開源的科學3D印表機

有了3D印表機以後，要列印時就需要有3D檔案，這來源通常有兩個，一個就是從網上下載別人的作品，另一個就是自己畫啦。別人的作品畢竟是別人的，想要列印自己想要的東西，最後還是靠得自己畫，當然不是每一個人都是3D繪圖高手，所使用的軟體也不全然相同，但是小弟我在列印了一些自己畫的東西以後，有一點點心得，想說也許寫出來可以幫助有心想要自己繪製列印的同好。以下講的東西算是基礎觀念，其實適用於各種軟體，我會用的軟體有3DS MAX、AutoCAD、SketchUp等，不敢說精通，但是還能混口飯吃這樣，如果有講錯，還是有同好在列印時有不同的心得，都歡迎留言交流切磋，畢竟這領域好像還沒有什麼人在鑽研。

《一》板狀物的強度:我用PLA材質的話，板狀物的厚度最少設定為3mm，因為我的結論是小於3mm，強度就會不足，很容易彎掉，3mm厚的PLA材質板狀物，一般人徒手的話其實已經很難弄彎，但是很奇怪，如果是2.5mm或更薄，你就可以輕易用手折彎。當然你會說不會那麼無聊故意去折，但是問題是如果要鎖螺絲或是稍作加工之類的，2.5mm或以下的厚度真的就是很容易弄彎弄碎。

有好一陣子沒有更新部落格了，因為組裝的進度完全大延宕，至於為什麼會延宕，除了工作比較忙的關係外，還有另一個私人因素，那就是。。。。。。。我交女朋友了，有了「家累」XD!!假日就比較沒有時間搞技術宅的活動。好了，言歸正傳，其實這部份的組裝我早就弄好了，只是這兩天連假才有時間發文。需要的零件如上圖，但忘了拍碳纖維管，這東西在開始組裝時就會出現，要注意的是螺帽要用有塑膠內襯的防鬆螺帽。
至於螺栓，我弄了特寫，因為記得要買「半牙」的，就有靠近頭部的這一邊是沒有螺紋的，如上圖所示，千萬別買錯了。另外還有一點，就是官方組裝說明書裡，在Effector這一邊是用M3x25mm的螺栓，但是在Carriage這邊是用M3x20mm的，各需要六支。但是其實這樣很麻煩，全用M3x25mm的就可以了。

 因為有3D列印同好在前文詢問了好像那個線材捲軸不止支架這個零件，所以寫個新文來說明一下。各路PLA線材用的捲軸都不一樣，內徑大小也都不相同，所以就算上傳了我的版本，也不一定合用。不過，其實這東西很簡單，只要用之前介紹過的免費開源3D繪圖軟體Blender，三分鐘就可以自己畫出完全符合自家線材捲軸的版本。Blender的下載點與基礎用法網路上Google一下就有，不然也可以看不才小弟我寫的基礎操作文，然後用游標尺量一下準備的軸承與線軸內徑大小，就可以開始繪製了。假設用的軸承直徑是12mm，線軸的內徑是22mm好了，先在Blender內新增一個圓柱體，設定XY的長度都是22mm，如上圖所示。 
 

 最近工作有點小忙，有好長一段時間沒有更新部落格了。廢話不多說，這次想要分享的是Prusa i3的線材捲軸支架。相信很多3D列印同好都有這個困擾，就是PLA線材要放在什麼地方，而最好有個方法可以讓線材捲軸自動轉動進料，而且不佔空間。因此小弟我設計了這組線材捲軸支撐架，剛好可以架在Prusa i3的壓克力機體上。只要你用的是標準的6mm厚壓克力機體，支架就可以剛剛好卡進去，就像上面這張照片一樣。

 

