3d打印DIY全解Word下载.docx

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但我还称不上是一个宣扬者和推广者，最多是一个积极的学生和入门者。

我还没攒够足够的知识和经验，来推动它的进步和改善。

但相信我也可以尽自己的一份力量，引发更多的人（特别是国人）对3D打印的兴趣。

因此我将在此个人博客上记录一切有关制造我的个人3D打印机的内容，分享经验，重要的是作为一个信息收集和归纳的地方。

当然如果能遇到有相同爱好的是再好不过了。

我选择了RepRap开源设计里最成熟的机型PrusaMendel（上图左），这是RepRap推荐初学者入门的两个机型之一，另一个是更加紧凑小巧一点的Huxley（上图右）。

它俩从结构上来说很类似，但我之前一直在犹豫要不要节省点空间，Prusa大概45cm见方，Huxley是28cm（很适合我那不算大的电脑桌）。

但是最终让我敲定Prusa的有这么几个原因：

∙Prusa更加成熟，现在已经发展到第二代，网上有很多文档和资料，各种机友经验总结，资源相对比较容易找——无论是想买别人已经安装好的机型，还是购买组装套餐自己装配，还是从0开始一件件零部件搜集的完全式DIY——都是可行的方案。

而Huxley目前还只能是从RepRap创始者英国Bath大学的AdrianBowler的公司（RepRapProLtd.）里买组装套餐。

我个人比较喜欢DIY，制造机器的过程比得到一部机器本身更加重要，Huxley少了这些乐趣。

∙打印尺寸上Prusa可以做到常规的8英寸见方，换成公制是20公分左右。

Huxley就小了点，只有14公分。

虽然目前我还不清楚我将来会打印多大的东西，但……biggerisbetter，老美就喜欢越大的越好。

∙价格上Huxley不占优势，主要原因还是没法DIY。

以上三种制作方案成本是逐渐降低的，一套Huxley组装套餐在RepRapPro公司主页上要卖669美刀（含运费）。

而Prusa采用完全DIY的方式的话，基本可以控制在600美刀之内（当然也要看采购产品的质量及性能要求）。

这样一来Huxley就只有占地面积小这一个优势了。

这两天已经开始在网上各处采购零部件了，对一个新手来说算是件挺复杂也有意思的事情。

后面会将选购各部件的心得体会及费用明细也记录下来。

虽然我也喜欢尽量便宜的东西，但也愿意为更好更稳定的性能多付出一些。

我想整个项目可能需要耗时半年以上，不过很兴奋，它对我来说是个很有意义的爱好，涉及机械、电子控制、微处理器、3D建模，全是我从小就感兴趣的。

也多亏我家LD在经济上和感情上的支持，让我有可能去实现一些小小的理想。

二

可能昨天的博文写的太快太直接，连一些最基本的常识都没有提及，例如3D打印机到底是什么？

它能做什么？

我自己明了但未必每个读我博客的人都清楚。

长篇大论就没有必要了，简单来说3D打印机能将电脑中的3D模型用加热过的打印原料按照层叠的方式堆砌出来。

家用的打印原料主要是塑料，工业上也有金属等其他材料。

所谓“层叠”的“堆砌”，就是从平面的二维开始，逐渐往上一层一层的堆成三维。

有点理工科背景的都不难理解，其实现起来无非是X,Y,Z三个轴的动作控制和对打印原料的加热和挤出控制。

与传统的制造加工业多用切割削这种做减法的方式不同，3D打印是做“堆砌”这样的加法，更加经济、精确和易于加工。

RepRap代表了一种可以自我复制的3D打印开源方案，一台RepRap的3D打印机上的塑料零件，都是由另一台RepRap打印出来的。

而这种自我复制是完全开源，即免费的，没有任何版权的限制。

开源也意味着任何人都可以对它进行修改和提高。

市面上已经出现了很多3D打印机，大部分是商业化的非开源的产品，而RepRap基本上是唯一的最有影响力的低成本的开源方案。

以下引用RepRap主页上的一幅用户分布图，“你使用过哪一种3D打印机？

”

基于RepRap体系的3D打印机机型有很多，除了上篇博文里提到的PrusaMendel和Huxley以外，还有一些更早期的或者功能更新更好的机型，在RepRapWiki社区里都有介绍。

因为我选择的项目是PrusaMendel，所以只会以它为例进行说明，所有RepRap机型的原理都是大同小异的，可能在一些部件选择、附加功能上有差异，但不影响我们对它主要功能的理解和学习。

OK，终于到PrusaMendel了。

PrusaMendel是基于早期Mendel机型的一个改进，而Mendel则是RepRap社区里出现的第二款成熟的桌面3D打印机。

PrusaMendel本身又已经经历了两代设计（第三代已经在开发中），Iteration1第一代被称作是3D打印机历史上的福特ModeT——福特汽车历史上最著名和销量最广泛的车型。

