不用不知值不值 篇二百二十七：一文让你在家玩转3D打印（FDM篇）

前言

之前我分享过一篇3D打印LCD光固化的入门推荐，作为民用非金属3D打印技术，熔融沉积FDM技术占据着举足轻重的一支，所以接着LCD光固化后，今天我们聊聊FDM，在此之前方便对3D打印不了解的小白，我们温故一下非金属3D打印的分类。主流的非金属成型技术分为熔融沉积FDM，选择性粉末烧结SLS，光固化SLA/LCD，这几种打印技术的区别是什么呢？

1、FDM是将线状材料通过加热融化后，通过喷头挤出，喷头通过移动后将融化的材料沉积成型；

▲FDM打印

2、SLS是通过激光将粉末融化烧结，每烧结一层厚再铺一层新的粉末进行烧结，最终将未烧结的粉末去除留下成型的烧结品；（这类设备国内以华曙高科为首，一般均为工业设备，民用桌面小型设备暂未出现）

▲SLS打印

3、SLA和LCD都是通过光线对光敏树脂进行固化，SLA类似SLS一样，是激光束通过振镜扫描树脂进行固化，而LCD则是将打印层的横截面图像投射到树脂上，从而使暴露的材料硬化。平台从树脂桶中缓慢垂直升起并构建每一层。每层中的所有点同时固化，SLA和LCD的区别有点类似显像管电视和液晶电视的区别，不过原理都是将树脂固化。值得一提的是SLA目前民用桌面设备也就Formlab推出过几款设备，但耗材价格颇高、打印精度尚可（本人拥有一台Formlab2，强烈不建议小伙伴入手，土豪不差钱的可忽视），在此并不是否定sla技术，高技术和SLS一样，主打工业领域的大型设备，而Formlab只是下放到了民用，SLA桌面设备却被LCD碾压。

▲SLA打印

▲LCD打印

科普完后我们回归正题向大家介绍FDM设备的选择及避坑指南

对于准备入手FDM打印机的小伙伴，相信关注的必定是价格和性能，我从工业级龙头Stratasys、曾经一度叱咤风云的makerbot到国内几千上万不等的设备均使用过，反而对最低价格的FDM打印机很少有所关注，所以这次特地在淘宝上看了看入门级3D打印机并购买了一台。

▲淘宝首页前三的都是Anycubic的FDM，出于对那么低价位的FDM不报什么期待的原因，也没有多看，就选了一款价格适中的Kobra2买来测试。

开箱

▲收到Kobra2后其实还是有些小期待的，毕竟花了千把来块钱，也希望打印机的做工能超过预期吧，整个打印机通过三层珍珠棉分开放置，从上到下分别是弹簧钢成型平台、Z轴组件、XY轴底座组件，随机也配送了TF卡，切片软件、安装说明、使用说明都以电子档方式存放在TF卡内，同时也配送了整套内六角扳手和轴承锁紧用的扳手，家里没有任何工具的用户也能轻松安装以及后期维护。

主部件

▲龙门架结构一端是42步进电机，电机通过联轴器连接Z轴T型丝杠，丝杠上端使用闭环同步带连接左侧丝杠，双丝杠结构可以有效使X轴横梁同步上下移动，对于千元级设备来说双丝杠结构是诚意满满。

▲底座组件主要负责Y轴运动方向，平台为220mmX220mm，平台本体为铝合金平板，下部安装热床加热片、上层安装了耐高温磁铁皮。

【避坑点1】磁铁皮在高温情况下会发生退磁现象，因此FDM使用的磁铁皮必须选用耐高温的磁铁皮，而且全新状态下，磁力必须要很强，因为随着长时间使用，磁性衰退是必然的，而不耐温的磁铁皮则会更快失去磁性。

▲喷头机构作为FDM打印机最重要的部件，在FDM打印失败的零件中80-90%是因为喷头问题打印失败的，这款喷头后续我会拆开详细告诉大家喷头的注意事项。

细节

刚刚说到喷头会直接影响打印成败，而打印机传动部件则能直接影响打印精度，接下来我们看看哪些细节可以值得关注

▲Kobra2在塑料部件均使用了开模注塑部件，极大地保证了传动部件的装配精度

【避坑点2】入门级打印机由于售价较低，制造厂家会极力降低成本，对于部分零件，尤其是塑料零件，开模铸造成本大会直接使用3D打印的塑料件装在3D打印机上，所以在选购装有3D打印零件的打印机就要慎重了。