 要安裝上部的三角鋁框架之前，要先把同步皮帶的上方惰輪裝好，所謂的惰輪，顧名思義就是「懶惰的輪子」，本身沒有動力，人家拖才會動，不過這個惰輪很重要的，惰輪沒有裝好，同步皮帶會亂動，影響列印結果的準確度。說到這裡，就不得不說Kossel惰輪的設計比Prusa i3好太多了。Kossel是採有邊的F623ZZ軸承，兩個對接起來，剛好可以讓6mm寬的同步皮帶不會左右滑動，這比Prusa i3用的無邊F625ZZ軸承好多了。如果你手邊有在用Prusa i3，你就會在每次列印時，看到同步皮帶在F625ZZ上左右亂滑，慘一點的，Y軸的甚至滑到惰輪外面去，卡在軸承與列印件之間。上圖就是所安裝需要的零件，6個F623ZZ與9個M3墊片、3支M3螺絲、3個M3螺帽。 
 

 接下來要組裝滑軌，在之前要先裝上兩端的Endstop，這中文應該譯叫「端塊」吧XD，總共有六個，先用M3*10mm的內六角螺絲與螺帽裝好，但是先不要鎖緊，沿著鋁擠型的溝槽滑入，再稍微旋緊就好，因為等一下裝上滑軌以後，還要調整高度。 
 上圖就是Endstop固定後的情況，要注意的是，要保持Endstop上方的水平，這很容易在旋緊螺絲時歪掉，就像上圖一樣，所以要特別注意。

 在組裝Kossel的過程中發現一件事，就是官網提供的擠出機列印件(如上圖)是無法鎖進NEMA-17步進馬達的。仔細研究了一下，發現這個擠出機列印件並不是設計直接鎖在NEMA-17上的，而是鎖在裝置在NEMA-17前方的「行星減速機」上的。行星減速機又稱「減速齒輪組」，傳說可以讓擠出機更為精確，不過在官方手冊與許多同好的組裝示範中都是沒有裝行星減速機的。所以如果不裝行星減速機，這個列印件就不適合了，要用專門為直接鎖在NEMA-17上設計的擠出機列印件。 
 這就是設計可以直接鎖在NEMA-17步進馬達上的擠出機列印件(如上圖)。

  按照組裝底層三角鋁框架的方法，來組裝上層的鋁框架，依序如上圖指示的方向，慢慢地將三邊的鋁擠型敲入，再鎖緊螺絲即可。不過組好上層鋁框架以後，我不打算立刻把鋁框架完全組起來，因為仔細研究完組裝手冊以後，覺得由下而上組裝上來，應該會比較簡單，所以接下來要先組裝三根直立的600mm鋁擠型與步進馬達。 
 

 大家常常會說進口車的組裝品質比較好，而到底什麼是組裝品質，在你組裝Prusa i3時就會深刻體驗了。同樣的組件，有的人組起來就能印的很漂亮，有的人組起來就是毛病一堆，關鍵就在每個零件都要認真安裝，讓它在它應該在的位置，並細心測試調校。當然還是有些小技巧可以幫忙，這並不是什麼聰明偉大的發明，但卻都是血淚心得啊!!像上圖這個Y軸的Busing，在長時間列印下很有可能會發生一件慘事，讓你的3D列印功虧一籄，而且讓你痛不欲生，但是預防方法其實很簡單。 Y軸的三個Busing，在長時間的3D列印中負擔很大，如印Kossel的一個底座連結件，就要六個多小時，整套Kossel的列印件印下來，Busing來來回回跑個上萬次不誇張，之前的文就有說過，中空的Busing很有可能直接裂開碎掉，所以要先印幾個實心的備用，但是除了直接碎掉以外，最常發生的就是Busing夾不住直線承軸，而在列印進行中讓直線承軸脫落，這通常無法即時發現，因為三個Busing都在列印平台下，也不會發出什麼怪聲警告你，要等到工件因為列印平台失去一角支撐而無法穩定列印，已經印成一團糟時才會開始找問題到底出來在哪裡。

 其實鋁材寄來很久了，底座的列印件也早印好了，只是一直因為各種原因拖著沒有動手組裝。好吧，廢話少說，上圖是第一個組件，寄來的鋁材包含240mm的鋁擠型共9支，600mm的鋁擠型共3支，今天要組裝的Kossel底座，總共需要6支240mm的鋁擠型。3D列印的討論區裡有人說底座不好組裝，還要買一大堆的輔助材料什麼的，其實我是覺得「江湖一點訣」，講破其實很簡單。