本來想說說3d printer的歷史，看了一下wikipedia 的3d printer 部分，其實人家已經把這部分講的很清楚了http://en.wikipedia.org/wiki/3D_printing。我就不再發明一遍輪子了。今天主要科普一下3d打印機的構造，特別是機械傳動部分。這一塊我寫起來實在是有點勉為其難。本人是純電子計算機背景，這塊基本是完全不懂，因為DIY的緣故，硬著頭皮看了一點點機械科普的東西，了解程度應當是皮毛也算不上。好在3d打印對機械精度要求不高，加之現在組件化標準化的產業也很成熟。就我目前了解的，寫點常識性的東西，有錯誤，還請高人指正。
順便貼一張開源打印機的譜系圖， 這個圖已經很複雜了，但仍然不全，
現在小作坊/工廠/個人設計出品的3d打印機數量應當以數百計。
說3d打印機的結構可以從開源打印機的第一代說起reprap1.0
darwin， 就是下面這張圖的樣子
粗看起來可能挺嚇人，其實沒那麼複雜，最外面是個立方體樣子的框子，中間那一塊木板是打印物體的支撐平台，這個平台四個角都架在螺桿上，摞桿靠皮帶帶通，同步旋轉，這樣平台就可以保持水平的基礎上升降。上面那個是打印頭，可以水平方向做平面運動，打印頭的水平運動和平面的升降結合起來，最終形成3維的物體。因此一個3d打印機的結構，主要是有支持這三個方向的直線運動機構。 reprap的打印機看起來都挺複雜，是因為設計者的初衷就是想讓機器能夠複製自己，因此希望各個組成部分都可以通過3d打印得到（僅僅是理想，實際還差挺遠）。因此設計了光桿框架結構的支撐。從實用性上來講，這種框架結構，首先對裝配調結的要求就很高，其次，主要部件包括電路板都外露，像個半成品。
因為方形的結構的穩固性和調整困難，第二代reprap 改成了三角框架結構
這種框架結構下，打印頭可以在水平一個方向運動，同時能在垂直方向運動，支撐平台不需要垂直運動了，只要在另外一個水平方向上運動，組合起來就能實現三維的運動。這裡可以看出三維打印機機械設計的原則，把三個方向的運動分解組合實現。
因為reprap的機器設計的不像成品，限制了其使用範圍，reprap團隊的成員參與創辦了另外一家公司，就是目前很火的makerbot。 makerbot 用切割過的木板做殼體，取代了簡單的框架結構，做出來的打印機有點像商業產品了，比如下面這個第一代
makerbot後面的版本逐步改進機械結構，第二代增大的打印尺寸，提供了自動傳輸帶方式的連續打印，第三代引入了雙打印頭。昨天剛剛推出的第四代，全面更新了軟硬件，引入了金屬框架，而且。 。 。不再開源了。 。 。
其實支持三維的直線運動有更為簡潔的設計，回复裡有同學提到雕刻機，確實從功能上講完全可以。但因為3維打印機的特點，雕刻機的結構也不是完全合適。支持直線運動的傳動方式主要就是螺桿，和皮帶兩種，螺桿的精度比皮帶高，載荷也大，但速度低一些。三維打印機的打印頭基本不受力，對載荷沒有要求，打印機的運動特點時，在水平兩個方向上速度越快越好，在垂直方向上精度越高越好，速度無所謂（打完一層才動一次）。因此打印機的傳動設計一般都是在水平方向使用皮帶（同步帶),垂直方向用螺桿。這和雕刻機相比，稍有不同。
既然是三個方向上的運動，那框架設計就可以不拘泥於以上兩種，實際上各種設計也百花齊放，層出不窮。個人比較喜歡的是以下兩個，
Eventorbot
第一個打印機設計的很簡潔，用一條方鋼就做出了框架，而且電路和傳動機構基本隱藏起來，機器看著就比較美觀了，下面是設計文檔的鏈接：
http://reprap.org/wiki/Eventorbot
第二個打印機Rostock使用了delta三角結構，看上去很有科技感，建議感興趣的同學去youtube上搜視頻看看，非常酷
這個打印機的工作方式有點像機械臂，不同於傳統的平面三維運動，創意十足。設計文檔鏈接如下
http://reprap.org/wiki/Rostock
寫到這裡需要吐槽一下，國內也有出三維打印機的廠家，但打著diy旗號的都是拷貝人家的設計，沒有看到那家有自己的獨到想法，這種差距，這也許需要很多時間才能補足。
補充：這一部分寫的比較簡陋，因為機械傳動確實不是很懂，只能看個熱鬧。個人理解，目前的3維打印機對機械精度的要求不是很高0.1mm的傳動比較容易達到。因此各種想法都可以嘗試。下面這個設計tantillus甚至拋棄了傳統的傳動輪和皮帶，用繞在軸上的釣魚線來做傳動，效果竟然也很驚人。 。 。
http://www.tantillus.org/Home.html
via 西西河
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