三角形式机身结构 基本特点是机身侧边是一个 三角形，热床一般置于三角 形底部。 X 轴在两个 Z 轴部件 电机构成的平面上活动，而Z 轴则与机身三角形的垂直中 线重合。 Reprap 的分支众多，现在比 较 流 行 的 是 Mendel ， Huxley 和Prusa等几个分支。
机身结构-矩形盒式
3D打印原理、技术与应用
3D打印机硬件系统组成
电机
电源
导轨
丝杆
加热板
喷头
打印机框架
FDM打印机实例
电机选择
电机(Motor),俗称马达。 是指根据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种 电磁装置。主要作用是产生驱动转矩，作为各种电 器或机械的动力源。
步进电机 在低速下满转矩，速度增 力矩和速度 加转矩明显下降 直流电机 在速度增大的情况下，转 矩变化很小 伺服电机 几乎线性化的力、速度曲 线
动态特性 （速度和加速度）
小
小
良好的加速度特性，高速
加速的时候固定平率的振 稳定性 动会引发问题，细分控制 可减少此类问题
整个动态范围内平滑、安 静运动
宽动态范围内平稳运动
准确达到目标位置；自然 目标位置 力矩保持位置稳；开环控 制下，如果过载或者超速， 目标位置无法达到
通过闭环控制达到目标位 置（有未知错误纠正功 能）；PID整定不正确的情 况下，纠正位置错误；可 能出现位置超出或持续误 差
丝杆选择的几个重要参数 直径：12、14、16、…80、100、120等。 导程：螺距，每秒移动的距离。 长度：有效行程 精度：精度等级1、2、3、4等 螺母：尽量选双切边法兰单螺母
加热板
加热板(热床):FDM打印机特有的配件。主要作 用是防止ABS或PLA材料在打印过程中的翘曲。
常见热床种类 聚酰亚胺加热片：加热不均匀，容易损坏。 加热棒/铝板：加热不均匀，铝板需要很厚。 PCB热床：加热均匀，工作稳定，不易损坏。
矩形盒式 是目前最为普及的机型。该 类型机器的特点为热床是沿 Z轴移动的，物体固定在热 床上不会有XY轴方向的移动， 所以基本不用担心打印物体 在打印过程中出现位移的情 况。由于喷头只需在XY平面 移动，因此喷头设计时重量 可减轻，从而可以提高打印 式结构 采用了激光 切割技术机身组装，精度可 以跟盒式矩形结构相媲美， 同时继承了三角形结构的简 单特性。其XYZ轴的运动方 式与三角形结构的运动方式 是一致，所以也同时继承了 三角形结构的缺点。矩形杆 式结构的Z轴步进电机放在 机身的底部，由于杆式结构 与工作平台的接触面积较小， 所以将较重的步进电机放在 底部以降低重心。
3D打印机硬件控制系统原理
3D打印机硬件系统示意图
驱动控制系统示意图
3D打印机通用控制芯片简介
对于低成本的桌面普及型FDM 3D打印机设计，我 们 通 常 采 用 Arduino Mega 2560 主 控 板 以 及 RAMPS1.4 扩展板和若干 4988 步进电机驱动板组成 核心驱动控制系统。 RAMPS 连接强大的 Arduino MEGA 平台，并拥有充 足的扩展空间，除了步进电机驱动器接口外，还 提供了大量其他应用电路的扩展接口，是一款更 换零件非常方便，拥有强大的升级能力和扩展模 块化设计的Arduino扩展板。
打印喷头
喷头：打印材料进入打印喷头，通过调节喷头内 的电热调节器和热电偶对黄铜喷嘴进行加热，使 料丝融熔并挤出。
挤出机原理示意图
蓝色区域是冷端，材料在 冷端的时候温度必须低于 80℃，防止材料变软，会 失去下推力。圆圈内所示 区域，为喉管区，这一区 域越短越好，因为这个区 域的料是软的，会影响出 料精度。图中红色区域是 热区。热区要求材料液化 后保持良好的流动性，并 且在喷口尖端让材料尽可 能达到固化点，确保材料 一旦从喷口流出，接触到 空气之后立刻冷却凝固。
更高速度、更小步距、无 后冲。
电源选择
电源通常可以选择12V/200W开关电源。用于提 供12V电压，也可以使用PC机上的ATX电源，但 接线时需要注意。
电源选择标准： 输入电压范围宽，符合全球使用标准。 效率高，工作温度低。 软启动电流、有效降低AC输入冲击。 具有恒压、过压、自动恢复等功能。 体积小、重量轻。 抗干扰性能好。 直流波纹小，工作效率高。 绝缘性能好，抗电强度高。 具有短路、过载、过压保护等功能。
The End
Any Questions？
导轨的选择
光轴导轨：结构简单，易于安装， 行走速度流畅，使用寿命较长，维 修方便。主要缺点为精度略低。
直线导轨：结构略为复杂，安装维 护难度较大。主要优势为精度很高。
丝杆的选择
丝杆：是工具机械和精密机械上最常使用的传 动元件之一，其主要功能是将旋转运动转换成 线性运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力， 同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。
步进电机驱动与主控制板连接示意图
3D打印机驱动控制电路接线示意图
3D打印机通用软件控制系统 对于桌面级通用 FDM打印机，有很多第三方 3D打印上位机综合控制软件。在开源社区比较流 行的著名软件的有Repetier-Host和Printrun等。
Printrun软件界面
Repetier软件界面
挤出机结构示意图 喷头热释图
机身结构-三角爪式(Delta) Delta结构是开源3D打印机的一个重要分支，其数学原理通过三角函数将笛卡尔坐标系中X、Y坐 标映射到三台垂直的运动轴上去。这种结构对喷头的重量有较高的要求，而其机械复杂程度要比 传统的直角坐标系结构简单很多。
机身结构-三角形式（Reprap）