前言

在上一篇中简单说了一下3D打印机的原理，这一篇就介绍一下相对主流的3D打印机的结构。提前说明，价格昂贵且难以DIY的SLS机型这里不会涉及，只讲FDM和DLP机型。

实在懒得配图了，你们自己搜关键词找图吧

P.S.下文中提到的调校是指装配完成后消除间隙/松紧同步带等提高稳定性及精度的操作，不涉及平台调平。

FDM机型简介

挤出机构

FDM作为目前最为主流的3D打印机，只考虑机械结构的话基本可以分成两部分，运动机构和挤出机构。先谈挤出机构，因为挤出机构最为简单，视挤出电机的位置分为两类————近程挤出和远程挤出。  

近程挤出的电机与喷头距离很近，因此可以打印柔性耗材。此外挤出力也较大，可以使用线径较粗的耗材，效率较高。但是缺陷也很明显，那就是挤出电机和喷头作为一个整体惯性较大，在开环控制下，贸然调高速度很容易使运动机构丢步造成打印失败。而闭环方案由于电机和加速度传感器相对昂贵，加上控制程序很难写，所以相对少见。

远程挤出则相反，挤出电机固定在机架上，耗材穿过一根弹性管通入喷头。优点在于喷头很轻，惯性较小，很容易实现高速打印。缺点则是挤出力经过漫长管道摩擦会有一定损耗，随着管道形变，挤出力也会有波动，稳定性稍差，且无法打印柔性耗材。  

运动机构

顾名思义，运动机构负责使打印平台/喷头运动至合适的位置。上一篇提到过，3D打印机的实质是一台数控机床，涉及到XYZ三轴的运动，因此我们就从这个角度来进行分类。

按照XYZ三轴的运动是否孤立分为孤立型和耦合型。孤立型的定义是三轴各由独立的电机进行驱动。而耦合型则是至少有两轴的运动是共同由同一组电机进行驱动的。按照顺序，先谈孤立型。（下文的代号是我瞎起的）  

i3结构（孤立）

i3作为孤立型的典范，脱胎于工业上的龙门铣床。特点是有一个龙门架负责Z轴和X轴方向上的运动，而平台则负责Y轴运动。随着机型的小型化，龙门逐渐演变成单悬臂，也就是如今的悬臂结构（小鲁班就采用了这个结构）。i3结构是成本最低廉的，由于平台不是在Z轴上，调校也较为容易。但也正是由于平台水平移动导致空间利用率低，以及XY轴负载并不相同，对于强迫症来说可能难以接受。

Utimaker结构（孤立）

之所以称之为Utimaker结构是因为Utimaker的机子普遍采用这一结构。结构特点是平台在Z轴，两根正交滑杆分别在X轴和Y轴运动，其交点处为喷头。该结构相对复杂，调校较为困难，但调校得当可以说是同步带驱动中精度最高的机型。值得一提的是，由于XY轴孤立，当斜向运行时，速度会提高而精度则会降低（速度变为√2倍，精度同理）。

Core-XY与H-Bot结构（XY耦合）

Core-XY与H-Bot结构则是耦合型中不得不提的结构，H-Bot是Core-XY的变体。二者的特点是两个电机共同驱动一根同步带实现XY轴的运动，平台在Z轴运动。该结构远比Utimaker结构简单，也相对易于调校，同时空间利用率很高（非常适合小型化），可以说是小尺寸DIY的首选结构。唯一的缺陷是由于同步带弹性形变，无法把打印机做的很大。

此外补充一下，Core-XY的同步带是交叉的，因此无法放置于同一平面（不过有办法解决，之后我会单独写一篇文章说明一下）。H-Bot由于精简了皮带缠绕方式，可以放置于同一平面，但是带来的副作用是横梁受力不均，需要在横梁两端加装额外的导向机构，因此也不适合大型化。设计H-Bot机型时，如果打印区域为长方形，最好将横梁置于和短边平行的位置，以尽可能缩短横梁长度。

Delta结构（XYZ耦合）

Delta在国内又被称作三角洲，脱胎自工业中的并联臂结构。特点是平台完全固定，三个电机控制三根并联臂，并联臂交汇处为喷头。唯一的固定平台的结构形式，成本之低廉已经赶超了龙门i3。精度与球关节的质量和电机滑轨直接挂钩，因此向来参差不齐（好处也有，基本无需调校）。不过本身结构非常有特点，极具观赏性。此外由于Delta通常搭配远程挤出，喷头速度很快，可以完成无支撑搭桥这种高端操作（Utimaker也可以）。

DLP机型

由于激光振镜价格极为高昂，可DIY的光固化打印机基本上只剩下了基于DLP投影仪的魔改型。虽然光固化打印机只有一个液缸和升降平台，实际上却有正置与倒置两种结构。

正置（自下而上）结构

正置结构是早期的光固化打印机普遍采用的结构，现在已经逐渐淘汰了（部分SLA机型还在用）。打印时平台从液缸表面沉入液缸，紫外光从液缸上方向液面照射，模型自下而上打印。因此模型最大高度取决于液缸深度。优点是对液缸没什么要求，也很容易做的很大。缺陷也很明显，打印一次就需要一缸树脂（无论模型大小），很浪费（树脂不能长时间放置在液缸里），所以民用机很少采用这种结构了，工业机可能还在用（工业机太贵了，不是很了解这一块）。

倒置（自上而下）结构

现在民用级光固化打印机的主流结构，也常见于diy机型。平台倒置，平面朝下，从液缸底部开始逐渐上升，紫外光从缸底向上照射，模型自上向下打印。要求液缸底部极其平整且需要涂敷不粘涂层（因为固化的树脂为紧贴缸底这一层，也就是说会粘在缸底），打印的最高高度与液缸深度无关，只与平台行程有关。此外打印时只需要缸底有一层树脂即可，可以边打印边添加树脂。便捷性和经济性都远高于正置结构。

结尾

到此为止，完结撒花！

码字不易，给个三连呗Orz