一直想着有台3D打印机，用于给自己做好的板子设计点外壳，打点工艺品啥的，打印机网上有组装教程，也有卖的成品，想到之前一直没接触过3D打印机，直接组装怕弄出来精度不行，没法工作，于是淘宝下单买了一套UM2结构的打印机散件，自己组装，店家全程耐心指导，算是在3D打印机方面简单入了个门。
废话不多说，先上组装好的图和打印的东西
组装前先科普下当前已有的打印机结构类型：
1. I3结构也叫龙门结构，这种结构比较经典，它源于FDM 3D打印机开源的鼻祖：RepRap。由于其结构简单，易上手，且能够开放性的升级硬件和维修，所以是各大兴趣爱好者喜欢的机型。机器的3D打印特点，Y轴的打印是通过平台的前后运动来实现的，X轴的打印则是依靠电机带动喷头左右运动实现
优点：
1.结构简单，易于上手，适合第一次接触3D打印的diy爱好者。 2. 开放式设计方便升级硬件或修理维护。 3. 双z轴电机设计使打印头移动更加稳定。
缺点：
1.框架结构装配精度低导致打印精度相对较低。 2. 打印平台沿y轴移动，增加模型发生位移的风险。 3. 打印速度较慢。
2. Delta三角洲机型
目前市场上很常见的一种结构，专业名称为并联臂结构。这种结构最早是用于能够快速准确抓取轻小型物体的机器雕爪而设计的。现在为使用这种结构的机器人称之为并联机器人。这种结构兴起于90年代，因其速度快、精度高、柔性强等优点使并联机器人成为了现代工业机器人重要部分。
三角洲机型相比较其他结构的机型占地面积更小，结构也相对简单。在模型的尺寸大小上三角洲可以打印出更高尺寸的模型来。由于其结构的关系打印速度更快传动效率更高。三角洲的劣势与优势同样也是因为他的并联臂结构。虽然三角洲的占地面积较小，但是由于打印机需要给3个并联臂留出移动空间，这就直接限制了打印机在空间上的利用。除此之外由于其坐标定位采用的是一种特殊的插值算法，对于一些弧形结构只能采用多个直线段逼近的方式，导致其打印精度稍有不足。
优点： 1.结构简单，方便修理维护。 2.打印速度快，传动效率高。 3.占地面积小。
缺点： 1.打印机空间利用率低。 2.由于其打印平台是固定的，所以打印机的调平调试较为复杂，不适合新手。
3. 箱体结构 以makerbot和ultimaker为代表的箱式结构是目前市面上较为流行的结构，相比较一般diy机型在外观上看起来更加商业化。打印机运动考电机带动同步带使打印头沿xy轴移动，与i3结构不同的是打印平台只需要通过丝杠电机沿z轴上下移动。也正因打印头能够沿xy轴移动，使得打印空间能够得到最大的利用。因此需要打印大型模型的工业级3d打印机都会选择这种结构。箱体的相对封闭的打印空间一些主打abs耗材的3D打印机为了隔绝异味也会选择这种结构。这同时也给了外观设计留出了更大的发挥空间。
3.1 corexy 目前市场上千元左右基本都是这种结构居多，是成本、精度和速度综合考虑比较理想的机器结构 CoreXY的特别之处在于其X、Y电机是协同运作的，并且它的同步带在不同同步轮的摆放下能够形成多种不一样的缠绕方法。由于两个电机的协同运动，电机带动的力比单一电机的力要大，且会减少在XY方向面上的一个电机重量，提高精准性。
3.2 UM结构 UM结构也是箱式结构，相比Corexy来说，UM结构使用两根光轴独立控制X、Y运动，十字交叉的结构也使得打印精度更高，根据打印界对精度的总结，UM > corexy > I3，但由于用料上光轴以及配套的固定件更复杂，因此成本和装配相对更困难一些，本贴要展示的就是UM结构打印机的组装和调试过程。
好，下面开始真正的组装和调试打印过程，总共分为九大步，分别位：框架组装、Z平台装配、XY轴装配、十字轴装配和同步、挤出机和喷头装配、挤出机十字总装、电路、平台调平、打印测试
第一步：框架组装
框架是整个打印机打印精度的基石，因为铝型材并不是完美的四角相互垂直，放大到真个机器有两三百毫米大小时，一点点细微的角度偏差，就会造成打印模型的精度下降，表现可能是层间的错位，因此要用巧妙的办法进行垂直对其。我的组装用到的是四角的铝块，默认这个铝块是完美6面相互垂直的。具体如下：
第二步：装配Z平台（Z轴）
