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DIY製作3D印表機~

作者:藥罐子│2014-03-01 12:54:18│贊助:1,072│人氣:31037
之前覬覦了3D印表機這個東西很久,過完年後終於下決心要來弄一台,於是花了兩個禮拜的時間研究相關文件,發現這東西其實沒有想像中的難。

在零件一一購買齊全後,參考著網路上各種文件和教學,我終於把它做了出來,以下是我的組裝記錄,提供給也想要自己DIY一台3D印表機的朋友參考~

前提:
各位科技宅們,如果你們下定決心要製作這個東西,請務必先和家裡人討論一下,雖然這東西的零件每個都是幾十塊或幾百塊錢而已,但全部零件加起來總共約需花你1萬元左右,沒先和家裡人講好要花這筆錢,可能就會發生家庭革命.........很不幸的我是在買了第二個零件後就馬上被抓包了-.-

那麼我們這就開始吧!
這次做的機型叫做Prusa i3,是基於開放原始碼3D印表機Reprap所改版而來,
主要原理很簡單,其實就是有個主機板去驅動X、Y、Z三軸的馬達,然後再由列印頭高溫熔化塑料線材後把塑料擠出並堆疊成目的形狀;你可以想像一下我們在全家、麥當勞之類的地方買霜淇淋時,店員操作機器,霜淇淋就被擠出到餅乾杯上然後店員再用手微晃餅乾杯讓輸出來的冰捲成大便型(噁),3D列印就是這樣的原理。

先來看看所需材料的部分:

主結構:
以雷射切割的壓克力板一組
M8*320mm 直線光軸兩根
M8*405mm 直線光軸兩根
M8*384mm 直線光軸兩根
M8*430mm 牙條兩根
M8*209mm 牙條三根
M8*275mm 牙條一根
M5*305mm 牙條兩根
Prusa i3 列印件一套


培林軸承:
直線軸承 LM8UU 10個
608ZZ 3個
625ZZ 4個
有邊
軸承 MF105ZZ 2個
2GT UNITTA皮帶 2公尺
2GT 20齒同步齒輪 2個


主機部件:
Arduino Mega2560 1個

Ramps1.4  1個

A4988 步進馬達驅動 4個

Ramps LCD2004 顯示器 1個 (非必要)

J-head擠出頭 1個

M8 偉德擠出機進絲絞軸 1支

42步進馬達 5顆

PCB 熱床Mk2b 1個 (非必要)

螺絲:
M8 螺帽 50個
M5 螺帽 10個
M4 螺帽 10個
M3 不鏽鋼螺帽 60個
M3 不鏽鋼防鬆螺帽 10個
M2 螺帽 10個
M8 華司 50片
M3 華司 60片
M5 20mm 皿頭內六角螺絲 4支
M4 20mm 有頭內六角螺絲 4支
M4 50mm 有頭內六角螺絲 4支
M3  6mm 無頭內六角止付螺絲2支
M3 10mm 有頭內六角螺絲 20支
M3 15mm 有頭內六角螺絲 50支
M3 20mm 有頭內六角螺絲 10支
M3 30mm 有頭內六角螺絲 10支
M3 40mm 有頭內六角螺絲 4支
M2 15mm 有頭十字螺絲 10支


其他:
12V 電源供應器 1個

20mm 微動開關 3個
多芯電線 30公尺 (建議是黑綠紅藍四色各6公尺,我是都用同色啦,只是要記得每條線做記號...)
塑膠管 15公分

4cm 散熱風扇 1個以上
杜邦線頭1pin塑膠殼 30個
杜邦線頭端子 30個

彈簧, 內徑5mm/線徑0.5mm/長20mm, 6個
方型玻璃片 210mm * 210mm * 5mm 1片
束線帶 1包

自備工具:
各種螺絲起子、尖嘴鉗、電氣膠帶、美工刀、剪刀、打火機、烙鐵、錫筆、三用表

其實滿多都是我們日常生活中就可以得到的東西,
比如電源供應器或風扇可以拆廢舊電腦的,或是底座用的彈簧可以拆原子筆之類XD
如果你沒有被這些哩哩摳摳的零件嚇到,願意繼續往下看,我會在最後面介紹一下這些零件怎麼買,那麼接下來就開始組裝吧!

