近端送丝就是将挤出机安装在打印头上，材料由挤出机直接挤入喉管，在铝块中融化由喷嘴喷出打印。这种安装方式由于挤出机与打印头一起运动，打印头质量大，打印时惯性也大，容易使打印不精确，采用近端送丝对导轨的刚度要求也比较高。图3-5为远端送丝，远端送丝是将挤出机安装在离挤出头较远位置，一般安装在打印机框架上，而不是安装在挤出头上，与近端送丝相比较，远端送丝需要较大扭矩，才能将材料挤入打印头中，它减轻了打印喷头重量，提高了打印速度和精度，但是由于挤出机离打印头位置较远，一般需要安装减速部件与增大扭矩的部件。经过考虑，作者采用较为简单的近端送丝机构。3.1.4 打印材料的选择
FDM型3D打印机使用的材料一般有两种：PLA（聚乳酸）与ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料），两种材料在未打印呈丝状时，外观很接近，几乎不可区分，如图3-6为材料外观，两种材料均有1.75mm与3mm两种类
型的直径，作者选择直径为1.75mm的材料。下面对两种材料的区别作简要介绍。
PLA是晶体，ABS是一种非晶体。PLA加工温度是200℃，ABS在220℃以上。当加热PLA时，材料像冰冻的水一样，直接从固体变为液体。加热ABS时，材料会慢慢转换成凝胶液体，不经过状态改变。因为没有相变，ABS不吸喷嘴的热能。部分PLA，使喷嘴堵塞的风险更大。
PLA与ABS相比较，PLA具有以下优点：
PLA可以在沒有加热床情况下打印大型零件模型而边角不会翘起。
PLA具有较低的收缩率，即使打印较大尺寸的模型时也表现良好。
PLA具有较低的熔体强度，打印模型更容易塑形，表面光泽性优异，色彩艳丽。
PLA在打印時为棉花糖气味，不像ABS那样有刺鼻的不良气味。
PLA是一种新型的生物降解材料，处理时不会像ABS那样，产生有毒气体，污染环境。
由于PLA打印时有以上一些优点，作者在制作3D打印机时也没有使用加热床，因而优先选用了PLA材料。
3.2 电路测试过程
3.2.1 测试准备
在连接电路和调试之前，需要做一些准备工作，以保证打印机调试过程的顺利进行。
打开软件Arduino IDE，用来将固件传输到主控板上，传输方法：在Arduino IDE中选择Tools→Boards→Arduino Mega 2560，然后选择串口Toolss→Serials ports→相应的串口，点击编译并下载到板子上，注意，编译下载前，确定固件中两行代码已经过修改，改动后的代码为：#define BAUDRATE 250000，#define MOTHERBOARD 33。这两行代码的意义在固件中已作解释，这里不再作说明。固件在进行上传的时候，主控板上的LED灯会不停的闪，等待上传完成，就可以进行电路板的连接及测试了。
3.2.2 连接电路板及测试电路
断开USB数据线，将Ramps 1.4拓展板连接到主控板上，注意不要连接错误，Ramps上背面的插针应该都连接到主控板才对。然后连接热敏电阻到板子相应位置，此时打开Pronterface软件，选择串口（一般是最后一个），设置波特率为250000，点击连接，如果正常，右侧会有连接成功的提示文字，并且下面的操作步骤将可以正常进行了。
通过Pronterface软件上的“check temp”（读取温度），可以获得热敏电阻的温度，因为热敏电阻是直接连上的，所以读取的温度应接近所在实验室的室温，如果读取值为0，则表示连接有误，需检查。
虽然没有连接加热头，但可以进行简单测试，首先连接12V的电源，然后设置加热头的温度为185℃，此时拓展板上有红色的LED灯会亮，说明这部分电路正常，关掉即可。然后在Pronterface软件右下角输入命令M106 S255点击发送，这个命令用来打开风扇控制，此时风扇会转动，拓展板上另一个红色LED灯会亮，输入M107点发送可以关掉风扇。
接下来进行步进电机的测试，断开电源，将A4988驱动板接入Ramps1.4板子，注意插入方向是否正确，否则可能会烧坏电路板。这时，至少应该有一个电机进行测试，电机接线用万用表200Ω档测电阻，两线间有电阻则为同相，同相邻接，一般也可按电机线红蓝绿黄颜色的顺序依次连接。连线完成后，接通电源，通过Pronterface尝试让电机动起来，比如将电机接到X轴上，点击X轴电机+10mm，电机会转动，点击－10mm，电机会反转。用同样的方式可以测试Y轴和Z轴，注意，更改测试的电机时应该关闭电源，连线完毕后再打开电源。挤出电机当温度达不到时是不能测试的，可以将其A4988驱动板安装到XY或Z上进行测试，以保证驱动器的正常。
第4章 打印机的组装及打印运行
4.1 打印机的组装
3D打印机的组装过程，就是将已经准备的零部件按照一定的顺序和步骤逐步安装起来，最后形成一台完整打印机的过程。图4-1为一台理论标准制作的3D打印机，图4-2为作者安装完后的打印机整体结构图，下面介绍打印机的组装过程。
大学设计（论文）题目：微型FDM型3D打印机的研制
图4-1 标准3D打印机 图4-2 打印机实际组装图
首先作者进行打印机框架的组装，如图4-2所示，将准备好的12根铝型材，底面和顶部分别使用4根，竖直方向也使用4根，使用图4-3所示的
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图4-3 直角连接件 图4-4 滑块
