3D打印机构建 篇一:写在3D打印机购建结束–总结几个月以来遇到的问题及解决

匿名用户 2019-01-08 17:21:20 112点赞 484收藏 83评论

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3D打印机火了好几年了,而我现在才接触,感觉错过了几个亿,但是,接触完才发现,只是火而已,还只是小众的东西,得益于国内淘宝,现在1000不到就可以玩到之前几万都买不到的3D打印机,想想也算是身为国人的好处。最初是准备搞单片机,智能硬件玩,毕竟是未来大趋势,后来买了一大堆电子元件,塑料部件乐高,智能机器人部件..... 搞些东西还是不够,然后发现有人使用3D打印部件,可定制性高,成本低(自己买塑料件都花了几百,大部分还用不到),于是去查3D打印机,发现已经到了不到1000就可以搞到地步,于是,淘宝买了最便宜的一个机型,准备回来看看,如果达到预期最好,达不到,丢掉自己构建也损失不多。

800块的打印机800块的打印机

800块打印机的打印效果800块打印机的打印效果

前前后后,大约花费了2个多月时间,工作业余全部投入其中,倒不是机器有多难做,而是精益求精,提高很难,很花费时间精力。

 

金钱:

 

金钱上花费2766,不包括开始淘宝购买最便宜的一台龙门架构机器(890元),构建过程中拆件,后来升级,基本这台低端机的配件又都装回去了,所以构建价格其实不该算入,如果有条件,找朋友打印,完全不需要花这个钱,当然淘宝买打印件也就100来块,而且比这种低端机打印效果好很多倍,因为我现在新机器上面的使用这个800机器打印的打印件已经替换掉了。


  


这2766的花费,如果让我再去构建,还可以省下,大几百,很多重复备件,线材,以及工具。所以其实自建一台精度不错的,结实可靠的COREXY机器,2000元足矣(邮费可能就几百,几十家店里买材料)。由此可见,淘宝卖3D打印机多么赚钱。而且淘宝的机器用的材料说实话都是能用,不是什么好东西,拿电源来说,一般都不会给你上明伟电源,而明伟24v 350w的开关电源,淘宝卖价160,冒牌电源只要30,具体区别,对比,拆机才知道,很大,明伟各种保护,而且很安静,冒牌的外壳薄铁皮,噪音来源。

大头是铝材(180),角件螺丝(200),电缆(100)光轴(150+碳纤维轴30)电源(160)主板挤出机皮带(200)定制钢化玻璃(90)步进电机驱动冷打片(400)....

还有压线钳,端子,多芯屏蔽线材,定制外壳,日本步进电机....这些可以先不买,日后看情况升级

 

时间:

 

时间主要花费在淘宝选材料,查资料,看教程,主要网站就是thingiverse,youtube,goolge,大部分时间都在这3个地方找。

淘宝选材料之所以这么花费时间,主要因为淘宝中3D打印机配件的详情说明只有图片,没有任何介绍,说明,或者安装指导,因为本身这方面资料中文非常少,而且买的都是行家,看图片就明白,小白只能买来试错,客服根本不懂,听他的往往买错,后人要吸取教训。

还有一点,这方面资料不要在国内论坛看,没有干货,前篇一律,到处复制,夹带私货,文尾就是自家淘宝店推荐,而且找来找去就是那几家3D打印机自己建的论坛,如果不会翻墙,或者英文很差,怕是很长路要走。还有最重要的就是国内中文资料都是基本的东西,老旧东西,想要升级,最新还是得看老外资料。

 

一些建议:

 

选型

自建选型很重要,主要看thingiverse,搜索corexy或者其他机型,都会有很多,选择构建最多的几个中一个,千万不要选小众,不然东西弄好了,升级,改进都得自己搞,选择使用的人多的机型,有些问题别人已经解决,你只要按部就班照着教程都可以很好解决。而且,比如挤出头,小部件,等都有很多选择。


 

