并联臂这种结构最早是由瑞士洛桑理工学院(EPFL)的Reymond Clavel教授在上世纪80年代发明的Delta式结构。最早的Delta式并联机械臂主要用来设计一种能以很快速度操作轻小物体的机器人。Delta式并联机械臂,这是一种通过一系列互相连接的平行四边形来控制目标在X、Y、Z轴上的运动的机械结构。近年来这种机械结构的应用日益广泛,特别是它具有适应狭小空间,并能在其中有效工作的能力。1987年瑞士Demaurex公司首先购买了delta机器人的知识产权并将其产业化,主要用于巧克力、饼干、面包等食品包装,后来由于硬件和软件工程的发展带来的技术和制造成本下降,很多创客在设计自己的3D打印机是借鉴了这种Delta并联式机械臂的特点,于是就出现了如今我们常见的外形接近三角形柱体的Delta式3D打印机,玩家们称为三角洲打印机。
一般这种单级Delta式机械臂原只能在狭小的空间里工作,其应用范围就受到了限制。为了解决这个问题,近日,独立的软件和机电产品开发者Aad van der Geest在原有的Delta式机械臂的基础上,开发了一种多级Delta式机械臂(Multi-Delta Robotic Arm),没有增加其重量的情况下使其活动空间大幅增加。从传统的Delta式机器人原理出发,van der Geest将多个Delta式机械臂连接起来,并将较重的操作设备连到基座上。在开发了三个从6英寸(约15厘米)到近12英尺(约3.6米)高的原型设备之后,他最终找到了一个能够制造可携带重量的轻量级机械臂的解决方案。为了使其有效地工作,van der Geest在设备的上方设计了一个包含伸纵机构和执行控制装置的基座。
从这个基座上乡下延伸出三个带关节的臂,并连接到一个三角形的平台上,然后这种结构可反复叠加,直到达到预定的操作高度。这样打造了经济实用的大尺寸3D打印机。
由于并联臂由3角型圆柱导杆固定,打印的的高度比龙门构架高的高得多的,由于三角形稳定性好,因此在结构强度上会比龙门构架的好,而且打印物体的尺寸要比龙门架的高,精度更好,打印速度慢。
PRUSA i3是一款非常有趣的3D打印机:它完全抛弃了时下流行的那些华丽外表,一切目的就只是为了告诉人们3D打印是怎么回事。正因为如此,它造型简陋却又有优异的性能,完全开源,价钱也不算贵。
PRUSA i3的组装可能是最麻烦的部分,根据你的熟练度高低,需要5到10小时才能组装完成。不过一旦渡过最难的部分,接下来的问题就比较简单了。
布置打印任务大概需要20分钟的时间,你需要在电脑上运行专门的软件,规划打印的各个细节,并且可能还要对机器上的螺丝进行松紧调整。这个步骤结束之后,我们就可以进行打印了。
PRUSA i3采用的是3D打印机大厂Ultimaker 开发的软件 Cura,这使得操作界面的使用更加简便。当打印模型制作完成,各项设置也就绪后,剩下的事情就只剩用 USB 线将打印机和电脑相连,或是直接插入带有模型文件的 SD 卡了。
PRUSA i3采用的是12V电源供电,不得不说这是它的一个弱点。比起Lulzbot 强大的 24V 来,PRUSA i3 的热床和加热头的暖机时间非常慢,需要超过10分钟的时间,是前者的两倍。一旦暖机完成,那等待就没有那么痛苦了。PRUSA i3 的打印速度比 Lulzbot Mini 慢 15% 至 20%,不过这没那么不可接受,毕竟两者的打印质量几乎相同。
在使用的第一周里,PRUSA i3 每经过几次打印可能都需要进行一次重新调校,但当结构稳定下来之后,它的精度和可靠性都会逐渐接近 100%。总的来说,PRUSA i3 的打印成品质量很好。如果说有些什么不足,那就是它过细的细丝和偏低的供电电压使得设备在进行桥接、悬空这些部分的打印时处理不好。
和 Lulzbot Mini 这样的同类产品相比,PRUSA i3 胜在锐利平整的边角和精致的细节,但在更大更复杂的结构上,还是 Lulzbot Mini 占优。
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