直角连接件、图4-4所示的滑块连接，用螺栓拧紧固定，构成打印机的基本框架。
然后开始搭建XY轴所在平面，与组装打印机外部框架相似，将8根铝型材相互连接，并安装上光杆与箱式轴承滑块，安装挤出头的铝型材固定在两根光杆中间，并连接上同步带与XY轴步进电机，XY轴所在平面也是由直角连接件和滑块，固定在打印机的外部框架上。图3-1中，步进电机由电机座安装在铝型材上，在第二章中作者已经介绍，挤出头通过螺纹与滑块连接，滑块由电机带动，在直线导轨上运动。
前面已经提到，作者制作时使用XY轴所在平面的运动平台，固定其中一个方向，让另一个方向在Z方向运动，由此替代丝杆的传动。由此，打印台的Z方向运动也就确定了。由于作者未购买打印台，作者用方形木板代替打印台进行打印。
4.2 打印运行
电路连线测试完毕，以及机器组装均完成后，就可以打印三维模型了。如图4-5，作者用solidworks画了一个20×20×8的长方体块，保存的STL文
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图4-5 长方体模型
件在切片软件中打开，然后发送G代码到Pronterface中，点击连接进行打印。
第一次打印失败，原因是作者用限位开关找打印原点时，限位开关的位置设置不够精确，使得Z方向上喷嘴最下端与打印台距离相距过大，材料未成功粘到打印台上。由于手动肉眼调整限位开关位置，所以误差存在也比较正常，需要多次调整找正原点位置。
经过多次测试，在成功找正原点后，再次运行，第一层材料顺利粘接到打印台上，但打印过程中作者发现，打印第一层以上各层时，喷嘴下端进入被加热熔化的材料中，使喷嘴拖动材料在打印台上运动，也未打印出完整模型。作者在切片软件中将每层打印高度由0.3设置为0.4，此时打印精度比较前面有很大改观。
结论
在做毕业的这将近一个学期的时间里，作者从收集资料做起，通过各种途径收集有关FDM型3D打印机的相关内容，然后从中筛选，整理出制作3D打印机有用的资料，然后集中学习整理的相关资料，购买相关硬件器材，学习使用打印需要的软件，一步步安装打印机，调试打印机，到最后运行打印过程，并打印出完整的模型。不懈的努力有了令人满意的结果，自制3D打印机的过程是一个动手的过程，通过动手制作的锻炼，让作者的动手能力得到了极大的提高，也增强了作者综合运用学科知识以解决实际问题的能力。
这是作者初次进行这种比较正式的设计，由于设计的时间比较短，理论知识水平也十分有限，在许多方面作者的了解还不够透彻，可能把握全局的目光还不够长远，所以自制的3D打印机还存在不少缺点。
在第一次运行打印机时作者失败了，通过总结知道，原因出在限位开关上，找打印原点时，限位开关的位置设置不够精确，使得Z方向上喷嘴最下端与打印台距离相距过大，材料未成功粘到打印台上，作者通过多次调整找正原点位置，但这种方式比较麻烦，可以使用光电开关代替限位开关，这样精度会更高。后来，在打印过程中作者发现，打印第一层以上各层喷嘴下端进入被加热熔化的材料中，使喷嘴拖动材料在打印台上运动，也未打印出完整模型。在切片软件中将每层打印高度的设置更改后，打印精度比较前面有很大改观，这说明切片软件的设置对打印精度的影响尤为重要，但切片软件参数的设置比较需要打印者的经验，通过打印者在实际操作中不断总结，优化参数设置，提高打印精度，由于作者接触打印机的时间还比较短，经验还不足，所以打印精度也不够高。另外，在打印时，作者发现打印头的震动很大，这无疑也会影响打印的精度，其原因是打印机组成零部件的精度不高，零部件表面也比较粗糙，如导轨不够光滑，滑块本身粗糙度大等等，可以选用更为精密的零件，以提高打印精度。打印机的运行是一个不断优化的过程，所以还有很多方面可以调整与改进。
打印机的成功设计是小组成员共同努力的结果，也离不开导师的耐心指导，从中作者知道了团队合作的重要性，这也提高了制作者的团队合作能力。作者主要负责的是3D打印机研制的相关内容，即制作出一台完整的3D打印机，通过动手实践，作者知道了3D打印机的工作原理和组成结构，在思考与操作的过程中，以前作者所学的知识也得到了综合运用和复习，让作者对知识运用于实践的认识有了一个新的高度。
谢辞
三个多月的时间里，通过不断的努力，在张可维老师的悉心指导和同组同学冯杰的共同支持下，与作者共同研制出了一台微型FDM型3D打印机。
这段时间的学习让作者倍感充实，在打印机制作前期，作者收集各方面的资料，准备了很长一段时间，这段时间的学习，让作者对3D打印机有了一个初步的认识和了解，同时在不断学习的过程中，作者对3D打印机的兴趣也越来越浓厚，这促使作者更渴望制作一台完整的3D打印机。由于是初次进行这种比较正式的设计，在许多方面作者可能了解还不够透彻，目光也不够长远，但在老师的鼓励与帮助下，作者学会动手制作出一台完整的机器，把所学的各方面的知识综合运用到实践中，这对于作者来说是前所未有的。
在这三个多月的时间里，导师张可维老师给了作者巨大的帮助，而且在作者组装打印机的最后阶段，每天晚上都与作者共同工作到很晚才回家，辛苦敬业，在此特别向张老师表示衷心的感谢！
由于知识有限和初次进行比较正式的设计，本文难免有错误之处，望老师和同学批评指正，谢谢！
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