在通貨膨脹日益嚴(yán)重的今天,400元DIY一臺光固化3D打印機(jī)這貌似是一個(gè)不可能的事情。那么現(xiàn)在就和e鍵打印(ejdyin.com)一起見證奇跡吧。
一、選擇技術(shù)類型
如何控制成本實(shí)現(xiàn)400元(不包括材料)就做出一個(gè)光固化的3D打印機(jī)原型設(shè)備呢?首先需要我們來選擇采用哪種技術(shù)。
光固化最主流的是DLP 和SLA 技術(shù),但是這兩個(gè)技術(shù),硬件成本都太高了。
DLP光路可以采用成品投影儀,或者微型投影儀進(jìn)行改造。
不過一個(gè)投影的成本都到了幾千塊,還不算其他硬件,所以“怕死”掉!
SLA需要的掃描振及控制卡一套下來也遠(yuǎn)超預(yù)算。舍棄!
LCD也不能考慮,液晶屏并不太貴,但是led的紫外燈珠加電源可不便宜。另外13年的時(shí)候做過這個(gè)技術(shù)的原型。里面有些問題還沒吃透。所以這次不考慮。
剩下最后一個(gè)技術(shù),基于FDM的傳動(dòng)方式的光固化技術(shù),這個(gè)技術(shù)目前大家看到的很少,但是業(yè)內(nèi)專業(yè)的公司也用這個(gè)技術(shù)開發(fā)過專業(yè)設(shè)備。
簡單的來說就是FDM的3D打印機(jī)擠出機(jī)換成了激光器,X、Y、Z三軸傳動(dòng)方式和FDM一樣的。
就選擇這個(gè)技術(shù)原理。主要是因?yàn)橛布浼菀撰@取,可以很好控制成本。
二、選擇原型結(jié)構(gòu)
打印結(jié)構(gòu)
確定了技術(shù),下面就是考慮用那種打印結(jié)構(gòu),主流打印結(jié)構(gòu)有兩種,上升結(jié)構(gòu)和下沉結(jié)構(gòu)。兩個(gè)結(jié)構(gòu)各有優(yōu)劣。
上升結(jié)構(gòu)不需要太多樹脂材料即可打印,但是要解決脫膜(脫層)的問題
下沉結(jié)構(gòu)沒有脫模的問題,但是需要很多的樹脂。
對我來說并不用擔(dān)心樹脂材料的問題,反而上升結(jié)構(gòu)樹脂池和離型膜需要增加成本,而且會成為消耗品,所以我選擇了下沉結(jié)構(gòu)。
傳動(dòng)方式
皮帶傳動(dòng)不考慮,做起來復(fù)雜、定位精度太不穩(wěn)定。
絲桿傳動(dòng),因?yàn)樵驮O(shè)備不用在意打印尺寸的幅面大小,所以直接選擇光驅(qū)絲桿來節(jié)省成本。
三、成本控制
OK!技術(shù)原理和打印結(jié)構(gòu)都確定了。下面就確認(rèn)硬件清單了,看我如何做到400元的成本。
光驅(qū)絲桿X3:約90元
405激光器X1:約30元
電源X1:約40元
主板X1:約150元
電線 若干:約10元
限位開關(guān)X3:約10元
亞克力外殼X6:約30元
不銹鋼杯子X1:約20塊
小結(jié)構(gòu)件:主要是3個(gè)軸連接用,自己動(dòng)手鍍鋅板裁剪折彎。
打印網(wǎng)臺X1:鋁板自己打孔
共計(jì)約400元。
粗略包括快遞郵費(fèi)。其他焊錫、端子零零碎碎不算了。
下面是詳細(xì)的說明
光驅(qū)絲桿:3mm的光驅(qū)絲桿,導(dǎo)程3mm,有效行程60mm。電機(jī)是步進(jìn)的18度,可以計(jì)算出來一步精度是0.15mm 再算上驅(qū)動(dòng)器的16細(xì)分,精度將就能用。
激光器: 405波段紫外激光,由于傳動(dòng)速度慢所以20mw就夠用。將驅(qū)動(dòng)器與激光分離了這樣激光整體更小巧。
電源:12V10A夠用就行,電源適配器其實(shí)更好。
主板:RAMPS 1.4 ,選了屏幕這樣可以脫機(jī)。
電線: 不啰嗦。
限位開關(guān):不羅嗦。
亞克力外殼:6個(gè)面,約160mm X 160mm X 200mm
不銹鋼杯子:用來做樹脂池。
小結(jié)構(gòu)件:X與Y軸固定的結(jié)構(gòu)件、Z軸固定網(wǎng)臺的結(jié)構(gòu)件。
打印網(wǎng)臺:3mm鋁板 40mmX40mm 手動(dòng)電鉆打孔。
四、原型設(shè)備參數(shù)
激光器:405波段 20mw 激光器
打印尺寸:40mmX40mmX55mm 這個(gè)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)尺寸可以做到55mmX 55mm X55mm
原型對打印尺寸沒有大要求,為了節(jié)省樹脂,打印尺寸所以縮小了一些。
激光光斑:小于0.1mm
細(xì)節(jié)精度:XY軸小于0.1mm、Z軸0.08-0.12mm
定位精度:XYZ三軸約0.01m
主板:mega2560,電機(jī)芯片4988
外觀尺寸:約160mm X 160mm X 200mm
在經(jīng)過初次打印后,基本上對原型設(shè)備的狀態(tài)有了一個(gè)了解,接下來就可以使用正式的樹脂來進(jìn)行測試調(diào)機(jī)了。
打印測試的時(shí)候可以選擇自己經(jīng)常打印,并且非常熟悉的模型,這樣你更容易判斷打印效果。一般我使用灰色的樹脂進(jìn)行打印測試,因?yàn)榛疑菀妆孀R模型細(xì)節(jié)。
(層厚0.05)
根據(jù)之前的打印測試,將激光的一些參數(shù)進(jìn)來了調(diào)整。
表面非常光澤,但是表面細(xì)節(jié)有一些丟失。
(層厚0.075)
軟件參數(shù)調(diào)整后,細(xì)節(jié)比之前的好一些。
配件
光驅(qū)絲桿做成的小滑臺,兩個(gè)光驅(qū)絲桿十字交叉,做成十字滑臺。這就是原型機(jī)的X\Y軸。
Z軸是獨(dú)立的一個(gè)光驅(qū)絲桿。
激光器與驅(qū)動(dòng)板分離,使得激光器更加小巧,激光焦距可調(diào)。目前光斑小于0.1mm。再將這個(gè)組件進(jìn)行拼裝,就可以了。