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零件

螺丝,角件,电线等这些小东西要看好了一次多买些,这些东西不贵,但是如果组建过程中不够了客真是很误事,而且再买邮费又肉疼。




电线,端子还是要花钱买好的,尤其端子,开始我是觉得没必要的,用几个杜邦头热缩管接,一根驱动线是用4根线接的,然后很快就吃到苦头了,一不小心将一个杜邦头的金属部分不小心碰到了主板12v插针上面,然后一股白烟,万幸主板没烧,烧了一个驱动,50多块钱没了,还好当时多买一个,但是日后若要双色打印就得再买了,加运费得60多。于是,买了压线钳,各种2.54端子,线材,全部线都自己压。

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降噪

这个如果有条件,试试,也是很值得投入的,不想花这个钱的话,直接扔到一个空房间。

主要3部分入手:

1是减震,加橡胶脚撑,很有效,减少机器震动向桌面传输,加了之后,隔壁房子就听不到了,如果步进电机下面有空间,可以给步进电机加专用减震垫,大约一个2块,其实就是两个金属片,中间是橡胶,千万不要将4个孔都拧到电机,那样是无效的,电机拧2个,另外两个固定到框架,这样中间橡胶才会起到减震作用。风扇震动也是主要原因之一,一般3D打印配件店几块钱的风扇都是很吵的,就算国产E3D v6风扇也是很差的,都要换,尤其是冷却打印件的涡轮风扇,再贵都会吵,结构原因。风扇推荐台达风扇,型号全,不是很贵,基本无声。具体替换优先:热头30mm这个必须换,这个只要打印就会开着,而且因为小,风量要求高,便宜风扇都不可能给您做到静音。电源风扇,只要开热床,这个必定几分钟启动一次,而且明伟电源居然也非常吵,使用的是普通风扇,便宜电源甚至不会温控,一直开着,所以很有必要换。冷却打印件的涡轮风扇,这个最好是换2个普通风扇挂到热头两边,这样静音又风量大,比如UM2那样。主板降温风扇,如果换了高细分驱动,主动降温是必须的,我测试过,不加风扇很快就会50度以上,驱动就会走走停停,大概自我保护。主板位置宽裕,上方放一个120mm风扇会很安静,很清凉,没有的话,2个4mm风扇也足够了。

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2是加壳,这个其实有必要做,减震是一方面,另一方面可以减少空气污染,虽然pla材料无毒健康,但是难免以后打印其他材料,而且万一呢,打印过程据国外实验,会有小颗粒固体污染。外壳需要动很大心思,各种量就不说了,哪里留孔,哪里加窗..... 因为都是要出图纸给淘宝店家,店家加工的,所以一定要精确,不然自己打孔丑不说还可能搞费了。如果框架不是那种非常紧凑的,可以试试隔音棉,很便宜,贴到壳内部,基本可以做到完全静音了。

3是换静音驱动,因为现在主要使用的驱动都是几块钱那种,4899型号,16细分,这个是驱动电流声的来源,如果换为64,128甚至256细分电机驱动,你就会发现区别真的非常非常大,我现在打印机就放在办公桌旁边,基本无声。

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主板

主板先买最便宜的就可以,熟悉了之后,再看自己的需求上32位还是支持多热头的,其实可选范围很大,不过个人觉得,上一个性价比高使用夺得一体板子,再加个树莓派就可以秒杀一切了。

显示器

显示器主要有12864,2004两种,其他彩色的都是需要买他家主板才能用,还有一些彩色的是32位专用,都是几百,真心觉得不值得,有这钱买树莓派的,手机控制多好。显示器需要注意一点,有些主板是兼容的,肯爹厂家为了卖自己显示器,故意将接口搞得不兼容,有两种,第一种只需要将排线防反插头去掉,反过来插就可以用,另一种需要修改针头位置,具体没遇到,就没研究。

热床

热床200mm,300mm看着只是大100mm,但是区别很大,如果选择了300mm,整体下来光热床上要多花3倍的钱,因为200mm使用人多,加热板,玻璃,都非常便宜,300mm贵好几倍,比如玻璃,找了很多店,都没有合适玻璃,最后花大价钱找玻璃厂定制,等了半个月才到手,而且人家单块不卖,买了好几块... ,

