兩年多前就已約略認識 3D 印表機的應用,不過我一直沒啥興趣敗入,原因太貴與太慢!打算過幾年較為普及後再說。

不過日前有個想法,想要趁年底前 DIY 製作一台利用樹莓派 (raspberry pi) 為電玩主機的 10吋框體 (Cabinet),或者5吋的遊戲掌機 (另外我也想製作一些發想應用軟硬體的作品)。對我而言,最大的挑戰不在如何線材連接或系統設定之類的;而是在於製作外殼、組成框體的面板等。

關於掌機的外殼或電玩主機的框體組成材質,最為普遍的約有兩種:壓克力與木板。

壓克力的裁切簡單些的利用專用的裁切刀,但那相當辛苦且切割效果不佳;講究些的就是利用 CNC (Computer Numerical Control) 雷射切割,但這可不是一般 Maker 能負擔的起的,雷切/雷雕機動輒要價10數萬以上起跳,所以只能委託代切,但零散的料件一般店家意願不大且價格也不太便宜。

木板材質的裁切就相當簡單許多,簡單些的用手工鋸子,講究些的當然就要準備如線鋸機等。不過切割木板要注意木屑,最好能有個工作室,且有許多木工相關工具可用,那就會是相當棒的 DIY 工作環境了。

另外一種方式,尤其是製作小體積的掌機外殼,更是受到 Maker 的青睞,那就是利用 3D 印表機!可以參考底下影片:Ben Heck's Raspberry Pi MAME Portable Part 2 (4:52秒左右開始介紹3D圖檔的設計,然後3D印表機的列印)。

耶?!對喔,乾脆我來組台 3D印表機好了。利用上星期颱風連假期間,一整個專心爬文,多了解下關於3D印表機的資訊。這一看可是欲罷不能,敗家慾望又頓時興起。擁有屬於自己的 3D 印表機,就可以隨時列印一些自己設計的小部件甚或公仔如Q版粉圓 (我的玄鳳鳥寶)等,也可以作為設計產品時外觀的原型,甚至有許多免費提供3D素材/作品的網站 (如 Thingiverse)可茲參考與分享。3D 列引,可說已為相當普及 (至少在 Maker 圈子)的工具了。

我打算採購一台預算2萬以內、DIY 套件形式的 3D印表機。以這價位也只能組到中低階 3DP 普遍使用的 FDM (熱熔沉積成型, Fused Deposition Model),也就是以加熱噴頭融化塑性材料,比塑料熔點高一度,噴頭擠出塑料後會馬上凝固在印表機印台上,以此方式依照3D圖樣層層堆疊。


FDM 成型品質稍微粗糙 (但還是端賴機器的品質與校正效果),印列速度也緩慢。另一種則是最近挺流行的立體光固成型 (Stereo Lithography Apparatus, SLA),係以紫外線或雷射照射液體光敏樹脂,使加工表面固化成型,下降升降台,並重複上述動作堆疊成。但普遍機器售價相對 FDM 昂貴許多,至少要新台幣五萬以上才有得選擇吧。

關於 3D印表機的成型技術,這篇文章介紹得蠻清楚:3D印表機的7大成型技術,材質與固化方式你知道多少?

關於 FDM 3D印表機普遍使用的列印線材主要有兩種:ABS 與 PLA。

ABS 塑性較佳,也較能耐高溫,但列印時會容易產生不太好聞的氣味;PLA 則為環保型材料,由混合玉米澱粉和甘蔗衍生而成,符合食品級和生物分解的標準。列印時不會產生氣味,不過耐熱溫度與強度均較 ABS 稍低。

這兩者一般會視製作成品來取決,不過倒是 PLA 因有著生物分解塑料的特性,更能符合環保,所以在製作小物件上更受 Maker 青睞。這裡有篇文章可參考:ABS或PLA?挑選線材的正確方法

再來聊聊可供 DIY 的機種,我現在共比較了 Prusa i3、CR8/CR10 (大陸製)、Ultimaker 2。

Prusa i3 是基於開放原始碼 3D印表機 Reprap 所演化而來,應該可說是大多玩家最普遍入門的第一台 DIY 機型,因為參考文件最多。而且它挺特別的地方在於,印表機本身許多部件是可以由 3D印表機所列印出來的 (當然要先透過其它已組裝好印表機列印),強調的就是「開源 (open-source)」、「自我複製」、「演化」,而這些正是 Maker 社群的宗旨。

不過我爬文後發現,作為超新手要組裝一台 Prusa i3 會稍有難度,而且更大的挑戰是在於組裝之後的調校,而這是影響列印品質的最關鍵處。下列幾篇都是關於 Prusa i3 的組裝文件、套件、組裝心得的參考文章。

o Prusa i3 Build Manual
o Original Prusa i3 Plus 1.75 mm kit assembly
o DIY 3D印表機(大公開)
o DIY製作3D印表機~

再來介紹下由對岸自行研發的 CR7/CR8 系列,因價格相當便宜、組裝超容易 (已是半成品,約花 10 分鐘即可組裝完成)、列印品質也相當優質,所以相當受到國內諸多玩家的青睞,甚至還辦起多次團購向對岸商家購買。這裡有篇開箱文章可參考:3D列印機DIY入門CP值之王,CR-8開箱介紹

其實我一直在上述兩個機種之間游移不定。我喜歡高度客製化,但也有些擔心作為第一台的入門機種,Prusa i3 的調校對我這類粗手粗腳可能是挺大的挑戰;我也很喜愛 CR8 的列印品質與高 C/P 值,但又覺得不容易從組裝過程中學習了解到 3D 印表機的基本運作原理。

總之,上個星期三,我就向對岸透過阿里旺旺確定好採購的套件與相關料件,約快20公斤重,應該是被當作特貨,所以通關與載運較慢,截至今日 (已一星期)尚未收到。