▲早期的FDM打印机包括makerbot在内，XY轴传动都使用铜轴套传动，铜轴套价格低廉，精度只能说凑活，后来发展选用滚珠轴套，这两种轴套在高速运动下噪音较大，精度一般，高端机上一般会使用直线滑轨，但直线滑轨价格高昂，而Kobra2使用了一种折中的方法，在上下两侧安装轴承滑轨的方式传动，既保证了一定精度（精度相对低于直线滑轨，但远远高于铜轴套），又能实现高速静音运动。

▲XY轴运动机构通常使用同步带（工业级设备部分会使用滚珠丝杠，但Stratasys也仍使用同步带），归零探头使用了微动开关，而电机使用了标准的42电机，但Kobra2的Y轴同步带轮与电机距离较远，如果同步带张紧力过大，电机轴会发生弯曲，长期使用会损坏电机。

▲打印机正面有两个插槽，一个是USB-C口和TF卡插口，在插口方面Kobra2不是很尽如人意，因为在没有无线传输功能的设备上使用TF卡，势必需要使用读卡器，虽然配件包里赠送了，但还是有所不便的，而USB-C无论是电脑连接还是使用U盘，都相当不便，如果有无线传输功能或者有USB-A口，在拷入打印G代码时会方便很多。

▲3D打印成不成就看第一层，这句话无论是FDM还是光固化，因此成型平台是所有打印机厂家最用心制造的部件之一，在早期FDM成型底板使用的是高硼硅玻璃，高硼硅玻璃作为底板有两个很大的问题，玻璃表面光滑，首层材料很难附着，需要喷漆或者涂胶来增加玻璃表面附着力，而玻璃非常硬，所以一旦打印完成，零件很难从玻璃上取下，因此随着不断改进，目前主流使用了弹簧钢片材料，钢片表面粗糙的纹理能够加强首层表面附着力，钢片具有很好的弹性，取下成型底板使钢片弯曲变形，零件很容易从钢片上取下。

▲在细节上Kobra2此处让人惊讶，就是在龙门架安装位置，对底座铝型材进行了机加工处理，以确保打印机有更高的精度。

喷头组件

▲首先Kobra2的碰头机构被紫色注塑苏塑料外壳包裹，正面是一个离心风扇，该风扇是用于为刚成型的PLA零部件散热使用

▲喷头组件侧面有镂空的散的孔，用于风扇对喉管冷却散热排风使用

▲喷头反面需要和打印机装配，所以没有过多的装饰件，可以很清楚的看到

▲在喷头加热块配备了原尺寸开模的硅胶保温套，由于喷头加热块距离材料散热出风口比较近，在打印过程中，冷却的风吹到零件上后容易反弹至喷头，导致加热块温度发生明显的波动，而加热块温度波动后会导致材料融化不均匀，挤出材料粗细不均匀等问题。

▲喷头所料外壳通过在喷头组件背面的两颗螺丝固定，材料冷却风扇由两颗螺丝固定在塑料外壳上，因此在拆卸时，千万注意取下塑料外壳时，不要用力拖拽，等取下风扇后才可，以免拖拽后扯断风扇导线，而风扇出风口是由前后两片开模注塑的制作。

【避坑点3】很多廉价打印机的出风口为了节约成本都会使用3D打印件，而打印件又会使用PLA材料的（成本低、成型容易），而PLA的致命点在于不耐高温，出风口位置相对温度较高，PLA材料很容易变形，选择打印机时出风口尽可能选购较优秀的散热风口，有些打印机更加直接粗暴，就是将风扇口直接对着零件吹，这样的打印机也要慎重。

▲拆到喷头组件的核心，喉管散热风扇上方为喷头组件的材料挤出机构，下半部分为热熔机构

▲挤出机构由5颗螺丝固定，取下两颗短螺丝就可以分离挤出机构和热熔机构，取下三颗长螺丝就可以拆开挤出机构，为什么我在这里要讲述如何拆解挤出机构（说明书中未提及拆解方法），是因为挤出机构有事因为操作不当而容易卡丝，因此需要拆开维护。

▲拆开挤出机构，内部零件功能已在图片中标识，但同为近端供丝机构，结构上也有很多区别

【避坑点4】有些打印机挤出轮直接安装在电机上，未设计减速增扭齿轮，所以会遇到打印机挤出轮扭力不足的现象，而这现象轻则影响打印速度，重则出现打印断丝；主从动挤出轮有些打印机未设计双齿联动，则会导致从动轮与线材打滑。

▲打印机挤出轮是保证打印机连续打印供丝数小时的关键部件，挤出轮的齿加工的非常锋利能够牢牢抓住丝材。

▲总体安装都非常便捷，首先是在打印机底部通过4颗固定龙门架机构。

▲喷头通过图片上画圈的死磕螺丝固定

▲彩色液晶显示器使用三颗加大的蘑菇头内六角螺丝固定在底座40X40铝型材上.

