零基础自制RepRap Prusa i3图解全攻略-3D打印机组装实战教程

【打印虎】零基础自制RepRap Prusa i3图解全攻略

第一节，介绍

3D打印技术，特别是面向普通用户的桌面级3D打印，在最近几年间得到了快速的发展。很多国内外DIY爱好者，都可以利用3D打印机，自己设计、改进机械零件，并把自己的设计快速、低成本地制造出来，这极大地释放了DIY爱好者的想象力。随着桌面级3D打印机技术的普及，对于DIY爱好者来说，拥有一台自己的3D打印机，已经逐渐从一个奢侈的梦想，变成了一项基础工具。作为一名DIY爱好者，如果你现在还没有拥有一台属于自己的3D打印机，实在是有些落伍了。我们必须立即着手，搞到一台。

虽然市面上已经可以买到多个品牌的3D打印机，但动辄上万的售价，还是会让很多DIY爱好者望而却步。实际上，如果你想购买的是一台FDM（熔融沉积制造）工艺的3D打印机，花费上万元进行购置，实在是有些不值得。因为到目前为止，所有的FDM工艺3D打印机，不管是开源设计，还是商业产品，都源自2005年开始RepRap.org组织的一个开源软件、硬件计划。这个计划，旨在制造一台能够“自复制”的3D打印机。

所谓“自复制”开源3D打印机，就是整台3D打印机，不需要昂贵复杂的定制零件，全部采用3D打印塑料零件加上工业标准零件的方法，允许并鼓励DIY用户自行搭建、复制并进一步改进。随着这个计划的深入，参与的人数逐年增多，市面上已经出现了各种各样的改进产品。下面的图表，来自RepRap.org，绘制了到2012年为止已知的各种RepRap派生3D打印机。如果看不清楚，可以访问
http://reprap.org/wiki/RepRap_Family_Tree。可以看出，几乎所有最有名的3D打印机都列在了图中，包括了目前商业上最成功的Markerbot Replicator和Ultimaker等产品。

因此，如果你的动手能力比较强，又感觉市面上的3D打印机过于昂贵，或是自己除了想使用3D打印机之外，还想做进一步改进，那么你完全可以根据RepRap的开源图纸，自行搭建一台完全属于你自己的3D打印机。也许你会怀疑，这样一台3D打印机是否真的能用？打印效果又如何呢？其实，上面已经提到，只要是FDM工艺的3D打印机，都具有类似的功能和精度。虽然自己搭建一台3D打印机只有1000~2000元的成本，但相对于上万元的产品，只要选择的配件达到了我们需要的性能，最终的效果是十分相似的。

RepRap.org的开源3D打印机，经过多年的发展，现在已经开发出几个主要版本。按照主分支来说，第一代产品称为Darwin（达尔文）：

第二代产品称为Mendel（孟德尔）：

从前两代的RepRap都选择遗传生物学科学家的命名方式可以看出，RepRap开源计划，从一开始就是奔着“自复制”这一目标前进的。这也为RepRap开源桌面级3D打印机博采众长，充分吸收各种良好的设计，并进而广泛应用打下了很好的基础。第三代产品，本来预想的主干，叫做Huxley（赫胥黎）：

很可惜，这代产品并没有得到非常广泛的认可，反而是Mendel的一个派生产品，Prusa Mendel，由于其更简单、稳定的设计，变成了影响力最大的第三代产品：

因为Prusa Mendel名字太长，逐渐大家就把这款机器名字简化，只叫做Prusa了。因为不是原本设计的第三代产品，Prusa也不是一个著名生物学家的名字，而是这款机器的设计者（Josef Pr??a，应该是捷克人）的名字。这款机器设计出来之后，又进行了几次迭代，目前最新的版本是iteration 3（迭代3），通常的叫法，就是Prusa i3。

