі на друкованих платах припускається за 
узгодженням із замовником не робити нанесення що перевіряються паянь лаком. 
 
5.5 Загальні вимоги до складання[28-33] 
До виконання роботи зі складання ДП припускаються особи, що атестовані 
по операціях даного технологічного процесу. 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
З 
48 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Робітник при виконанні будь-якої виробничої задачі відповідає за якість 
виконання роботи і при здачі продукції майстру повинен відокремити придатну 
продукцію від браку. 
Складання і монтаж ДП у міру необхідності робітник повинен вести по 
індивідуальних технологічних картах і еталонних зразках. Складання компонентів 
на ДП складається із подачі їх до місця установки, орієнтація виводів відносно 
монтажних отворів чи контактних площадок, спряження із складальними 
елементами і фіксація в потрібному положенні. Воно в залежності від характеру 
виробництва може виконуватися вручну, механізованим чи автоматизованим 
методами. Використання ручного складання економічно доцільно при виробництві 
не більше 15 тис. Плат в рік партіями по 100 штук. На кожній платі повинно бути 
розміщено не більше 100 елементів, в тому числі 11 інтегральних мікросхем. 
Суттєвою перевагою ручного складання є можливість постійного візуального 
контролю, що дозволяє використовувати відносно великі допуски на розміри 
виводів, контактних площадок і монтажних отворів[28-33].  
Всі операції необхідно робити з дотриманням вимог з техніки безпеки, 
виробничої санітарії й охороні праці. 
Технологічні витримікроконтролери, що вказуються в технологічному 
процесі, повинні фіксуватися в спеціальному журналі і технологічному паспорті. 
Час технологічних витримок необхідно контролювати по часах відповідно до      
ГОСТ 3309. 
При перерві виробництва більше одного місяця необхідно робити складання 
контрольної групи складальних одиниць і виробів по технологічному процесі в 
кількості не менше 5 штук під спостереженням технолога цеху. 
При складанні і здачі виробів необхідно додержуватися вимоги відповідно 
до СТП-803-78-87. 
Припускається використання технологічний тари АЛ7890-3054,        АЛ1056-
3190. 
 
 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
З 
49 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
5.6 Нормування монтажних робіт[28-33] 
Нормування монтажних робіт виконують на підставі карт технологічних 
процесів, що визначають порядок виконання операцій, використання приладів, 
інструментів, матеріалів, а також режимів опрацювання і нормативів часу. При 
використанні вищевказаних даних можна розрахувати норми часу на різноманітні 
технологічні варіанти процесів. 
Розрахунок норм штучного часу на операцію (хв.) визначається по 
формулі[28-33]: 
Тшт = Топ ⋅ (1+К/100)                                                  (5.1) 
де Тшт – норма штучного часу, хв.; 
     Топ – оперативний час, хв.; 
     К – час на організаційно-технологічне обслуговування робочого місця, 
відпочинок і власні потреби у відсотках від оперативного часу, 14 %. 
Tшт = Tоп ⋅К                                                          (5.2) 
Відповідно до складального креслення ДП монтаж виробів електронної 
техніки на ДП має такі наступні переходи, що приведені в таблиці 5.1. 
Таблиця 5.1 – Оперативний час на виконання операцій по монтажу 
друкованої плати[28-33] 
№п Кількість Оп, год, 
Назва роботи t∑, хв 
/п елементів, шт. Топ, хв. 
1 Лудження резисторів 6 0,179 1,07 
Лудження 
2 8 0,179 1,432 
конденсаторів 
3 Лудження мікросхем 1 0,839 0,839 
Вирівнювання виводів 
4 виробів 50 0,105 5,25 
електронної техніки 
 
 
 
 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
З 
50 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
Продовження таблиці 5.1 
 
Зачищення виводів 
5 виробів 50 0,155 7,75 
електронної техніки 
Обрізання виводів 
6 виробів 50 0,074 3,7 
електронної техніки 
Установлення 
7 6 0,168 1 
резисторів 
Установлення 
8 8 0,138 1,1 
конденсаторів 
Установлення 
9 інтегральних 1 0,336 0,336 
мікросхем 
Пайка кінців виводів 
15 виробів 50 0,164 8,2 
електронної техніки 
Всього   30,7 
 
Тшт = 30,7 ⋅ (1+14/100) = 34,99 хв. 
В додатку  наведений комплект документів на технологічний процес та 
монтаж виробів електронної техніки на плату процедурного годинника. 
 