▲在龙门架X轴电机附近安装断丝检测器，安装时注意断丝检测器箭头方向，在这里要吐槽一下，断丝检测机只通过一颗螺丝固定，在使用时不小心动一下容易发生偏转。

▲在安装完所有硬件后，就可以按照说明书连接所有电缆接头了，电缆接头也不用怕接错，每个接头上都标有对应的标签告诉用户接头对应的连接的硬件。

接下来看下安装后总体的状态吧

▲安装完打印机后，就可以安装切片软件了，在随机的TF卡中分别附了两款切片软件，分别是Anycubic自家的切片软件以及Prusa切片软件，两个软件都支持windows版本和Mac版，至于两个切片软件的区别呢？Anycubic自家的切片软件对打印机有较高的适配性，适合新手用户，软件内对打印机参数、材料参数设置了推荐值，可以做到傻瓜式切片打印，和Prusa相比更高级的参数。

至于切片软件到底是干什么用的？这里做一个简单的小科普，3D打印机是通过读取G代码来识别运行的，但是3D图纸是如何转化为G代码呢？就是通过切片软件来实现的，而软件中的各种参数就是切片软件转化为G代码的逻辑和原则，按用户指定的要求进行切片。后续我会专门写一篇切片软件参数调试的文章。

▲在刚使用打印机时，对于那么多参数相信小伙伴会两眼一抹黑，所以可以使用厂家预设的推荐参数，但根据实际情况，厂家参数不是万精油，也会遇到一些小问题，我列举了几个常见的问题，用小白用户参考

首先是上图的蓝色方框，零件转角处会产生“波纹”这样的波纹可以通过降低打印机速度可以调整，但很多打印机即便速度讲了再低，波纹都只会减缓不能去除，如果是如门打印机，个人建议不要太花精力去调整了，因为受制于电机、传动、架构，喷头高速转向后会产生扰动，有些打印机可以基层代码刷入固件后减缓转向扰动，而对于初级玩家而言，只可通过调整打印速度和XY轴加速度来减缓。

▲其次是红圈出现的问题，就是起始点挤出过量的问题，这个问题相对就很容易解决，只要在切片穿软件中的回抽界面调节重新启动时的额外长度，如果挤出过量那就设置为负值，如果挤出空虚，则设置为正值

▲很多对3D打印略有了解的小伙伴总会说FDM打印机打印的零件精度完全没法和LCD光固化打印机的相比，就不断地黑FDM如何如何差，但是FDM和LCD各有其特点，FDM打印机因为使用线材，所以线材选择相当多，不论是线材的材料种类还是线材的颜色。

▲由于颜色选择的多样性，所以FDM初级玩家可以打印更多创意玩具和工具用品，这次我在3D打印网站上随意找了两个Switch卡带存放盒，鲜亮的颜色非常适合Switch

同时近几年各大厂家也研发出了彩虹色线材，非常适合创意物品的打印

在这里不得不提这款打印机的高速打印确实让我吃惊，我有一台3年前买的中端FDM打印机，当时打印速度极限大概在90-100mm/s，达到这个速度时，很多细节精度很难保证，但Kobra2的最大速度可以达到300mm/s，在这个速度下，可以肉眼可见地看到零件在生长，除了在转角处会出现一定量波纹外，打印精度还是相当高的，如果需要打印一些外观要求比较高的零件小伙伴可以选择性的降低一些打印速度。

通过微距看层纹理，如何评判z轴纹理优良，只要看z轴打印的各层都在同一个垂直平面，这是评定打印机综合性能的重要标准，因为打印机传动机构不好、喷头挤出机控制精度差都会让Z轴层与层之间有略微的错位，这就导致打印件看上去很粗糙。

总结

作为一款市售的千元级入门FDM打印机来说，就Anycubic品牌而言他表现的素质让我十分吃惊，主要是以下几个方面：

1、超预期的零件做工，但凡是塑料零件都是用了塑料注塑件，零件间的整体装配精度相当高

2、超预期打印精度，可以说现在千元机能够媲美几年前的万元机的打打印精度

3、超预期的打印速度，300mm/s的打印速度让打印周期提速，也是像我这样没有耐心的小伙伴的福音

4、超预期的价格，说实话，就像我文章开头那样说的对于全千元的价格很不敢相信能买到很好的打印机，但事实却出乎意料。

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