前面啰嗦了一大堆，到这里终于出现了我们这篇教程的主角，Prusa i3。我们这篇教程的目的，就是假设你是一个零基础的DIY爱好者，希望组装自己的3D打印机，在这篇教程的指导下，把这个看似困难的任务，分解为可以操作的步骤，只要你跟着教程的指导做，就一定可以顺利完成。

在我们开始动手之前，先打个小广告。打印虎日前已经开始销售RepRap Prusa i3 3D打印机套件，如果你自己或周围的朋友对搭建3D打印机感兴趣，不妨选择打印虎。我们提供的元件，经过严格筛选，品质优良。3D打印机的关键部件都做了专门的优化，包括采用了优质步进电机、全铝挤出头、铝基板热床以及改进的梯形丝杆Z轴，让你的3D打印机达到更高的精度，并且经久耐用。不光硬件质量有保障，打印虎还特别提供免费的固件升级服务，从购买之日开始，打印虎承诺每季度一次，至少四次固件升级，给你的3D打印机提供无限助力。另外，打印虎还提供最好的3D打印机技术支持服务，与顾客做朋友，让你没有后顾之忧。如果想了解更多，请访问我们的产品页面
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第二节，设计与改进

从上一节的介绍中，大家已经可以看出，作为开源3D打印机，从项目最初的Darwin开始，相关的派生设计是非常多的，形成了一个大的派系。发展到Prusa i3之后，这个趋势继续延续了下去，在Prusa i3这个设计下面，同样有着大量的派生设计和细节改进。

Prusa i3的基础设计，大量使用了标准零件。标准零件既便宜，又有着高可靠性，是搭建桌面级3D打印机的不二之选。除了标准件之外，主要使用了两种定制零件，激光切割板材和3D打印件。实际上，根据我的经验，只要琢磨透了这两种定制零件，就算是把3D打印机的设计搞清楚了。

激光切割板材，作为Prusa i3的骨架，起到了支撑整个3D打印机的作用。在使用的材料方面，主流设计通常会采用木板、铝合金板或者亚克力板。经过大家的反复试验对比，最终发现还是亚克力板切割既经济，又精确，还足够结实，因此目前以亚克力板作为主要支撑材料的设计最多。

在选定了材料之后，我们对比了很多种不同的设计，最终选定了Prusa i3 Improved for laser cut（为激光切割准备的Prusa i3改进型）作为基础。这种设计，不仅包括了最基础的门型框架和X形热床支撑板，还包括了大小三角支撑板。这些改进设计，可以极大的方便3D打印机整机安装和使用。

打印虎不仅采用了这个基础设计，还在它上面做出了进一步的改进。这些改进包括了

(1) 这个设计的Y轴运动空间不够大，因此需要增加三角支撑板宽度；

(2) Y轴的步进电机端，我希望使用一个亚克力板部件，代替目前的打印件；

(3) 我希望将Z轴传动部分改为运动更流畅的M8梯形丝杆，而梯形丝杆螺母需要比较大的安装空间，因此需要增大步进电机主轴和光杆之间的距离；

(4) 现在的热床支撑板使用3D打印件与直线轴承连接，我希望改为更简单的直接连接直线轴承方式；

(5) 现有设计，所有亚克力板之间的连接处都使用了四方螺母，我希望修改设计，使其可以适用于更常见的六边形螺母；

这些改进是如何实现的，这里就不详细介绍了，有兴趣的朋友，可以参考【打印虎】用QCAD修改RepRap Prusa i3 3D打印机框架设计图解这篇文章。里面非常详细的讲解了如何对基础设计进一步改进。最终，我们得到了这样一套亚克力板设计图：

使用亚克力板激光切割机，就可以把这套图纸变为一组亚克力板零件了。

除了使用激光切割亚克力板定制零件之外，Prusa i3 3D打印机还使用了一组3D打印零件。这组零件的制造材料和制造方法很简单，就用常见的ABS耗材进行3D打印就可以了，关键问题还在于设计上。

