作者归档:zamin

DIY动手打造自动无轨悬浮门(5):把镀锌钢管焊接成门框

决定自己动手做这个自动无轨悬浮门的时候,唯一不确定是否可以做好的部分就是焊接了。因为除了大学里的金工实习碰过一次电焊以外,我从来没有用过这个东西,更不用说自己家里备一台电焊机了。焊接还分气焊、电阻焊、电弧焊接、感应焊接以及激光焊接等等,真是名目繁多数不胜数,这里就不展开讨论了。我想说的,庆幸自己做了一个明智的决定,选择电弧焊接,焊接机就像普通家用电器一样插到插座里即可使用。对于小项目自用而言再适合不过了。当然不好的一方面是,电弧焊接技巧似乎上手有点难,需要一定时间的操练,但是一旦掌握到诀窍,电弧焊接就会变成很有意思的工作。

实拍我自己的焊接的焊点图,说实话比较难看,对于初学者来说就不要要求太高了,不过关键是焊牢了!

实拍我自己焊接的各焊点图,说实话比较难看,对于初学者来说就不要要求太高了,不过关键是焊牢了!

我购买了一台型号为BX1-200C1的电弧焊接机,输出电流最大为200A。这是一台手提式焊接机,不过真的想提起来十分的倒要花点力气——重,机器里面全是厚实的线圈!操作界面及其简单,纯手动,没有任何电子屏等花哨的部件。通过顺时针旋转旋钮可以加大电流的输出,逆时针则减小。这个旋钮实际上是带动一根铁芯从线圈中间穿入穿出,从而调节交流电的变压比。

BX1-200C1电焊机的控制面板

BX1-200C1电焊机的控制面板

这台BX1-200C1电焊机需要自己接上电源插头,原包装里面只有裸线。可以通过电缆的颜色来区分其各自的角色,其中:棕色为火线;蓝色是中性线;绿/黄线是接地线。由于焊接的时候功率较大,插座的电流需要15A,低于15A可能会频繁跳闸。

接线示意图:棕色(火线);蓝色(中性线);黄绿色(接地线)

接线示意图:棕色(火线);蓝色(中性线);黄绿色(接地线)

固定好需要焊接的金属部件是取得良好的焊接效果的关键步骤。需要焊接的零件必须牢固地夹在一起。类似于架设铁柱中使用的办法,我用了两根长度完全相同的木料垂直地“顶”在门框的上框和下框中间,以保证这两根钢管严格平行。下面照片里可以看出,我使用了在“运输”这个环节中使用过的捆绑带把所有东西扎在一起,以便后面的电焊工作。

长木料和捆绑带被用来固定钢管

长木料和捆绑带被用来固定钢管

移门的门框焊接差不多完成之后,就可以把它挂在柱子的滑轮上了。5.4米长的门框要比预计的来得还要大,所以我不得不清除一些植被来腾出一些地方。因为只是几根钢管而已,所以重量上还没有超过可控范围,不过把这个门框挂在滑轮上这个步骤我还是让几个人和我一起合力完成。门挂上去以后我继续焊接了一些其他钢管上去,比如对角线,来加固门框的结构。不过门框树立起来以后要比躺在地上的时候焊接起来省力不少。

把焊接好的门框架在柱子上,门框将骑在滑轮组上。

把焊接好的门框架在柱子上,门框将骑在滑轮组上。

门处于“关闭”位置。只是门框所以重量很轻,现在滑起来十分轻便。

门处于“关闭”位置。只是门框所以重量很轻,现在滑起来十分轻便。

门处于“打开”位置。

门处于“打开”位置。

DIY动手打造自动无轨悬浮门(4):省钱的钢管相贯线槽口开制方法

根据当初的方案铁柱竖起完成之后就是组装铁门框了。

不同于方形铁管,圆形铁管相互连接在一起,特别是垂直相连的时候,必须对铁管的切口做相贯线槽口处理才能使得管材能紧密贴合在一起,这样有利于焊接出十分牢固的结构。专业的相贯线切割机价格十分昂贵,尤其是铁管直径大于5厘米的型号。而且对于只需要使用若干次的单个项目而言,这笔投资就显得不怎么划算了。在网上搜寻了一下,最后决定用开孔器钻头来做相贯线槽开口。一个双金属开孔器钻头花不了多少钱,但是能做出相当不错的效果。注意不要使用给木头开孔的钻头,那种钻头磨损很快。

