主题：【原创】说说 3D 打印那点事 ( 补完） -- kernelh

本来想说说3d printer的历史，看了一下wikipedia 的3d printer 部分，其实人家已经把这部分讲的很清楚了http://en.wikipedia.org/wiki/3D_printing。 我就不再发明一遍轮子了。 今天主要科普一下3d打印机的构造，特别是机械传动部分。这一块我写起来实在是有点勉为其难。本人是纯电子计算机背景，这块基本是完全不懂，因为DIY的缘故，硬着头皮看了一点点机械科普的东西，了解程度应当是皮毛也算不上。好在3d打印对机械精度要求不高，加之现在组件化标准化的产业也很成熟。 就我目前了解的，写点常识性的东西，有错误，还请高人指正。

顺便贴一张开源打印机的谱系图， 这个图已经很复杂了，但仍然不全，

现在小作坊/工厂/个人设计出品的3d打印机数量应当以数百计。

说3d打印机的结构可以从开源打印机的第一代说起reprap1.0

darwin， 就是下面这张图的样子

粗看起来可能挺吓人，其实没那么复杂，最外面是个立方体样子的框子，中间那一块木板是打印物体的支撑平台，这个平台四个角都架在螺杆上，摞杆靠皮带带通，同步旋转，这样平台就可以保持水平的基础上升降。 上面那个是打印头，可以水平方向做平面运动，打印头的水平运动和平面的升降结合起来，最终形成3维的物体。 因此一个3d打印机的结构，主要是有支持这三个方向的直线运动机构。 reprap的打印机看起来都挺复杂，是因为设计者的初衷就是想让机器能够复制自己，因此希望各个组成部分都可以通过3d打印得到（仅仅是理想，实际还差挺远）。因此设计了光杆框架结构的支撑。从实用性上来讲，这种框架结构，首先对装配调结的要求就很高，其次，主要部件包括电路板都外露，像个半成品。

因为方形的结构的稳固性和调整困难，第二代reprap 改成了三角框架结构

这种框架结构下，打印头可以在水平一个方向运动，同时能在垂直方向运动，支撑平台不需要垂直运动了，只要在另外一个水平方向上运动，组合起来就能实现三维的运动。这里可以看出三维打印机机械设计的原则，把三个方向的运动分解组合实现。

因为reprap的机器设计的不像成品，限制了其使用范围，reprap团队的成员参与创办了另外一家公司，就是目前很火的makerbot。 makerbot 用切割过的木板做壳体，取代了简单的框架结构，做出来的打印机有点像商业产品了，比如下面这个第一代

makerbot后面的版本逐步改进机械结构，第二代增大的打印尺寸，提供了自动传输带方式的连续打印，第三代引入了双打印头。昨天刚刚推出的第四代，全面更新了软硬件，引入了金属框架，而且。。。不再开源了。。。

其实支持三维的直线运动有更为简洁的设计，回复里有同学提到雕刻机，确实从功能上讲完全可以。 但因为3维打印机的特点，雕刻机的结构也不是完全合适。 支持直线运动的传动方式主要就是螺杆，和皮带两种，螺杆的精度比皮带高，载荷也大，但速度低一些。三维打印机的打印头基本不受力，对载荷没有要求，打印机的运动特点时，在水平两个方向上速度越快越好，在垂直方向上精度越高越好，速度无所谓（打完一层才动一次）。因此打印机的传动设计一般都是在水平方向使用皮带（同步带),垂直方向用螺杆。这和雕刻机相比，稍有不同。

既然是三个方向上的运动，那框架设计就可以不拘泥于以上两种，实际上各种设计也百花齐放，层出不穷。个人比较喜欢的是以下两个，

Eventorbot

第一个打印机设计的很简洁，用一条方钢就做出了框架，而且电路和传动机构基本隐藏起来，机器看着就比较美观了，下面是设计文档的链接：

http://reprap.org/wiki/Eventorbot

第二个打印机Rostock使用了delta三角结构，看上去很有科技感，建议感兴趣的同学去youtube上搜视频看看，非常酷

这个打印机的工作方式有点像机械臂，不同于传统的平面三维运动，创意十足。设计文档链接如下

http://reprap.org/wiki/Rostock

写到这里需要吐槽一下，国内也有出三维打印机的厂家，但打着diy旗号的都是拷贝人家的设计，没有看到那家有自己的独到想法，这种差距，这也许需要很多时间才能补足。

补充：这一部分写的比较简陋，因为机械传动确实不是很懂，只能看个热闹。 个人理解，目前的3维打印机对机械精度的要求不是很高0.1mm的传动比较容易达到。因此各种想法都可以尝试。下面这个设计tantillus甚至抛弃了传统的传动轮和皮带，用绕在轴上的钓鱼线来做传动，效果竟然也很惊人。。。

http://www.tantillus.org/Home.html

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