上面提到的Prusa i3 Improved for laser cut（为激光切割准备的Prusa i3改进型）设计文件中，也有一组STL文件。我们使用这组STL文件，就可以直接打印输出所需的3D打印件。但是，STL文件很不便于修改，这使我无法在这个基础上再进行改进。实际上，在Prusa i3 Improved for laser cut文件包中，还有一个.zip文件，解压之后，就可以得到一个.STEP文件。经过我的研究，这个文件，是SolidWorks的设计文件，可以用SolidWorks软件打开，并进一步进行编辑修改。但是，SolidWorks非常复杂，学习周期很长，而且是收费软件，想用起来也不那么容易。难道最初的Prusa i3也是这样设计的吗？

再观察Prusa i3原始作者Josef Prusa在github上提供的vanilla版本Prusa i3文件包，会发现其实所有的3D打印件有另外一种建模的方式。这就是利用OpenSCAD建模软件，通过一组脚本语句，计算出一个3D打印件的空间构成，并输出相应的STL文件。这种方式，不同于AutoCAD或者SolidWorks所使用的可视化工程图纸编辑方式，确实更加简陋一些。但考虑到OpenSCAD是开源免费的软件，这个优势又是商业软件所不能相比的了。

我们使用OpenSCAD，也对Prusa i3的设计做出了一点修改。这些修改主要包括了：

(1) Z轴丝杆的安装位，由原来的M5丝杆，改进为梯形丝杆。这个改进增加了Z轴的稳定性，同时安装位要比原来大了不少。

(2) X轴步进电机安装位，从原来的三个螺丝位的不封闭圈，改为了四个螺丝位的封闭圈。同时，为了让顶部很长的悬空部分能够顺利打印，增加了两个支撑板。

(3) 给X轴光轴增加了压力释放缝。更加便于X轴光轴的安装。

同样，篇幅所限，我们这里也不介绍这些修改是如何实现的。如果对此感兴趣，大家可以参考【打印虎】用OpenSCAD修改RepRap Prusa i3 3D打印机打印件设计图解这篇文章。最终，我们得到了一组改进的3D打印STL文件。下图展示了其中最复杂的X轴步进电机端3D打印件在OpenSCAD中的设计状态：

这样，我们通过QCAD改进了亚克力板的设计，通过OpenSCAD改进了3D打印件的设计。整个Prusa i3中，除了全铝挤出头，已经没有什么我们不能修改的部分了，虎哥对这个现状表示很满意。我的整套设计，都可以从刚才提到的两篇教程内附带的链接下载。至于挤出头部分，我想未来再进行深入的研究和改进，暂时先不深究，而是采用已有的成熟产品。完成了设计，下面我们就开始3D打印机的搭建工作。

第三节，搭建框架和机械部件

从这一节开始，我们就正式进入Prusa i3 3D打印机的搭建工作。我们把搭建过程分解成很多个步骤。每一步的开头，都有一个清单，列出了所需的部件名称、数量、质量要求以及所需的安装工具。如果你认真按照这个清单来准备，完全是可以自己搞定一台完整的3D打印机的。当然，完全自己准备这些材料还是很麻烦的，作为小买家也比较难于控制零部件质量。如果你想试着装一台，又怕麻烦，可以到打印虎的网站上购买我们准备好的套件。下面我们正式开始。

第一步，我们先搭建3D打印机的亚克力框架部分。这一步的搭建过程中，我们需要的材料包括：

这一步中对所使用部件最关键的质量要求，是亚克力板一定要切割整齐，不能有1毫米的误差。一旦出现误差，后面的安装很难继续，即使勉强安装上，3D打印机也会因为内部受力变形，引发各种问题。工具方面，这一步很简单，只需要合适的十字螺丝刀一把就可以了。上一节中，我们已经谈到了亚克力板的设计修改和激光切割。按照打印虎的设计，切割好的亚克力板一共13块，如下图所示：