我使用直径为6厘米的开孔器对相同直径的铁管开相贯线槽,效果非常好。有人提议用稍大口径的钻头,比如6.25厘米的来开6厘米的圆管,这样留出一定调整空间。实际测试下来确实可以,但是我更加喜欢6厘米相同口径的。

一些技巧及使用心得:

  1. 定位中心钻孔是必须的。没有这个辅助孔开孔器根本没法在圆管上开槽。
    开槽之前先钻定位孔,正反面都要钻穿,并保持垂直于管子的方向。

    开槽之前先钻定位孔,正反面都要钻穿,并保持垂直于管子的方向。

    开孔器的定位钻插在之前钻好的定位孔里。

    开孔器的定位钻插在之前钻好的定位孔里。

  2. 我用的开孔器最深只有4厘米,要开6厘米的圆管,只能分两次切割。中间需要将圆管反转180度从反面切。所以事先在钻定位孔的时候需要将孔钻穿整个管子,这样正反两面切割的时候可以对齐。

    正反两刀完成一个相贯线的开制。

    正反两刀完成一个相贯线的开制。

  3. 本方面最佳适用于需要T型连接的圆管,相贯线只需要在竖管的顶部开,开槽角度为截面90度。我没有尝试过非90度的斜方向开槽,不过我想如果你有一根足够长的麻花钻钻出斜向的中心定位孔,开孔器应该也可以开出斜向的相贯线槽口。针对对角线方向(45度)连接的圆管,我采用的办法是用切割机按22.5度角切出两个斜面,从下面的照片可以看出,用这样方式切出来的槽口,肯定不如相贯线那么吻合,但相差也不太大,多用点电焊应该可以完全封上。
    T型连接的管子,可以准备电焊了。

    T型连接的管子,可以准备电焊了。

    对角线方向连接的管子,可以准备电焊了。

    对角线方向连接的管子,可以准备电焊了。

  4. 小心+耐心。用钻孔器在原铁管上开制相贯线槽口的方法确实便宜,但比较耗时,而且过程中会产生大量的热。可以使用一些润滑油来保护开孔器上的刀刃。时不时停下来休息一会以减少工具的磨损,更重要的是给自己也放松一下。

DIY动手打造自动无轨悬浮门(3):如何一个人架设10厘米口径的铁管柱

项目所需的材料到齐以后,就要正式开工了!第一步就是架设门柱子。

门柱子材料选用10厘米口径的镀锌铁管,主要是出于耐用以及受力方面的考量。一开始的时候还在犹豫,10厘米是不是有必要。做完以后才发觉10厘米柱子是必须的,要知道整个门的所有重量完全只有两根这样的柱子来承担,而且当门处于关闭状态时,整个门的重心要偏离最近的一根柱子差不多快2米,杠杆效应使得分别加在这两根柱子上得力实际上要大于门的重量。所以一定要结实!在第一篇的方案里提到过,10厘米口径铁管总长为2.7米,其中露出地面部分是1.8米,埋在地下0.9米。为此,我挖了两个30厘米直径,深度为1.1左右的洞。

使用尼龙线和水平仪来确保洞的位置。

使用尼龙线和水平仪来确保洞的位置。

挖洞和不时一件轻松的事情,这个尺寸看上去挺大了,但是如果可以让我重来,我一定会再挖得大些。不过就目前来看,这个洞大小合适,架设好的柱子坚固可靠。小技巧:挖洞的时候做到底部略大于开口;在需要铺设的铁管上添加一些“凸出物”,用来增加铁管和水泥的咬合力。

让柱子能更牢固地竖在泥土里的办法。

让柱子能更牢固地竖在泥土里的办法。

“柱子横钩”。我用了一些其他铁管的废料用螺丝固定在铁管侧面。

“柱子横钩”。我用了一些其他铁管的废料,用螺丝固定在铁管侧面。

一切准备就绪,可以着手把柱子竖起来灌水泥了。可是真的把圆铁管竖起来了才发觉这东西太重。少说有30~40公斤吧,而且我没有帮手。如果两个人合力做这件事情的话,一个人可以扶着铁管努力保持其竖直,另外一个人可以用水平仪进行测量和调整。为了能够一个人独立完成这个任务,我想出了一个办法:用捆绑带将铁管吊在横于洞口的木料上。这样一边推一边调整就比较轻松了。

