李想+陳發(fā)祿+陳天樞

摘要：在3D打印機(jī)上處理浮雕照片需要一個(gè)強(qiáng)大的處理器，通過樹莓派（Raspberry Pi）進(jìn)行連接，利用其體積小，處理速度快等優(yōu)點(diǎn)，增快其處理速度和增強(qiáng)分辨精度，使得圖片更真實(shí)化。印你所拍不僅僅是一臺(tái)3D打印機(jī)，更是一件藝術(shù)品。

【關(guān)鍵詞】3D打印機(jī) 雙Z軸 浮雕照片

1 印你所拍3D打印機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能介紹

伴隨著3D打印市場(chǎng)日新月異的蓬勃發(fā)展，3D打印機(jī)的未來發(fā)展趨勢(shì)以火熱狀態(tài)呈現(xiàn)給大眾。從3D工業(yè)零配件到3D食物加工再到3D樓房、3D汽車、3D醫(yī)療器械，3D制造正在不斷改變著我們的日常生活中的衣食住行，讓我們的生活更佳的舒適、簡(jiǎn)潔、方便、快捷。3D打印技術(shù)頂尖咨詢機(jī)構(gòu)Wohlers，2013年發(fā)布的報(bào)告中顯示，3D打印的市場(chǎng)年平均增長(zhǎng)額為8.6%，總產(chǎn)值可以達(dá)到22 04億美元，2019年3D打印市場(chǎng)規(guī)模保守估計(jì)將突破60億美元大關(guān)。

相比于傳統(tǒng)3D打印機(jī)“印你所拍”主要從以下幾方而進(jìn)行改進(jìn)：

（1） 3D打印機(jī)Z軸的改進(jìn)，由原來的單步進(jìn)機(jī)連接皮帶改成雙步進(jìn)機(jī)配螺紋管：

（2） 3D打印機(jī)的噴頭及加熱床的調(diào)溫，將原來的固定溫度改成可手動(dòng)調(diào)節(jié)溫度.針對(duì)不同材料使用不同的問題，既減少消耗，又能達(dá)到環(huán)保的效果；

（3）針對(duì)傳統(tǒng)3D打印裸露的外觀，增加一個(gè)外觀設(shè)計(jì)，可以進(jìn)行DIY設(shè)計(jì)，使其成為獨(dú)一無二的打印機(jī)。

2 3D打印機(jī)的雙Z軸螺紋桿

傳統(tǒng)意義上的桌而級(jí)3D打印機(jī)大部分是采用3個(gè)步進(jìn)電機(jī)分別在X、Y、Z軸配上三條皮帶，帶動(dòng)整個(gè)3D打印機(jī)進(jìn)行移動(dòng)打印，但是由于單皮帶的不穩(wěn)定及擴(kuò)展范圍特別小，所以我們的印你所拍3D打印機(jī)采用了雙Z軸螺紋桿的一種高精度的驅(qū)動(dòng)裝置。相比單邊懸掛的懸空載物臺(tái)裝置，該裝置的穩(wěn)定性更好、承重條件下不容易變形、能適用于大物件打印、便于維修等優(yōu)點(diǎn)，且能夠使3D打印機(jī)在最小的空問里能夠?qū)崿F(xiàn)不同運(yùn)動(dòng)方向的運(yùn)動(dòng)范圍最大化。