在这一步中，我们会使用这13块亚克力部件中的9块。剩下4块在后面的步骤中再安装。

使用螺丝刀以及M3*16螺丝、垫片和螺母，组装起这9块亚克力板，如下图所示：

这时，9块亚克力板组成的框架，已经可以站起来了。由于我们使用的亚克力板是透明的，所以图中部件的前后顺序可能会看不太清楚。以图中的红色箭头所指为Y轴正方向，大三角支撑板位于Y轴负方向一侧，而用于固定Z轴步进电机的小支撑板，位于Y轴的正方向一侧。注意不要把它们安装到同一侧。另外，要特别注意的是左上角红色圆圈处的线缆穿孔。这个孔一定要在图示的位置，如果安装反了，最好立刻纠正，否则越拖到后面越麻烦。其他零件都是对称的，没有方向的问题。

第二步，搭建框架Y轴部分。这一步的搭建过程中，我们需要的材料包括：

这一步对零件的质量要求，是光杆、丝杆一定要足够直。特别是光杆，由于直线轴承在光杆上运行，如果光杆不够直，必然会造成直线轴承运动阻力过大，失灵的情况。同时，轴承也不能是劣质产品，需要有良好的润滑和一定的耐久度。工具方面，除了需要螺丝刀之外，这一步还需要两把用于M8螺母的扳手（通常是14号）。

Prusa i3 3D打印机的Y轴部分，是由光杆、丝杆以及四角的打印件组成的。为了保证3D打印范围的Y轴尺寸足够大，我们在这里采用了465mm的直线光轴和495mm的丝杆。这一步中，我们在丝杆上准备好M8螺丝和垫片（共8对），在光杆上准备好LM8UU直线轴承。如下图所示：

从上面的图片中，可能看的不是很清晰，丝杆上螺母和垫圈的排列顺序，从左到右是(1)垫片(2)螺母(3)螺母(4)垫片(5)垫片(6)螺母(7)螺母(8)垫片。两根丝杆是同样的。

这样准备好丝杆和光杆之后，把这两对金属杆，安装到四角打印件支撑上，打印件外侧再加上M8螺丝和垫片（共4对），用扳手把两端固定用的螺母拧紧，并用小扎带固定好：

准备Y轴的惰轮，需要Y轴惰轮端打印件，以及一对M5*20螺丝、螺母，再加两只MF105ZZ轴承。MF105ZZ是带法兰边的轴承，要把带边的两端向外侧，不带边的两端向内侧安装，形成一个限制同步带运动的沟槽：

接下来，找到剩下的4根丝杆，长度分别是1根275mm和3根210mm，加上用于安装Y轴步进马达的亚克力板，以及用于安装Y轴同步带轴承的打印件：

可以看到，较长的275mm丝杆，以及亚克力板，都位于3D打印机的Y轴负方向一侧。而用于安装Y轴同步带轴承的打印件，位于3D打印机的Y轴正方向一侧。这时，我们就可以用M8螺母和垫片将它们固定起来：

这次的螺母，先不要用扳手拧紧，用手拧上就可以了。等一下和亚克力板框架安装到一起，调整好之后，再拧紧。在Y轴后侧比较长的那根丝杆上再加4对M8螺丝、螺母之后，亚克力板框架和Y轴框架就能够安装到一起了：

先把亚克力板和Y轴框架摆成图中的状态。这时要注意图中四个红圈内的亚克力板与Y轴框架结合部的状态。如果没有问题，就把Y轴框架沿箭头所指的方向推入。调整各个部位的螺丝状态之后，就可以使用扳手拧紧了。拧紧螺母之后的3D打印机框架如图所示：

接下来，我们就可以安装热床支撑了。这一步非常简单，首先使用M3*16螺丝、垫片以及锁紧螺母（带尼龙防滑圈的螺母），将Y轴同步带固定装置打印件固定在热床支撑亚克力板上。注意这里要使用锁紧螺母，以防在热床运动中螺丝逐渐松脱。下图是Y轴热床支架翻过来的样子：

