# sheet metal reprap I3 板金 3D 印表機列印測試心得與改進建議

## 簡介
sheet metal reprap I3 板金 3D 印表機列印測試心得與改進建議。

### 緣起

原本在寶藏巖口丁玩的 Reprap i3 3d 印表機的版本是購買來自 sega 兄的套件，與國外版本不同的地方是在地化雷切壓克力作為機構背板與床板架，然後這套設計也已成為台灣自己 DIY 3DP的主流。然後就一邊玩一邊調校一邊印自己需要的東西，過程中也透過這有話題與容易理解的開源硬體計畫去書展、學校和上電視傳教，讓更多人了解 open source 的意義、 maker 精神以及正在發生的數位製造衝擊。
在幾個月前，在 reprap.taipei 社團上看到  Q Mo Chen  先生分享了他所製作的板金 i3 零件，當時沒什麼感覺，因為更早之前有看過這部[紀錄片](https://vimeo.com/62055033)，所以 想跟著國外老外的腳步，想弄一組鋁背版與床板架的零件，因此反而問他有無要出鋁版本的結構件。直到一個月前得知馬爸買了一組來玩，然後也多買了一組想放在口丁提供給週三來碗 arduino 聚會的大家組裝與研究，於是我們就開始進行了 i3 進化，壓克力變鋼鐵的旅程。基於社群的分享概念，所以當下做了一個決定把卸下的零件送給一位澎湖網友，希望把開源、maker 的理念往台北以外的地方推廣，這次活動的發起也獲得 Angel Hsu 加碼加贈一套 I3 3D 列印件，所以最後送了一大包的零件出去（[紀錄一](https://www.facebook.com/honki/media_set?set=a.10152316354741375.1073742200.628761374&type=3)）。

### 金屬材質
拿到這套板金套件，在週三聚會中一邊移植機器，也一邊開始討論這金屬材料的問題，我只知道這金屬是 SS 400 (原本名稱為 SS41 ，但已經改為 SS400 近10餘年了。黑手業叫黑皮板，代號 ss41。)，所以開始找資料為何 Q Mo Chen 兄選用這材料而且馬爸覺得用這材料在機器運動中會比較穩定。google 與消化一些資料後，簡單來說 SS 400 是屬於抗拉強度41~52kg/mm^2的低碳鋼，常用於建築、橋樑、船舶、鐵道車輛與其他構造物，所以耐震性佳。更詳細的關於這材質的資料請見[參考資料一](http://www.tiscnet.org.tw/document/tisc_257.pdf)與[參考資料二](http://eportfolio.lib.ksu.edu.tw/user/4/9/4980H122/repository/%E5%85%B6%E5%AE%83/%E5%B7%A5%E7%A8%8B%E6%9D%90%E6%96%99%E7%AC%AC%E5%85%AB%E7%AB%A0.pdf)。
       目前口丁的 Reprap I3 的電機與硬體與大家所玩的 I3 並沒有太大的差異，噴頭是口徑為 0.4 的 j head ，曾經阻塞過後來被富名火烤清槍過依然頭好壯壯一枚，然後印了一陣子改為陳大頭兄所設計的喉管加上 0.4 的噴頭([噴頭圖](https://fbcdn-sphotos-f-a.akamaihd.net/hphotos-ak-xap1/v/t1.0-9/10670229_10152355131486375_5463025116338230132_n.jpg?oh=92adf12f684c78af8273dc67b4fc0f11&oe=54907B7B&__gda__=1422445102_b6fdd429c6e4ac4bf8addccab422a932)) \[圖失聯?\]，線材使用大鳥販售的線材。列印紀錄請見[紀錄二](https://www.facebook.com/honki/media_set?set=a.10152322628296375.1073742203.628761374&type=3)，每張圖片上會有表示用哪個噴頭與哪個切片軟體，一開始用[sli3r](http://slic3r.org/) ，列印出來的物件外觀都會有一點一點的顆粒，後來改用 [cura](http://software.ultimaker.com/) ，外觀有點狀的顆粒就不再出現。除了前面提到因為切片所產生的顆粒問題外，列印的品質相當穩定，每一層都非常密合不會有走位與出錯的地方，這些穩定的列印效果都可以在[紀錄二](https://www.facebook.com/honki/media_set?set=a.10152322628296375.1073742203.628761374&type=3)中觀察到。自己個人認為 SS 400 材質的結構件提供了機器運作的穩重，並且把馬達產生的振動吸收掉，所以才有列印件層層有序的品質。

