數位設計製造 open source 硬體 RepRap 介紹

圖13. 將運算的結果輸出至快速原型設備產生的實體模型

3.4 數位設計製造 open source 硬體 RepRap 介紹

RepRap 是一種快速原型製作的開源桌上 3D 印表機. 由 RepRap 可以製作出大部 份的設計原型。

負擔得起的 3D 印刷技術使人們能夠自行列印幾乎任何設計出的對象。一旦普及 會對我們社會的造成強烈的影響。

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3.4.1 RepRap

RepRap 是由螺桿組成的框架以及三維列印的部件所組成。一個平坦的構件平台 垂直移動於框架中，由步進馬達連接螺桿驅動。在框架的頂部有兩個擠出頭水平

 工作材料： Polycaprolactone(聚己內酯)和填充/支撐材

 配置： 3 軸直角驅動器，使用步進電機 (http://reprap.org/,2012)

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3.4.2 CupCake CNC

CupCakeCNC 和 MakerBot 是一個的 RepRap 計劃的衍生。

MakerBot 的基本結構是：三維定位系統，工作用的擠出頭，電子驅動。

由於 CupCake CNC 是一台 MakerBot，它包含了所有這些元素。三維定位系統是 一個標準的笛卡兒（X，Y，Z）的系統。其物理運動方向的配置：生成平台在 X 方向和 Y 方向移動，機頭安裝在 Z 軸並上升下降移動。X 軸和 Y 軸由皮帶驅動，

Z 軸則是由螺桿驅動。

規格

• 生成體積：100 毫米寬 x 100 毫米深 x130 毫米高

• X / Y 軸的定位分辨率：0.085 毫米

• Z 軸定位解析度：3.125 微米

• X / Y 軸進給速度：5000 毫米/分鐘

• Z 軸進給速度：200 毫米/分鐘

• 典型的 Z 層高度：0.3725 毫米

• 外型尺寸：350 x240 毫米 x450 毫米

圖15. CupCake CNC 的噴頭 Z 軸移動與生成平台 XY 軸移動 (http://www.makerbot.com/, 2012)

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3.4.3 Ultimaker

Ultimaker 有方形外框架，與水平移動的列印頭和垂直移動的生成平台，XYZ 運 動又稱作“Cartesian bot”。

X，Y 和 Z 軸的運作是由電路板控制三個步進馬達。

第四個步進馬達是控制擠出頭，確保使適量的塑料絲在正確的時間提供給列印頭 的噴嘴。

Arduino 的韌體將接受並執行命令來驅動步進馬達和列印成層。

規格

 生成體積：210 毫米×210 毫米×220 毫米

 工作材料：PLA 和 ABS

 配置： 3 軸直角驅動器，使用步進電機

 速度：擠出頭最大行駛速度〜400 毫米/ 秒

 電子：最多支援達 5 具步進馬達。預設情況下為 4 軸

 解析度：定位比<0.05 毫米更好（1/16 微步進）

 外型尺寸： 340 毫米寬 x 355 毫米深 x 390 毫米高

圖16. Ultimaker 的噴頭 XY 軸移動與生成平台 Z 軸移動 (http://www.ultimaker.com/, 2012)

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3.4.4 軟體 ReplicatorG

ReplicatorG 是一套可用於 Linux、Mac 和 Windows 的免費軟體，它提供了一個控 制面板，讓您可以檢視機具的功能：包括移動 X，Y，Z 軸、測試擠出機，並設 置所需的溫度。

ReplicatorG 可以列印 STL 格式的 3D 檔案，將其切片成層，由擠出頭輸出列印出 來。ReplicatorG 首先將 STL 檔案生成 G-Code，接著 Arduino 執行 G-Code 檔來驅 動步進馬達，逐層列印輸出。

建議一開始是以一些簡單的校準檔案來測試。參數調整 – 舉例來說為不同口徑 的噴嘴設定所需的流量(擠出頭布進馬達速度)，不同材料原料絲有其特定的工作 特性，像最佳的熔融溫度。

Skeinforge

ReplicatorG 包含一個程式，它允許你調整你的 RepRap 的特定設置。它被稱為 Skeinforge。使用 Skeinforge 可以設置和更改每一個列印過程中的參數。Skeinforge 裡對生成結果造成影響的幾個參數，：進給速度（噴嘴運動速度），流量（供給 噴嘴的塑料量）和每層厚度。反覆測試這三個參數將使你獲得一個穩定的結果。

特定的材料或物件的設定可以存在 Skeinforge 設定檔中，之後在不同的物件使用 相同的材料來產生 G-code 時可以再叫出來使用。

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