3 3D打印機(jī)擠出噴頭的完善

熔融沉積造型技術(shù)使用的是熱熔噴頭（采用純銅噴頭），讓在處于半流動(dòng)狀態(tài)的PLA（聚乳酸）材料按分層數(shù)據(jù)控制好的路徑，通過擠壓并堆積在提前設(shè)定好的位置凝固形成形狀，逐漸擠出，通過層層堆積，冷卻凝固后形成整個(gè)原型或零件。3D打印機(jī)的噴頭是由定位區(qū)、進(jìn)給區(qū)、熔絲區(qū)和增材區(qū)四個(gè)大部分組成。定位區(qū)的作用是固定料的最初定位，讓料能準(zhǔn)確、流暢、穩(wěn)定地進(jìn)到進(jìn)給區(qū)；進(jìn)給區(qū)這部分是由主動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪和從動(dòng)軸承輪兩個(gè)部分組成形成，兩輪中問需要保持固定的縫隙，縫隙大小值能夠保證足以使料在兩輪的夾緊摩擦力F作用下穩(wěn)定向前運(yùn)動(dòng)；在熔絲區(qū)部分是由喉管通道、穩(wěn)定架、隔熱層和加熱塊四個(gè)小部分組成而成，在此處未熔化的料和熔融狀的料在通道中可以形成一種活塞作用，迫使料從噴嘴噴出來：在增材區(qū)是由噴嘴、工作臺(tái)和工件三部分組成，在增材打印的這整個(gè)過程中，X、Y軸方向是由噴頭運(yùn)動(dòng)的方向控制的，Z軸方向也就是每層打印的厚度是由工作臺(tái)自下而上的運(yùn)動(dòng)控制生成。

4 3D打印機(jī)的模型輸入模式

4.1 SD卡脫機(jī)打印

提前準(zhǔn)備好SD卡（SD卡就是SecureDigital Card的英文縮寫，直譯就是“安全數(shù)字卡”），將通過軟件切片好的浮雕照片STL格式的模型文件通過計(jì)算機(jī)導(dǎo)入到SD卡中。4.2使用“Cura”軟件進(jìn)行切片在線打印

提前將3D打印機(jī)與電腦通過USB接口線連接好，在電腦中安裝3D打印機(jī)的配置驅(qū)動(dòng)，下載好Cura的15 0 4版本，將照片在Cura中調(diào)整參數(shù)，形成浮雕照片樣式，通過切層模式檢測(cè)，每層是否清晰明確，最后調(diào)整打印設(shè)置內(nèi)容，使用print for USB。在打印前，通過顯示屏進(jìn)行3D打印機(jī)的準(zhǔn)備工作，要將所有的步進(jìn)機(jī)歸位（歸到起始位置，即：X->O；Y->0；Z->O）；接著將加熱底板與噴頭進(jìn)行預(yù)熱。

5 外觀設(shè)計(jì)和打印案例

“高科技風(fēng)格”這個(gè)專業(yè)術(shù)語是于1978年由祖安·克朗和蘇珊·斯萊辛兩人的專著《高科技》中率先提出出現(xiàn)。在該機(jī)器上采用的高科技風(fēng)格封閉保護(hù)方法。眾所周知，3D打印機(jī)上線路眾多，及核心硬件經(jīng)常會(huì)暴露在外，如果在打印或者展覽過程中如有碰到或損壞，維修造價(jià)特別昂貴，所以我們將打印機(jī)上的所有線路及核心硬件保護(hù)起來，即保護(hù)了核心硬件的產(chǎn)品私密性，也使得打印機(jī)不易受損，還讓使用者操作起來更佳的安全放心。比如在主板處線路是最為密集復(fù)雜的，所以設(shè)計(jì)一個(gè)盒子固定在框架上，將主板放在其問，安上散熱風(fēng)扇，然后線路捋順從中穿出，從外觀上根本看不出來這是一個(gè)線路復(fù)雜的主板，和外觀融為一體，如圖1。

展示的案例選取的比較有針對(duì)性，圖2案例1女生長(zhǎng)長(zhǎng)的頭發(fā)，寬寬的眼鏡，大大的眼睛，尖尖的下巴，把她的每處特點(diǎn)顯現(xiàn)的淋漓盡致，所以可見精細(xì)程度之高，整個(gè)完成模型尺寸為50mm*38mm，每層厚度8mm，總用時(shí)62分鐘；案例人物特點(diǎn)分明，瞇成縫的眼睛，肉肉的臉龐，都能夠細(xì)致的打印出來，尺寸為40mm*52mm，厚度為4mm每層，總用時(shí)29分鐘，所以可以看出確保打印精度的基礎(chǔ)上提升打印速度也可以實(shí)現(xiàn)。參考文獻(xiàn)

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