之后，只要用三根小扎带把亚克力板热床支架固定住就可以了：

这时，Y轴热床支架应该已经可以在Y轴上自由滑动了。如果上图看不清楚小扎带是如何绑的，可以看这张高清大图：

第三步，搭建框架X轴部分。这一步的搭建过程中，我们需要的材料包括：

这部分对零部件的要求，同样是光杆要直。这里的光杆，直接影响到未来3D打印机X轴的运转是否顺畅。工具方面，这一步只需要螺丝刀就可以了。

在Prusa i3 3D打印机的设计中，X轴连接着挤出头，并在Z轴的支撑下移动，因此是一个比较复杂的部分。我们先把X轴与挤出头的连接部安装起来。首先，我们使用6条小扎带将3个LM8UU直线轴承固定在X轴与挤出头连接用的3D打印件上。如果先进行后面的步骤，再返回头做这步，有可能会遇到麻烦：

这里要注意一点，使用6条小扎带安装3个直线轴承的时候，一定要完全按照打印件预设的穿孔走线，否则会给后期的安装带来困难。这步之后，我们使用4个M3*10螺丝以及对应的四方螺母，连接这个部件与全铝挤出头的铝制框架：

这个部件完成之后，我们就可以组装整个X轴了。类似Y轴的做法，我们先准备好X轴的惰轮。这里需要X轴惰轮端打印件，以及一对M5*20螺丝、螺母，再加两只MF105ZZ轴承：

因为我们希望使用梯形丝杆作为Z轴，X轴的步进电机端以及惰轮端两个打印件，都需要先安装好与梯形丝杆配套的螺母。这里我们需要M3*16螺丝、螺母8对。工作在Z轴的四个LM8UU直线轴承，也在这时候塞入X轴步进电机端以及惰轮端两个打印件中：

这一步中需要注意的是，梯形丝杆配套的铜质螺母是与梯形丝杆配套的零件，通常发货时会套在梯形丝杆上，而不是和其他螺丝螺母放在一起。安装这个铜质螺母时，因为是和打印件固定在一起，通常要多费些力气，但一定要注意安装到位。一旦没有安装到位，X轴和Z轴连接部很可能会不够垂直，导致X轴整体无法顺利升降。

然后，使用两根385mm直线光轴，连接X轴步进电机端打印件、X轴惰轮端打印件以及X轴与挤出头连接用打印件。如图：

因为缺少Z轴步进电机的支撑，X轴暂时还不能与主框架对接在一起。到此为止，3D打印机的框架部分已经完成。

检查一下目前还剩下的元件。亚克力板方面，应该还剩下两块Z轴的顶板。所有的打印件，除了用于限位开关的3个小卡子之外，应该都已经被使用了。同时，除了两根Z轴光杆之外，所有光杆、丝杆以及轴承，应该已经都被安装在正确的位置上，手边不应该有空闲的轴承了。如果你不幸发现跟我的情况不一样，应该停下来检查一遍，及早解决问题。

如果经过检查，确定到目前为止一切正常，下面我们开始步进电机以及电子系统的安装。

第三节，步进电机和电子系统

完成了框架和机械部件的搭建之后，我们得到了两个大的模块。一块是3D打印机的主体结构，另一块是3D打印机的X轴。下面，我们开始安装步进电机和电子系统。

第一步，Z轴步进电机的安装。这一步的搭建过程中，我们需要的材料包括：

从这一节开始我们要使用步进电机。步进电机是整个3D打印机的动力来源，因此步进电机的质量，对于3D打印机的工作状态是很关键的。根据打印虎的测试表明，不同厂商的步进电机，质量差异很大，而且与售价关系不大。有些步进电机卖的不便宜，但质量却也很难让人满意。好的步进电机，工作噪音小，发热量小，运行平滑稳定，扭矩也足够大。对于梯形丝杆步进电机来说，梯形丝杆还要足够直。满足以上全部这些要求，才能算是好的步进电机。这么好的步进电机哪里去找？自然是到打印虎的网上商店啦，哈哈哈哈。工具方面，仍然非常简单，一把螺丝刀应该就够用了。另外，整个第三节中，有多个地方需要处理导线，而处理导线几乎一定要用剥线钳，关于剥线钳后面就不再重复了。