### 外觀設計

這套的外觀、結構設計大致上仍然是 Reprap I3 的血統，個人認為就 Reprap 計畫發展來看，I3 架構已經是很成熟的狀態，不管是在 reprap wiki 、github 或是 thingervise 上的相關討論、分享已經緩慢下來，不像過往那麼熱絡，而近期的熱門討論是 delta 這類的機型。而 Q Mo Chen 兄有加入自己的想法在這套件的細節上，比如說側邊三角板的線條造型收線與增加可懸掛線材的孔位（[圖一](http://2.bp.blogspot.com/-iGfwHph2U2g/U_H_eAK-JOI/AAAAAAAAAxY/AMjW3Ho0WkQ/s1600/IMG_20140818_202027.jpg)），或是為門型框架內的直線改為帶有小弧度來增加強度（[圖二](http://2.bp.blogspot.com/-Ux8nEHKzShE/U_H1u9CPGaI/AAAAAAAAAwE/p2_Qym8wOiU/s1600/IMG_2425.PNG)），增加Y軸光軸的夾具，避免鐵碰鐵的過度振動並且吸震（[圖三](https://www.facebook.com/photo.php?fbid=10152353722821375)），以及將 LCD 控制面板整合為一體的開孔設計（[圖四](http://1.bp.blogspot.com/-VpTiixckR5k/U_H1o82GRiI/AAAAAAAAAvc/J2jpAnWBflY/s1600/2.jpg)）等等，這些都感受的到設計者投入的心思。然而就一開始就提到的， Reprap I3 的結構是已經成熟的設計，有些 Q Mo Chen 兄增加的部份，就我們使用下來有感受到需要修改的必要。

### 建議與改進

第一個遇到的使用問題是  Q Mo Chen 加入的整合 LCD 面板設計，因為是預先留下孔位在左上角，在加上 SD 卡插槽是在左手邊，這在使用上就會產生悲劇，因為要插 SD 卡的時候會相當不容易（[圖五](https://fbcdn-sphotos-c-a.akamaihd.net/hphotos-ak-xpf1/v/t1.0-9/10426180_10152374249346375_8599520734095220725_n.jpg?oh=84481313f596810cb25d33c78761b057&oe=5490B210&__gda__=1418354287_f5c99c40b21667df3fdc9e4f1a2e9890)）。同一個問題是整合 LCD 面板設計孔位是給目前最多人使用的 lcd 控制模組（[圖六](http://reprap.org/wiki/File:SmartAdapter.JPG)），一旦消費者想要更換全圖形的 LCD 的控制模組（[圖七](http://reprap.org/wiki/File:RRD_FULL_GRAPHIC_SMART_CONTROLER_INFO.JPG)）就會有點囧。所以建議這個整合LCD 控制設計開孔可以拿掉，若是要繼續保有貼心的搭配控制面板設計給予消費者，可以幫忙畫 3D 零件圖檔，把這幾種的控制面板的腳座改為適合的寬度（[圖八](https://www.facebook.com/photo.php?fbid=10152353708911375&set=a.10152322628296375.1073742203.628761374&type=3&theater)），來符合鋼鐵板的厚度，讓使用者更順手。
         第二個問題是床板架的設計，猜測  Q Mo Chen 兄為了追求穩定把原本只用三個軸承的設計增加為四個（[圖九](https://www.facebook.com/photo.php?fbid=10152353710321375&set=a.10152322628296375.1073742203.628761374&type=3&theater)），其實 3D 列印並不會有過重的產出，只要三個就夠用了，所以我在移植的過程中並沒有把這零件換上去，繼續沿用舊有的。所以下一個版本的套件，建議改回只需三個軸承的設計。
         第三個問題是整合電源插座的設計（[圖十](https://www.facebook.com/photo.php?fbid=10152353707241375&set=a.10152322628296375.1073742203.628761374&type=3&theater) ，右下方），這點的想法比較偏個人喜好，自己是偏向拿掉這設計，因為把電源供應器再拉一條線到這電源插座上，感覺有點多了些。
         第四個是建議，既然都已經是選用雷射切割金屬做為結構件，或許可以在增加一個零件也使用雷切金屬，這個零件是 X 軸運送擠出機總成的背板（[圖十一](https://fbcdn-sphotos-e-a.akamaihd.net/hphotos-ak-xap1/v/t1.0-9/10426192_10152353723526375_2850748844433679941_n.jpg?oh=f58c59e5ce7c53e2b87c2b4be8e246cd&oe=54933BF7&__gda__=1419441058_29b832e5d9796de1af8764c1552cec97)），這部份的零件用久了會有變形、軟化的傾向，所以可以的話把這零件也變成金屬的（[圖十二](http://thingiverse-production.s3.amazonaws.com/renders/10/37/bc/47/bc/DSC06324_preview_featured.jpg)），然後在增加可調整皮帶的鬆緊度的機構在上面，就像這[個設計](http://www.thingiverse.com/thing:188958)一樣，不建議把調整皮帶的機構放在外側，是因為在這附近的皮帶會因拉緊而變形，多少會影響運動。
         第五的建議，可以思考一下這區域的收線設計（[圖十三](https://scontent-a-pao.xx.fbcdn.net/hphotos-xpa1/v/t1.0-9/10646931_10152355345266375_2368641199303659437_n.jpg?oh=fcd7068130750734c2a8928fd23dff9f&oe=54958594)），目前的開孔給予電源線、Y軸馬達與Z軸右邊馬達走線的方式感覺不太順，或許可以整成沿著牆面走，把線藏起來。
第六個也是個人偏好，希望可以把門型結構面板上的 CW ([圖十四](https://fbcdn-sphotos-d-a.akamaihd.net/hphotos-ak-xpf1/v/t1.0-9/10610831_10152374250501375_9015293502832646545_n.jpg?oh=f4e54a95d09cd3dd2131ccb427a73d92&oe=54CFF978&__gda__=1418621703_a19e0af7764f534816ceb38bc13de5ca))摟空拿掉，因為是延伸來自 I3 的系統，換成 Reprap I3 或是中文化名稱"鋼鐵 I3" 或是可以透過社群命名投票。
         第七個建議是修正螺絲的固定高度或是變動造型設計，讓鎖螺絲更加順手，這版本的設計對於鎖螺絲不太順手（[圖十五](https://scontent-b-pao.xx.fbcdn.net/hphotos-xpa1/v/t1.0-9/1378645_10152464857506375_8423186574220175686_n.jpg?oh=b44d12bbfc7e5ca9a48529c7072209a8&oe=54DCB29C)）（[圖十六](https://fbcdn-sphotos-h-a.akamaihd.net/hphotos-ak-xap1/v/t1.0-9/10710548_10152464924601375_6572155185133685067_n.jpg?oh=f46c90da057bbf6751d5c482aa6698f1&oe=54D9E580&__gda__=1426897109_ef335cdc19113ba5d0e0ccde33fafa0d)）
         第八個建議是如果是使用原來 reprap prusa i3  X 軸總成的零件使用，會發生移動到一定高度就因為框架造型的關係無法升上去的問題（[圖十七](https://scontent-a-pao.xx.fbcdn.net/hphotos-xpa1/v/t1.0-9/10421252_10152517888291375_1365811288028095281_n.jpg?oh=4d7b57402689bbcca2bc34a9689ff3e3&oe=5508C68A)），雖然可以將 X 軸馬達反過來裝避掉會卡住的地方，或是使用升級使用線軌 X 軸套件，但是這兩個方法對於光軸愛好者就不是那麼舒適了。