Iteration2第二代在前代基础上做了一些细微的改进和优化，具体可参考RepRapwiki。

它是怎么工作的？

像我前面简单说过，3D打印机将塑料加热后通过挤出的方式一层一层的堆砌，最后形成一个物体。

Prusa本身有一个框架和三根轴：

X轴左右移动，Y轴前后移动，Z轴上下移动。

挤出喷头extruder安装在X轴上的支架上，融化并挤出塑料填料。

挤出喷头下面的部分叫做热端hotend，其有加热模块（电阻或者镍铬电热丝）和一个通常孔径小于1mm的喷嘴。

3D打印机的电路部分控制三根轴的运动，确保挤出喷头能在准确的位置将塑料堆砌到打印件上。

3D打印机通常由安装了建模软件的电脑直接控制。

在软件中调入SOLID模型（即STL文件）并转化为G代码，然后G代码由USB接口传送到打印机的电路部分，告诉打印机应该怎么控制三根轴的移动。

有些控制电路可以允许使用SD卡来存储这些G代码，这样3D打印机就可以脱离电脑工作。

在下一篇博文具体介绍装配PrusaMendel所需的一些关键部件之前，我想先在这里大致列下部件列表。

我的这台打印机由哪些东西组成。

∙所有的打印件，即塑料零件

∙金属框架（由螺纹杆、螺钉、螺帽、垫圈等组成）

∙移动轴（由光杆、轴承、传动皮带、滑轮组等组成）

∙挤出喷头（由打印塑料件、螺钉、螺帽、弹簧、热端Hotend组成）

∙打印床板包括加热床板

∙5个Nema17步进电机

∙电路部分（包括Ramps1.4主控电路板、4个PololuA4988步进电机驱动板、3个停止位开关、挤出喷头加热控制及温度感应、加热床板控制电路、可选的SD卡读卡器电路）

∙电脑机箱ATX电源

∙最重要的是耗材——塑料填料（3mm塑料线，ABS或PLA）

貌似差不多了吧，毕竟我还没有开始组装的过程，不可避免的也许会有遗漏。

希望将来动手实践过以后可以逐步的完善这个清单。

后面我会结合自己的采购经历，细化每一项里面需要各零件的具体数目，也许可以帮助国内的同好者在国内采购。

三

没想到这么快就收到了我订购的所有塑料打印件，从一个ebay卖家那里买的。

这是一个所有塑料打印件加12个LM8UU线性轴承和6个608ZZ滚动轴承的套装，一共耗费我90美刀，免运费。

一般不带轴承的套装在ebay上的售价是60到70美刀，但轴承单买也要30多刀了。

所以这个套装还是比较方便的，免去了我自己去找轴承的麻烦，这两个型号因为是公制所以在美国不太容易买到（挺多零件都是公制的，在美国很头疼啊）。

郁闷的是卖家发货太匆忙，把塑料打印件中的一个Y轴支架给弄错了，多给了我一个皮带夹螺母支架。

还好发信后他已经立马补货，不过没关系因为我别的件都还没到呢。

螺杆夹8个

608轴承套3对

皮带夹4个

皮带夹螺母支架4个

轴联接器2对

停止位开关支架3个

金属框架链接架2个

金属框架链接脚架4个

光杆夹2个

X轴滑动托架1个

X轴托架1个

X轴电机托架1个

Y轴轴承套4个

Z轴电机托架2个

韦德挤出喷头冷端

Y轴支架

轴承清单：

LM8UU线性轴承12个

608ZZ滚动轴承6个

有关LM8UU线性轴承，很多人用便宜的黄铜滑动轴套来替代。

虽然理论上来说黄铜滑动轴套的摩擦阻力也很小，并且它有自润滑功能，但还是比不上基本毫无阻力的线性轴承。

而且轴套与光杆的配合需要定期润滑，所以对我这个懒人来说还是轴承比较省事一点。

下图是轴套的例子。

另外在这个套装里有两个多余的零件，应该是T5规格的皮带轮。

但是考虑到T5齿数太少，现在基本上RepRap推荐使用至少T2.5的皮带轮和传动皮带。

而T5和T2.5都属于圆周运动类型，对3D打印机所需要的直线运动来说也并不是最佳选择。

我在ebay上另外买了2只GT220齿的皮带轮和传动皮带，应该拥有更佳的性能。

在螺纹杆光杆和紧固件到货之前，我还什么都做不了。

陆续到货后我会更新开始安装金属框架的过程。

如何购买

如果大家问我在国内如何购买塑料打印件，真的不知道。

。

可以碰碰运气试试在TB或者EBAY上搜一下。

实在不行可以考虑上美国版或国际版的EBAY，选择有负责国际送货的卖家，看能否寄到中国。

但是多数人的塑料打印件，都是由别的朋友帮忙打印出来的，所以只要你有认识的人有3D打印机，或者能找到3D打印服务的店，把STL文件发给他们就可以了。

我用的PrusaMendel2的STL文件都在这里可以找到，注意选择适合自己的版本，我想我这个应该是metric_prusa_lm8uu这个文件夹里的。

至于轴承，应该不难买到，对准型号就可以了。

四Prusa 

Mendel的步进电机

今天下班回来家里堆了好几个包裹，主要是电路部分。

打算分两个博客说明，这一篇想重点说一下步进电机的选择，这是3D打印机最重要的动力部件了（大部分信息来自于RepRap.org）。

简单的说步进电机是通过电流脉冲来精确控制转动量的电机，电流脉冲是由步进电机驱动单元供给的。

所谓的“步”也就是一个电流脉冲，每一“步”都是固定长度，所以步进电机适用于需要精确定位的应用。

步进电机主要有双极和单极两种类型，RepRap原则上两种都可用，但实际多用双极的。

至于双极和单极有什么区别，估计需要大家自己去研究了，我也不专业。

不过没关系，只需要注意以下这些主要的技术参数，就不会选错电机

NEMA

RepRap所用的双极步进电机是NEMA17类型的，这个代号只是代表一种符合美国电子制造标准的尺寸规格。

它定义了电机的表面尺寸（俯视的话就是“占地面积”）而没有定义长度。

NEMA17就是表示1.7x1.7英寸，NEMA23就是2.3X2.3英寸。

但并不是尺寸越大就表示力矩越大，NEMA14也有可能比NEMA23更有力。

尺寸并不是最重要的，但是选择一个适中尺寸的电机可以同时满足性能需求和轻量设计是有必要的。

步进角度

用于Prusa的步进电机需要有1.8°

的步进角度，换句话说转动一周可以有200步，因为1.8°

x200=360°