廣東技術師范學院大學生，發(fā)明五軸FDM3D打印機，無需支撐

南極熊想給下文的五軸FDM 3D打印機 發(fā)明者32個贊，他居然還是一個廣東技術師范學院的大學生呢。

3D打印機現(xiàn)在大家都耳熟能詳了，在電腦建個模型就能從3D打印機打印出來變成實物，就像魔法一樣，從零生出萬物。我們現(xiàn)在常用的就是桌面級的FDM3d打印機，其實這種3D打印機有諸多缺點。
第一：速度太慢，打印個巴掌大的東西可能就要兩三個小時了。
第二：支撐問題，其實桌面級FDM3D打印機也不是什么東西都能打印的，因為涉及到要打印支撐結構的問題。
家下來我們就來看一下5軸打印機的打印視頻吧。

      

打印支撐結構是一件比較糟心的事情，一個是費材料費時間，二是后期還要把支撐部分清理掉，有些位置的支撐是很難清理的，一不小心就會損壞已經打印好的模型。像下面這個模型，清理的時候如果不注意，就有可能損壞眼睛和頭發(fā)的部分。

還有金屬3D打印的支撐部分清理更加麻煩，要經過線切割，熱處理，還有打磨等等工序才能把想要的部分分離出來。

3D打印機還有材料，硬度，強度等等其他問題，但我們今天不說其他，就先說說打印支撐的問題。為什么一定要打印支撐，明知道是件吃力不討好的事情，為什么還要去做呢？這涉及到現(xiàn)有3D打印機的原理問題，如下圖：

3D打印機不能直接將計算機上的模型給打印出來，還需要借助專用的切片軟件Cura或Slic3r等將模型進行切片分層生成可供3D打印機識別的G代碼才能打印，簡單來說，就像傳統(tǒng)的紙墨打印機一樣，只是多了個Z軸，打印完一層，Z軸往上升，再打印一層，層層堆疊，最后出來成品。噴頭永遠是在平面區(qū)域來工作的，所以下面一定要有東西頂住它才能往上打印，這就導致了下窄上寬的那些模型一般都要打印支撐結構。


有沒有辦法解決？有！三軸結構局限了打印的區(qū)域，那就用五軸來解決它,下面我們來看一段5軸3D打印機的打印原理視頻：

在打印平臺上增加A,B兩個轉動自由度，使打印面始終水平，考慮到A軸只需要定角度，所以采用左右各一個舵機加舵盤來實現(xiàn)A軸的運動，兩個舵機同時控制，使轉動更加地平穩(wěn)與精確。A軸是帶動整個打印平臺轉動，而打印平臺上安裝B軸，B軸帶動打印面板旋轉，采用步進電機來帶動。使3D打印機在打印時可以時刻轉動坐標系使成型面始終在有支撐的水平面上，這樣就能避免支撐材料的產生，如下圖演示：

打印無需支撐的部分依然和普通三軸3D打印機一樣，打印完一層再打一層

把該部分打印完畢之后，輪到原本要打印支撐才能打印的結構，這個時候噴頭復位，舵機帶動打印平臺轉動，因為噴頭還是某寶上買到的普通噴頭，有些笨重，所以避免打印平臺轉動的時候撞到噴頭，還是復一下位，下個機型可以改進一下，讓噴頭不需要再復位

打印平臺轉動到適當位置后，噴頭回到指定位置，實現(xiàn)四軸打印

四軸打印過程中

四軸打印過程中

該部分打印完畢

噴頭復位，步進電機帶動打印平臺轉動，實現(xiàn)五軸打印

五軸打印進行中

五軸3D打印機因為增加了兩個自由度，大大擴大了打印區(qū)域，不僅解決了打印支撐的問題，其實還有助于打印更復雜的結構。之前南極熊就報道過日本工業(yè)巨頭三菱公司研發(fā)五軸3D打印，而且還成功的研發(fā)了金屬五軸打印機。

我們來看一下效果對比圖。

三軸打印效果圖

五軸打印效果圖

機器實物圖

來源： 廣州創(chuàng)客交流
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問一下，這個是用什么軟件可以切出五軸的GCODE文件

五軸打印是一體成型，在有需要支撐的地方轉到水平而不打印支撐，還有是真正的可編程軸，這是組合式文件模型，還有軸也是不能在算法中和其它軸聯(lián)動的，是在執(zhí)行完一個動作后用來控制舵機角度，所以這個不能算5軸打印吧，希望這位大學生能走科學可持續(xù)的方案