把沉重的铁管吊在木料上

把沉重的铁管吊在木料上

另外需要注意的事项是必须保持两根柱子严格平行,这听上去有点冗余:既然两根柱子都绝对竖直了,那不是意味着他们相互平行了吗?没错!但是我对自己水平仪的使用并不是很有把握,所以需要加上第二道保险,我的做法是锯出两根长度一模一样的木料,分别垂直撑在两根铁管的中间偏上和偏下,形成一个“长方形”来保证垂直和平行。

中间撑两根一模一样长度的木料,以保证铁管的相互平行。

中间撑两根一模一样长度的木料,以保证铁管的相互平行。

用其他木料将铁管固定,以便接下来浇灌混凝土。

用其他木料将铁管固定,以便接下来浇灌混凝土。

混凝土浇灌完毕,这是混凝土干了以后的照片,我刷了一层油漆起到保护作用。

混凝土浇好并抹了一层漆。

混凝土浇好并抹了一层漆。

下面一张照片里面是我从Hoover Fencing Co.,订购的滑轮组,一套四个,非常重!

无轨移门的滑轮组

无轨移门的滑轮组

柱子立起来了,接下来就是组装门框子了。动手之前,我先临时地将门框管材架设在一起,实地试了试尺寸。用同样的办法,我根据之前算好的长度锯了两根同样的木料作为支撑,做出一个临时的门。看上去很合适。

两根竖直木料撑起零时门框

两根竖直木料撑起零时门框

DIY动手打造自动无轨悬浮门(2):如何自己运送超尺寸管材

有了设计方案以后,第一步要做的事情就是购买材料。众多原材料中比较难处理的是长度为5.4米的管材。因为我不打算让厂家送货上门而支付送货费,所以就必须自己搞定。我的面包车可以放下最长不超过3.3米的物品。简单的方法:可以让多出来的1.1就伸出车尾后方。不过考虑到要跑一段高速公路,还是放弃这样做。取而代之,我打算将管子架在车顶上来运送,可是我的车子车顶上没有行李架……好吧,那我就来做一个架子。

管子的直径是6厘米,所以我就在两块木板上钻两个6厘米直径的孔。将该木板立起,分别放置于车头部分和车尾部分。管子最后就会从这两个孔里穿过。

一对木夹子分别放在车顶前侧与后侧。管子将从中间穿过。

一对木夹子分别放在车顶前侧与后侧。管子将从中间穿过。

接下来要把这两块木板固定在车顶,我使用了捆绑带。让捆绑带穿过木板上另外钻的小孔,然后绕一圈车顶,收紧,直到木板牢牢被固定住为止。

捆绑带将木夹子压在车顶上。

捆绑带将木夹子压在车顶上。

这样管材应该会被牢牢地压在车顶上了,但是水平方向上的固定还没有保险。设想如果在高速公路上被追尾或者来个急刹车,管子搞不好就会像炮弹一样被“抛射”出去。所以我做了另外两个“木夹子”,相同的构造,只是比较短一点,分别夹在管材的两端,然后再用绳子绑在前方的引擎架和后方的后窗柱子上。

另外一组木夹子,夹住长管子的两端,并绑在车身上。以限制材料前后方向的松动。

另外一组木夹子,夹住长管子的两端,并绑在车身上。以限制材料前后方向的松动。

当然别忘了小红旗。最后在出发前尝试了几个急刹车,管材稳稳地被钉在车顶!

离开管材店之前。

离开管材店之前。

到达目的地以后,管子依然原地不动地绑在车顶上。

到达目的地以后,管子依然原地不动地绑在车顶上。

从上方看这个临时的“行李架”。

从上方看这个临时的“行李架”。

 

 

DIY动手打造自动无轨悬浮门(1):制定方案

下面的图片展示了移门完工前后的对比。接下来我以这篇文章为开头,详细讲述我是如何从零开始DIY自制无轨悬浮自动移门的。

无轨悬浮移门完工前后对比图

无轨悬浮移门完工前后对比图

后院的老式木门用起来很不方便,每次汽车进出都要上车下车手动开关们,所以考虑新造一个自动的门方便进出。找人做,或者自己做?当然也有商家出售半成品,自己拿来回来安装,价格也不便宜,而且还是要自己动手。考虑了一段时间,自己也做了不少功课,最后决定,完全自己动手从零做起!