我们先把两只步进电机安装在Z轴底部的步进电机安装架上。这一步需要8个M3*10螺丝、垫片。安装步进电机的时候，要注意把步进电机引线从亚克力板预留的孔中穿过。如图：

然后，将上一节已经制作好的X轴框架通过两个梯形丝杆螺母与梯形丝杆步进电机连接上。很明显，这里要先把X轴两个梯形螺母间距调整好，然后搭在Z轴梯形丝杆顶部，用双手同步轻轻旋转步进电机的梯形丝杆，将X轴与Z轴连接好。

这一步的最后，我们把Z轴光杆穿入，并把Z轴的顶部亚克力板安装上。这里需要4组M3*16的螺丝、垫片和螺母。安装的时候，要注意顺序，先插入光杆，再安装Z轴顶部的亚克力板。安装亚克力板，会帮我们最终固定两个Z轴步进电机的距离，使它们的梯形丝杆保持垂直状态。

完成Z轴的安装之后，可以再次尝试用双手同步旋转Z轴，使X轴框架沿Z轴方向上下移动，检查双手所需用力是否均匀，X轴框架移动是否平稳。

第二步，安装Y轴步进电机。这一步的搭建过程中，我们需要的材料包括：

这一步的主要工具是内六角扳手、螺丝刀和尖嘴钳。内六角扳手用于安装同步轮。而没有尖嘴钳的帮助，同步带锁紧弹簧还是很难安装上的。

驱动Y轴的步进电机在安装之前，需要先套上同步轮，并用同步轮自带的黑色无头紧固螺丝固定。如图：

然后，使用4个M3*10内六角螺丝、垫片固定。因为这里的操作空间比较小，我们特别使用了内六角螺丝，这种螺丝可以用小扳手拧紧。

这里要特别注意Y轴步进电机的安装方向。如果看起来和我的照片不同，那么很可能是安装反了。虽然反向安装也可以通过固件设置的方法使其正常工作，但那毕竟是给自己找麻烦了，不如这里就把问题解决。

最后，用同步带连接步进电机、惰轮以及热床。同步带的接头，应该位于热床下面。如果有必要，还应该加上同步带锁紧弹簧。在锁紧之前，要注意Y轴同步带的三个支撑点，包括同步轮、惰轮以及热床支撑，需要在同一条直线上。两个方向的同步带之间不要直接摩擦。调整好之后，把两端的M8螺母拧紧，最终完成Y轴的传动部分。

第三步，安装X轴步进电机。这一步的搭建过程中，我们需要的材料包括：

X轴与Y轴非常相似。首先也是把步进电机套上同步轮，并且固定好。这与刚刚做的Y轴动作完全一样，就不给图片了。

下一步是把带同步轮的X轴步进电机安装到X轴上。这步需要用M3*20螺丝4个，安装好之后如图：

这里需要注意的是，未来同步带将在打印件中运行。这样就要求同步轮上的齿，要和打印件的槽口大体对应上。如果偏差太多，运行起来就会引起不必要的摩擦。

与Y轴类似，用同步带连接步进电机、惰轮以及X轴与挤出头的连接部。同步带的接头，应该位于X轴与挤出头的连接部后面。如果有必要，也应该加上同步带锁紧弹簧。

第四步，安装三轴限位开关。这一步的搭建过程中，我们需要的材料包括：

在这一步中，限位开关是否灵敏，关系到3D打印机的定位准确性。三个轴中，最关键的是Z轴的定位。Z轴是否能够准确定位，与最终打印质量的关系很大。建议使用欧姆龙的限位开关，别用杂牌子的。安装这些限位开关，主要需要使用螺丝刀。当然，在安装之前，可能需要用电子焊接设备（电烙铁、焊锡、助焊剂）连接上红黑细导线。