 
  
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 51 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
6 Спеціальний розділ 
 
 
6.1 Економічне обґрунтування розробки екструдерної системи для 
виготовлення філаменту. 
Аналіз ринку: 
За останні роки спостерігається стрімкий ріст популярності 3D-друку в 
різних секторах, включаючи медицину, виробництво, архітектуру та освіту. Цей 
тренд створює значний попит на якісний філамент для виготовлення 3D-моделей. 
Причиною цього попиту є зручність, швидкість та можливість виготовляти 
унікальні вироби з використанням 3D-друку. Однак, багато постачальників 
філаменту не завжди здатні задовольнити вимоги щодо якості, різноманітності 
матеріалів та гнучкості виробництва. 
Потенційний ринок: 
Розробка власної екструдерної системи для виготовлення філаменту 
відкриває можливості для входу на цей швидко зростаючий ринок. Власне 
виробництво філаменту дозволяє контролювати якість продукту та забезпечувати 
належну різноманітність матеріалів. Ви можете пропонувати різні типи філаменту, 
такі як PLA, ABS, PETG та інші, задовольняючи потреби різних галузей. Це 
дозволить вам зайняти певну нішу на ринку та залучити широке коло клієнтів, 
включаючи індивідуальних користувачів, малі підприємства та великі 
виробництва. 
Зниження витрат: 
Одним із ключових економічних аспектів розробки власної екструдерної 
системи є зниження витрат на філамент.  Закупівля філаменту у постачальників 
може бути витратним елементом для бізнесу, особливо при великому обсязі 
виробництва. Розробка власної екструдерної системи дозволить вам значно 
знизити ці витрати. Перш за все, ви будете мати повний контроль над процесом 
виробництва, починаючи від вибору сировини до контролю якості кінцевого 
продукту. Це дозволить ефективно використовувати ресурси та знизити витрати на 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 52 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
сировину. Крім того, оптимізація процесів виробництва, використання 
енергоефективного обладнання та раціоналізація виробничих процесів дозволять 
додатково знизити витрати і покращити економічну ефективність вашого 
підприємства. 
Гнучкість у виробництві: 
Однією з ключових переваг розробки власної екструдерної системи є 
можливість гнучкого виробництва філаменту. Ви матимете можливість 
контролювати різноманітність і якість виготовленого філаменту. Ви зможете 
пристосувати процес виробництва до різних вимог клієнтів, включаючи розмір, 
форму, колір та матеріал філаменту. Це дасть вам перевагу на ринку, оскільки ви 
зможете задовольнити специфічні потреби різних клієнтів. 
Потенційний додатковий дохід: 
Розробка власної екструдерної системи не тільки дозволить вам 
задовольнити потреби власного виробництва філаменту, але і створить можливість 
отримання додаткового доходу. Ви зможете реалізувати виготовлений філамент 
іншим користувачам 3D-друку 
Диверсифікація бізнесу: 
Розробка екструдерної системи для виготовлення філаменту дає можливість 
розширити діапазон продуктів і послуг вашого бізнесу. Ви зможете пропонувати 
як готовий філамент для 3D-друку, так і екструдерні послуги, де клієнти можуть 
привозити власну сировину для переробки у філамент. Це дозволить вам 
привернути ширший спектр клієнтів і розширити свою клієнтську базу. 
Підвищення конкурентоспроможності: 
Можливість виробництва власного філаменту дає вам конкурентну перевагу 
на ринку. Ви зможете контролювати якість продукту, пристосовуватися до змінних 
потреб клієнтів і надавати персоналізовані рішення. Це дозволить вам зайняти 
сильну позицію в галузі 3D-друку і конкурувати з іншими постачальниками 
філаменту. 
Інноваційний потенціал: 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 53 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Розробка власної екструдерної системи відкриває можливості для 
постійного розвитку та впровадження нових інновацій у виробництво філаменту. 
Ви можете експериментувати з новими матеріалами, поліпшувати процеси 
виробництва та впроваджувати нові технології, що дозволяють отримати унікальні 
характеристики філаменту. Це дає вам можливість бути передовими на ринку та 
залучати інноваційно налаштованих клієнтів. 
Висновок: 
Розробка екструдерної системи для виготовлення філаменту має значний 
економічний потенціал. Власне виробництво філаменту дозволяє зайняти нішу на 
швидко зростаючому 
 