热床上的垫板也分好几种,基本都试过了,玻璃,钢化玻璃,高硼硅玻璃,PEI,柔性磁贴,各有利弊,个人觉得还是玻璃最好,虽然分离时候麻烦,但是打印十几小时您都能等的了,怕这点麻烦么?具体测评之后文章详细介绍。

光轴及轴承

这个很难控制,据说国内光轴没有一家可以达到要求,所以同样机器,老外构建的比我们精度高,不是因为人不行,是我们的材料制约了。这是真的,淘宝随便找一家卖光轴的,下面一堆评论不直。问了无数家,店家直接就说不能保证直,能有什么办法,只能买了。Z轴无所谓,x,y轴可是真的影响很大。最后X轴换了碳纤维管,很直,但是粗细不均,用砂纸打磨了几小时,效果还不错。

直线轴承,便宜的噪音大不说,还会卡。德国有个工程塑料自润滑轴套非常不错,静音润滑,但是价格感人,国内也有类似产品,一个5块钱(1688的价格)但是精度很差,套不进去,好死不死套进去,真的还不如原来滚珠直线轴承。与其这种的,不如自己打印,thingiverse上面很多,没试过,肯定对打印精度要求很高。还有铜石墨自润滑轴套,效果应该也是不错的。

皮带

这个都差不多,但是如果条件允许还是用PU钢丝芯的皮带,有点硬,但是结实,半年不用换了。

丝杆

这个没什么可说的,有换滚珠丝杆的,看了下价格,算了。丝杆的螺母有一种消间隙螺母,如果热床不够重,很有必要,可以提高Z轴精度,如果热床本身很重,他的自重会起到消间隙的作用,加了反而增加Z轴电机负担。

Z轴的同步问题

单z轴不存在这个问题,但是单z轴会有不平的问题,可能更头疼。

一般是使用双电机,个人觉得很粗暴,也会浪费一个电机,双电机有的会加一个皮带,将两个电机同步。

还有一种解决方式就是单电机双轴,电机放在两轴中间,然后使用皮带驱动两个丝杆,非常完美,但是负担比较重,需要大电流电机,或者皮带使用40齿,电机使用20齿,这样感觉更好些。

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步进电机

这个是核心,最好是买进口电机,美蓓亚,或者其他大厂,区别也非常大,比如我最初800块那个的电机做Z轴,经常会打滑,导致断层,而且,皮带轻轻安住就会打滑,跳齿。换了美蓓亚的,高度还没有那个高,应该是扭矩很低才对,但是轻松驱动双Z轴,有时候没有调平需要手动调,我一般直接转Z轴,拉皮带,会非常费力才会拉动。XY两个电机,因为空间有限,如果加入减震垫,必须使用高度更低的低扭矩电机,换了美蓓亚的,反而更有力。所以,有条件,远离国产,我爱国,但是我不想因为爱国多走弯路。多花费时间精力。

挤出机

这个大概需要3篇文章才能说清楚,挤出机分远程,近程,各有利弊,近程挤出有力,柔性材料必须使用近程,但是近程会加重热头重量,高速打印惯性会很大,影响精度。远程看起来也很优雅,换丝非常方便,打印过程中换颜色也是可以的,多色打印肯定必须得远程。但是对挤出机要求非常高,而且抽丝要特别调教,不然,打印件拉丝严重。还有一种比较高端,热头部分使用蜗杆涡轮驱动,算是近程,通过软轴连接远端的步进电机作为动力,算是结合远近程的优点,缺点就是可能是专利产品,价格将近100美刀,找遍google也没找到开源替代方案。软轴倒是淘宝有卖,涡轮蜗杆不好找合适的,自己搞,设计不说,材料也得3,4百。

远程的四氟管一般是3mm内径,4mm外径,而打印耗材是1.75mm,这其中就有很大间隙,所以导致挤出,抽丝需要用心调整,但是,E3D的泰坦挤出机带的四氟管是细一点,估计是2mm,但是千万不能折,折了几次费了,再使用就会卡住。

