在通貨膨脹日益嚴重的今天,400元DIY一臺光固化3D打印機這貌似是一個不可能的事情。那么現在就和e鍵打印(ejdyin.com)一起見證奇跡吧。
一、選擇技術類型
如何控制成本實現400元(不包括材料)就做出一個光固化的3D打印機原型設備呢?首先需要我們來選擇采用哪種技術。
光固化最主流的是DLP 和SLA 技術,但是這兩個技術,硬件成本都太高了。
DLP光路可以采用成品投影儀,或者微型投影儀進行改造。
不過一個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超預算。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年的時候做過這個技術的原型。里面有些問題還沒吃透。所以這次不考慮。
剩下最后一個技術,基于FDM的傳動方式的光固化技術,這個技術目前大家看到的很少,但是業內專業的公司也用這個技術開發過專業設備。
簡單的來說就是FDM的3D打印機擠出機換成了激光器,X、Y、Z三軸傳動方式和FDM一樣的。
就選擇這個技術原理。主要是因為硬件配件容易獲取,可以很好控制成本。
二、選擇原型結構
打印結構
確定了技術,下面就是考慮用那種打印結構,主流打印結構有兩種,上升結構和下沉結構。兩個結構各有優劣。
上升結構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
下沉結構沒有脫模的問題,但是需要很多的樹脂。
對我來說并不用擔心樹脂材料的問題,反而上升結構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構。
傳動方式
皮帶傳動不考慮,做起來復雜、定位精度太不穩定。
絲桿傳動,因為原型設備不用在意打印尺寸的幅面大小,所以直接選擇光驅絲桿來節省成本。
三、成本控制
OK!技術原理和打印結構都確定了。下面就確認硬件清單了,看我如何做到400元的成本。
光驅絲桿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X3:約10元
亞克力外殼X6:約30元
不銹鋼杯子X1:約20塊
小結構件:主要是3個軸連接用,自己動手鍍鋅板裁剪折彎。
打印網臺X1:鋁板自己打孔
共計約400元。
粗略包括快遞郵費。其他焊錫、端子零零碎碎不算了。
下面是詳細的說明
光驅絲桿:3mm的光驅絲桿,導程3mm,有效行程60mm。電機是步進的18度,可以計算出來一步精度是0.15mm 再算上驅動器的16細分,精度將就能用。
激光器: 405波段紫外激光,由于傳動速度慢所以20mw就夠用。將驅動器與激光分離了這樣激光整體更小巧。
電源:12V10A夠用就行,電源適配器其實更好。
主板:RAMPS 1.4 ,選了屏幕這樣可以脫機。
電線: 不啰嗦。
限位開關:不羅嗦。
亞克力外殼:6個面,約160mm X 160mm X 200mm
不銹鋼杯子:用來做樹脂池。
小結構件:X與Y軸固定的結構件、Z軸固定網臺的結構件。
打印網臺:3mm鋁板 40mmX40mm 手動電鉆打孔。
四、原型設備參數
激光器:405波段 20mw 激光器
打印尺寸:40mmX40mmX55mm 這個結構標準尺寸可以做到55mmX 55mm X55mm
原型對打印尺寸沒有大要求,為了節省樹脂,打印尺寸所以縮小了一些。
激光光斑:小于0.1mm
細節精度: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,電機芯片4988
外觀尺寸:約160mm X 160mm X 200mm
在經過初次打印后,基本上對原型設備的狀態有了一個了解,接下來就可以使用正式的樹脂來進行測試調機了。
打印測試的時候可以選擇自己經常打印,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行打印測試,因為灰色容易辨識模型細節。
(層厚0.05)
根據之前的打印測試,將激光的一些參數進來了調整。
表面非常光澤,但是表面細節有一些丟失。
(層厚0.075)
軟件參數調整后,細節比之前的好一些。
配件
光驅絲桿做成的小滑臺,兩個光驅絲桿十字交叉,做成十字滑臺。這就是原型機的X\Y軸。
Z軸是獨立的一個光驅絲桿。
激光器與驅動板分離,使得激光器更加小巧,激光焦距可調。目前光斑小于0.1mm。再將這個組件進行拼裝,就可以了。