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法学专业大三学生研发千元便携3D打印机,妹子单手提着去旅行

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作为一名3D打印爱好者,如果在路上看到如上场景“一个妹子,提着一台3D打印机走在路上”,你会不会鼓起勇气上前搭讪一番?与她畅谈一下3D打印的技术细节以及自己对3D打印行业的观点。
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今天,南极熊要为熊友介绍的就是妹子手里提着的这台千元、可折叠3D打印机,以及它的研发者—— 一个从“法学专业”转学到“机械设计制造及其自动化”的大三学生林森源。目前该款机器正在摩点网上众筹 ,1098元即可筹得一台。


大家好,我是 林森源 ,在华南农业大学工程学院就读 机械设计制造及其自动化 专业,今年大三,目前在考研的路上Struggle。

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▲我的录取通知书以及转专业通知单

15年9月,我以584分(广东、文科)被华南农业大学人文与法学学院录取,就读 法学 专业。16年3月,我通过了我校工程学院的转专业考试,正式转入 机械设计制造及其自动化 ,开始了我极具 浪漫色彩 的机械生涯,从此安能辨我是雌雄(?)。

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▲我(右)和我的伙伴陈朝润(左)
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我和我的伙伴 陈朝润 用课题 “折叠式3D打印机” 参与了校内的大学生创新创业项目,我负责机器的设计、制造,朝润负责项目管理及运营推广。

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▲赛后我校工程学院官网的简报,左二是我

我在参加Robocon、中国农业机器人大赛、机器人擂台赛等竞技性的机械类比赛时发现,将机器带到外地参加比赛,如果出现零件损坏是非常严重的,而能解决问题的3D打印机携带起来也很麻烦,因此,我设计了这样一款“移动的车间”——便携式3D打印机,在以后参加比赛时,就不用但心零件损坏了。
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我对机器的定位是“THE PORTABLE WORKSTATION”,便携式车间,主要目的是 随时随地生产小机械的替换零件 。要达到这个目的,对机器各方面的性能就有要求。

·精度:
    Prusa结构:市面上精度、速度、稳定性都较好的3D打印机机器结构;
    一体式丝杠电机:减少来自Z轴方向的抖动与漂移;
    滑块线轨:减少来自Z轴、Y轴方向的抖动与漂移;
    一体式喷头:保证物料输出稳定;
    强劲散热风扇:快速定型,减少模型形变;

·范围:
    成型范围尽可能地大;

·稳定:
    原装主控板:协调控制机械的工作;

    大功率电源:保证机器在苛刻的切片参数下也能完成打印任务;

    乐积电机驱动:电机工作不掉步,打印过程不漂移;

   
·速度:
    远程输出:提高喷嘴移动速度;

    合理结构:减少打印过程中的震动、噪声;


·轻盈&坚固:
    合金框架、注塑零件;

·便携:
    折叠式铰链:压缩机器体积;

    收敛式机身:压缩机器体积、保护电源与主板;


·兼容:
    RAMPS主板:支持主流切片软件、模型格式,支持断点续打、断料检测与激光雕刻模块;


·廉价:
    在合理价格区间内尽可能地满足上述功能。

由此一来,我的目标就很明显了:在合理的价格区间内,设计并制造一款大范围、高精度、轻盈便携、坚固耐用、支持功能模块拓展且兼容性极好的FDM工艺成型机,并将此机器推广出去。

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前面说那么多,都在一个前提下:合理的价格区间。离开了这个大前提,所有的设想都是白搭。如果有能力,我相信所有的人都会选择极光尔沃几千元甚至上万元一台的机器。

我的目标是 千元机 ,因此在真正设计的时候作出了很多妥协,但这并不影响我设计一款(相对)优秀的机器。

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▲机器工作状态,与PRUSA长相基本一致

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▲机器折叠状态,一只小姐姐就能搬动

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▲合金框架、注塑零件,坚固、轻巧、耐操

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▲活动铰链,一键切换(折叠/工作)

▲热插拔电源线,一键急停红色LED按钮,保证运行安全

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▲LCD液晶显示器,快速打印,60秒从零入门

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▲一体式喷嘴,强劲散热风扇,保证打印质量

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▲烈艳红/奶奶灰/象牙白 三色可选,我们不一样

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打印工艺:FDM

成型范围:140*140*180
打印精度:0.1mm
喷嘴直径:0.4mm
热床:

喷嘴数量:1
耗材直径:1.75
耗材:PLA、PLA金属、PLA碳纤维、PLA木质、ABS、PVA、TPU等

机器净重:12kg
外观尺寸:510*435*450(工作) 510*435*90(折叠)
包装尺寸:550*450*100

输入:220 V AC 50/60 hz
输出:+12 V 23 A 350 W

显示方式:LCD液晶显示屏

连接方式:SD卡、USB
支持系统:Windows、Linux、Mac

激光雕刻:支持
断电续打:支持
手动调平:支持

上述参数与实际机器可能存在出入,具体以实际机器为准
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下述照片未作任何后期处理,样品仅做简单的去附着面、支撑处理,且在较快的速度下打印而成,不代表机器打印零件的最佳质量

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▲3D打印样品展示

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▲激光雕刻样品展示

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2016年4月 课题立项
2016年7月 初步方案确定
2016年9月 机械结构设计完成
2016年10月 集成电路设计完成
2016年12月 算法设计完成
2017年3月 组装机器
2017年4月 首台样机交付
2017年5月 对原有机器进行优化
2017年7月 机械结构、算法优化
2017年9月 首次量产5台交付
2017年11月 量产机型测试通过
2018年2月 发布摩点众筹

……持续优化中(欢迎大家提意见)

2018年3月 根据反馈意见对机器结构作出优化
2018年4月 注塑加工模具设计及优化(此后机器将不作任何非必要修改)
2018年5月 制作手板(单件测试)
2018年6月 采购标准件、定制非标准件,机器组装
2018年7月 发货、录制教学视频

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▲2017年3月 工程样机 轴测图

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▲2017年3月 工程样机 主视图


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为什么要众筹?

    我是狂热的3D打印机爱好者,希望设计、制造一款精度高、速度快、价格低的3D打印机,因此我们会在成本范围内对机器用上最好的材料。传统Prusa结构3D打印机虽然精度较高、速度较快,但笨重、易损坏,因此我们对Prusa进行了大量的结构创新,使用了更轻便、更耐用的合金材料与注塑零件,使Prusa体积更小、重量更轻、更加结实耐用。但定制非标准件、开模具费用高昂,我们希望能通过批量生产拉低单位机器的造价。

为什么要支持我?
    我的定位是入门级的3D打印机爱好者。经调查,市场上入门级别的3D打印机,同等价位的Kossel打印出的零件没有Prusa的好,Kossel零件及其教学视频的价格在900-1300元左右;Prusa整机的价格在1300元以上,因此我的价格是有优势的。

    在非标准件上,我使用了更加结实耐用的注塑零件。市面上1000-2000元的3D打印机的非标准件都是用PLA耗材打印出来的打印件,用久了会变硬、变脆,导致机器精度下降。注塑零件在强度、刚度,稳定性上都能狂甩打印件几条街,而且用很久也不会变硬、变脆。


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