 
6.2 Охорона праці 
Аналіз небезпек та шкідливостей, які виникають в лабораторії  ремонту 
радіоелектронного обладнання 
З метою виявлення резервів зростання продуктивності праці в сучасному 
виробництві все зростаюче значення набуває упровадження наукової організації 
праці, розробка найраціональнішої організації робочих місць, а також своєчасного 
і якісного їх обслуговування. 
В даному розділі бакалаврської роботи проаналізуємо умови праці 
робітників радіотехнічної лабораторії підприємства, де проводяться роботи з 
ремонту елементів різноманітного електронного обладнання, зокрема, систем для 
виготовлення філаменту. В більшості приладів систем управління одним з 
основних вузлів є друкована плата. Тому, перш-за-все, необхідно проаналізувати 
шкідливості, що виникають в процесі виготовлення і монтажу друкованої плати.  
Цей процес полягає в установці радіоелементів на друковану плату і паяння 
паяльником або паяльною станцією. Для своєчасного видалення диму і парів 
припою, шкідливих і токсичних речовин - робочі місця повинні бути обладнані 
витяжною вентиляцією для своєчасного  видалення шкідливих речовин. 
Вентиляцію необхідно побудувати за принципом системи витяжної вентиляції на 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
З 
54 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
кожному робочому місці з об'єднанням, потім, в загальний вентиляційний потік. 
Процес паяння супроводжується забрудненням сполуками свинцю повітряного 
середовища, робочих поверхонь, одягу і шкіри рук працівників. Це може привести 
до свинцевих отруєнь організму і викликати зміни складу крові, нервової системи 
і судин. З метою попередження отруєння свинцем, ділянки паяння повинні бути 
обладнані відповідно вимог НАОП 1.4.32-2.87-81 «Паяння свинцево-олов’яними 
припоями. Вимоги безпеки». 
В приміщеннях, де проводиться паяння пропоєм, який містить свинець, для 
запобігання попадання свинцю в організм не дозволяється берегти особисті речі, 
приймати їжу, палити, а також стирати робочий одяг удома. Робоче місце 
монтажника необхідно обладнати місцевою витяжною вентиляцією, яка б 
забезпечувала концентрацію свинцю в робочій зоні не більше ГДК – 0,01 мг/м3. Для 
запобігання опіків і забруднення свинцем шкіри рук працюючих, їм повинні бути 
видані серветки для видалення зайвого припою з жала паяльника, а також пінцети 
для підтримки дроту, який припаюється, і для подачі припою до місця паяння, якщо 
відсутня автоматична подача. 
При монтажних роботах, пов'язаних з небезпекою засмічення опіку або 
очей, повинна бути передбачена видача працюючим окулярів відповідно ДСТУ EN 
166:2017 «Засоби індивідуального захисту очей». Для захисту від окислення місць 
паяння застосовують флюси, каніфольно-спиртовий, хлористий цинк при паянні і 
при лудінні припоями ПОС. 
Каніфоль дратує шкіру, може викликати сип, а хлористий цинк може 
викликати сильне роздратування, пропалити шкіру і слизові оболонки. 
Після паяльних робіт, виконаних вручну паяльником і для попередження 
професійних захворювань необхідно після закінчення роботи полоскати руки 
однопроцентним розчином оцтової кислоти, мити їх гарячою водою з милом, 
прополіскувати рот, чистити зуби і приймати теплий душ. Для знежирювання 
деталей застосовуються органічні або поверхнево-активні речовини-добавки. 
Для виключення впливу на оточуюче середовище застосовується ПАВ: МЦ-
10, ДТ-7 і ін. Крім того, при використанні легкозаймистих рідин (ЛЗР), вентиляція 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 55 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
повинна бути виконана у вибухонебезпечному виконанні, що здорожує проект в 
цілому. Використання місцевої витяжної вентиляції засновано на уловлюванні 
шкідливих речовин і видаленні їх безпосередньо у джерела їх утворення. ДСТУ-Н 
Б А.3.2-1:2007 визначає вимоги до змісту речовин в робочій зоні і вплив їх на 
організм людини.  
 