制定的方案如下:移门选用“无轨悬浮”设计,这样免去了普通移门需要铺平水泥地以及架设轨道的麻烦;使用镀锌圆铁管做框,因为成本低;门框的铁管用直径为6厘米的管子,柱子用10厘米的管子;后院进出口宽度为3.6米,这样就需要做一个5.4米左右宽的门;门框高度做成1.5米,然后钉上1.8米高的木篱笆板。为了能够“钳住”1.5米高的门框,支撑用的柱子露出地面部分不能少于1.8米,埋设支撑用铁管要求地下部分长度不能短于地上部分的1/2,所以10厘米铁管的长度就必须至少2.7米。使用齿轮传动的移门自动开门电机,可以避免链条传动带来的噪音;出于同样的原因,我选用尼龙滚轮来滑动移门。

无轨悬浮移门构造示意图,courtesy by Hoover Fence CO.

无轨悬浮移门构造示意图,courtesy by Hoover Fence CO.

经过前后差不多三个月每个周末的辛苦工作,我们的移门总算完工了!这个系列的文章讲带你从头走过我是如何从零打造无轨悬浮自动移门的。请看完工后的移门自动开关视频:

 

用自制的回流焊炉焊制高密度贴片LED阵列

先来看一段视频为快!

最近有一个项目需要焊接600多个高亮度贴片小LED到电路板上。LED选用飞利浦Philips Rebel Z ES系列白色灯珠,大小只有区区1.6 x 2.0毫米,基本上属于掉到地上就找不到的那种尺寸…这么小的LED一字排开相距只有2.5mm。更糟糕的是,这种LED的焊盘都在底部,从侧面根本就无法用电烙铁来焊。

飞利浦Rebel Z ES白色LED和一元硬度比大小

飞利浦Rebel Z ES白色LED和一元硬度比大小

不过我之前自制过一个回流焊炉,用这个回流炉成功焊接过高密度贴片的芯片,所以这次决定还是自己动手,把回流焊的零部件尺寸和密度纪录继续变小。从设计电路板开始,充分考虑到回流炉的特性设计焊盘大小和形状,调整激光切割的网板,一直到最终成功焊好这么多LED!没想到我桌上这个小焊炉还是可以做出挺精密的东西来!

如何用回流焊炉对高密度贴片电路板进行元器件更换

最近在忙的一个DIY电路板项目要用到三片PICOR系列PI3301降压变换器(buck converter)电源模块。不幸的是这款芯片是123脚的高密度LGA封装。更要命的是这个项目需要三片该芯片并行同步工作从而获得大电流输出。也就是说,如果任何一片芯片没有焊接好,那整个DC/DC降压电源模块就无法按要求高效工作。我怎么样才能使用回流焊炉(reflow oven)来完成这个工序呢?

123脚的LGA封装,PI3301我自制的电路板回流焊炉成为工作台上不可或缺一员已经超过了一年。我使用它完成了许多表面封装芯片的回流焊接工作,最小的是只有2毫米宽的Philips Rebel Z LED。但是我还没有尝试过类似LGA或者BGA的高密度贴片芯片。所以,我从制作网板开始、认真抹上锡膏、放置元器件、直到最后烘烤!很快,我就拿到了焊好的板子了:

三片并行同步的PIC3301降压芯片。

三片并行同步的PIC3301降压芯片。

从外表上看各个元器件都完好的焊接好了。但是没有X光检查设备,我没有办法知道这三块芯片各123个管脚是否确实焊接到位了。我能做的就是给整个电源模块加载了一些发热电阻进行负荷测试。差不多5分钟以后,我得到这个结果:

