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RepRap項(xiàng)目是一項(xiàng)始動(dòng)于開發(fā)可以打印大多數(shù)本身組件的3D打印機(jī)。RepRap(英文replicatingrapid prototyper快速復(fù)制原型機(jī)的簡寫)使用一種熔融沉積建模、添加制造的技術(shù)。項(xiàng)目稱自己為熔化絲制造(FFF)以避免圍繞"熔化沉積建模"一詞的商標(biāo)問題。
作為一種開放式的設(shè)計(jì),項(xiàng)目制作的所有設(shè)計(jì)在自由軟件許可證、GNU通用公共許可證下發(fā)布。
到目前為止,RepRap項(xiàng)目已經(jīng)發(fā)布了四個(gè)3D印刷機(jī)器:2007年3月發(fā)布了"達(dá)爾文", 2009年10月發(fā)布"孟德爾",2010年發(fā)布"普魯薩·孟德爾"和"赫胥黎"。開發(fā)者以每個(gè)著名生物學(xué)家命名每一個(gè), 因?yàn)?quot; RepRap的要點(diǎn)是復(fù)制和進(jìn)化"。
由于這臺(tái)機(jī)器的自我復(fù)制能力,作者設(shè)想能廉價(jià)地分發(fā)RepRap單元到人和社區(qū),使他們能夠無需昂貴的基礎(chǔ)工業(yè)設(shè)施(分布式制造)創(chuàng)建(或從因特網(wǎng)上下載)復(fù)雜產(chǎn)品,包括科學(xué)設(shè)備。他們打算要RepRap在這一過程能表明進(jìn)化,以及它的數(shù)量呈指數(shù)級的增長。
硬件
作為一個(gè)旨在鼓勵(lì)進(jìn)化的開放源碼項(xiàng)目,有許多修改版本,設(shè)計(jì)者可以自由做出他們認(rèn)為合適的修改和替換。然而,RepRap3D打印機(jī)一般包括安裝在一個(gè)計(jì)算機(jī)控制的笛卡爾XYZ平臺(tái)上的熱塑性塑料擠出機(jī)。這個(gè)平臺(tái)用鋼桿和打印的塑料零件連接構(gòu)成。所有三個(gè)軸由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng),X軸和Y軸通過正時(shí)皮帶驅(qū)動(dòng),Z軸由絲杠驅(qū)動(dòng)。
RepRap的核心是熱塑性塑料擠出機(jī)。早期RepRap用的擠出機(jī)為齒輪減速直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)緊壓著塑料絲原料饋入的螺絲,迫使它經(jīng)過一個(gè)加熱熔化室并通過一個(gè)細(xì)窄的擠壓噴嘴。然而,由于它們大的慣性,直流電動(dòng)機(jī)無法快速啟動(dòng)或停止,因此很難精確地控制。因此,最新的擠出機(jī)使用(有時(shí)齒輪的)步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)熔絲、在樣條軸或凸邊軸和滾珠軸承之間夾絲。
RepRap 的電子產(chǎn)品基于最受歡迎的開放源代碼Arduino(http://www.arduino.cc/)平臺(tái)與其它控制步進(jìn)電機(jī)的板卡。當(dāng)前版本的電子使用Arduino派生的Sanguino主板和其它的自主定義的Arduino擠出機(jī)控制器電路板。這種結(jié)構(gòu)允許擴(kuò)展其它的擠出機(jī),每個(gè)都有它們自己的擠出機(jī)控制器。
Arduino 是設(shè)計(jì)更易于用于多學(xué)科項(xiàng)目的電子產(chǎn)品的單板微控制器。硬件是由簡單的開放源碼硬件構(gòu)成的,主要是用8位 Atmel AVR 微控制器設(shè)計(jì)的,現(xiàn)在有32位Atmel ARM的。軟件是由標(biāo)準(zhǔn)的編程語言編譯器和微控制器執(zhí)行的引導(dǎo)加載程序組成的。
軟件
RepRap已被視為一個(gè)完整的復(fù)制系統(tǒng),而不是一塊簡單的硬件。為此目的系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)形式的3D建模系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)軟件和驅(qū)動(dòng)程序,把RepRap用戶的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換為一組到RepRap硬件的指令,將它們變成物理物體。
為RepRap開發(fā)了兩個(gè)不同的CAM工具鏈。第一種,簡單標(biāo)題為"RepRap主機(jī)",由RepRap前端開發(fā)人員艾德里安·鮑耶用Java寫的。第二種,"Skeinforge",由恩里克·佩雷斯獨(dú)立寫的。兩者都是完整的系統(tǒng),用于將計(jì)算機(jī)三維模型轉(zhuǎn)化為G代碼,命令打印機(jī)的機(jī)器語言。