当前Corexy和UM2结构打印机常用的Z传动结构是丝杆，丝杆太长的话，容易不直，所以我挑选的打印机使用的钢丝同步带，在拉紧的状态下，可以保证不会引入类似丝杆不直造成的Z轴上的误差。同时，可以看到开头放的图上，Z轴光杆是4跟，左右各两根，相比于有些打印机为了省成本仅在一边弄两根光杆，这个打印模型较大是平台也不容易变形，也保证了精度。光杆上的法兰轴承内部是弹性小钢珠，并不是轴承内整个面和光杆接触，四组钢珠通过弹性将平台稳定的固定在了四个光杆上，轴承里的钢珠的作用我也是想了很久才理清楚的。
第三步：XY轴装配
XY轴是整机零件最多，装配难度最大的部分，不光是安装麻烦，同步两两同步轴也很麻烦，先用图片解释装配过程
第四步： 十字轴装配和同步
XY轴装配之后，还有两根轴要装上去，这两根就是十字轴，带动喷头打印的，看上面装配图可以指导，XY每个轴都有两根光轴，每两根光轴要搭十字轴其中之一，所以就有了同步问题，让X或者Y的两个光轴上的十字轴固定件对其，使十字轴保持一个完美的垂直，才能使打印机状态最佳，不出现异响、磨损，保证精度。
第五步：挤出机和喷头
这个小东西零件很多，但是装配简单，主要部件有：喉管、喉管风扇、模型风扇、模型风扇架子、xy限位开关、加热棒、热敏、挤出机、挤出臂、电路集线板、进口TYP轴承等，上图吧
第6步： 挤出机十字总装
第七步：电路
打印机结构装好后，就是电源、控制板、电机的接线了。整个打印机的电路功能主要4部分：电源、运动控制、温度控制、用户交互，下面一一用图片和文字说明：
电源部分：
电源用于给整个打印机供电，打印机工作时主要耗电的是热床，因为其体积大，温度高，尤其打印ABS时需要100度左右的温度，我的机器热床峰值加热功率应该有200W以上。其次耗电的是喷头加热棒，喷头体积小，因此消耗功率较小，再其次就是四个电机：XYZ和挤出机，因为是步进电机，在没有移动的时候，为了保证不丢步，电机仍然需要维持电流，一般维持电流是运动电流的一半，我的机器电机电压是24V，驱动电流XYZ和挤出机分别是800mA、800mA、600mA、500mA。挤出机电流较小，同时料阻力大的时候会挤出不足，所以挤出机电流要注意不能太小。整机用了一个24V 360W的电源供电。
运动控制：
运动控制主要是4个电机，用的驱动是4988，后来我改成了tmc2208， 使用感受上主要是4988噪声比较大，tmc2208非常静音。下图带散热片的就是4个电机驱动
温度控制：
温度控制其实就是热床加热、热床热敏、挤出头加热、挤出头热敏着四部分，使用PID控制，使打印的时候温度在稳定的度数。温度控制不好的话，会出现非常明显的层纹，因为不同温度，材料体积和粘度差别很大，同样的挤出力度下出料不均。下图的西棒就是因为温度控制没用PID，喷头温度在200度上下震荡5度左右的结果。
用户交互：
我买的控制板和显示屏是低配的，显示屏幕是一块LCD12864屏幕，带读卡功能，可以实现离线打印，也就是把要打印的内容存到卡里，然后机器读卡打印。
第八步： 平台调平
平台调平是必做的一步，道理很简单，就是让平台各个位置高度一致，因为UM2结构是XY在一个平面上移动，Z轴随着打印逐渐向下，层层打印，如果不调平的话，可能会碰到打印平台弄伤喷头，或者喷头离平台太远，喷出的料无法附着在平台上。我调平的时候使用纸牌的厚度，让喷头和平台间夹一张纸牌正好贴紧。
第九步： 打印
激动人心的时刻到了，先准备一下，擦一擦光杆，上好润滑脂，装好料架
开机，一次点亮，准备就绪。界面上显示了喷头温度、热床温度、模型风扇状态（关闭）、XYZ坐标、打印速度100%，打印时间还有状态
选择文件，开打，先加热热床，然后加热喷头，因为热床打，加热速度慢，喷头加热速度快。
成功！
当然------------还有打废的：埃菲尔铁塔，据说是打印界三俗之一，我打废的原因是和电机相关的同步轮没有锁紧，打到后面因为同步轮无法带动XY轴，导致丢步，打偏了。
下图第一张是网上的成品，第二张是我打废的底座
谢谢浏览
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雷达卡
发表于 2020-10-31 13:18:13
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