【大風車】挖地三尺，從零開始搭建3D打印機，最穩(wěn)最快的機器！

本文獲得作者【大風車】授權發(fā)布，支持開源！支持共享！ 看帖不回帖，可恥可恥。
    【導讀】不管未來的3D打印發(fā)展的怎么樣，當下已成為最熱門的話題之一。媒體宣傳已經有段時間了，不少的人群開始沉靜下來認真突破3D打印技術，以迎合在大肆宣傳之下的饑渴需求。當初作為一個小白的我第一次購買了一臺國產的3D打印機和之后發(fā)生的事情，徹底改變了我對當下3D打印的認識。
      沖著對3D打印機的熱愛，花了我2個月的積蓄買了臺國產牌子機器。機身透明亞克力，看起來好像也不復雜的樣子，突然到手這么個先進的裝備，不知如何下手（廠家沒有提供使用說明之類的任何東西）。于是去找資料，當時還不知道這個機器是makerbot replicator兼容機，于是問廠商要資料。開始了很無語的被怠慢，被猜測和被推脫的過程。這讓作為一個改行軟件的電子工程師的我很無奈，不就些電機啊，傳動啊，電路板啊，固件之類的東西嗎，相信RepRap上有不少這樣的開源資料，果斷退貨�。�！之后便誕生了我的從零開始搭建3D打印機的想法，于此之后我開始了DIY的坑路（PS：最坑的一次，買來的光軸是彎的，幾經調試后來出發(fā)現(xiàn)的。。。）。

——————————華麗麗的切割線——————切掉賣我機器的 JJ————

      順便提下我對3D打印的個人見解，3D打印要普及需要做到3步：
      1.機器穩(wěn)定，操作簡單方便，做到3D模型的所見即所得；
      2.機器和耗材價格便宜，大眾消費的特點；
      3.豐富的應用市場，也就是利用好3D打印機作為工具創(chuàng)造出來更多的價值。

     現(xiàn)實情況是這樣的：
     1.大家對3D打印機的興趣很高，入門級選手海量，從入手3D打印機到使用得心應手有天朗之別，包括機器校準，軟件切片和打印機控制的諸多專業(yè)技術都是需要使用者掌握的。
    2.有幸你成為一個能夠熟練使用3D打印機的人，這也只是一小小點的勝利，還有后面的很多坑等著。模型的復雜度和大小需要軟件的某些項設置的，假如沒有琢磨透，照樣打個稀巴爛的模型出來。。。同時還有耗材坑，校準坑。。。
    3.應用市場？大家一起來開3D打印館吧！好了，加盟吧，幾十上百W的投資下去，制造出來的人像需要銷售1K以上，而且不能保證盈利。。。3D打印，它能做什么？好像什么都能，但是究竟等作出什么應用呢，好像就那么些。。。


關于機型：我喜歡XYZ結構的中規(guī)中矩。
關于速度：我喜歡快的，但是要保證質量。
關于成型尺寸：我喜歡大的。

————————切割線————————DIY達人跟我一起切——————

【正文】

鑒于目前最流行的XYZ結構的Ultimaker和Makerbot replicator的廣泛認可和資料的措手可得。

集2大機器的優(yōu)點，直接利用Makerbot Replicator的框架樣式，Ultimaker的遠程高速。

改進成我的機器，將做到Makerbot Replicator的空間擁有比Ultimaker2更寬的成型面積。

Ultimaker 正面

Ultimaker背面

Makerbot Replicator正面

我DIY的機器

打印效果：

由于第一臺樣機做的時候沒有留多少照片，機器效果能出這么好我感到很欣慰。我準備重新另做一臺一樣的機器，并把資料完善。需要跟我做的人頂下貼，可以給我發(fā)郵件 QQ群258934048。

成型體積：300mm*200mm*200mm

最高打印速度：250mm/s

打印方式：USB，SD脫機

噴頭數(shù)量：1只

噴嘴直徑：0.4mm

主板：RAMPS1.4 + Arduino2560

支持軟件：JennyStudio,Cura,Slic3r+Printrun,kisslicer,MatterControl,Skeinforge等

模型格式：STL / OBJ / DAE / AMF

其他功能：LED照明，平臺加熱

      談談國內的開源吧，環(huán)境非常的不好。
     1.開源，確實是個好東西，但在國內山寨無敵的情況下要做好開源和堅持開源是件不容易的事情。堅持一個開源項目的運作，讓它有可追溯性，吸引更多的人來完善項目，依靠群眾的力量豐富和改進項目更是艱難，因為不知道哪一天，JS們就直接用來賺錢。這個死區(qū)我們不會踏進，也不會炒作開源項目然后無恥的像群眾身上牟利。話說回來，能夠被人復制拿來賺錢也是種榮幸。。。

