一種非常有趣且價(jià)格低廉的四軸3D打印機(jī)概念已經(jīng)問(wèn)世。

或許大家已經(jīng)習(xí)慣了通過(guò)笛卡爾坐標(biāo)系來(lái)理解3D打印，但今天要介紹的這臺(tái)四軸3D打印機(jī)，將徹底顛覆你的認(rèn)知，因?yàn)樗c我們以往見(jiàn)過(guò)的任何設(shè)備都截然不同。

這款機(jī)器由Joshua Bird設(shè)計(jì)，被命名為“四軸極坐標(biāo)3D打印機(jī)”。它采用了極地打印床和旋轉(zhuǎn)擠出機(jī)設(shè)計(jì)，能夠打印超過(guò)90度懸垂角的部分，突破了傳統(tǒng)3D打印的限制。此外，這款打印機(jī)的相關(guān)開(kāi)源資料已經(jīng)全部發(fā)布在Github上。如果你有興趣制作一臺(tái)，則所需零件的總成本只需大約在300-400美元之間。

在正式認(rèn)識(shí)這款全新的機(jī)器之前，讓我們先來(lái)了解一下什么是極坐標(biāo)3D打印機(jī)。

這是一種基于極坐標(biāo)系統(tǒng)（使用角度和半徑坐標(biāo)）進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制的3D打印設(shè)備，通常采用旋轉(zhuǎn)平臺(tái)和懸臂結(jié)構(gòu)，取代了傳統(tǒng)笛卡爾坐標(biāo)系的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)軸。這種設(shè)計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)靈活的優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些弊端：運(yùn)動(dòng)精度受限、控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，同時(shí)打印區(qū)域的利用率較低，進(jìn)而影響了打印質(zhì)量和應(yīng)用范圍。

極坐標(biāo)3D打印機(jī)配有一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的打印頭

在理解了極坐標(biāo)3D打印機(jī)的概念后，我們?cè)賮?lái)看看這臺(tái)與眾不同的四軸極坐標(biāo)3D打印機(jī)。

它采用了一個(gè)旋轉(zhuǎn)構(gòu)建平臺(tái)和一個(gè)“Core R-Theta”工具頭，后者類(lèi)似于CoreXY運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，同樣使用一對(duì)步進(jìn)電機(jī)和一條連續(xù)的同步皮帶來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸。但不同之處在于，這里驅(qū)動(dòng)的并非兩個(gè)線(xiàn)性軸，而是通過(guò)電機(jī)的協(xié)同運(yùn)動(dòng)，使整個(gè)打印臂沿著構(gòu)建平臺(tái)的半徑方向進(jìn)出，同時(shí)能夠讓打印頭旋轉(zhuǎn)接近90度。

具體而言，如果皮帶以交替方向拉動(dòng)，則工具頭會(huì)進(jìn)出。如果皮帶以相同方向拉動(dòng)，則噴嘴會(huì)旋轉(zhuǎn)。

所以，當(dāng)我們觀(guān)看這臺(tái)機(jī)器運(yùn)動(dòng)時(shí)，最直觀(guān)的感受是噴嘴在打印過(guò)程中可以旋轉(zhuǎn)，而打印平臺(tái)也在旋轉(zhuǎn)，整個(gè)系統(tǒng)看起來(lái)沒(méi)有任何部分是靜止的。但是，當(dāng)打印頭垂直于平臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)，它的表現(xiàn)類(lèi)似于一臺(tái)傳統(tǒng)的極坐標(biāo)3D打印機(jī)。但通過(guò)傾斜打印頭，它能夠打印無(wú)需支撐的陡峭懸垂結(jié)構(gòu)。

不只是硬件上的改變，軟件更需要單獨(dú)定制

根據(jù)以上的介紹，我們或許已經(jīng)開(kāi)始好奇，到底什么樣的軟件可以完成如此復(fù)雜的挑戰(zhàn)。事實(shí)上，目前的典型切片軟件如Cura、OrcaSlicer等并不具備這種功能。為此，Joshua單獨(dú)開(kāi)發(fā)了一款名為快速?gòu)较蜍浖墓ぞ?，這是一款專(zhuān)門(mén)的非平面切片機(jī)。與此同時(shí)，為適配硬件，機(jī)器的固件也進(jìn)行了相應(yīng)的修改。

因此，如果這臺(tái)機(jī)器想要走向更成熟，軟件問(wèn)題可能是一個(gè)急需解決的挑戰(zhàn)。畢竟，并不是每個(gè)人都是編程專(zhuān)家，易用性將是決定這類(lèi)設(shè)備能夠走多遠(yuǎn)的關(guān)鍵因素。

目前，這臺(tái)3D打印機(jī)通過(guò)旋轉(zhuǎn)噴嘴已經(jīng)可以打印沒(méi)有支撐的簡(jiǎn)單部件，但仍存在一些限制。不過(guò)，Joshua表示他正在對(duì)軟件進(jìn)行優(yōu)化，未來(lái)這臺(tái)機(jī)器將能夠打印任何無(wú)需支撐的物體。

可以想象，如果有一天我們的3D打印機(jī)能夠輕松地打印任意幾何形狀，而無(wú)需使用支撐材料，那將是一件多么令人興奮的事情。

如果設(shè)備廠(chǎng)商看到這一優(yōu)勢(shì)，或許也會(huì)在不久的將來(lái)考慮將其引入產(chǎn)品中。當(dāng)然，要將這個(gè)概念完善到商業(yè)化水平，還需要進(jìn)行大量的工作，但可以確定的是，隨著它的開(kāi)源，肯定會(huì)有越來(lái)越多的人愿意嘗試。