最右边的芯片不工作

最右边的芯片不工作

左边两组开始发热;最右边的却没有变化。那很明显没有变化的这个不在工作,一般就是不良焊接所致了。那么我怎么才能在不影响左边两组芯片的情况下修好右边的这片呢?换句话说,有没有可能只对右边的进行加热修复呢?我有了下面的主意:

只将需要加热的部分伸入烤箱

只将需要加热的部分伸入烤箱

锡膏加热到熔化的时候甩一下电路板

锡膏加热到熔化的时候甩一下电路板

虽然这样子使用回流焊炉貌似“有伤大雅”,但效果却很好!只有右边伸入烤箱内部的电路板被加热。我使用了一些零碎的电板板和金属板将烤箱开口遮挡住,没想到隔热效果很不错,烤箱内部仍然可以加热到高温。

我所需要做的就是耐心等待,直到我的PID温度控制器将温度加热到了摄氏230度左右。接着就是甩一下电路板,由于230可以将焊锡熔化,上面的元器件很容易就被甩落。

Components_Removed

 

用吸锡编带清理一下焊盘,我就可以开始准备再次回流焊接了!

Apply_Paste_W_Stencil

 

Put_On_New_Components

元器件放置完毕,可以烘烤了!同样的,我只将右边一侧伸入烤箱内部。4分钟的功夫就“烤”好了:

Reflow_Rework_Done经过测试,三片降压变换电源芯片挂上大负荷以后同时发热。这样我就成功地通过部分加热的方式用回流焊更换了高密度封装芯片(拔片以及重焊)。

 

Microchip公司16位单片机dsPIC33E/PIC24E系列bootloader的开发(5)

Bootloader必须百分百可靠。换句话说,bootloader永远是一个无名英雄,躲在芯片的flash里面,在必要时发挥其作用。它不能在任何时候被自己擦除或者覆盖。然而,如果你了解单片机bootloader的实现机制,你不难发现bootloader说到底也只是一段存储在flash空间里的二进制代码而已,与你其他的应用程序无二。因此,bootloader是可以被擦除或者覆盖的。一个设计优秀的bootloader可以避免绝大部分的自毁式错误,但却无法避免由于硬件异常而造成的此类错误。尽管硬件异常五花八门,有不可预测性。但我们任然可以通过一定的软件机制来保护bootloader免遭损坏。

举例来说,当单片机闪存第0页被擦除后,却由于某些原因(比如IO错误,跳电等)紧跟其后的自我重编程操作无法完成,那单片机的bootloader就丢失了位于闪存最前端最重要的跳转重置(GOTO-RESET)命令行。造成的结果就是在单片机冷启动以后无法正确找到bootloader,从而“挂死”。如果你不是很明白为什么单片机闪存0页0行对bootloader的重要意义,为什么这么重要的闪存内容必须每次都要擦除并重新编程,请阅读我本系列文章的第一篇

为了避免类似上述硬件异常所造成的bootloader损坏,我在这里设计了一种“回滚”机制,保存bootloader免遭丢失GOTO-RESET指令的危险。简而言之,一个用于“回滚”的覆盖标识变量用来监控单片机闪存中的GOTO-RESET指令是否被擦除。在每次执行bootloading之前,回滚机制首先将GOTO-RESET中的指令保存在另外一个安全的地方,然后执行擦除。一旦发生了擦除操作,覆盖标识变量就被设置为1,表明单片机原有的GOTO-RESET已被存在另外一个地方,该指令位置已被清空。而后续程序一旦发现正常的bootloader无法完成,而该变量值却任然为1,那就启动“回滚”,即将保存在他处的原GOTO-RESET指令重新写回到原来位置。那尽管这次bootloader失败了,但单片机任然可以正常启动,继续在必要的时候执行bootloader工作。显而易见,该标识变量只有在一次bootloader顺利完成之后才会被重置为0,表明无须对GOTO-RESET进行回滚。

        .bss
bt_Addr:.space 6

; 两个GOTO指令(6字节)用于指向bootloader的起始地址
; 该6字节指令位于闪存第0页第0行

下面是我在单片机中实现的回滚机制代码,注释在代码中间。你当然可以用不用的方式来实现

Roll_Bk:
; 读入写锁存
mov     #0xFA, W0
mov     W0, TBLPAG
mov     #0, W0

; 缓存变量bt_Addr已经保存了GOTO-RESET指令内容。
; 是“抢”在该指令被删除之前保存下来的
mov     #bt_Addr, W1
tblwth.b    [W1++], [W0]
tblwtl.b    [W1++], [W0++]
tblwtl.b    [W1++], [W0++]
tblwth.b    [W1++], [W0]
tblwtl.b    [W1++], [W0++]
tblwtl.b    [W1], [W0]