幾乎任何CAD或3D建模程序都可以用于RepRap,只要它能夠生成STL文件。內(nèi)容創(chuàng)作者使用他們熟悉的任何工具,不管它們是商業(yè)的CAD程序,例如 SolidWorks或開放源碼3D建模程序像Blender(http://www.blender.org/)或OpenSCAD(http://www.openscad.org/)。
復(fù)制材質(zhì)
RepRaps打印包括ABS、聚乳酸聚合物、高密度聚乙烯和類似的熱聚合物的材料。
聚乳酸具有高剛度、最小的翹曲和有吸引力的半透明彩色等工程優(yōu)點(diǎn)。它也是可生物降解和植物衍生的。
不同于大多數(shù)商業(yè)機(jī)器,RepRap鼓勵(lì)用戶新材料和新方法印刷的實(shí)驗(yàn),并公布其結(jié)果。這種方式已開發(fā)印刷新型材料(陶瓷等)的方法。此外,幾個(gè)再生機(jī)器(RecycleBots)已被設(shè)計(jì)和制造用于轉(zhuǎn)換廢塑料,如洗發(fā)水容器和奶杯,變成廉價(jià)的RepRap熔絲。
RepRap項(xiàng)目還沒有被確定成印刷工藝的合適的補(bǔ)充支持物材。
印刷電子是RepRap項(xiàng)目的一個(gè)主要目標(biāo),以便它可以打印自己的電路板。已提出幾種方法:
低熔點(diǎn)金屬:低熔點(diǎn)金屬合金組合成它正在形成的電氣電路零件。
銀填充聚合物:通常用于對電路板進(jìn)行修理,現(xiàn)正考慮用于導(dǎo)電的蹤跡線。
直接擠壓錫導(dǎo)電線: 印刷過程中可以從后臺(tái)放入到打印的部件中
目前該公司出售的RepRapPro有圖1的三色孟德爾(RepRapProTricolour Mendel)、圖2的單色孟德爾(RepRapPro Mono Mendel)、圖3的赫胥黎(RepRapPro Huxley)、彩色孟德爾增強(qiáng)件和備件。
圖1三色孟德爾(RepRapProTricolour Mendel) 圖2單色孟德爾(RepRapProMono Mendel) 圖3 赫胥黎(RepRapPro Huxley,入門小型機(jī)) 目前全套R(shí)epRapPro赫胥黎套件價(jià)格為688英鎊、無打印的3D零件的套件價(jià)格為563英鎊,可參考網(wǎng)頁:
http://www.reprappro.com/Huxley;
全套三色孟德爾(RepRapProTricolour Mendel)套件價(jià)格為1098英鎊、無打印的3D零件的套件價(jià)格為998英鎊,可參考網(wǎng)頁:
http://www.reprappro.com/Tricolour_Mendel
三色孟德爾的特征:
建造容積: 210x190x140mm
機(jī)器整體尺寸: 500x460x410mm
打印材料: ABS, PLA, 1.75mm直徑熱塑。
建造面: PCB板加熱床減少組裝復(fù)雜度并確保零件不彎曲。
計(jì)算機(jī)接口: USB
X走車: 3個(gè)可調(diào)Z沉積頭。
精度: 0.1mm
分辨率: 0.0125mm
建造速率: 1,800 mm/min
移動(dòng)速率: 12,000 mm/min
沉積速率:33 cm3 / hr
運(yùn)動(dòng): X和Y軸線性滾珠軸承,Z軸低摩擦依格那司軸襯。
有標(biāo)準(zhǔn)打印用內(nèi)嵌microSD卡槽的預(yù)制電子板。
所有打印的3D塑料零件圖紙均可從網(wǎng)頁下載
RepRapPro的電子硬件和控制軟件:
RepRaProp的控制電路板采用梅爾齊(Melzi)電子公司的開源設(shè)計(jì),網(wǎng)址在http://reprap.org/wiki/Melzi,包括電路圖、PCB板等都可以下載,詳見網(wǎng)頁說明。
RepRap的控制用軟件(Firmware)是開源的,固件的詳細(xì)說明在網(wǎng)頁:
https://github.com/reprappro/Marlin
http://reprap.org/wiki/RepRapPro_Huxley_maintenance
源碼可在頁面鏈接地址找到。
有詳細(xì)的赫胥黎(RepRapPro Huxley,入門小型)機(jī)器的英文套件組裝說明,網(wǎng)址在:
http://reprap.org/wiki/RepRapPro_Huxley,以及詳細(xì)的三色孟德爾(RepRapPro Tricolour Mendel)機(jī)器的英文套件組裝說明,網(wǎng)址在:
http://reprap.org/wiki/RepRapPro_Tricolour。
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