总的来说,买了好几个挤出机,还是泰坦的最好用,塑料外壳,塑料齿轮,但是肯定用不坏,1:3的齿轮,小一号的步进电机也能驱动,远近程通用。价格也很平民。

MOS管

如果是300mm,MOS管是必须的,300mm加热到50度,如果是12v可能需要1小时!对1小时。如果是60度,可能永远都达不到。所以,300mm一般都是配24v电源,24v电源需要的电流更小,加热更快,同时也需要主板支持24V,风扇,热头一众也要更换24v或者使用DC-DC 将24V降压到12V使用。这个也需要一篇文章来细说。

MOS管,实测普通的就够用,一般打印PLA热床温度40度,外接的普通MOS管温度冰凉,但是如果打印ABS,可能需要90度甚至更高时候,需要换成30A电流的特大MOS管。

MOS管主要是热床需要接,热头也可以接一个降低主板负担,因为高性能驱动,光电限位器,BLtouch,树莓派,灯带....这些一个一个都添加到主板,是非常吃力的,未加MOS管之前,开始打印时候,如果热床,热头同时加热,就会死机重启。

后期升级,可以将风扇,灯带都外接MOS管分电流负担。也可以使用继电器控制灯带,风扇,当然,这些都需要树莓派了。

螺丝

螺丝最好选择圆头的内六角,而不是平头的内六角,因为平头会比圆头高出很多,有些位置无法使用。

2020铝材或者3030铝材的螺母,需要购买一部分内置式的,比船型的好用很多。

电线

要仔细看线的型号,美标AWG22,AWG26 AWG28,都是使用到不同场景,千万不要以为是个电线就可以用,信号传输可以使用AWG26,甚至28,比如限位器,BLTouch。供电部分,比如风扇,灯带,最好还是AWG24好一点,热头,热床都要专门耐高温的玻璃纤维AWG24线,或者四氟包皮的耐高温线,或者纯铜的AWG24红黑电源线。电源与开关直接220v 一定要用专门电源线,一般需要最低AWG 22 的纯铜线。步进电机最好是使用AWG 26或者AWG24的4芯屏蔽线,减少干扰。还有一个很重要,树莓派与主板之间的USB线,一定要用屏蔽线,最初因为屏蔽线很短,就换了普通打印机的D口USB线,结果总是打打停停,这就是因为信号丢失,干扰原因,换回屏蔽线再无此问题。

端子

这是个技术活。很有成就感。主板,配件直接连接使用2.54的端子,SM2.54,2.54mm杜邦头,XH2.54三种型号使用最多,使用场景也不同,SM2.54用作空中对接,2.54mm杜邦头用作跳线,舵机链接,XH2.54用作步进电机,温度探头连接。当然,其实2.54mm杜邦头一种也可以替代另两种,但是杜邦头容易松。3种头都是2.54mm,所以买一个可以压杜邦头的压线钳就可以了,压线钳也大有文章,最好是多花点钱,买线规切割的,精度高,压线成功率高,铸铁的便宜,精度差,新手可能更容易压失败。另外,也有使用航空插头的,防水,结实,看起来也很朋克,很粗容易焊接,价格比较贵。也有使用网线水晶头,两个就有16pin,足够热头到主板的10多条线了,还有使用DB 9pin,DB15pin,DB 25pin等规格作为热头到主板的连接线插头。这个就需要技术了,因为现售的DB25,就是我们一般看到的电脑连接显示器的线,其实都不是足线,25pin,实际只有,最多19pin,很多是公用的,低型号的DB25视频线只有10多根,但是显示器绝对够用,只是清晰不清晰之分,都是合标准的。足线的DB25串口线,只能定制,按最低标准AWG26 做出来也足足1CM粗,你见过1cm的视频线吗?自制这根线,就需要焊台,可调温的焊台,专门尖焊头,因为DB25 接头的焊点很细,一不小心就几个连一块了。当然,还有免焊可选,价格贵点,但是总是没有焊接的来的结实。还有一种是DB25 后面接2排接线柱,体积很大了,热头吊这么大一家伙,肯定毫无美观可言。