; 将bt_Addr中的内容写入地址0.
; 导入地址
mov     #0, W0
; W0此时是0,即GOTO-RESET的地址是0,位于闪存的最前端。
mov     W0, NVMADRU
mov     W0, NVMADR
; 赋值NVMCON使其开始编程。
mov     #0x4001, W0
rcall   Write
return

在Altium Designer中制定走线与贯穿孔的间距规则

“走线与贯穿孔的间距”和“走线间距”在电路板设计中处于同样重要的位置。一家PCB制板厂家通常会将这两项作为其主要的生产能力指标公布出来。比如我经常使用的一家制板厂,允许6mil的最小走线间距,以及10mil的最小走线/贯穿孔间距。很多时候,你在设计PCB电路板的时候并不需要过多注意“走线与贯穿孔的间距”这个规则,尤其当这些贯穿孔都是导电孔,并且满足了最小孔环宽度(annular ring)。设想如果最小孔环宽度必须是5mil,再加上最小走线间距是6mil,相当于设定了铜走线到钻孔之见的间隔为最小11mil,已经大于了上面提到的10mil的例子。不过并非所有时候都是这样,当你需要在电路板上放置非导电贯穿孔(NPTH,Non-Plated Through Hole),用于定位接插件或者其他设备的时候,这些孔都没有孔环包围,于是CAD软件就直接使用走线间距(比如6mil)来监控孔与走线的间距(比如需要至少10mil),这样往往会造成制板厂家CAM检查不通过。

这篇文章里,我会探讨如何在Altium Designer这个软件里设定“走线与贯穿孔的间距”这个规则。遗憾的是,Altium Desinger里面直接对此进行直接设置的选项,它的“Design”->“Rule”有大量的规则设置菜单,却独缺这个功能。好在Altium Desinger并没有把路封死,我们任然可以通过其提供的“Advanced Query”方法来自定义规定物体A到物体B的间距。当然,如下图所示,这里的物体A就是指贯穿空(NPTH),B就是铜走线。在位于上方的“Full Query”中输入“(InPadClass(‘NPTH’))”,在下面输入“All”。

Altium Designer 设计规则的设定

Altium Designer 设计规则的设定

接下来,你得告诉软件,什么是“NPTH”,或者说那些孔被归到“NPTH”这个类别。在“Design”->“Classes”选项中,你可以在“Pad Classes”这个标签里手工创建一个新类(new class)并将其命名为“NPTH”。点击创建好的“NPTH”,在中间的“Non-Members”列表里会出现所以你设计图上的焊盘,接下来就很明白了,找到你需要的非导电贯穿孔,把他们加入到“Members”这个列表了。你就完成了对“NPTH”类的定义。

为新类挑选所属成员

为新类挑选所属成员

一个便捷的小技巧:当你在定义这些元器件组件的时候,把你想要的非导电贯穿孔的设计编号“Designator”设置为“-1”,这样你在“Non-Members”的正则表达式里面只需要输入“×–1”,就可以轻松筛选出所有这些被定义为“-1”的孔了。不然的话,在“Non-Members”的成千上百个成员里找到你需要的对象可不是件容易的事情。

上面两个步骤设定完毕以后,CAD软件就开始自动监控走线与贯穿孔的间距,保证不会违规。

3D打印机喷嘴口径大比拼:0.4mm vs. 0.35mm vs.其他

拥有两台不同口径的3D打印机,我希望能将自己的第一手使用经验分享给大家,在选型、使用上说说我的感受。我拥有一台0.4mm喷嘴直径的Up!3D打印机,以及来自于Type A Machine的口径为0.35mm的3D打印机。显而易见的,大的口径压出的ABS素材丝线比较粗,小口径则拉出更细的素材。不过在具体使用的时候,不同口径确实还会导致一些不同的情况,下面就是一些细节说明:

