以各軸運動方式的不同分類,可分為以下幾種機型:
0.reprap1.0 darwin
reprap的打印機看起來都挺複雜,是因為設計者的初衷就是想讓機器能夠複製自己,因此希望各個組成部分都可以通過3d打印得到(僅僅是理想,實際還差挺遠)。因此設計了光杆框架結構的支撐。從實用性上來講,這種框架結構,首先對裝配調結的要求就很高,其次,主要部件包括電路板都外露,像個半成品。
因為方形的結構的穩固性和調整困難,所以第二代reprap 改成了三角框架結構 ,如下圖:
1.Prusa i3/龍門
Prusa i3簡稱:i3。這是最古老的機型,沒有之一。最明顯的一個特征是:打印平台前後運動實現Y軸運動。噴頭在X軸上左右運動。整個X軸上下運動實現Z軸運動。Z軸兩個電機。
I3由於是平台移動,隻能做小型機器。做大了、高了以後,模型會晃動,容易打印失敗。所以大的機器都沒有人會選擇i3這種結構。
優點:
1、框架相對比較簡單,簡單的龍門架,比較節省材料,所以相對而言價格也比較便宜,適合初級入門,DIY的成本也比較低,大概1000~2000元左右。
2、近程送絲,可以打印柔體耗材—TPU。
缺點:
1、Y方向為平台移動,由於平台重量比較大,打印時慣性自然就大,增加了步進電機和同步帶的負荷,會加快同步帶磨損;同時打印較快時,無法保證打印精度。
2、Z方向雙絲杆帶動擠出頭上下移動,由於絲杆的精度無法做到完全一致,長時間打印後,就會出現兩邊不齊平的情況,影響打印效果。我之前就遇到過類似情況,解決辦法是用遊標卡尺測量兩邊離步進電機是否一致,如果不一致就手動調整絲杆,做下微調。3、機器占地麵積大,平台是Y軸方向移動,所以需要的麵積比較大。
4、一般i3結構的機器為了壓縮成本,都做得比較簡單,開關電源電源外置,可能會帶來安全隱患。
5、噴頭模塊使用的是單風道,隻能吹到打印模型的一側,另一側無法及時冷卻,非常影響打印質量。
比如打印下麵這個測試件時,模型懸垂麵朝向風道時打印效果就好一些,如果模型度數麵朝向風道時,懸垂麵打印效果就非常差。
2.Ultimaker/UM
UM全稱Ultimaker,也是結構名稱。UM2是第二代。又叫十字軸。UM的XY電機都是固定在機箱上的。結構比較複雜,對零件、安裝要求比較高。由於電機都是安裝在機箱上的,所以打印速度快、精度也相對高。
優點:
1、機器內部空間利用率高,在i3、並聯臂、MB、UM四種結構種,UM結構的內部空間利用率是最高的。
2、遠程送絲,噴頭重量輕,打印速度快。考慮精度原因,我一般打印速度設置為60mm/s。
3、噴頭由兩根光軸固定,十字軸,打印時穩定,保證了打印精度
4、Z軸兩根光軸固定,平台運動時穩定性好,震動小,打印精度得到保證。
5、雙風道,打印時模型冷卻速度更快。
缺點:
1、Ultimaker的擠出機沒有壓片,換料時隻能用內六角調節彈簧的壓縮力度,所以導致換料比較麻煩,而且進料時如果對不準鐵氟龍的孔,容易被鐵氟龍管擋住。
2、控製噴頭移動的X、Y軸及十字軸裝配比較困難。
3、X軸方向的小閉口同步帶如果磨損太嚴重,需要更換時,要拆掉整根光軸,十分麻煩。
4、遠程送絲,如果打印時頻繁回抽,氣動接頭容易損壞。
3.Kossel/三角洲
三角洲又稱delta。也叫並聯臂。這種結構最早是由瑞士洛桑理工學院(EPFL)的Reymond Clavel教授在上世紀80年代發明的Delta式結構。最早的Delta式並聯機械臂主要用來設計一種能以很快速度操作輕小物體的機器人。Delta式並聯機械臂,這是一種通過一係列互相連接的平行四邊形來控製目標在X、Y、Z軸上的運動的機械結構。近年來這種機械結構的應用日益廣泛,特別是它具有適應狹小空間,並能在其中有效工作的能力。1987年瑞Demaurex公司首先購買了delta機器人的知識產權並將其產業化,主要用於巧克力、餅幹、麵包等食品包裝,後來由於硬件和軟件工程的發展帶來的技術和製造成本下降,很多創客在設計自己的3D打印機是借鑒了這種Delta並聯式機械臂的特點,於是就出現了如今我們常見的外形接近三角形柱體的Delta式3D打印機,玩家們稱為三角洲打印機。三角洲的結構相對簡單。打印曲麵效果不錯,打印速度快。但打印矩形容易出問題。空間利用率比較低。
在同樣的成本下,采用delta型能設計出打印尺寸更高的3D打印機。三軸聯動的結構,傳動效率更高,速度更快。但是由於delta的坐標換算是采用插值的算法,弧線是用很多條小直線進行插值模擬逼近的,小線段的數量直接影響著打印的效果,造成delta的分辨率不足打印精度相對略有下降。
優點:
1、占地麵積小。
2、並聯臂結構,框架簡單,使用鋁型材DIY時,框架大小方便定製。▼
3、它的噴頭移動靈活,打印時設置回抽抬升噴頭可有效減少拉絲。其它結構無法做到靈活地抬升噴頭。
4、遠程送絲,使用E3D噴頭,重量輕,打印速度比較快。
5、E3D的擠出頭,散熱性能好,不易堵頭。
缺點:
1、前麵說了占地麵積小,但是它的打印機內部空間利用率很低。機器越高,空間利用率越低。
2、就我使用過程中,感覺並聯臂最大的缺點就是調平困難,由於它的平台是固定的,如果沒有自動調平,那麼調平隻能通過軟件或者手動調整XYZ三個方向的偏置參數來調平,特別麻煩。
3、遠程送絲,如果打印時頻繁回抽,氣動接頭容易損壞。
4.H-bot
Hbot結構空間利用率高,相對比較穩定。但Hbot結構的Y軸移動是由一個電機拉X軸的一角實現Y軸移動。會產生使X軸旋轉的力。打印速度慢時就不明顯,但打印速度快就很明顯了。X軸噴頭移動也一樣.
5.Makerbot
這個結構是一個比較穩定的機型。調試相對簡單些。適合做大機器。XYZ最明顯的特征是:X軸電機固定在X軸上。Y軸移動要連著X軸電機一起移動。Y軸慣性較大,跑不快。打印速度快了,容易丟步。
優點:
1、四四方方的結構,外框架穩定。
2、Z軸由兩根光軸固定,平台運動時穩定性好,震動小,打印精度得到保證。
3、近程送絲,可以打印柔體耗材,比如:TPU。
缺點:
1、由於擠出頭的原因導致機器內部空間利用率較低,相對於並聯臂而言,稍微好一點。▼
2、由於擠出頭設計的問題導致無法快速散熱,散熱效率不高,所以比較容易堵頭。
3、單風道,隻能吹到打印模型的一側,另一側無法及時冷卻,打印質量得不到保證。
6.Core XY
Core XY結構跟Hbot結構非常相似。很多新人都分不清。Core XY結構空間利用率高,X軸相對重量輕。可以快速打印。但隻能用皮帶傳動,不能用絲杆傳動。