FDM3D打印机简介 ——为你揭开3D打印技术神秘的面纱

Post by 橡皮泥 on 2016-11-18

FDM3D打印机简介

——为你揭开3D打印技术神秘的面纱

导语

自从李克强总理从德国带回来“工业4.0”以来，以此为锲机发展出来了“中国制造2025”，与此同时3d打印技术被提升到了战略高度，出现了大街小巷搞3d的盛景，但是也有很多人对此项技术处于模糊的盲目崇拜，总以为这是什么高深，尖端技术，其实这是一个难度远远小于传统的制造装备的一种生产技术，但是很多厂商只大力炒概念，一味抄袭别人产品，甚至出现更换外壳被举报的丑闻，鉴于此本人将通过此贴大致阐述一下FDM式3d打印机。

组织架构图

如下图所示是一个最简单最基本的单喷头单z轴FDM的组织架构图，而别的功能均是在其基础上演化而来的，如双喷头单z轴，只是将一个喷头改成并行的两个喷头；而双z轴结构适应于大尺寸打印机，但是因为主板限制只能作单喷头，当然双喷头经过机械结构上的调整也是可以作成双z轴或者3z轴，操作方法是设置两个或者三个丝杠导轨副，然后使用同一个大步进电机加同步带的动力装置来驱动平台升降。

下面我们来讲解其中的一个主板的接线，当然了大部分的厂商的主板都有类似的接线方式，在此不予以详细介绍，请参照接线。

3d打印机机械结构分析

本人所有观点均从一个机械设计工程师以及装配钳工和客户的角度去考虑，对于目前看到的一些结构做一些简单的分析，如果有不对之处，欢迎同行批评指点

Z轴传动部分

一些企业为了节省成本采用了将步进电机和丝杆做到一起的结构，这样的结构看似节约了成本，其实不然，丝杆的加工精度高，会使得成本翻倍增长，精度不够，又会使得运动不顺滑，所以此处本人建议采用标准的滚珠丝杠结构。

丝杠的固定

同上所述，我们很多用过i3的用户都看到了z的两根丝杆电机是固定在机架上，丝杆下部用了一个固定结构，丝杆上部采用了直接悬空的结构设计，导致的结果是所有的升力均传到了电机上，此处的电机有没有做过特殊处理或者特殊设计，如果有就当我没说，如果没有那么电机能否承受这个轴向载荷，是否会缩短电机使用寿命，对于i3这样的小型机器表示尚且可以接受，对于大型或者超大型打印平台，如果材料堆满了打印台，所有力量压在电机上（有的厂商虽然采用了滚珠丝杠，但是只是通过一个刚性联轴器与电机连接，另外一段依旧悬空），而电机通过四个螺丝连接在底板上，底板却是强度不是很高的薄钣金，这样的设计是否会存在设计风险呢？此处本人建议查阅大型标准件供货厂商的电子手册，按照手册要求，设置符合标准的丝杠固定方案，以便优化力的传递，降低零件损耗，提高产品寿命。

直线的运动件的更换以及选取

很多的厂商为了减少用户保养的难度采用了自润滑直线轴承，石墨轴承的采用大大降低了用户的保养难度，提高了用户体验，但是将这种特殊性质的轴承放在常规的结构中是否有必要？由于石墨轴承的特殊性，如采用两根光轴一起承载，则对加工精度有着极其苛刻的要求，会极大提高加工成本，同时很多厂商对于轴承和别的结构采用整体式结构，将轴承直接敲入连接件，采用过盈配合，对于精度，装配等有着较高要求，并且轴承不具备可更换型。

不采用张紧簧Y轴皮带张紧解决方案

第一种，将被动轴上的两个同步轮采用惰轮结构或者至少有一个采用惰轮机构，可以用带齿的也可以用不带齿的，同时一个新的问题又出现了，惰轮是没有顶丝的，那么怎么固定在轴上不让其轴向窜动，这里我推荐各位使用定位环可以解决惰轮轴向窜动的问题。第二种方案：那就比较经济实惠了，但是对于这种方案你买的轴和同步轮公差必须保证，我们将主动轴上的两个带轮定位锁死，然后去将被动轴上其中一个调整好位置锁死，另外一个只是调整好位置，然后安装同步带，如果此处你没有锁死的那个同步带符合公差要求没有和轴出现过盈配合那么两根同步带绝对是可以一起拉紧的，因为彼此不干扰，然后再拧紧那个没有锁死的带轮上的顶丝，两根同步带就再也不用弹簧了；第三种方案，在三维环境下准确的测量和计算两个同步带轮上的同步带尺寸以及滑块的尺寸，然后在装轴之前将两根完整的同步带跨在同步轮上，等轴固定以后再去锁死顶丝，最后再把同步带和滑块连起来。

X轴皮带的安装

在某设备上看到X皮带采用一个挤压块儿将同步带两边穿过拉紧，然后锁死，对于这样的设计小编提一点儿小小的建议，此处我们的安装必须两个人，一个人用两把钳子，从两端张紧皮带，另外一个人则需要锁紧螺丝，这样的设计大大增加了安装难度成本，并且很多时候即使这个螺丝设置的位置很难操作，即便两个人安装也极其困难，此处本人建议采用两个压块儿设计，首先将同步带一段锁死，然后穿过电机和堕轮，再最后只需要一个人即可轻轻松松完成安装。

关于外观

很多的圆头内六角螺丝处在前面板上，将前面板搞得千疮百孔，使得密集恐惧症患者无法接受，严重影响美观，此处我们可以采用螺丝内置的结构，如果实在不能内置，一定要出现在表面，建议采用沉头螺丝，保持表面的整洁，如果不会沉头设计，可以去本人空间学习，此处教程免费公开。