3D_Printer_with_Diff_Nozzle_Dia

  1. 和口径大小不相关的东西:
    • 3D打印耗材原料以及尺寸:
      只要在你的打印机可以接受范围之内,任何材料、任何尺寸的耗材都可以使用,并不会影响到最后突出的丝线的粗细。我一般使用1.75mm直径的耗材,购买非常容易。ABS或者PLA也和喷嘴口径没有关系。
    • 机器架构:
      喷嘴的口径和整个系统结构没有关系。绝大部分的RapRep系统拥有X-Y-Z三轴直线运动系统。在它的最上放一般就是喷嘴以及加热模块的安装位置。理论上讲,只要你能够找到尺寸以及电路相互兼容的喷嘴,你可以很容易的对他们进行替换,从而获得不同的口径。
    • 软件:
      同样的软件将涵盖各种不同的喷嘴口径。当然你需要对参数作出一些修改,毕竟不同口径的喷嘴导致单位时间内能够喷出的耗材量是不同的。另外,由于大口径的喷嘴吐出比较粗的丝线,打印作品的层高设置也要相应大些。
  2. 大口径喷嘴的3D打印机在这些方面占有优势:
    • 打印速度较快:
      这个应该很容易理解,因此大口径喷嘴吐出的耗材较粗,减少打印的层数,从而减少了喷嘴需要移动的总距离。
      Different_Layer_Height
    • 对打印平台的“抓地力”更强:
      这个有趣的现象是在我深入地使用过两种不同打印机以后的总结。由于小口径喷嘴拉出较细的丝线,一旦离开高温喷嘴,较容易在空气中冷却硬化从而失去粘性。反之,大的喷嘴吐出较粗的材料,相对能够保持较长时间的高温,使其在冷却前和打印平台充分接触粘连。
    • 对支撑结构要求较小:
      这个特性其实归根结底是和上面的相同原因。不同的是,上面是讲“抓地力”,即对最底下打印平台的粘连度,而这里讲的是对刚刚完成的那层塑料的粘连度。大口径喷嘴突出的丝线保持相对久的高温,其粘连性相对细的丝线大,因此即便新的一层相对下面一层有一定程度悬空,也能较好地保持结构完好。小口径的打印机相对而言能够容忍的悬空度相对较小,这样就不得不打印支撑结构。
    • 完成任务可靠度较高:
      这是从统计的角度得出的结论。在故障率相同的前提下,能较快完成任务的机器发生故障的可能性相对较低。一般廉价的RapRep社区的3D打印机不具备闭环控制系统,仅仅知道不断地往下一步走,直至完工。任何地方发生错误,比如电动机跳了一个齿,送料器堵塞等等,都会导致故障而废掉之前的打印。
  3. 小口径喷嘴的3D打印机这这些方面更胜一筹:
    • 更加细腻的表面处理:
      下面的这张照片可以解释一切:
      Nozzle_diameter_smooth_finish
    • 打印品硬度较高
      如果你使用电钻在大口径喷嘴打印作品上钻个孔,你会感觉像在豆腐上钻孔。而且作品本身给人感觉似乎“可以挤压弯曲变形”。而小口径作品上则没这种感觉。我觉得这应该是其内部结构所决定的,小口径打印机完成同一作品所需要的层数较多,所以造成更加密致的内部纵横交织结构,所以作品整体更加结实。
  4. 不管口径如何,3D打印机在这些方面表现都很差劲:
    • 打印精度
      千万不要指望RapRep的3D打印机可以制造精确的物件。尽管其XYZ3轴运动系统可以较精确地控制喷嘴的位置,但是对喷嘴中挤压出的丝线是否粘在准确的位置完全没有控制,更不用说塑料在冷却以后还会收缩。

简而言之,我在决定用哪一种口径尺寸的打印机来完成任务是,基本依循下面的基本法则:

  • 如果我十分急需这个打印作品,我选择大口径喷嘴
  • 如果我更加在意打印作品的表面纹理,我使用小口径喷嘴
  • 如果我必须让机器通宵作业,而且不希望第二天一早拿到是失败的作品,我倾向于大口径喷嘴
  • 如果作品表面有很多重要细节,我考虑小口径喷嘴