3D打印機的機械結構科技頭條網

3D打印是最近比較火的話題，感覺很高科技的樣子，其實他也是一些比較基本的機械結構組成的，給大家介紹下幾種3D打印機的結構，讓大家瞭解下不同結構的優點和缺點。基本上開源的FDM3D打印機主要是以結構為區分。

1.Prusa i3結構

Prusa i3 是Reprap打印機prusa mendel的第三代機型。Reprap最初是由英國巴斯大學（the University of Bath) 機械學院的Adrian Bowyer 等人,設計製作的一種3D打印機。設計者在打印機公佈後就將reprap的相關程序與結構設計向大眾開源，任何愛好者都可以從它的網站上查找到打印機的相關的設計資料，甚至是程序的源代碼。由於reprap的開放性使得它成為了廣大3D打印初學者最容易學習的一款機型之一。通過機型的升級演化發展到現在的prusa i3，因其簡單的結構設計與相對低廉的成本使i3打印機成為了廣大新手diy打印機愛好者的首選機型。

i3最突出的特點就是其簡約的框架結構。整體佔地面積小符合桌面機的要求。裝配零件精度要求不高適合新手組裝。主體為一個矩形龍門架負責打印頭z軸與y軸方向的移動，另一部分為打印平臺同時也負責x軸方向的移動。從結構上來看由於其打印平臺需要在x軸方向上進行移動，這就導致了在打印過程中模型會比較容易脫落，而且也會影響到它的打印速度。

優點：

1.結構簡單，易於上手，適合第一次接觸3D打印的diy愛好者。

2. 開放式設計方便升級硬件或修理維護。

3. 雙z軸電機設計使打印頭移動更加穩定。

缺點：

1.框架結構裝配精度低導致打印精度相對較低。

2. 打印平臺沿y軸移動，增加模型發生位移的風險。

3. 打印速度較慢。

箱體結構

以makerbot和ultimaker為代表的箱式結構是目前市面上較為流行的結構，相比較一般diy機型在外觀上看起來更加商業化。打印機運動靠電機帶動同步帶使打印頭沿xy軸移動，與i3結構不同的是打印平臺只需要通過絲槓電機沿z軸上下移動。也正因打印頭能夠沿xy軸移動，使得打印空間能夠得到最大的利用。因此需要打印大型模型的工業級3d打印機都會選擇這種結構。箱體的相對封閉的打印空間一些主打abs耗材的3D打印機為了隔絕異味也會選擇這種結構。這同時也給了外觀設計留出了更大的發揮空間，比如國內比較知名的閃鑄flashfroge、極光爾沃的3D打印機設計就很符合現代家用電器的外觀要求。

2.Ultimaker：打印頭十字交叉光桿的固定方式使得打印更加穩定，也間接提升了打印的精度與速度。

2.Makerbot：由兩個電機通過同步帶分別控制打印頭的兩個軸向的運動。與Ultimaker不同的是打印頭運動的光軸是不交叉的。

4.Hbot：目前剛開始流行的電機同步帶傳動結構，和um與mb的單個電機控制單個方向不同，它的主要運轉方式是通過xy電機的協同運作讓打印頭在各個方向上進行移動。由於其電機同步帶的纏繞形狀為H型，Hbot也因此而得名。

5.Corexy：由Hbot改進而來的一種結構也是使用xy電機協同運作。不同之處在於Corexy具有多種同步帶的纏繞方式。

優點：

1.成型精度高。

2.打印速度快。

3.電路板與電源等電子部件可隱藏至機體內，空間利用率高。

缺點：

1.結構較為複雜，不易裝配，維修麻煩。

2.零件精度要求高，整機成本較高。

6.Delta三角洲機型

目前市場上很常見的一種結構，專業名稱為並聯臂結構。這種結構最早是用於能夠快速準確抓取輕小型物體的機器雕爪而設計的。現在為使用這種結構的機器人稱之為並聯機器人。這種結構興起於90年代，因其速度快、精度高、柔性強等優點使並聯機器人成為了現代工業機器人重要部分。

並聯臂結構應用於3D打印機上就變成了我們常說的三角洲或Delta機型。以三角洲機型的運動結構可以分成兩種，一種是目前市場上最多采用的Rostock和kossel打印機為代表的運動機構，另一種是並聯機械手臂結構。兩種結構前者更偏向實際應用，後者的研究偏向理論數據分析。我們今天主要談論的就是Rostock/kossel機型。

三角洲機型相比較其他結構的機型佔地面積更小，結構也相對簡單。在模型的尺寸大小上三角洲可以打印出更高尺寸的模型來。由於其結構的關係打印速度更快傳動效率更高。三角洲的劣勢與優勢同樣也是因為他的並聯臂結構。雖然三角洲的佔地面積較小，但是由於打印機需要給3個並聯臂留出移動空間，這就直接限制了打印機在空間上的利用。除此之外由於其座標定位採用的是一種特殊的插值算法，對於一些弧形結構只能採用多個直線段逼近的方式，導致其打印精度稍有不足。

優點：

1.結構簡單，方便修理維護。

2.打印速度快，傳動效率高。

3.佔地面積小。

缺點：

1.打印機空間利用率低。

2.由於其打印平臺是固定的，所以打印機的調平調試較為複雜，不適合新手。

7.Printbot

Printbot同樣也是分支自Reprap打印機，在結構上和prusa i3很相似只是少了一個z軸的支架。Printbot號稱是全世界最簡單最便宜的打印機。它的設計初衷就是成為一臺讓孩子都能動手組裝、修理的3D打印機，同時能夠以更少的價錢讓更多的學生接觸到3D打印機。所以它最大的特點就是結構非常簡單。在價格方面也比市場上主流的Makerbot和Ultimaker便宜不少。不過它的缺點也比較突出，打印模型尺寸較小，作為教學機打印的精度也一般。但是對於剛接觸3D打印的diy愛好者來說還是個不錯的選擇。