Таблиця 6.1 - Основні технічні характеристики м’яких припоїв 
для пайки електричним паяльником 
Міцність 
Склад % від Температура 
Марка при 
загальної плавлення Область використання 
припою розтягненні 
маси ˚С 
кг/мм 
Олово - 12,5 
Свинець - Для пайки и лудіння 
Сплав 25 деталей, чутливих до 
68,5 – 
Вуду Вісмут - 50 перегріву, для виготовлення 
Кадмій - запобіжників, токсичний 
12,5 
Олово - 6,9 
Для пайки и лудіння 
Свинець - 
Сплав деталей, чутливих к 
45,1 79 – 
д’Арсе перегріву, для виготовлення 
Вісмут - 
запобіжників 
45,3 
ПОСВ- Олово - 25 
Для пайки и лудіння 
50 Свинець - 
94 – деталей, чутливих до 
Сплав 25 
перегріву 
Розе Вісмут - 50 
 
 
 
 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 56 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Продовження таблиці 6.1 
Олово - 33,4 
Свинець - 
ПОСВ- Для пайки деталей з міді, 
33,3 130 – 
33 латуні 
Вісмут - 
33,3 
Для пайки и лудіння 
Олово - 61 
струмопровідних частин з 
ПОС-61 Свинець - 190 4,3 
міді, латуні і бронзи з 
39 
герметичним швом 
Олово - 61 
Для лудіння і пайки тонких 
ПОС- Свинець - 
192 4,5 мідних дротів і друкованих 
61М 37 
провідників 
Мідь - 2 
Олово - 90 Для лудіння і пайки посуду 
ПОС-90 Свинець - 220 4,9 для харчування і медичних 
10 інструментів 
Для лудіння і пайки 
Олово - 40 
контактних поверхонь в 
ПОС-40 Свинець - 238 3,8 
радіоапаратурі і деталей з 
60 
оцинкованої стали 
Олово - 30 
Для лудіння і пайки деталей 
ПОС-30 Свинець - 266 3,2 
з міді, її сплавів і сталі 
70 
Олово - 10 Для лудіння і пайки 
ПОС-10 Свинець - 299 3,2 контактних поверхонь в 
90 радіоапаратурі 
 
 
 
 
 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 57 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Продовження таблиці 6.1 
Олово - 55 Для пайки тонкостінних 
Авіа - 1 Цинк - 25 200 – деталей з алюмінію і його 
Кадмій - 20 сплавів, токсичний 
Олово - 40 
Цинк - 25 Для пайки тонкостінних 
Авіа - 2 Кадмій - 20 250 – деталей з алюмінію і його 
 Алюміній - сплавів, токсичний 
15 
 