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首先把主機構做出來,先簡單解說一下:
我們剛剛有說過,3D印表機的原理就是驅動X、Y、Z三個軸,讓列印頭在立體空間中移動並噴出材料,XYZ三軸在Prusa i3這台機器的架構如下圖所示;
材料中有三個微動開關,在這邊是用作於End Stop這東西的,所謂的End Stop,是用來控制機器位移界限用的,也可以稱為是機器位移的起點,當機器在列印空間中跑阿跑,跑到它碰到微動開關後,機器就知道它該停下了,XYZ三軸各有一個;
擠出機則有遠端送料和送料與列印頭合一型的,遠端送料簡單製作,但拆卸和換料麻煩,Prusa i3這台機器比較流行的是使用偉德擠出機(Wade's extruder),擁有快拆易拆的特點


那麼就開始鎖螺絲摟~
壓克力的部份一律是這樣處理的:十字空心放個M3螺帽,再用M3 15mm螺絲加華司鎖進去


直線軸承請這樣塞:


底座(Y軸)皮帶墮輪端是這樣:用M8螺帽和華司把牙條跟光軸還有列印件鎖起來,中間的皮帶墮輪則是把兩顆625zz軸承用M5 20mm螺絲和螺帽鎖在列印件上


底座(Y軸)馬達端:一樣是M8螺帽和華司鎖牙條、列印件


X軸和Z軸皮帶墮輪端:和Y軸的一樣,把兩顆625zz軸承用M5 20mm螺絲和螺帽鎖在列印件上,另外在M5牙條和列印件相交的內部記得塞一顆M5螺帽,要用來支撐整個Z軸用的


X軸和Z軸馬達端:在M5牙條和列印件相交的內部記得塞一顆M5螺帽,要用來支撐整個Z軸用的


Z軸頂部:M5牙條用有邊軸承加上兩個M5螺帽互咬掛在壓克力頂端;左右兩邊都是這樣


主機構完成圖:

再來是XYZ三軸的馬達和End Stop:
X軸的馬達裝在這裡,塞上一個2GT同步齒輪然後繞入皮帶,皮帶另一端則繞入墮輪


X軸台車的皮帶夾用束帶拉緊


X軸的End Stop安裝位置如下,夾鎖在X光軸上


Y軸馬達安裝在這裡,塞上一個2GT同步齒輪然後繞入皮帶,皮帶另一端則繞入墮輪


Y底座台車皮帶夾用束帶綁緊


Y軸的End Stop安裝位置如下,夾鎖在Y光軸上


Z軸則是左右兩顆馬達都這樣裝在壓克力機構上,用塑膠管與M5牙條相連,要注意牙條不要和馬達軸心直接相接,我的塑膠管比較軟所以我套了兩層塑膠管然後加上束帶綁緊


Z軸的End Stop安裝位置如下,在X軸馬達端以M3螺絲和M3螺帽鎖在列印件上,用以撞擊微動開關


接著則是偉德擠出機的部分:把進絲絞軸穿過大齒輪、華司、塑膠墊片、兩個608zz軸承、列印件、兩個M8螺帽互咬;墮輪一樣是608zz軸承塞到列印件上,用M3 30mm螺絲和M3螺帽把列印件鎖在一起


偉德擠出機的快拆部件:用M4 50mm螺絲加上彈簧把列印件鎖起來,由於我沒買彈簧,直接用中午吃便當剩下的橡皮筋,一樣有很好的工作效果XD


擠出機馬達裝上齒輪後裝在這


好吧,做到這其實這台機器就差不多做完了,剩下就只是一些配線的工作而已,
另外,所謂的DIY,就是不一定要照表操課,
可以依照你所購買到的零件或是身邊現有資源的規格來做調整,
只要最後機器能夠work就OK啦~XD

線路的部分:
所有的線都是接在Ramps 1.4這張版子上的,
Ramps 1.4 配線請看本圖
最後再將Ramps 1.4像積木一樣直接蓋裝在Arduino Mega2560上就完成了


