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3D打印机 VS CNC 铣床

2014-3-24 7:04:00              

3D 打印是现今最受瞩目的话题,而对于那些 DIY 狂热份子来说,他们重视的是 3D 打印可以“自动复制”他们要的零件。然而,对你来说,一台 3D打印机是对的工具吗?

3D 打印机的制造方式是属于“增材制造”,大部分的机种都是用热塑胶压出机“印”出一个塑胶模型,和“减材”式的工具恰好相反;减材制造的工具是利用刀具把多余的部分移除,这种类型的工具比增材制造的工具更常见,尤其在选用的材料为金属或是木头的时候。车床、铣床、锯子、钻机和其他 CNC 雷射切割机等,都属于减材制造的工具。

与 3D 打印相提并论的“减材”工具

一台 CNC 铣床或称 CNC 雕刻机就如同一台 3D 打印机,但它属于减材制造。对业余爱好者来说,铣削和打印比起来,有好几点相对劣势:

铣削本身就会产生消耗物,而且如果没有控管好粉末,整个空间都会弥漫着粉尘。

铣削比较危险,虽然塑胶押出机也是有可能过热起火,我的 CNC 雕刻机就曾经引起过小型的火灾。此外每分钟转数两万的刀片也有可能不小心喷出一些刀屑,或者你的作品也有可能朝你喷射过来。

一张铣床或是雕刻机比一台 3D 打印机还要大且重,因此造价昂贵,搬运也较为不方便。它需要一个定位系统,以确保每次遇到阻力时都能正确操作,并且施出足够的力量铣削。

铣削软件要做的事前准备也较为复杂,用CAD 或是3D 模拟程序画好你想做的东西后,要用电脑辅助CAM 软件先产生刀具路径,包含说明要制作的材料位置与尺寸、刀具的尺寸与特质、斧形锤和轴心的转速。这些工具看起来有些复杂,而且对于第一次使用的人来说,或许长的也有些骇人。

从使用者的角度来看,铣床的操作方式比打印复杂多了。但就天工社所知,CNC 铣床和3D 打印相比有一个绝对的优势:这项科技是成熟的。家用型3D 打印机正以惊人的速度在改良,但是要能印出一个优良的作品,仍需要许多雕琢与实验。

你想做什么?

如果你喜欢做的东西偏向大型且有结构性,那么就用铣床吧。再说,用木头材料比塑胶便宜许多,而且最后成品品质可能较为优良且保存持久。

若想要制作复杂的3D 物品,用CNC 铣床制作比用3D 打印机制作来得复杂许多。有免费的工具可以做2.5D 的铣削,但是若要做3D 的铣削,那么其CAM 软件会非常昂贵且操作复杂。

用3D 打印机制作3D 物品便会简单许多,你可以用免费的软件如SketchUp 或Inventor Fusion 设计你的模型,然后输出成STL 文件。切层软件会自动把STL 文件转成刀具路径用的G 码,然后直接把G 码传送到你的3D 打印机。使用3D 打印,你就不用忧虑切割路径,也不用担心工具毁了你的作品。

如果你的目标是做一个小的3D 物品,那3D 打印机绝对是正确选择。

如何DIY CNC铣床

选择使用铣床并不代表不能自己复制或是做一台自己的机器,据天工社了解,《Build Your Own CNC Machine》的作者Patrick Hood-Daniel 就自己做了一个简单的电脑数值控制组,可以做出许多特殊需求的零件,就像RepRap 3D 打印机及其后面几代一样。其骨架是用特别剪裁过的夹板做的,其他都是制式化的硬件。

铝板、螺栓、螺丝钉都可以在任何一家五金行找到,但导螺杆和消隙螺母大概只能透过邮购和McMaster-Carr及DumpsterCNC订购,不过这样你也能省下许多逛五金行的时间。步进马达和其驱动器并不是专卖品,有数不清的取得方式。主轴则是个一般的木头雕刻机,我用的是Porter-Cable 892。

Patrick 的CNC 雕刻机跟RepRap 一样,最困难处在于最小的单位。很幸运地,任一台CNC 雕刻机只要可以处理2' x4' 大小的夹板,就可以达成。你可以到MAKE 的网站:数位复制资源页看看哪里可以找到CNC ,且你也有可能在居住地找到有人在卖必要的设备。

需要零件的CAD 文件和CAM 文件的话,下载 CNC 雕刻机工具组1.3 版。网站上的视频说明如何把所有东西组起来,文件案受到知识产权保护,换言之,你可以做出一台机器,但仅供亲朋好友和自己使用,不能拿来做为商业用途。

CAM 文件为有财产权的CamBam形式,但是有免费的版本可以使用,支援DXF 文件案的浏览与编辑。大部分的高阶CAM 软件都非常的昂贵,所以如果你没有特别偏好哪个,那就用CamBam 吧,它可以做CAD 和CAM 两种,即使是免费版,功能也非常地齐全。

另一个不错的选择是由Bart Dring 提供,可以从Inventables找到的MakerSlide系统。自制CNC 最大的缺点就是随着时间,它的准确度会越来越低,因为是用木头制作的。MakerSlide 把V-rail 结合了正规的铝挤型轨道系统(Misumi 提供80/20 等),如果用MakerSlides 结合挤型轨道系统做出你的机器,那么便有可能可以做出比木头还要坚固、精确的机器了。

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