有關(guān)3D打印機Prusa Mendel的一些基本信息

本帖最后由萊斯特于 2013-2-23 21:28 編輯

連一些最基本的常識都沒有提及，例如3D打印機到底是什么？它能做什么？我自己明了但未必每個讀我博客的人都清楚。長篇大論就沒有必要了，簡單來說3D打印機能將電腦中的3D模型用加熱過的打印原料按照層疊的方式堆砌出來。家用的打印原料主要是塑料，工業(yè)上也有金屬等其他材料。所謂“層疊”的“堆砌”，就是從平面的二維開始，逐漸往上一層一層的堆成三維。有點理工科背景的都不難理解，其實現(xiàn)起來無非是X,Y,Z三個軸的動作控制和對打印原料的加熱和擠出控制。與傳統(tǒng)的制造加工業(yè)多用切割削這種做減法的方式不同，3D打印是做“堆砌”這樣的加法，更加經(jīng)濟、精確和易于加工。

RepRap代表了一種可以自我復(fù)制的3D打印開源方案，一臺RepRap的3D打印機上的塑料零件，都是由另一臺RepRap打印出來的。而這種自我復(fù)制是完全開源，即免費的，沒有任何版權(quán)的限制。開源也意味著任何人都可以對它進(jìn)行修改和提高。市面上已經(jīng)出現(xiàn)了很多3D打印機，大部分是商業(yè)化的非開源的產(chǎn)品，而RepRap基本上是唯一的最有影響力的低成本的開源方案。以下引用RepRap主頁上的一幅用戶分布圖，“你使用過哪一種3D打印機？”

基于RepRap體系的3D打印機機型有很多，除了上篇博文里提到的Prusa Mendel和Huxley以外，還有一些更早期的或者功能更新更好的機型，在RepRap Wiki社區(qū)里都有介紹。因為我選擇的項目是Prusa Mendel，所以只會以它為例進(jìn)行說明，所有RepRap機型的原理都是大同小異的，可能在一些部件選擇、附加功能上有差異，但不影響我們對它主要功能的理解和學(xué)習(xí)。

OK，終于到Prusa Mendel了。Prusa Mendel是基于早期Mendel機型的一個改進(jìn)，而Mendel則是RepRap社區(qū)里出現(xiàn)的第二款成熟的桌面3D打印機。Prusa Mendel本身又已經(jīng)經(jīng)歷了兩代設(shè)計（第三代已經(jīng)在開發(fā)中），Iteration 1第一代被稱作是3D打印機歷史上的福特Mode T——福特汽車歷史上最著名和銷量最廣泛的車型。Iteration 2第二代在前代基礎(chǔ)上做了一些細(xì)微的改進(jìn)和優(yōu)化，具體可參考RepRap wiki。

它是怎么工作的？像我前面簡單說過，3D打印機將塑料加熱后通過擠出的方式一層一層的堆砌，最后形成一個物體。Prusa本身有一個框架和三根軸：X軸左右移動，Y軸前后移動，Z軸上下移動。擠出噴頭extruder安裝在X軸上的支架上，融化并擠出塑料填料。擠出噴頭下面的部分叫做熱端hotend，其有加熱模塊（電阻或者鎳鉻電熱絲）和一個通�？讖叫∮�1mm的噴嘴。3D打印機的電路部分控制三根軸的運動，確保擠出噴頭能在準(zhǔn)確的位置將塑料堆砌到打印件上。

3D打印機通常由安裝了建模軟件的電腦直接控制。在軟件中調(diào)入SOLID模型（即STL文件）并轉(zhuǎn)化為G代碼，然后G代碼由USB接口傳送到打印機的電路部分，告訴打印機應(yīng)該怎么控制三根軸的移動。有些控制電路可以允許使用SD卡來存儲這些G代碼，這樣3D打印機就可以脫離電腦工作。

在下一篇博文具體介紹裝配Prusa Mendel所需的一些關(guān)鍵部件之前，我想先在這里大致列下部件列表。我的這臺打印機由哪些東西組成。
所有的打印件，即塑料零件
金屬框架（由螺紋桿、螺釘、螺帽、墊圈等組成）
移動軸（由光桿、軸承、傳動皮帶、滑輪組等組成）
擠出噴頭（由打印塑料件、螺釘、螺帽、彈簧、熱端Hotend組成）
打印床板包括加熱床板
5個Nema 17步進(jìn)電機
電路部分（包括Ramps1.4主控電路板、4個Pololu A4988步進(jìn)電機驅(qū)動板、3個停止位開關(guān)、擠出噴頭加熱控制及溫度感應(yīng)、加熱床板控制電路、可選的SD卡讀卡器電路）
電腦機箱ATX電源
最重要的是耗材——塑料填料（3mm塑料線，ABS或PLA）

貌似差不多了吧，畢竟我還沒有開始組裝的過程，不可避免的也許會有遺漏。希望將來動手實踐過以后可以逐步的完善這個清單。后面我會結(jié)合自己的采購經(jīng)歷，細(xì)化每一項里面需要各零件的具體數(shù)目，也許可以幫助國內(nèi)的同好者在國內(nèi)采購。
作者系密歇根陳工