三个轴的限位开关安装并不复杂。如果你是从零开始的散件安装，需要在安装之前先给限位开关焊接上足够长的导线。导线有多种不同的接法，我建议接COM和NC两端，这样开关未触发时，是连通状态。三个轴的安装方法都是类似的，各需要限位开关打印件1个、限位开关1个、M2*20螺丝、垫片和螺母2组。安装完成之后，可以看到如下图所示的状态：

第五步，安装热床。这一步的搭建过程中，我们需要的材料包括：

常见的热床，分铝基板和PCB基板两种。铝基板更平整，导热更快更均匀，因此我们建议大家使用铝基板热床。如果用不够平整的PCB基板热床，一张附加的高硼硅玻璃几乎就是必须的了，而这样的话整体造价可能就更贵了，而且玻璃还比较易碎，使用维护都比较麻烦。因此还是铝基板热床更优一些。这步的安装，仍然需要焊接设备，以及螺丝刀。

热床在安装之前，需要先经过处理。处理包括了焊接电线、在上面粘贴kapton胶带，以及在反面粘贴热敏电阻。如果是常用的12V电源，要把红色线焊接到1号焊点，黑色导线同时焊接到2号和3号焊点。如果想做的更完美，还可以焊接上电阻和发光二极管。这样，热床通电的时候发光二极管会亮，对用户来说是一个提示。完成这些处理后的热床，如下图所示，引出四根线：

安装并不复杂。只要在热床支架上，利用四组穿过弹簧的M3*20螺丝、垫片、锁紧螺母，将热床固定在热床支架上即可。方向要稍微注意一下，把引出的导线，指向Y轴的负方向就可以了。这里利用了弹簧，使热床既能稳定地支撑在热床支架上，有能有一定的向下压缩的空间。这样，即使挤出头校准不够好，也不会和热床硬碰硬，造成挤出头或热床的严重损坏。安装好热床的Prusa i3如图：

第六步，安装挤出头。这一步的搭建过程中，我们需要的材料包括：

挤出头是3D打印机的一个关键部件。这部分是否能够可靠运转，直接决定了3D打印机能否正常使用。当然，这部分也可以使用3D打印件完成，这可以方便我们对其做随时的设计修改。但一旦设计定型，我们还是希望使用更可靠的铝合金部件。因此，我在这里使用了一套全铝挤出头套件。这里主要还是用螺丝刀，以及几种不同型号的内六角扳手，没有复杂的工具要求。

在安装之前，我们要把挤出头套件拆开为几个部分，以便接下来的安装。这几个部分分别是挤出机部分、挤出头部分、一个M4螺丝、加热头和热敏电阻、挤出头风扇（需要M3*20螺丝两只）。如下图所示。

首先，我们把挤出机部分安装好。在已经安装在X轴上的U型铝架的上下两侧，分别是挤出机和挤出头。把它们安装到一起。然后，再用M4螺丝固定。这里的每一个螺丝，都必须拧紧。因为一旦开始加热，原本很小的缝隙将变大，一来部件之间可能会变得很容易活动，二来如果内部有塑料流动的部件，还很可能会溢出液体的塑料。如下图，注意加热铝块的方向。如果方向错误，下面的加热头和热敏电阻会很难安装。