完成後,接下來是把韌體程式燒錄到板子上,
首先我們到Arduino官網下載Arduino IDE,這是用來編譯並燒錄程式到板子上用的工具,
再來則到GitHub下載已經寫好的Marlin程式碼,我們需要修改一下裡面的參數再燒錄到板子上:

使用Arduino IDE開啟Marlin.pde檔,在分頁中找到Configuration.h,我們主要都是修改這個檔案裡的參數,
首先找到這行
#define MOTHERBOARD
把後面的數字改33,代表我們使用Ramps 1.4這張版子,並且有一個擠出頭、一個風扇、一個熱床,於是這行變成這樣:
#define MOTHERBOARD 33
如果你使用其他的版子或其他配置,上面有註解解釋其他的狀況應該要改成什麼數字,

其餘的則是自行視需要而改,比方說有熱床就要:
#define TEMP_SENSOR_BED 1
等等之類的,每一項參數都有註解解釋,稍微看一下就可以知道怎麼改了


當你的程式參數都改完後,用USB線把你的Arduino Mega2560接上電腦,
在Arduino IDE->Tools->board選Arduino Mega2560,
在Arduino IDE->Tools->Serial Port選你連接Arduino Mega2560用的埠,
最後Arduino IDE->File->Upload,完成!

接著拿出你的3用表,參考這篇文章調整你的A4988步進驅動輸出電流

一切都完成後,大功告成啦~你可以開始進行列印了~
3D列印用的軟體有很多~目前我覺得最方便的是Repetier-Host,介面很親民好用~
再來則是Printrun,很輕量化簡便的程式~
我通常都是用Repetier-Host調整印表機並設定好要印的東西然後輸出檔案再由Printrun來印~

我的第一個列印件,測試用的20mm*20mm*20mm的立方體~第一次印就大成功XD
最後列印完成圖:


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看完之後你的手作魂燃燒起來了嗎?
以下是材料的部分,大部份東西在五金行或拍賣網都找得到,然後淘寶通常又會賣得比露天或Y拍來得便宜許多:

主結構:光軸拍賣網比較好找,螺絲行通常都會有賣各種牙條,後面螺絲的部分會解說
以雷射切割的壓克力板一組 - 你可以自行購買壓克力版,然後【這裡下載切割圖檔】,再請壓克力工廠幫你切割;或是直接上拍賣找已經切好的省事~
M8*320mm 直線光軸兩根
M8*405mm 直線光軸兩根
M8*384mm 直線光軸兩根
M8*430mm 牙條兩根
M8*209mm 牙條三根
M8*275mm 牙條一根
M5*305mm 牙條兩根
Prusa i3 列印件一套 - 拍賣網有許多賣家有提供代印服務~直接向他們購買就好了~

培林軸承:網拍都買得到
直線軸承 LM8UU 10個
608ZZ 3個
625ZZ 4個
有邊軸承 MF105ZZ 2個
2GT UNITTA皮帶 2公尺
2GT 20齒同步齒輪 2個

主機部件:網拍都買得到
Arduino Mega2560 1個
Ramps1.4  1個
A4988 步進馬達驅動 4個
Ramps LCD2004 顯示器 1個 (非必要)
J-head擠出頭 1個 - 買已經裝了熱敏電阻和加熱棒的會比較省事,價錢不會比自己裝差太多
M8 偉德擠出機進絲絞軸 1支
42步進馬達 5顆 - 盡量不要到淘寶買,馬達具有磁力是大陸的管制品要報海關,你會等貨等到死.........
PCB 熱床Mk2b 1個 (非必要) - 可以買未焊接電線的,會便宜許多,買來再自己用烙鐵簡單焊一焊就好了

