Stratasys桌面机分享FDM 3D打印机的基础硬件知识

Stratasys桌面机分享FDM3D打印机的基础硬件知识目前国内做3D打印机（FDM）的到处都是，在淘宝上买3D打印机的时候各式各样的五花八门，让人看得不禁眼花缭乱。但这些打印机所应用的原理，技术手段基本上是大同小异，大部分是国外的仿制品，改改外形、微调结构而已。

作为消费者和使用者的我们来说，需要做的就是了解各种各样的打印机，搞懂3D打印机的基本结构，知道不同打印机的优点、缺点，这样才可以作出最好的选择。下面飞哥给大家简单总结了一些FDM型桌面打印机的基础硬件知识，希望能帮到大家。

3d打印机的基本组成结构：

1）机体框架：机体框架是各款打印机之间差异最大的地方，但总的来说有一个原则是不会违背的，就是结构的刚性！各款打印机主要是采用三角形、矩形来作为机体结构的基本形状。因为打印机工作的时候，x轴、y轴是在不断的运动的，所以为了保证打印机的精度，

喷头运动时的动量对机体的影响越小越好！解决方法就是减轻喷头质量和提高机体刚性。

2）机械轴：机械轴就是XYZ轴运动的部件，主要有3种类型：

直角坐标型：XYZ轴成互为直角样子的，X和Y轴通常是由同步带连接步进电机来定位的，Z轴则是由丝杆控制的。

三角爪型：其数学原理是跟直角坐标型一样，用笛卡尔坐标系原理的。只是将X和Y 轴通过三角函数来映射到三个爪的位置上。

舵机转动型：舵机转动行型的X和Y轴坐标所运用的数学原理则是采用极坐标系了。跟笛卡尔坐标系不同，所以在控制程序上有完全不同的代码。

从理论上来说不论是笛卡尔坐标系还是极坐标系，所表示空间中的一点都是一样的，也就是说，这些打印机的打印精度是一致的。不存在说用极坐标系的效果就不如笛卡尔坐标系的（不要被商家忽悠哦）。

3）控制电路：控制电路的基本结构是由单片机、步进电机驱动、控制喷嘴热床的场效应管还有各种外出接口构成的。

单片机现在有两大种类：

1）用arduinoMEGA开源硬件作为基础部件，具体参数可以看这里。在单片机外面外加一个集成步进电机驱动、场效应管等外围电路的电路版。主要代表就是Ramps、Ultimaker。这样的好处是减少了维护成本，把控制板分为核心板、扩展板和驱动板，这样在其中某一个板损坏时只需要更换坏的部分就可恢复使用，而且arduinoMEGA的资源较为丰富，扩展功能会比ATMEGA644P、ATMEGA1284芯片要多。这种设计的缺点就是初次投入成本高，而且体积也会比单一控制板要大（原因不用我多说啦，多了一块扩展板是要

体积和成本的嘛）。

2)直接用AMTELATMEGA644P、ATMEGA1284等芯片直接将单片机和控制电路做在一起。主要代表是：Sanguinololu、Printrboard、GEN6、Melzi。这样的好处是体积较为小、初始成本稍微比第一类少一点。缺点就是后期维护困难，没有一定的电子维修基础和经验的hold不住。对于小白或者菜鸟来说，这种板能维修的可能性几乎为0。

4）喷嘴、热床

喷嘴主要分为两种：

一种是J-head；J-head的重量较轻，适合用在一些精度要求较高，或者机械轴负载能力较弱的结构中（三角爪型就用这个），而且这个在万能的*宝上价格相对便宜。

另一种是Budaschnozzle；这种喷头有主动散热和被动散热两种方式，MK7喷头就是采用这种结构的主动式散热。makebot、reprappro的机器都是采用这种喷头结构作为默

认结构。

当然这两种结构同样也是没有优劣之分，只有适合与不适合之分。我们DIY时可以根据自己实际的需要进行重新组合。

5）挤出机：挤出机主要分为直接挤丝(directdriverExtruder)、齿轮挤丝(Wade'sExtruder)和液体挤出三种类型。

我们平时常用的就是直接挤出和齿轮挤出两类型:

齿轮挤出机：步进电机用个小齿轮带动个大齿轮进行挤丝，这种装置的好处在于对于步进电机的电流，还有参数要求并不是太高，同时由于采用齿轮减速加力，因此挤丝力量会较好。缺点就是这种装置的结构复杂程度较高，维护起来有点麻烦哦。

直接挤丝：步进电机直接接个挤丝轮进行挤丝，这需要用较大扭矩的步进电机。这种结构的优点在于结构简单好维护，但是不适合长距离挤丝（喷头和挤出机之间的距离比较长，有些打印机为提高精度，会尽量减轻喷头的重量的，则需要将挤出机放在机身上，喷头到挤出机之间通过聚聚四氟乙烯管作为导管的，最好用齿轮挤出机）。

6）电源：一般采用的ATX电源（电脑主机电源）、开关电源、Xbox360203w电源。这个只需要考虑电源是否在12-24V，电流是否在8A以上就可以了，整个打印机的最大消耗电源部件是喷嘴和热床，自己在选电源是最好是选质量较好的电脑电源和开关电源。去当地的电子城都会有卖的，一般价钱在100元以下。