     2.開源質量，能做全套的很少，從筆者DIY Ultimaker的一路坑來后不經感嘆，老外的開源無需用神一樣的膜拜禮儀，需要用客觀的心理去對待，考個資料下來開源的資料后并不是自己東西，需要我們去消化和吸收。

    3.自己動手的難度，并不是國人的動手能力和創(chuàng)新能力不夠強，而是條件實在是惡劣，老外的開源圖紙一般會用些國際標準不說，就算有替代品找到了，質量無從保證，呵呵，說不定那里坑我們一下我們就要各種排查和調試。并且這質量好不好，無法從價格上體現(xiàn)出來，價格貴的也無法保證質量沒問題，便宜沒好貨也未必。只是玩DIY就是要經得起各種坑和各種試，這需要堅持不懈的努力，和 很好的耐心。

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【正文】電路部分：
方案：RAMPS1.4 + Arduino2560（目前最成熟性價比最高的方案）

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JennyPrinter的由來：正如上文中筆者提到的要自己玩轉好3D打印機真是不容易，資料不全，無法自己隨意改進，各種不爽。于是心生從零開始搭建的念頭，發(fā)現(xiàn)一路坑下來還真長進了不上知識。之后我就在考慮用什么方式來分享我的坑路，讓大家玩轉3D打印不再那么辛苦，牛頓說過他站在別人的肩膀上，我說，當今世界，需要你站我肩膀上我也站你肩膀上。

受LFS（Linux from Scratch，就是一種從網上直接下載源碼，從頭編譯LINUX的安裝方式）的啟發(fā)，我們開始設想JennyPrinter的開源計劃，我們會更新硬件軟件和固件，我們不當廠商，也不賣機器，通過發(fā)布一系列的版本來指導大家如何組建自己的3D打印機。

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【正文】電路板認識：
1．左上角的這塊是Arduino Mega 2560，相當于電腦的主板，搭載了處理3Ｄ打印程序的ＣＰＵ；
2. 中間這塊是RAMPS1.4,這個是個擴展板，將Arduino Mega 2560的管腳擴展到更大空間，以方便接線，上面還有驅動部分電路。
3．液晶控制模塊，這個最好配下，根據經驗，USB先鏈接電腦打印主要存在2大問題，電腦開機不死；串口線不出錯。用CURA的朋友們經常會遇到打印中途停止打印，換ＳＤ卡打印就好了。

Arduino2560：它最大的特點就是具有多達54路數(shù)字輸入輸出，特別適合需要大量IO接口的設計。Mega2560的處理器核心是ATmega2560，同時具有:54路數(shù)字輸入/輸出口。程序燒寫只需插入USB，電腦驅動安裝好后在資源管理器中會分配一個COM口。下載固件需要使用Arduino IDE。

RAMPS1.4：采用A4988步進控制芯片，支持短路保護和步進可調（由于筆者買的A 4988還未到貨，暫時沒有插上）。
LCD控制單元：全名為Ramp1.4 2004LCD 主要實現(xiàn)人機界面交互和ＳＤ卡脫機打印。右邊的２根是ＬＣＤ控制單元和ＲＡＭＰＳ１．４的連接線。

溫度傳感部分采用NTC熱敏電阻直接讀取溫度，關于熱敏電阻，主流的２種封裝方式，環(huán)氧和玻封，環(huán)氧耐熱１２５度，玻封可以到２６０以上，作者圖中的是環(huán)氧封裝，這是電路板商家送的，我們不用，玻封的圖片等作者到貨后上圖。我們需要一個用來檢測噴頭溫度，一個用來檢測平臺溫度。

限位開關：采用機械式微動開關，當然也可以使用光感開關，位移傳感器。

加熱管：１２Ｖ　４０Ｗ　進口發(fā)熱絲（進口也就貴那么幾塊錢而已，這個錢不要�。�，線長１.５Ｍ。

大風車的帖子必須頂?shù)母吒叩�。。。我是安定蛙。�！?/td>

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在機械工程里面，有個很有趣的問題。把一個栓塞進同樣大小的孔是塞不進去的，不信可以試試。呵呵。這正是公差的重要性，我之前聽說過公差，知道是這么回事，但是畫圖紙的時候沒有準確的把握好公差，導致加工回來的部件需要打磨才能用。經過這么多之后總算領悟到了些許東西。比如說M3的螺釘，木板或亞克力加工，圖紙可以畫成3mm，激光切割后孔徑往往到3.1mm，螺釘是可以塞進去的。但是金屬板加工的時候需要將孔徑擴大到3.4以上，按圖紙加工的金屬件，3.2mm以下的孔徑加工出來塞不進M3的螺釘。


