从螺丝开始DIY一台3D打印机 选材篇

上一篇 从螺丝开始DIY一台3D打印机 基础篇 里面说到，DIY一台3D打印机，首先要对机器的组成有整体的认识，其次，就是选材了。选择零件需要我们去考虑三点:价格、质量、适应度。下面基于这三点精挑细选3D打印机的主要零件——框架和导轨。

由于设计的思路不同，3D打印机有不同的传动方式，也就有了不同的构型，构型决定了框架形状。目前成熟的FDM型3D打印机构型如下:

1. xyz型（xyz三个轴由三个电机独立控制，框架多为龙门架型和四方体型）

2. corexy型（xy轴由两个电机协调配合联动，z轴由一个电机独立控制，框架多为四方体型）

3. delta型（并肩臂结构，xyz三轴联动，框架多为三棱柱型）

不管选用哪一种构型，我们目的都是相同的，就是搭建稳定结实的框架结构，为其他打印机零件提供安装的条件。一个优秀的框架应该具备以下优点:

1. 刚性和强度足够，作为精密设备，框架材料应该有一定的强度，在正常的连接、挤压、承重、震动下不会变形。

2. 能提供上螺丝的条件，作为DIY机器，榫、粘合、卡扣这些连接方式是不现实、不高效的。框架与框架之间、框架与其他零部件之间的连接往往要依靠螺丝螺帽角码等。

DIY一台3D打印机的框架，用得最多的是铝型材。无论是国标还是欧标的铝型材，作为框架的优点有许多。铝型材作为标准件，可匹配的螺丝螺帽角码有很多，另外，标准件也便利于配套非标件的设计；铝型材的另外一个优点是刚性强度好，通过连接可以提供稳定的结构；铝型材的最后一个优点是价格实惠，一般欧标2020铝型材只需要10元一米。

除了条形的铝型材，板材框架也是很多人的选择。硬木板、亚克力板、铝合金板等板材都可以做成3D打印机的框架，这种材料做成的框架比铝型材更加稳定，更加美观，更接近商业机器。不过，使用板材框架，需要特定设计订做和CNC切割，需要花费更多的功夫去设计。

不同材料做成的框架

其实，3D打印机的零件中，框架的选材是最灵活的。想要更加省钱，可以在非受力点选用打印件、注塑件、亚克力件等价格较低的材料；有木工技术的，可以拿起木锯铁锤打一个精美的木箱；不怕麻烦的，也可以抛弃CNC，买整块铝板动手切割钻孔；甚至，你可以找一个四方形的旧电脑机箱作为框架。记住，我们选框架的目的仅仅是为其他零件提供支撑。

为了给挤出头往复运动提供条件，我们要安装导轨。一般DIY打印机的导轨有以下三种:

1. 直线导轨，直线导轨是DIY打印机导轨最好的方案，直线导轨直线度高，阻力小，耐用稳定不变形。唯一的缺点是价格太高。

2. 光轴，作为直线导轨的替代方案，光轴可以提供不亚于直线导轨的直线度和耐用性，安装得当阻力也很小。可是，光轴需要特定的滑块配合安装，需要设计订做合适的滑块。

3. 滑车，利用铝型材的线槽，可以安装带有轮子的滑车。很多大众机型都可以买到现成的滑车，现成的滑车价格比直线导轨和光轴都要低，而且后续的维护方便。当然，缺点也很明显，由于受限于铝型材的形状，滑车的直线度低；同时，滑车容易松动，需要经常维护，耐用性低。

直线导轨、光轴、滑车

毋容置疑，选用直线导轨是最优方案。可直线导轨的价格也使得整机的成本上升。而光轴和滑车都有很高的安装要求，安装不当，直接影响后续的调试和精度，选用导轨可以免除这些后顾之忧。经济预算充足的请优先选择直线导轨。

对于预算不足，又想要追求直线导轨的高精度，可以选择二手的直线导轨。二手直线导轨很多是工业用CNC的更换件、批量生产的瑕疵件或者其他DIY玩家的替换件。对于家用级3D打印机来说，这些导轨的性能完全满足我们的要求，价格也是新导轨的一半甚至更低，不介意成色的可以选用这类直线导轨。

当然，直线导轨的优秀不代表光轴和滑车的差劣。相反，安装和调试得当，光轴甚至滑车都可以有比滑轨更好的表现，关键是安装和调试的方法，而这恰好体现了DIY的精髓。

从螺丝开始DIY一台3D打印机，少走弯路，从选材开始。选好框架导轨等于建好了地基，下期教你选择低价好用的电机和挤出头，如有兴趣，请关注后天君，下期：《选材篇2》见

来源：大福饼