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电源线端子,型号更是多,直接买一个组合的,大约7,80,包括压线钳,多种规格,红的蓝的一大包,各种插头都绰绰有余了。

理线

好几种可选,塑料绕线的,防火波纹管,坦克链,还有通风的尼龙编制蛇皮管,尼龙绑扎带,各种用途,看情况使用。坦克链使用的热头电线上,这个部分不停运动,坦克链不容易缠住,而且美观,波纹管用到机箱内线路规划,漂亮,防火,也不容易相互碰到,绕线管则用到其他比较细的部位,比如限位器的走线,套个粗波纹管就很丑了。尼龙编制网则可以替代上面三种,还有各种颜色可选。尼龙绑扎带用处很大,绑线,轴套...

波纹管波纹管

坦克链坦克链

限位器分机械式和光电,最好是光电的,精准。机械也也是不可替代,比如断线检测,必须机械,因为线太细光电感应的无法遮挡住,就算限位器使用,也要在打印件的上面包裹锡纸,不然有时候还是识别不到。还有一种比较高端的,TMC2130驱动如果开启IPS模式,是可以自感归为的,即可以省去XY轴限位器。因为是利用快速运行撞击时候电流变化来判断,所以Z轴是无法使用的。官方明确说明只适用于笛卡尔结构,就是龙门结构,XY独立结构,但是看到有国外玩家在COREXY上实现的,需要修改固件,暂时还未研究,之后有时间搞搞,再出文章介绍。



打印耗材架

这个大概是thingiverse上面最多的东西,也是大部分玩家第一次打印的东西,各种形式,横的竖的,看自己机器,选一个打印就好。其中也有很多需要注意的地方。如果是有外壳的,最好是放到箱内,因为PLA很容易受潮,新耗材开封必须1周内用完,不然就会吸水,导致打印时候各种问题。如果放到箱内,有热床的温度,就不需要担心受潮,如果受潮之后,一般需要在烤箱内烤8小时以上(想哭有没有),或者放到热床上,80度烘干8小时。

固件

固件主要就是merlin和repetier,merlin使用的最多,主要原因是兼容性好,各种主板都会兼容,不用担心兼容问题,而且可配置的项目全面,文档齐全详细,但是配置修改略有麻烦,必须有点程序基础,对还有对中文支持比较好,汉化方便。

repetier用户次之,repetier代码结构更精炼,使用更方便,还支持CNC,日后升级激光雕刻也可以。repetier界面也很漂亮,repetier官方的配置工具非常好用,非常人性化,web界面点点选选,就可以配置,下载固件,但是对BLTouch支持不太好,很多人反映调平问题很多,对中文支持还行,汉化比较麻烦,因为主界面显示内容很多,字体很小,汉化之后,只有一堆方块。

还有32位系统,优点就是打印出来更细腻,毕竟性能摆在那里,尤其拐拐角角的打印,需要更强大算力。而且都是支持网络的,web管理,手机APP,功能更多,不过个人觉得,如果普通主板搭配树莓派,也可以达到32位固件的效果,而且更灵活可定制。

树莓派,树莓派可以安装OctoPrint系统,实现更强大功能,OctoPrint基本支持所有固件。OctoPrint是python开发的,有很多插件,安装拓展很方便,还可以自己开发。


 


写在3D打印机购建结束–总结几个月以来遇到的问题及解决

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树莓派可以做很多事情,安装摄像头可以远程监控打印,还可以通过继电器实现远程启动,打完关机,断点续打,控制灯带... ... 想象无限。

切片

切片软件很多很多,基本每个3D打印机厂家都会开发一套,并且都是免费使用,一般主要使用的的有Cura,repetier-Host,主要就是将stl文件切片为gcode文件。切片的软件都可以直接驱动打印机打印,效果肯定更好。具体教程使用说明书网络上很多,不一一介绍。

设计

3D设计软件很多,现在接触的是fusion 360,功能很强大,可以自己设计东西,非常有成就感,同时非常难,小小的部件可能需要搞半天。

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