事實(shí)上,現(xiàn)在的3D打印機(jī)可以說是“平民化”了,這得歸功于2013年國外FDM(Fused Deposition Modeling)塑料熔融沉積工藝相關(guān)的專利到期,加上Reprap(https://reprap.org/)開源網(wǎng)站上很多的免費(fèi)3D打印機(jī)制作方案。但是FDM大多數(shù)時(shí)候并不能真正用來生產(chǎn)功能性部件,與FDM相比,選擇性激光燒結(jié)工藝(Selective Laser Sintering)SLS,卻具有出色的機(jī)械、化學(xué)和耐熱性能,可用于原型制作或小批量生產(chǎn)。
工業(yè)級(jí)的SLS 3D打印機(jī)價(jià)格并不低,有一些喜歡動(dòng)手的創(chuàng)客就在琢磨如何自己DIY一臺(tái),既可以滿足打印要求,又可以實(shí)現(xiàn)低成本。其中,相對(duì)簡單的方式是把激光切割機(jī)改造成SLS 3D打印機(jī),這個(gè)解決方案被稱為OpenSLS。經(jīng)過很多人的嘗試和迭代,目前已經(jīng)是一個(gè)相對(duì)完善或者說可行的解決方案;同時(shí)這一開源項(xiàng)目也被發(fā)布在了GitHub(https://github.com/MillerLabFTW/OpenSLS)上。
這里再介紹下SLS 3D打印技術(shù)的工作原理:采用鋪粉將一層粉末材料平鋪在已成型零件的上表面,并加熱至剛好低于該粉末燒結(jié)點(diǎn)的某一溫度,控制系統(tǒng)控制激光束按照該層的截面輪廓在粉層上掃描,使粉末的溫度升到熔化點(diǎn),進(jìn)行燒結(jié)并與下面已成型的部分實(shí)現(xiàn)粘結(jié)。一層完成后,工作臺(tái)下降一層厚度,鋪料輥在上面鋪上一層均勻密實(shí)粉末,進(jìn)行新一層截面的燒結(jié),直至完成整個(gè)模型。
今天,我們給大家介紹一個(gè)不同的SLS 3D打印機(jī)DIY方案,來自捷克的技術(shù)大牛Tomas Starek給我們帶來了詳細(xì)的介紹與記錄,分享他的制作過程。同時(shí),他還把這些過程和相關(guān)資料分享在他自己的博客網(wǎng)站(sls4all.com)上。
Tomas Starek是一位擁有IT和機(jī)械相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的40歲工程師,和我們大家一樣對(duì)3D打印非常的喜愛。據(jù)Tomas介紹說,這個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)開始一年多了,目標(biāo)是設(shè)計(jì)和構(gòu)建功能性的 DIY SLS 3D打印機(jī),讓它將具有工業(yè)SLS 打印機(jī)的主要功能。
雖然這項(xiàng)工作需要不同領(lǐng)域的知識(shí)——力學(xué)、光學(xué)、熱力學(xué)、軟件算法、IT硬件等等。但是Tomas已經(jīng)解決了大部分的問題,同時(shí)決定將項(xiàng)目進(jìn)行免費(fèi)開源,包括所有資料,硬件圖紙、PCB圖紙、STL模型、固件等,甚至包括生產(chǎn)和組裝手冊。
這項(xiàng)DIY的SLS 3D打印機(jī)相關(guān)信息如下。
- 成型尺寸:175 X 175 X 200MM
- 最低層厚:0.1MM
- 加熱控制:粉末室和打印室,加熱元件14個(gè)
- 激光源:5W藍(lán)色激光二極管(波長445nm)
- 連接方式:WIFI、LAN、USB
- 操作界面:7英寸觸摸lcd顯示屏
- 附件組件:4MP車載紅外熱成像攝像頭
- 固件和軟件:修改版KLIPPER固件,自研控制軟件
目前,Tomas在網(wǎng)站已經(jīng)更新了4篇文章,在第一篇中他介紹了為什么要做這個(gè)事情以及當(dāng)前項(xiàng)目的完成進(jìn)度。接下來的3篇就是具體的機(jī)器制作過程分享。
同時(shí)該項(xiàng)目還在進(jìn)行中,并沒有全部完成,其中機(jī)器設(shè)計(jì)和電子器件已經(jīng)完成100%,硬件制造包括框架和運(yùn)動(dòng)部件完成98%,固件和軟件開發(fā)完成75%,機(jī)器部分測試完成65%,相關(guān)文檔完成50%。
硬件部分,Tomas通過Fusion 360進(jìn)行3D打印機(jī)的設(shè)計(jì),整個(gè)框架結(jié)構(gòu)2020鋁型材和3毫米厚的鋁板進(jìn)行拼裝。粉末室尺寸為220x175x200毫米,打印室的尺寸為 175x175x200毫米,有效打印量在150x150x180mm左右。其中鋪料輥采用了反向滾動(dòng)機(jī)構(gòu)。
粉末材料的加熱室非常的關(guān)鍵,只有做好溫度調(diào)節(jié)才能更好的保證打印部件免受不必要的收縮和翹曲。這里同樣使用的材料是鋁板和2020鋁型材,同時(shí)采用150x150mm DC12V/200W的硅膠加熱墊。
硬件告一段落后,就是電器元件了,激光源是5W藍(lán)色激光二極管(波長為445nm),BigTree Tech SKR 1.4 Turbo控制激光、步進(jìn)器和振鏡(龍虎振鏡40K_DT-40),Raspberry Pi 4b 2GB用于控制加熱器、攝像機(jī)和熱像儀,自研的PCB(Inova驅(qū)動(dòng)板)用于讀取熱敏電阻和振鏡信號(hào)處理 3x 步進(jìn)電機(jī)NEMA17,用于Z1、Z2 和roceater,電源采用的是DC 12V/600W (50A) 。
這些就是主要的電路部分,固件是基于Klipper固件做了修改。
目前這項(xiàng)開源的DIY SLS 3D打印機(jī)項(xiàng)目還在進(jìn)行中,如果大家感興趣可以打開鏈接:https://sls4all.com/去官網(wǎng)查看最新更新,也希望國內(nèi)的3D打印愛好者也可以做出一臺(tái)自己的SLS 3D打印機(jī)。
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