摘要：本文介绍3D打印技术的基本知识以及3D打印机的结构分类和组成

3D打印技术这几年得到了快速的发展，在一些特定领域和特定行业逐渐被越来越多的人所接受并大量使用。与之相关的供应链和产业链也日益壮大，并形成了完善的体系。

这次之所以要自己动手制作一台3D打印机，主要有以下两个方面的原因。

一方面是在电子制作的过程中，不可避免的会用到一些非标结构件，例如：器件外壳、面板、机械臂、连杆等等，如果到工厂去生产，开模的费用就很贵，而且数量太少也没法生产，利用CNC数模车床加工也是成本极高。这时，在小批量试验时，使用3D打印来生成需要的结构件，是一个非常好的方法。3D打印非常的灵活，可以随时进行修改。另外就是不会因为只生产一个就成本极高，设计完成的构件的生产成本就是固定的，跟生产的数量没有直接的关系。

制作3D打印机的另一个原因就是在制作的过程中，可以学到很多的机械设计、电路设计以及软件设计等多方面的知识。一边组装，一边了解其设计思想和原理，可以作为以后各种设计工作的一个借鉴。本来直接采购一个3D打印机也不比组装贵多少钱，但自己动手的过程中，能带给我们更多的知识、更多的启发以及更深入的思考，对今后做各种类似的设计工作都很有帮助。

但话也说回来，我应该算个3D打印的新手，在这之前也是知之甚少。可以说有信心，没把握，在从若干个“坑”里爬出来后，终于可以打印出满意的3D作品了。因此要特别感谢众多无私分享经验的3D打印前辈，特别是“123D自习室”的李老师，在我制作3D打印机的过程中，给予了非常大的帮助，在此表示衷心的感谢。因此，我也将我制作中学到的、感悟到的记录下来，分享给大家，希望对大家能有所帮助。

3D打印虽然从发明到现在已经有几十年的历史了，但它也是最近几年才得到越来越多人的应用，逐渐走进每个人的生活的。

3D打印看着很深奥，实际上它和普通打印机的工作原理基本相同，只是它们用的打印材料不一样，比如普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机里面装的是金属、陶瓷、塑料、砂等实实在在的原材料，和电脑连接之后，通过电脑控制把打印材料一层层叠加粘连起来，这样就把计算机上的蓝图变成了实物。这一过程使得设计师和工程师能够创造出形状复杂、结构独特的零件和产品，无论是原型还是定制品，都可以轻松实现。

3D打印技术的蓬勃发展引领着制造业向着全新的方向前进。在这个激动人心的领域中，不同的打印技术以其独特的工作方式和原理为基础，为我们创造出新的制造可能性。

熔融沉积建模（FDM）、光固化、选择性激光烧结（SLS）以及粉末热熔等各种3D打印技术，各自拥有独特的工作原理和流程。每种技术都以其独特的方式将数字化的设计模型转化为实体物体，却又在操作方法和适用范围上有所不同。

我们通常所使用的就是熔融沉积建模（FDM）技术，简单的说，就是将加热后塑料丝，通过打印头逐层堆积来构建物体。

3D打印机有多种架构的组成方式，其中应用比较广泛的是：Prusa i3，也叫龙门架构，跟码头使用的龙门架很像，如下图所示：

XYZ箱体结构是目前3D打印机市场比较流行的一种结构，形状方方正正，有正六边形外框，如下图所示：

还有一种是三角洲结构，通过一系列相关连接的平行四边形来控制打印头在 X、Y、Z 轴上的移动。这种结构相对简单，且打印曲面效果不错，但是因为坐标换算的方式，导致精确度不是很高，现在已经较少用到。

因为是初次制作3D打印机，因此采用结构比较简单，制作容易的龙门架结构，相对来说性价比会更高一些。

3D打印机的整体系统是集机械、控制及计算机技术等为一体的机电一体化系统。3D打印机主要由三个部分组成，主要是电子部分、机械部分和软件部分。

电子部分：系统板、主板、电机驱动板、温度控制板（采用热敏电阻测温一般不需要用到温控板）、加热管、热电偶或者热敏电阻、热床等。

机械部分：现在大部分是采用步进电机带动同步带的方式，有的使用滑台组成XYZ轴，需要电机、支架、同步轮、同步带等。

软件部分：固件、上位机程序、编译烧录软件。

接下来会依次对这几部分进行详细的介绍。