### 馬爸的巧思

在每週三聚會玩鋼鐵 I3，馬爸都會有一些新招式分享，其中比較跟鋼鐵 I3 材質有關的一招是不用螺絲就可以把電源供應器與 Arduino, Ramps 板子靈活的吸附在側邊板子上，而且也容易卸下方便檢測。馬爸這絕招是用多個小型磁鐵座鎖在板子（[圖十八](https://scontent-b-pao.xx.fbcdn.net/hphotos-xpa1/v/t1.0-9/10665226_10152374273741375_6101076462387127453_n.jpg?oh=3832baa8b7bbcc3661d77b952a6c0e49&oe=5482D222)）與電源供應器上（[圖十九](https://fbcdn-sphotos-e-a.akamaihd.net/hphotos-ak-xaf1/v/t1.0-9/10593039_10152374300996375_8542620485110531287_n.jpg?oh=239c3b4e40af596ab2f6b353d92a648f&oe=54C77159&__gda__=1422289133_7e1075ca190f374f330315eedef97ab5)），然後就可以自由自在的拆裝了，這招完全善用了鋼鐵 I3 的本質優勢！

### 鋼鐵 I3 列印紀錄相簿

- [honki 的使用紀錄](https://www.facebook.com/honki/media_set?set=a.10152322628296375.1073742203.628761374&type=3 )
- [阿助兄的使用紀錄](https://www.facebook.com/keisukelin/media_set?set=a.1119854248026820.1073741832.100000067676273&type=3)

### 參考資料

I3 雷射切割件參考：
[http://reprap.org/wiki/P3Steel](http://reprap.org/wiki/P3Steel)
[http://www.thingiverse.com/thing:157303](http://www.thingiverse.com/thing:157303)
[http://www.thingiverse.com/thing:463371](http://www.thingiverse.com/thing:463371)
[http://www.thingiverse.com/thing:182675](http://www.thingiverse.com/thing:182675)
[http://www.thingiverse.com/thing:229614](http://www.thingiverse.com/thing:229614)
[http://www.thingiverse.com/thing:463371](http://www.thingiverse.com/thing:463371) 雷切鋼鐵 X 軸總成**、**Y軸皮帶夾零件。
[http://www.thingiverse.com/thing:525851](http://www.thingiverse.com/thing:525851) y 軸馬達支撐座

[鋼鐵 i3 列印件](https://drive.google.com/drive/folders/1ZSNzqmpLDGlXOVZN0It_bR2oNfzl5t-M?usp=sharing)

### 事後維護紀錄

2016/08/04
> 確定整個噴頭要換掉了，加熱模塊預計還沒有問題，噴頭雖然有點碳化現象但應該也還行，
> [name=張嘉幃]

> 熱敏電阻的線條脫落的蠻嚴重的，
> [name=張嘉幃]

> 目前以我粗淺的判斷，最大的問題是出在散熱片內部沉積物相當嚴重，
> [name=張嘉幃]

> 其次是喉管的內部堵塞。
> [name=張嘉幃]

> 得到其他人的建議都是一致性的叫我整組換掉算了.......
> [name=張嘉幃]

> 不過我從珩宇那邊拿到的Jhead沒有辦法很順利的安裝上去，決定待鴻旗回國後再討論。
> [name=張嘉幃]

tags： 3D printer， prusa i3