接下来，安装加热头和热敏电阻。这两个部件，都是插在加热铝块中，使用其中的无头紧固螺丝固定。下图是安装好之后的样子：

最后，把侧面的风扇固定好。注意风扇出风口和挤出头喷嘴之间的相对位置。这个风扇是专门给挤出头喷嘴处降温的。所有这些部件安装好之后，用小扎带把这一组线扎起来。

第七步，安装电源，并把所有的电子部件连接到Melzi电路板。这一步的搭建过程中，我们需要的材料包括：

电源和主板的重要性，我在这里就不用多讲了。Melzi是整个3D打印机的大脑。因此，这两个部件，也需要讲求质量，千万不要图便宜，用劣质产品。

在连接之前，需要先检查一下各个部件的引线长度是否足够。如果不够，这时需要用焊接的方式延长引线。不能确定的时候，可以先连到Melzi电路板，之后在整理电线的一步中，再根据情况适当增减。

首先，我们给电源连上线。把+12V红线连到+V，直流地线连到-V。220V交流电源线，把外皮剥开之后，棕色火线连接L，蓝色零线连接N，黄绿色地线连接地。如下图所示。你的开关电源的接线排列和我的不一定完全相同，要注意正确接线。

由于热床、加热挤出头电流较大，3D打印机的整体电流可能达到20A甚至30A，这里一定要使用比较粗的线。我使用了1.5平方毫米的线材。

连好线之后，就可以把电源模块安装到3D打印机框架上了。使用4个M4*12螺丝、垫片，如图所示安装好。

现在，所有的部件都准备好了，就差核心的主板了。把所有部件都按照顺序连接到主板上，整个工作就完成了。在打印虎搭建的Prusa i3中，我们选择了更为紧凑、专用的Melzi作为主板。在开始连线之前，我们有一项尽量要提前完成的操作，就是调整Melzi主板上的步进电机电流。虽然通常卖家在卖给我们Melzi主板的时候，已经把这个地方调整好了，但我们自己最好确认一下，免得安装好了之后发现问题再调，就麻烦的多了。具体的步进电机电流调整方法，可以参考【打印虎】RepRap 3D打印机步进电机电流调整图解，我们这里就不再重复了。

下面，我们拿着已经调整好步进电机电流的Melzi电路板，按照Melzi电路板从左至右的顺序连接每一条线。最左边是X, Y, Z, E四个步进电机接口X-MOTOR, Y-MOTOR, Z-MOTOR, E-MOTOR。所有的步进电机，要按照A+ A- B+ B-的顺序接线。如下图所示，可以看出，对于我的步进电机来说，是黄、蓝、绿、红的线序。

这里需要特殊说明的，是Z轴步进电机。由于Z轴有两个步进电机，我们需要把它们串联起来使用。从Melzi主板出发，接线的顺序是：第一个接线柱接左侧步进电机A+，左侧步进电机A-接右侧步进电机A+，右侧步进电机A-接第二个接线柱；第三个接线柱接左侧步进电机B+，左侧步进电机B-接右侧步进电机B+，右侧步进电机B-接第四个接线柱。通过这样的连接方式，可以实现左右两个Z轴步进电机完全同步工作。需要说明的是，上面的左侧和右侧完全是为了描述方便，两个步进电机的连接是可交换的。可以参考下面的逻辑图：

下面POWER连接电源。从开关电源出来的粗线连接到这里。同时，把挤出机散热风扇电源线连接到这里。挤出机散热风扇不同于吹挤出头的风扇，是一个常开的风扇，不能通过程序调节，因此，就直接连接到12V电源上了。

再下面的三个端口HOTBED, HOTEND, FAN，分别连接热床加热、挤出头加热和挤出头风扇。可以明显的看出，根据不同元件消耗功率的不同，采用了不同粗细的电线。

接着，标记了XSTOP, YSTOP, ZSTOP的三个位置，分别连接三个轴的限位开关。可以看到，整个板子上所有红黑两线的接头，都是红线在左黑线在右。虽然限位开关实际上正接反接都可以，但我们还是保持了这个习惯。最后，只要把热床热敏电阻接入BTEMP，把挤出头热敏电阻接入ETEMP，就完成了。

全部完成之后，我的3D打印机全貌。

来源：趣味学习合集