說到桌面級FDM3D打印機(jī)，從技術(shù)原理上不難，但價格從幾百塊到幾萬塊都有，巨大的價格差別，除了品牌效應(yīng)外，還有一個重要因素，就是工業(yè)設(shè)計。今天，就從一個擠出機(jī)的角度，細(xì)談一下那些需要細(xì)細(xì)琢磨的工業(yè)設(shè)計。

    說到擠出機(jī)，首先一個疑問，為什么近端擠出機(jī)很少見，但中高端產(chǎn)品卻偏愛這個設(shè)計呢？在這之前，我們先回顧一下近端擠出和遠(yuǎn)程擠出的區(qū)別。

遠(yuǎn)程擠出 (Broden Extruder)

這種類型的機(jī)器，一般擠出機(jī)和步進(jìn)電機(jī)安裝在機(jī)器外殼上，通過特氟龍管遠(yuǎn)程給噴頭送料。比如：Ultimaker，三角洲等機(jī)型

遠(yuǎn)程擠出優(yōu)點(diǎn)：

1、噴頭重量輕，慣性小，移動定位更精準(zhǔn)；

2、噴頭移動速度可達(dá)200~300mm/s，因此其打印速度也可以非?？?；

3、噴頭和擠出機(jī)分離，方便維護(hù)。

缺點(diǎn)：

1、送料距離遠(yuǎn)，阻力較大，要求負(fù)責(zé)擠出的步進(jìn)電機(jī)有更大的力矩；

2、擠出機(jī)與噴頭需要用特氟龍管和氣動接頭連接，相對于近程擠出更容易出現(xiàn)故障；

3、耗材和特氟龍管有一定彈性，再加上一般氣動接頭也有一定活動空間，所以導(dǎo)致需要的回抽距離和速度更大，不如近程擠出回抽精準(zhǔn)；

4、擠出機(jī)與噴嘴距離較長，因此送料管中的那一段耗材比較難用盡。

5、換料不是很方便，尤其是使用打印過程中不暫停，新料頂老料的換料方法，料頭在送料管中時無法回抽。

6、由于送料距離過遠(yuǎn)一但使用彈性耗材就會導(dǎo)致無法正常輸送材質(zhì)的情況出現(xiàn)，遠(yuǎn)程擠出方式的3D打印機(jī)一般都不能支持彈性材質(zhì)的打印。

近端擠出 (Direct extruder)

這種類型的機(jī)器，一般擠出機(jī)和步進(jìn)電機(jī)安裝在噴頭上，直接給噴頭送料。比如Makerbot，云圖創(chuàng)智等機(jī)型

近端擠出優(yōu)點(diǎn)：

1、對送料量的控制比遠(yuǎn)程擠出更精確，回抽更精準(zhǔn)；

2、對擠出步進(jìn)電機(jī)的力矩要求相對低些；

3、換料方便；

4、適合打印TPU等軟性材料。 

缺點(diǎn)：

1、噴嘴熱端、擠出機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、散熱風(fēng)扇等集成在一起，拆裝維護(hù)不方便；

2、噴頭較重，尤其是雙噴頭打印機(jī)，運(yùn)動時慣性大，加速減速相對困難，因此要用較低的打印速度以保證精度；

為什么中高端打印機(jī)更偏愛近端打印設(shè)計呢？

    早期的RepRap打印機(jī)常用的是近端擠出機(jī)，采用齒輪減速，直流電機(jī)驅(qū)動的設(shè)計。但由于慣性大，直流電機(jī)無法快速啟動和停止，所以很難精準(zhǔn)地控制。但新的機(jī)器多用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，擠出機(jī)也用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動進(jìn)料，特別是在高級的步進(jìn)電機(jī)配合下，進(jìn)料與移動都有非常精準(zhǔn)的控制。所以只打印一種材料時，使用進(jìn)近端擠出設(shè)計是合適和高效的。而近端打印另一個容易誤會的缺點(diǎn)，就是打印速度。很多人認(rèn)為噴頭質(zhì)量大了慣性大，不利于移動速度。如果是對于i3結(jié)構(gòu)的3D打印機(jī)，這個顧慮是多余的，因為i3結(jié)構(gòu)的Y軸移動是平臺移動，通過平臺整體移動來實現(xiàn)Y軸位移。

 因為X、Y軸是移動頻繁的兩個方向，但Y軸的移動質(zhì)量很大，所以很多廠家調(diào)教時為了保護(hù)Y軸，X軸的移動速度也會有所限制。一般切片工具調(diào)整X、Y軸速度時，也是同步的。所以影響X、Y軸移動速度的關(guān)鍵不是噴頭，而是平臺質(zhì)量。

另外還有一種常見FDM打印機(jī)結(jié)構(gòu)——箱體結(jié)構(gòu)。主要原理是噴頭沿X、Y軸移動，平臺Z軸向下位移來實現(xiàn)打印的結(jié)構(gòu)類型。但這種類型又細(xì)分三種結(jié)構(gòu)：UM、MB、Core XY。這三種類型下次用單獨(dú)的篇幅來細(xì)講。

    解決完精度和慣性這個大缺點(diǎn)，近端擠出設(shè)計的優(yōu)勢是非常明顯了。結(jié)構(gòu)簡潔、回抽精準(zhǔn)、換料方便、可打印材料多等優(yōu)點(diǎn)，能打印多種軟硬材料且換料方便，并且結(jié)構(gòu)簡潔美觀。

    對于中高端機(jī)型，產(chǎn)品設(shè)計時側(cè)重點(diǎn)會偏向外觀、功能、第一體驗感等。用簡潔好看的外觀、豐富的功能這些直觀的設(shè)計來區(qū)分產(chǎn)品的價格定位。同時用簡單便捷的操作體驗來給客戶良好的第一感覺。而對于耐用性，一般中高端機(jī)型，用料做工都比較自信，耐用性都比低價位的好。