螺絲:我這份清單在每種項目上都有多加數量,是為了保險以免手殘把螺絲轉壞了或是螺帽搞丟了之類的,所以最後完成機器這份螺絲一定會有剩餘材料,千萬不要以為是你有哪裡沒鎖到螺絲XD.....
螺絲行都會有各種螺絲螺帽華司牙條,只要把這份清單給他就可以了,各地螺絲行請Google,還滿多滿好找的~買完這份大約500元左右而已
M8 螺帽 50個
M5 螺帽 10個
M4 螺帽 10個
M3 不鏽鋼螺帽 60個
M3 不鏽鋼防鬆螺帽 10個
M2 螺帽 10個
M8 華司 50片
M3 華司 60片
M5 20mm 皿頭內六角螺絲 4支
M4 20mm 有頭內六角螺絲 4支
M4 50mm 有頭內六角螺絲 4支
M3  6mm 無頭內六角止付螺絲2支
M3 10mm 有頭內六角螺絲 20支
M3 15mm 有頭內六角螺絲 50支
M3 20mm 有頭內六角螺絲 10支
M3 30mm 有頭內六角螺絲 10支
M3 40mm 有頭內六角螺絲 4支
M2 15mm 有頭十字螺絲 10支

其他:
12V 電源供應器 1個 - 通常100W就夠用了,有用加熱底版的話要200W,你也可以拆廢棄電腦的電源供應器~
20mm 微動開關 3個 - 電子零件材料行有
多芯電線 30公尺 (建議是黑綠紅藍四色各6公尺,單色也可)
塑膠管 15公分
4cm 散熱風扇 1個以上 - 電子零件材料行有
杜邦線頭1pin塑膠殼 30個 - 電子零件材料行有
杜邦線頭端子 30個 - 電子零件材料行有
彈簧, 內徑5mm/線徑0.5mm/長20mm, 6個 - 你可以拆原子筆得到...或是不準備其實也沒關係
方型玻璃片 210mm * 210mm * 5mm 1片 - 如果有加熱底版的話要用高矽棚的才會耐熱
束線帶 1包

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蒐集零件其實也是一種樂趣,
我的蒐集方式是這樣:
把以上這些零件依價格分成三等份,
第一份用現金到實體店面或網拍直接轉帳購買
第二份在信用卡出帳日前刷卡購買
第三份在信用卡出帳日後刷卡購買
這樣就達到了分三期購買而零件卻可在一周內備齊XD
科技宅們還不快跟我一起加入3D列印的行列嗎~ㄎㄎㄎㄎ

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參考資料如下,如有我沒講到的部分在下面這些連結裡都有:
引用網址:https://home.gamer.com.tw/TrackBack.php?sn=2361253
All rights reserved. 版權所有,保留一切權利

相關創作

留言共 12 篇留言

乾物步萌
推喔

03-04 21:10

藥罐子
倒喔03-05 03:03
電氣黃老鼠
......

03-04 21:25

藥罐子
還看,還不快去組一台03-05 03:03
繼電器
我不知道該從哪開始稱讚了...神奇阿!!

03-04 22:29

藥罐子
其實真的沒有想像中的那麼難啦~零件能蒐集好基本上就成功一半了XD03-05 03:04
Rare
有點強,可以幫我印一份雞排嗎

03-09 00:35

藥罐子
一份新台幣一萬元,要切要辣嗎03-09 15:33
Rare
大哥不要這樣,我手頭很緊啊,50收可以嗎

03-09 15:53

藥罐子
你還是去洗洗睡比較實際03-10 01:51
鳥不飛
這到底研究了多久XD

09-23 22:23

龔劍
請問一下 我看你的電路板接法
風扇是接在擠出機跟加熱版中間
除了韌體要改
#define MOTHERBOARD 33 以外

韌體還有其他要寫的地方嗎? 輸出電壓 電流要怎設定

p.s:我目前是用一台桌扇在旁邊吹...

10-08 13:50

STAN5834
請問壓克力是多厚的?

10-09 13:59

嗨喲
請問大大您有零件的3d圖檔可供參考嗎?!
或是整機的組合圖?!

07-13 11:42

賴桑
讚喔!我自己也想要做一台

08-17 06:22

我是小軒
大三了才開始做覺得有點晚了,部過我沒自信可以兩個禮拜就弄好就是了>_>

10-14 23:36

trigger
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