一種非常有趣且價(jià)格低廉的四軸3D打印機(jī)概念已經(jīng)問(wèn)世。

或許大家已經(jīng)習(xí)慣了通過(guò)笛卡爾坐標(biāo)系來(lái)理解3D打印，但今天要介紹的這臺(tái)四軸3D打印機(jī)，將徹底顛覆你的認(rèn)知，因?yàn)樗c我們以往見(jiàn)過(guò)的任何設(shè)備都截然不同。

這款機(jī)器由Joshua Bird設(shè)計(jì)，被命名為“四軸極坐標(biāo)3D打印機(jī)”。它采用了極地打印床和旋轉(zhuǎn)擠出機(jī)設(shè)計(jì)，能夠打印超過(guò)90度懸垂角的部分，突破了傳統(tǒng)3D打印的限制。此外，這款打印機(jī)的相關(guān)開(kāi)源資料已經(jīng)全部發(fā)布在Github上。如果你有興趣制作一臺(tái)，則所需零件的總成本只需大約在300-400美元之間。

在正式認(rèn)識(shí)這款全新的機(jī)器之前，讓我們先來(lái)了解一下什么是極坐標(biāo)3D打印機(jī)。

這是一種基于極坐標(biāo)系統(tǒng)（使用角度和半徑坐標(biāo)）進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制的3D打印設(shè)備，通常采用旋轉(zhuǎn)平臺(tái)和懸臂結(jié)構(gòu)，取代了傳統(tǒng)笛卡爾坐標(biāo)系的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)軸。這種設(shè)計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)靈活的優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些弊端：運(yùn)動(dòng)精度受限、控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，同時(shí)打印區(qū)域的利用率較低，進(jìn)而影響了打印質(zhì)量和應(yīng)用范圍。

極坐標(biāo)3D打印機(jī)配有一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的打印頭

在理解了極坐標(biāo)3D打印機(jī)的概念后，我們?cè)賮?lái)看看這臺(tái)與眾不同的四軸極坐標(biāo)3D打印機(jī)。

它采用了一個(gè)旋轉(zhuǎn)構(gòu)建平臺(tái)和一個(gè)“Core R-Theta”工具頭，后者類(lèi)似于CoreXY運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，同樣使用一對(duì)步進(jìn)電機(jī)和一條連續(xù)的同步皮帶來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸。但不同之處在于，這里驅(qū)動(dòng)的并非兩個(gè)線(xiàn)性軸，而是通過(guò)電機(jī)的協(xié)同運(yùn)動(dòng)，使整個(gè)打印臂沿著構(gòu)建平臺(tái)的半徑方向進(jìn)出，同時(shí)能夠讓打印頭旋轉(zhuǎn)接近90度。

具體而言，如果皮帶以交替方向拉動(dòng)，則工具頭會(huì)進(jìn)出。如果皮帶以相同方向拉動(dòng)，則噴嘴會(huì)旋轉(zhuǎn)。

所以，當(dāng)我們觀(guān)看這臺(tái)機(jī)器運(yùn)動(dòng)時(shí)，最直觀(guān)的感受是噴嘴在打印過(guò)程中可以旋轉(zhuǎn)，而打印平臺(tái)也在旋轉(zhuǎn)，整個(gè)系統(tǒng)看起來(lái)沒(méi)有任何部分是靜止的。但是，當(dāng)打印頭垂直于平臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)，它的表現(xiàn)類(lèi)似于一臺(tái)傳統(tǒng)的極坐標(biāo)3D打印機(jī)。但通過(guò)傾斜打印頭，它能夠打印無(wú)需支撐的陡峭懸垂結(jié)構(gòu)。

不只是硬件上的改變，軟件更需要單獨(dú)定制

根據(jù)以上的介紹，我們或許已經(jīng)開(kāi)始好奇，到底什么樣的軟件可以完成如此復(fù)雜的挑戰(zhàn)。事實(shí)上，目前的典型切片軟件如Cura、OrcaSlicer等并不具備這種功能。為此，Joshua單獨(dú)開(kāi)發(fā)了一款名為快速?gòu)较蜍浖墓ぞ?，這是一款專(zhuān)門(mén)的非平面切片機(jī)。與此同時(shí)，為適配硬件，機(jī)器的固件也進(jìn)行了相應(yīng)的修改。

因此，如果這臺(tái)機(jī)器想要走向更成熟，軟件問(wèn)題可能是一個(gè)急需解決的挑戰(zhàn)。畢竟，并不是每個(gè)人都是編程專(zhuān)家，易用性將是決定這類(lèi)設(shè)備能夠走多遠(yuǎn)的關(guān)鍵因素。

目前，這臺(tái)3D打印機(jī)通過(guò)旋轉(zhuǎn)噴嘴已經(jīng)可以打印沒(méi)有支撐的簡(jiǎn)單部件，但仍存在一些限制。不過(guò)，Joshua表示他正在對(duì)軟件進(jìn)行優(yōu)化，未來(lái)這臺(tái)機(jī)器將能夠打印任何無(wú)需支撐的物體。

可以想象，如果有一天我們的3D打印機(jī)能夠輕松地打印任意幾何形狀，而無(wú)需使用支撐材料，那將是一件多么令人興奮的事情。

如果設(shè)備廠(chǎng)商看到這一優(yōu)勢(shì)，或許也會(huì)在不久的將來(lái)考慮將其引入產(chǎn)品中。當(dāng)然，要將這個(gè)概念完善到商業(yè)化水平，還需要進(jìn)行大量的工作，但可以確定的是，隨著它的開(kāi)源，肯定會(huì)有越來(lái)越多的人愿意嘗試。