Примусова витяжна вентиляція повинна забезпечувати: 
- досить ефективне відсмоктування пари і токсичних речовин; 
- потік повітря не повинен порушувати комфортність роботи; 
- оптимальна швидкість повітря дорівнює 1,0 м/с. 
Особливе значення також має правильне улаштування робочих місць 
монтажників електромонтажних схем (ЕМС), параметри яких відповідають ДСТУ 
8604:2015. В лабораторії основні параметри робочих місць наступні: 
- висота робочого місця 730 мм; 
- висота сидіння стільця регулюється залежно від зросту працівників; 
- кут нахилу спинки стільця регулюється у межах 0-15 град. 
В результаті проведення ергономічного дослідження можна затверджувати, 
що параметрів робочих місць монтажників значних відхилень від допустимих не 
мають. 
Лабораторія розташована на 1-му поверсі цегляної двоповерхової будівлі. 
Приміщення розраховане на п′ятьох одночасно працюючих чоловік. Лабораторія 
має наступні розміри: довжина 6 м,  ширина 4 м,  висота 3,2 м. Площа, яка припадає 
на одного працівника – 4,8 м2, об’єм – 15,36 м3, що відповідає вимогам ДБН 2.2.28-
2010. 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 58 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Робочою зоною працівника являється 70% лабораторного приміщення, в 
якому встановлено обладнання. Робоче місце являється постійним, тому що 
робітник знаходиться на ньому більше 50% свого робочого часу. 
Робота працівника відноситься до категорії 2-а (фізична робота середньої 
тяжкості), тому що вона супроводжується час від часу переносом предметів 
(друкована плата – до 1 кг). Лаборант працює сидячи, інколи змінюючи положення 
по бажанню. Робоче місце відповідає ДСТУ 8604:2015. 
Параметри мікроклімату: фактична температура на робочому місці в 
холодний період року складає 20-22 оС, в теплу 26-28 оС , що відповідає ДСН 
3.3.6.042-99; фактичне значення відносної вологості повітря в холодний період 
року складає 40-60%. В теплий період року вологість складає 45-50%. Швидкість 
руху повітря: не більше 0,1 м/с. Фактичні параметри мікроклімату задовольняють 
ДСН 3.3.6.042-99. 
Класифікація приміщення лабораторії за ступенем небезпеки ураження 
електричним струмом - приміщення без підвищеної небезпеки. Приміщення є 
сухим з нормальною температурою повітря, в ньому відсутні ознаки запиленості. 
Вся електрична проводка до столів, де розташований комп′ютер та паяльні станції, 
захищена від механічних ушкоджень. На робочому місці працівника знаходиться 
гумовий килим, що відповідає НАОП 1.4.32-2.88-88. Обладнання підключено до 
заземлюючої шини. Болт заземлення знаходиться на задній панелі обладнання. 
Болт с різьбою М6 та контактна площадка d=16мм, що відповідає ДСТУ Б В.2.5-
82:2016. 
Відповідно ДСТУ Б В.1.1-36:2016 приміщення за вибухопожежо-
небезпекою відноситься до категорії В, тому що в ньому є тверді горючі речовини 
(меблі із дерева, гумовий килим і т.п.), які можуть загорятися при наявності 
джерела вогню та доступу повітря. При виникненні пожежі люди евакуюються з 
лабораторії шляхом виходу в коридор, що має вихід назовні через вестибюль. 
По групі загоряння – згораємі та характеристиці будматеріалів, несучі 
залізобетонні конструкції відносяться до малогорючих відповідно ДБН В.1.1.7-
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 59 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
2016. Для створення пожежної безпеки в приміщені передбачений вуглекислотний 
вогнегасник ВВК-5, який висить на стіні праворуч від входу та протипожежна 
димова сигналізація – чотири датчика ИП 212, які розташовані на стелі відповідно 
ДБН В.2.5-56-2014. 
Найменший об’єкт розрізнення у працівників – отвір друкованої плати, 
розмір якої 0,5мм, що відповідає 3-му розряду зорової праці. 
Лабораторія має бічне природне освітлення через вікна. У світлу пору доби 
природне освітлення в приміщенні створюється двома вікнами розміром 1,5х1,2 м 
кожне. В темну пору доби штучне освітлення створюється за допомогою чотирьох 
люмінесцентних світильників з лампами типу ЛБ-80. При цьому нормований рівень 
штучного освітлення складає: Ен=300 лк. Вказані параметри освітлення 
відповідають ДБН В.2.5-28-2018. 
Джерела вібрації в даній лабораторії відсутні, то рівень вібрації відповідає 
вимогам ДСН 3.3.6.039-99. 
В даному приміщенні рівень шуму визначається в основному шумом від 
обладнання лабораторії, принтеру та  вентиляційного пристрою ПК і не перевищує 
50дБ, що відповідає ДСН 3.3.6.037-99. 
Під час роботи обладнання не виділяє в навколишнє середовище 
ультразвукових коливань, що відповідає ДСН 3.3.6.037-99. 
Фактична напруженість електромагнітного поля на робочому місці 
відповідає ДСН 3.3.6.096-2002. Джерелом електромагнітного поля є силове 
обладнання, а також змінний струм ланцюгів живлення. 
На основі проведеного аналізу небезпеки і шкідливості, які виникають при 
проведенні дослідів хімічних речовин, можна підсумувати, що приміщення, в 
якому проводиться робота відповідає санітарним нормам і вимогам правил 
безпеки, однак часом концентрація шкідливих речовин від процесів пайки може 
перевищувати установлені норми і правила. 
Тому для підвищення захисту працівника від дії шкідливих речовин, які 
знаходяться в повітрі при монтажу пристрою, необхідно розробити і влаштувати в 
приміщенні лабораторії систему витяжної механічної вентиляції. 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 60 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Розрахунок системи механічної витяжної вентиляції  лабораторії 
Розрахунок механічної вентиляції складається з наступних етапів: 
1. Визначення  необхідного повітрообміну; 
2. Розрахунок  повітроводів; 
3. Підбір вентиляторів та електродвигунів;  
Далі проведемо розрахунок за вказаними вище пунктами. 
7.2.1  Визначення необхідного повітрообміну 
Для  круглого  отвору  кількість відведеного повітря L, м3/с, визначається з 
виразу: 
                             L = π ( d 2 +9,1 d 0,6 x1,4 )vx   ,                                (6.1) 
4
 
