我与 3D 打印

玩 3D 打印有大半年了,虽然还谈不上资深,但已有了一些自己的想法,作此文分享一下自己的心得。

3D 打印机介绍

3D 打印机的分类

民用 3D 打印无非两个流派:熔融沉积成型(FDM)与立体平板印刷(SLA,又称光固化),工业用途的还有金属粉末打印的 SLS。

光固化就不多提了,其优点是精度高,缺点则是机器与耗材价格昂贵,且打印时有比较大的气味(可能对人体有害),对通风的要求比较高,个人认为不适合在家里玩。

更适合摆在工作室里的 FDM 则是百花齐放,诞生出了各种各样的架构:从最简单的单臂型,到 I3 龙门架、圆形打印平台的三角洲,再到高速高精度的 CoreXY/XZ/YZ 架构、性能超强但组装价格昂贵的 UM 结构。最出名的开源设计则是 Voron 团队,旗下有小型的 Voron 0.1 和大型的 Voron 2.4,且还在持续更新中。

3D 打印控制系统

目前我见到的国内用的最多的 3D 打印机控制板(主板)是 MKS GEN L 系列(1.0/1.2/2.1),其搭载的是 ATmega 2560 芯片,常见的控制系统无非两种:Marlin 与 Klipper

Marlin 1.0/2.0

Marlin 是一款片上储存,支持脱机打印、屏幕控制的系统。由 C 语言编写,配置较容易修改,但需要手动编译并烧录至控制板。目前已知的编译方法是 Arduino 编译与 VSCode 插件编译,我使用的是后者,但给我的体验不是很好。

Marlin 的优点是(若不需要自定义)安装简单,仅需用数据线连接电脑烧录即可。缺点则是对打印机的任何重新配置(除了能在屏幕上直接修改设置,如电机方向等),特别是之后要更换静音驱动,就需要手动编译系统,门槛较高且操作繁琐、坑多。

Klipper

Klipper 是一款需要上位机控制的系统,主板上仅烧录了一个接收上位机控制指令的程序,大小大概是 Marlin 系统的 1/5。

据 Klipper 的开发团队描述,大部分单片机的性能比较弱,每秒能处理的指令(打印机控制指令)数不高,固采用上位机的高性能 CPU 来处理更高精度但更多指令数的控制指令可以有效地提高打印质量。

根据跑分表来看,其实 Mega 2560 的性能没有比树莓派的 CPU 弱很多,但考虑到树莓派还可以安装 API 服务器与 Web 控制界面,可以给打印机拓展更多的功能,连接一台上位机还是很具性价比的。

Klipper 在我看来就像是 3D 打印界的 Ardupilot (开源无人机控制套件),用户可以接触到很多底层的设置、直接控制主板上的所有输出,且修改任何配置都不用重新烧录系统,非常适合创客使用。

但高级权限也意味着更大的风险。若配置不当,则可能烧坏硬件。

目前我正在使用的是 Klipper 固件,在两三天的配置调试之后基本可以不用动配置文件了。配置过程中踩了一些坑,后面会单独发一篇文章分享一下 Klipper 配置过程。

3D 打印材料

SLA 打印用的是各种光敏树脂,我没有用过就不评价了。

FDM 使用的材料更加多种多样:PLA、PETG、ABS 三者为主流,TPE 柔性材料也见过有人在用。PLA 是最好打印的一类材料,PETG 需要较高的打印/热床温度,而 ABS 需要保温打印(需封箱)。剩下的就是一些改进/特种材料。例如在 PLA 中添加少量 PC、ABS 以加强硬度,这些材料名字多样,一般是在 PLA 之后加代号,如 PLA-F/AF/AT/G/Pro 等等;或是在 PLA 中添加少量木屑或杂质,使打印机外观像木制品/大理石制品,这类材料比较容易堵头,不是很推荐使用;甚至还有人打印碳纤维,但价格昂贵。

购买 3D 打印机的理由

我不想做一个 “KOL”,把 3D 打印吹得天花乱坠。谈一谈我购买 3D 打印机的理由:

  1. 可以动手

我是一个酷爱动手的人,看见 DIY 项目就忍不住去尝试。或许这辈子开不上高达,但能亲手组装一台能由我操控的机械(甚至还能打印出高达),也算是一点小小的慰藉。

  1. 让梦想中的模型成真

我有购买一台 3D 打印机的念头,来自一张网图,是一个制作精美的太阳时钟 —— 不是日晷,而是通过巧妙设计的结构,能投射出数字形式的大致时间。显然,这个太阳时钟是 3D 打印的。当时我就觉得,如果我能有一台 3D 打印机,我就能做各种各样的小玩意儿,多美妙 :)

  1. 建模小帮手

很奇怪的理由,但 3D 打印机确实促使我提升了 3D 建模技术。机器可以创造任何物品,但网上的模型毕竟有限,很多你想要的物品就需要你亲手去建模了。初中时我有学习 3D 建模的念头,当时选择了 C4D,但因为难度太高没多久就放弃了。现在我选择了学习 SolidWorks,自行设计并打印成品,我就能最直观的感受到模型的问题所在,并在软件里修正错误。

挑选打印机

于是我就定下了买一台 3D 打印机的计划。这么一计划就是一年多。

在这一年里我找了很多店家,比对他们的性价比(我的博客里最经常出现的一个词),最后挑中了这家 —— 小树科技。

我不适合想买成品机,理由很简单:性价比较低,且没有组装的乐趣。这两年国内做开源机器的团队越来越多,小树科技算是比较早的一家。我最看重的莫过于详细的安装文档和一个可靠的社区,毕竟这次我要涉猎的是一个完全陌生的领域。

逛了逛他们的官网,确定他们有提供安装文档,用户社区也达到数千人规模,我决定了要买这一家的机器。

新手入门,我选择了 T3 型号的机器。单臂架构,3D 打印机中最简陋、缺点最多的架构,但也是消耗材料最少,价格最便宜的结构。

DIY 之路必然是坎坷的,如果你决定要自己组装一台 3D 打印机,过程中必然会遇到种种问题。做好心理准备,等待迎接解决问题之后的喜悦吧。

经过半年的调机与改装之后,这台 T3 已经能稳定地产出质量尚可的打印件,我认为再去改装这台机器所带来的提升已经不大,便决定将其升级为 CoreXY 架构。

升级 CoreXY 就是这个寒假的事情了,组装花了四五天,调机则还在进行中。目前来看这台机子潜力很大,请期待后续分享调机过程的文章。

结语

感觉没什么好结的。

说句实话,调机真的挺痛苦的,刚装完机打两次很可能就会错一次层;但调完之后,再也不会错层的成就感经久不衰。


我与 3D 打印
https://blog.laoliu.eu.org/archives/19f3c1e1.html
作者
Lao_Liu
发布于
2022年2月6日
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