廣東技術(shù)師范學(xué)院大學(xué)生，發(fā)明五軸FDM3D打印機(jī)，無需支撐

南極熊想給下文的五軸FDM 3D打印機(jī) 發(fā)明者32個(gè)贊，他居然還是一個(gè)廣東技術(shù)師范學(xué)院的大學(xué)生呢。

3D打印機(jī)現(xiàn)在大家都耳熟能詳了，在電腦建個(gè)模型就能從3D打印機(jī)打印出來變成實(shí)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(jí)的FDM3d打印機(jī)，其實(shí)這種3D打印機(jī)有諸多缺點(diǎn)。
第一：速度太慢，打印個(gè)巴掌大的東西可能就要兩三個(gè)小時(shí)了。
第二：支撐問題，其實(shí)桌面級(jí)FDM3D打印機(jī)也不是什么東西都能打印的，因?yàn)樯婕暗揭�打印支撐結(jié)構(gòu)的問題。
家下來我們就來看一下5軸打印機(jī)的打印視頻吧。

      

打印支撐結(jié)構(gòu)是一件比較糟心的事情，一個(gè)是費(fèi)材料費(fèi)時(shí)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(huì)損壞已經(jīng)打印好的模型。像下面這個(gè)模型，清理的時(shí)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(jīng)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(jī)還有材料，硬度，強(qiáng)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(jī)的原理問題，如下圖：

3D打印機(jī)不能直接將計(jì)算機(jī)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(jìn)行切片分層生成可供3D打印機(jī)識(shí)別的G代碼才能打印，簡(jiǎn)單來說，就像傳統(tǒng)的紙墨打印機(jī)一樣，只是多了個(gè)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(yuǎn)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(dǎo)致了下窄上寬的那些模型一般都要打印支撐結(jié)構(gòu)。


有沒有辦法解決？有！三軸結(jié)構(gòu)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(jī)的打印原理視頻：

在打印平臺(tái)上增加A,B兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)舵機(jī)加舵盤來實(shí)現(xiàn)A軸的運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)舵機(jī)同時(shí)控制，使轉(zhuǎn)動(dòng)更加地平穩(wěn)與精確。A軸是帶動(dòng)整個(gè)打印平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，而打印平臺(tái)上安裝B軸，B軸帶動(dòng)打印面板旋轉(zhuǎn)，采用步進(jìn)電機(jī)來帶動(dòng)。使3D打印機(jī)在打印時(shí)可以時(shí)刻轉(zhuǎn)動(dòng)坐標(biāo)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(chǎn)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(jī)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(jié)構(gòu)，這個(gè)時(shí)候噴頭復(fù)位，舵機(jī)帶動(dòng)打印平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)閲婎^還是某寶上買到的普通噴頭，有些笨重，所以避免打印平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候撞到噴頭，還是復(fù)一下位，下個(gè)機(jī)型可以改進(jìn)一下，讓噴頭不需要再復(fù)位

打印平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到適當(dāng)位置后，噴頭回到指定位置，實(shí)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(fù)位，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)打印平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)五軸打印

五軸打印進(jìn)行中

五軸3D打印機(jī)因?yàn)樵黾恿藘蓚�(gè)自由度，大大擴(kuò)大了打印區(qū)域，不僅解決了打印支撐的問題，其實(shí)還有助于打印更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。之前南極熊就報(bào)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(jī)。

我們來看一下效果對(duì)比圖。

三軸打印效果圖

五軸打印效果圖

機(jī)器實(shí)物圖

來源： 廣州創(chuàng)客交流
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問一下，這個(gè)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(zhuǎn)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(dòng)的，是在執(zhí)行完一個(gè)動(dòng)作后用來控制舵機(jī)角度，所以這個(gè)不能算5軸打印吧，希望這位大學(xué)生能走科學(xué)可持續(xù)的方案