де d  –  діаметр отвору труби  повітроводу, м ;   x – відстань від площини 
отвору до робочої зони, м ;  vx – осьова  швидкість повітря в зоні дослідів, м/с ;  
            L = π (0,22 +9,1⋅0,20,6 ⋅0,51,4 ) ⋅1=0,683  м3/с   або  L=2458  м3/год. 
4
Оскільки система вентиляції в робочому приміщені мітить чотири витяжки, 
то  кількість відведеного повітря L, дорівнює L= L1+L2+L3+L4 = 9832  м3/год 
Розрахунок  повітроводів 
Повітровід являє собою трубу, яка складається з восьми частин - l1, l2, l3, l4, 
l5, l6, l7, l8  (рис.7.1). Проведемо аеродинамічний розрахунок системи вентиляції. 
Для цього проведемо розрахунок по кожній витяжці. 
7.2.2.1 Розрахунок першої витяжки. 
Від першої витяжки відведене повітря проходить по таким частинам 
повітроводу: l1 =1,5 м ,  l5=2 м , l6 =2 м, l7 =2,8 м, l8  =1 м. 
Розрахуємо втрати тиску на місцеві опори Z, кгс/м2 : 
2
                                            Z =∑ξ( v ⋅γ ) ,                                            (6.2) 
2 ⋅g
де  ∑ξ – сума коефіцієнтів місцевих опорів на розрахунковій ділянці; 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 61 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
v2 ⋅γ = 0,0612  кгс/м2  – динамічний тиск  для  v = 1 м/с; 
2 ⋅g
l5 l6 l7 l8 
l1 l2 l3 l4 
ΣL 
L1 L2 L3 L4 
 