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【正文】
9.準備好光軸，檢查末端是否導圓。




注意：檢查下光軸有沒有彎曲，這點非常重要。


10.預安裝XY軸，按如圖所示將8mm光軸插入4個方向上的孔中。






注意：為了檢驗XY軸的裝配，此時可以將上面一周的螺釘擰上，到安裝頂面板時松下再安裝。




11.檢查裝配，用手旋轉4根光軸，檢查旋轉是否順暢。不過不順需要觀察下哪里卡住了，適當打磨下。

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關于大家擔心這是廣告貼，我只能說2個字，呵呵。外行看廣告，內行看門道。本帖開篇提到3步計劃，第二步便是要降低機器成本價格和耗材價格。本帖旨在給大家揭開3D打印機的面紗，將每個部件和組裝調試過程展示給大家。3D打印創(chuàng)業(yè)機遇和賺錢的途徑有很多，未必賣機器就是好辦法。就拿智能手機來說，就算買幾百萬臺手機利潤是多少；而開發(fā)一款手機軟件，比如植物大戰(zhàn)僵尸，憤怒的小鳥利潤是多少。3D打印機只是個工具，幫助人們把虛擬的想象模型變成實際的物理模型，利用好這點能創(chuàng)造出很多的價值的時候也就是3D打印盛行之時。


推薦一本書《3D打印——從想象到現(xiàn)實》胡迪*利普森 梅爾芭*庫曼 著



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【正文】今天上點圖片直觀的了解機械結構。


XY軸負重對比：























Z平臺結構：

更新了�。。。。。。。�！
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DIY總是充滿各種不確定性，做不到正規(guī)軍一樣元件篩選老化，功能模塊驗證和環(huán)境試驗。要想做把好質量關不為自己添麻煩只有認真仔細的試驗各個模塊和單元，萬萬不可一股腦都安裝到位開始調試，這樣會添加難度和返工幾率。今天我將帶大家如何驗證和測試電路部分。


公布一個針對小白提問的系統(tǒng)：http://jennyprinter.com/redmine

注冊以后點擊進入：從零開始搭建3D打印機之小白問答FAQ項目






我有時間會一一來處理大家的提問。
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【電路部分測試】
先上幾張圖
















開始測試：
1.將RAMPS板插在Mega2560上。


2.將4個A4988驅動模塊插在RAMPS上，請注意方向。


3.將液晶控制電路的J型電路板接在RAMPS右邊針腳上，再按下圖所示連接液晶控制器和剛安裝上在RAMPS右邊的座子。


4.將2個熱敏電阻的接在下圖所示位置。


5.連接電源線，下圖所示從上到下分別為：12V+ 12V- 12V+ 12V-，請勿接錯。


6.上電運行。

安裝驅動
1.用方口USB線連接Mega2560和電腦，操作系統(tǒng)將會自動安裝驅動。

2.獲取馬林固件：[Marlin]
解壓后得到的就是固件的源代碼。

3.下載并安裝Arduino IDE
請參考：[Arduino IDE]

4.使用Arduino IDE 下載馬林固件到Mega2560板

打開Arduino IDE軟件界面，選擇File->Open,打開剛才下載的馬林固件源碼所在文件目錄，選擇Marlin_for_JennyPrinter_V1_1.ino文件。這時會出現(xiàn)整個工程環(huán)境，可以切換源碼窗口查看源代碼。Marlin_for_JennyPrinter_V1_1版本的固件已經測試可以使用，Configuration.h已經默認配置可以直接使用。

點擊打鉤的按鈕（verify）編譯源代碼：



此時右下角會出現(xiàn)編譯狀態(tài)條：



編譯完成將提示生成的二進制文件大小：




再點擊右箭頭按鈕(upload)，把二進制文件上傳到板子上。
此時同樣有進度條顯示上傳進度，上傳過程中Mega2560板紅燈閃爍。
上傳完成后紅燈停止閃爍，IDE提示“Done uploading”。

發(fā)哪就支持到哪。。誰讓我們是好基友。。。

{:soso_e141:}什么東西都沒有、

占樓

悟__穎 發(fā)表于 2014-6-28 15:10
什么東西都沒有、

還在不斷更新，別急。

皓子 發(fā)表于 2014-6-28 14:51
發(fā)哪就支持到哪。。誰讓我們是好基友。。。

好基友 一輩子

好基友，這得到過年的節(jié)奏啊

能打出這么好的鳥籠，機子確實不是蓋的，將兩種機型的優(yōu)點合為一體，非常好！另外導風設計非常不錯！很用心，第一個可以冷卻噴頭，第二冷卻模型，做成封閉式的效果很好！