Рисунок 6.1 - Структурна схема вентиляційної системи 
 
Втрати тиску на місцеві опори для різних ділянок системи дорівнюють: 
2
Z v ⋅γ 2 
1=ξ1· =1,4·0,0612=0,0856  кгс/м  – для ділянки  l1 ; 2 ⋅g
2
Z v ⋅γ
5=ξ5· =1·0,0612=0,0612  кгс/м2  – для ділянки  l
2 ⋅g 5 ; 
2
Z 6=ξ · v ⋅γ
6 =1·0,0612=0,0612  кгс/м2  – для ділянки  l
2 ⋅g 6 ; 
v2
Z ⋅γ
7=ξ7· = 1,4·0,0612=0,0856  кгс/м2  – для ділянки  l
2 ⋅g 7 ; 
2
Z =ξ v ⋅γ 2 
8 8· =1·0,0612=0,0612  кгс/м  – для ділянки  l ; 
2 ⋅g 8 
Коефіцієнти місцевих опорів на розрахункових ділянках дорівнюють: ξ1 = 
1,4 для ділянки  l1 , ξ5 = 1 для ділянки  l5 ,  ξ6 = 1 для ділянки  l6 , ξ7 = 1,4 для ділянки  
l7 , ξ8 = 1 для ділянки  l8 . 
Визначимо коефіцієнт опору за формулою Альтшуля : 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 62 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
k
                                            λ = 0,11·( e + 68 )0,25     ,                                   (6.3) 
d Rе
де ke=0,1 - абсолютна еквівалентна шорсткувата поверхня повітроводу з 
листової сталі; d – діаметр повітроводу; Re – число  Рейнольдса. 
Коефіцієнт  опору для різних ділянок системи дорівнює: 
k −4 68
λ1 = 0,11·( e + 68 )0,25 = 0,11·(10 +  )0,25
4  = 0,02   для ділянки  l ; 
d R 1 
е1 0,2 9,5 ⋅10
k −4
λ  = 0,11·( e + 68 )0,25 68
5 = 0,11·(10 +  )0,25 = 0,01    для ділянки  l ; 
d Rе2 0,2 12,7 ⋅104 5 
k
λ  = 0,11·( e + 68 −4 68
6 )0,25 = 0,11·(10 + 4  )0,25 = 0,01    для ділянки  l6 ; d Rе3 0,2 12,7 ⋅10
k −4
λ  = 0,11·( e + 68 )0,25 68
 = 0,11·(10 + )0,25 
7 = 0,019    для ділянки  l ; 
d Rе4 0,2 17,8 104 7 
⋅
k −4
λ  = 0,11·( e + 68 )0,25 68
 = 0,11·(10 + )0,25
8 4  = 0,022    для ділянки  l
d R 0,2 8 ; 
е5 6,3 ⋅10
Число  Рейнольдса  дорівнює : 
v ⋅l
                                                   R  
e = ν ,                                         (6.4) 
де v - швидкість повітря, м/с; l - довжина  ділянки, м;  v= 15,7∙10-6  м2/с - 
кінематична в'язкість. 
Тоді, число Рейнольдса на розрахункових ділянках  дорівнює : 
v⋅l
R 1 1⋅1,5
e = ν =  
−6 = 9,5·104    для ділянки  l ; 
15,7 ⋅10 1 
1
v ⋅l
R 5
= ν  1⋅2
e =  = 12,7∙104   для ділянки  l ; 
5 15,7 10−6 5 
⋅
v ⋅l
R 6   1⋅2
= ν =  = 12,7∙104 
e −6   для ділянки  l6 ; 
6 15,7 ⋅10
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
З 
63 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
v ⋅l
R 7
= ν  1⋅2,8
= 4 
e −6  = 17,8·10   для ділянки  l7 ; 
7 15,7 ⋅10
v ⋅l
R 8  1⋅1
e = ν = = 6,3∙104    для ділянки  l ; 
8 15,7 10−6 8 
⋅
Втрати тиску на тертя, R кгс/м2 на 1 м круглих повітроводах визначається за 
формулою : 
λ v2
                                                 R = · ⋅γ                                               (6.5) 
d 2 ⋅g
де  λ - коефіцієнт опору тертя (для металевих повітроводів λ=0,02); d - 
діаметр повітроводу, м ;    
v2 ⋅γ  – динамічний тиск, кгс/м2 ; 
2 ⋅g
Втрати тиску на тертя для різних ділянок системи дорівнюють: 
R ���� 2
1 v ⋅γ 0,02 2 
1= ·  = ·0,0612 = 0,00612 кгс/м для ділянки  l ; 
���� 2 ⋅g 0,2 1 
���� 2
5 v ⋅γ 0,01
R5= ·  = ·0,0612 = 0,003 кгс/м2  для ділянки  l ; 
���� 2 ⋅g 0,2 5 
����6 v2 ⋅γ 0,01
R6= · = ·0,0612 = 0,003 кгс/м2  для ділянки  l6 ; ���� 2 ⋅g 0,2
���� 2
7 v ⋅γ 0,019
R 2 
7= · = ·0,0612 = 0,0061 кгс/м  для ділянки  l
���� 2 ⋅g 0,2 7 ; 
2 0,022
R8= ����8· v ⋅γ  = ·0,0612 = 0,0067 кгс/м2  для ділянки  l
���� 8 ; 
2 ⋅ g 0,2
Розрахуємо загальні втрати тиску p, кгс/м2 в повітроводі за формулою: 
                                                 p =∑ ( R ⋅l + Z )  ,                                     (6.6) 
де R – втрати тиску на тертя, кгс/м2 на 1 м; l – довжина ділянки повітроводу, 
м ;  Z – втрати тиску  на місцеві опори на розрахунковій ділянці. 
Для різних ділянок системи загальні втрати тиску дорівнюють: 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 64 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
                                      p = p + p + p + p + p  ,                         (6.7) 
1 5 6 7 8
де p = R ⋅l + Z , p = R ⋅ l + Z , p = R ⋅ l + Z , p = R ⋅ l + Z , 
1 1 1 1 5 5 5 5 6 6 6 6 7 7 7 7
p = R ⋅ l + Z . 
8 8 8 8
Отже,  p = 0,177 , p = 0,0672 , p = 0,0672 , p = 0,102 , p = 0,0679 . 
1 5 6 7 8
Тоді p = 0,481 кгс/м2 . 
6.2.2.2  Розрахунок другої, третьої та четвертої витяжки 
Від другої витяжки відведене повітря проходить по таким частинам 
повітроводу: l2 =1,5 м , l6 =2 м, l7 =2,8 м, l8  =1 м. 
За аналогічною методикою проводимо розрахунок параметрів інших 
ділянок вентиляційної системи. 
Для різних ділянок системи загальні втрати тиску дорівнюють: 
                                 p = p + p + p + p  , 
2 6 7 8
де p = R ⋅ l + Z ,  p = R ⋅ l + Z , p = R ⋅ l + Z , p = R ⋅ l + Z . 
2 2 2 2 6 6 6 6 7 7 7 7 8 8 8 8
Отже,  p = 0,177 , p = 0,0672 , p = 0,102 , p = 0,0679 . 
2 6 7 8
Тоді  p = 0,414 кгс/м2 . 
Від третьої витяжки відведене повітря проходить по таким частинам 
повітроводу: l3 =1,5 м, l7 =2,8 м, l8  =1 м. 
Для різних ділянок системи загальні втрати тиску дорівнюють: 
                                   p = p + p + p  , 
3 7 8
де p = R ⋅ l + Z , p = R ⋅ l + Z , p = R ⋅ l + Z . 
3 3 3 3 7 7 7 7 8 8 8 8
Отже,  p = 0,177 , p = 0,102 , p = 0,0679 . 
3 7 8
Тоді p = 0,347 кгс/м2 . 
Від четвертої витяжки відведене повітря проходить по таким частинам 
повітроводу: l4 =1,5 м, l8  =1 м. 
Для різних ділянок системи загальні втрати тиску дорівнюють: 
                                    p = p + p  , 
4 8
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 65 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
де p = R ⋅ l + Z , p = R ⋅ l + Z . 
4 4 4 4 8 8 8 8
Отже,  p = 0,177 , p = 0,0679 . Тоді p = 0,245 кгс/м2 . 
4 8
Загальні втрати тиску по всім чотирьом витяжкам становлять ∑P = 1,487 Па. 
6.2.3  Підбір вентиляторів та електродвигунів 
Для підбору вентилятора необхідно знати продуктивність і тиск. 
Розрахуємо продуктивність  Lв, м3 /год  з урахуванням втрат або підсосу 
повітря: 
L = K ⋅L  , 
в
де  K =1,1 - коефіцієнт, враховуючий втрати або підсос повітря;    
L -  розрахункова кількість повітря в системі, м3 /год. 
Lв = 1,1∙9835 = 10818  м3 /год  або L = 3 м3 
в /с 
Отримавши розраховане значення повітря в системі проведемо підбір 
вентилятора за допомогою програми Klima Vent Mash. 
 
 
Рисунок 6.2 – Канальний вентилятор для круглих каналів ВРКК 500Б3 
 
Отже, за результатом розрахунків вибираємо канальний вентилятор ВРКК 
500Р з такими характеристиками : 
Розхід повітря, Q 3 
в                                     10583  м /год; 
Повний тиск, Pв                            46 Па; 
Частота обертання колеса, n       1455 об/хв; 
Розміри перетину каналу, D        500 мм; 
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
 66 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Кількість фаз електродвигуна     3; 
Шум до входу, Lw                         83 дБ; 
Шум до виходу, Lw                       83 дБ; 
Шум через стінки, Lw                   71 дБ; 
Швидкість повітря в каналі        14,97 м/с. 
 
 
  
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
З 
67 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Висновок 
 
Технологія виготовлення волосіні для 3D принтера методом лиття під 
тиском є однією з найпоширеніших і найбільш затребуваних технологій 
виготовлення практично з усіх полімерних матеріалів. Ця технологія і в нині 
інтенсивно розвивається. Завдяки переробці утилізованих виробів з аbs пластику та 
виготовлення нитки для принтера вона дає змогу заощадити кошти на купівлю 
витратних матеріалів для 3D-принтера. 
Основним завданням під час виготовлення витратних матеріалів для 3D-
принтера є Проектування обладнання для переробки та виробництва нитки для 3D-
принтера є важливим завданням під час налагодження виробництва. Для цього в 
даній бакалаврській роботі було розглянуто проєктування технологічного 
оснащення для виробництва волосіні для 3D-принтера. Також увесь комплекс для 
переробки аbs пластику та виробництва витратного матеріалу було 
автоматизовано. 
Головну роль у виробництві волосіні для 3D-принтера відіграє 
проектування і виготовлення технологічного оснащення та автоматизація всього 
комплексу. Таким чином, мету, яка була поставлена перед нами, досягнуто і 
створено автоматизований комплекс для переробки ABS-пластику та виготовлення 
витратного матеріалу для 3D-принтера. 
  
Арк  
 РС93.19018.001 ПЗ 
З 
68 
м. Лист № докум. Підпис Дата