當(dāng)大家聊起五軸數(shù)控機床時，或許并不會感覺到新奇，但提起五軸3D打印機似乎并不那么常見，開源的相關(guān)解決方案更是少之又少。

最近，在國外的3D打印社區(qū)中有一款基于Prusa 3D打印機改裝的五軸3D打印機吸引了大家的關(guān)注。這是把3D打印機從3軸變成5軸的有效方案，由倫敦帝國理工學(xué)院的一個研究團隊開發(fā)，命名為Open5x，并在Github上開源。

主流的FDM 3D打印設(shè)備通常采用兩種運動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，第一種是笛卡爾，又稱XYZ型，比如Prusa i3 3D打印機；另外一種是并聯(lián)臂，又稱三角洲型，比如Kossel 3D打印機。但不管是采用哪種結(jié)構(gòu)都離不開XYZ三軸運動，由于是自下而上的平面打印，避免不了有的模型需要單獨添加支撐。

有沒有什么方法可以在不影響表面質(zhì)量或添加額外支撐的情況下創(chuàng)建復(fù)雜的幾何形狀？答案是肯定的，通過添加額外的運動軸來實現(xiàn)，類似傳統(tǒng)制造行業(yè)中使用的CNC 5軸數(shù)控機床完成類似的工作。

五軸3D打印的工作原理

通常空間直角坐標(biāo)系由X、Y和Z 3個平面組成，通過添加三個旋轉(zhuǎn)軸標(biāo)記為 A、B 和 C，它們分別繞X、Y和Z軸旋轉(zhuǎn)，就組成了三個線性軸和三個旋轉(zhuǎn)軸。除了線性軸之外，結(jié)合A軸和B軸就變成了5軸機器。

五軸3D打印的優(yōu)勢和難點

增加兩個額外的軸不僅可以完全消除支撐結(jié)構(gòu)，還可以獲得更高質(zhì)量的表面光潔度、更大的設(shè)計靈活性和更高的零件強度。因為通過從不同的方向打印，零件可以比簡單地在Z方向堆疊層更堅固。

五軸3D打印機似乎就是夢寐以求的理想機型，但是真正做出來卻面臨不少的挑戰(zhàn)。首先，5軸的機器動力學(xué)比3軸3D打印復(fù)雜得多；此外，切片也是更大的難點，因為大多數(shù)切片軟件都只支持在Z軸單方向上打印。這意味著必須在更復(fù)雜的CAM軟件中手動計算某些刀具路徑，尤其是在3D打印非平面表面的情況下。

雖然5軸3D打印仍然存在許多限制，但還是有不少企業(yè)制作出了機器，但售價從幾萬到上百萬不等，是一般買家或者玩家無法接受的。而這次由倫敦帝國理工學(xué)院研究團隊提供的解決方案，更具可行性和經(jīng)濟性，因為它是在已有的機器上進行改裝，省去了從零開始的時間，還節(jié)省了不少的成本，我們接下來一起看看他們是如何做到的。

硬件上除了一臺Prusa i3 3D打印機，還包括額外的電機、一些通用硬件和3D打印部件。使用了常見的RepRap固件上加上Duet3D電子設(shè)備控制。

切片軟件上，由于傳統(tǒng)的切片軟件只能在平面層中切片，研究人員開發(fā)了一種使用Grasshopper（Rhino CAD 軟件中包含的可視化編程語言）的非平面切片算法來克服這個問題。

在進行這項開源項目的探索中，研究人員不僅發(fā)現(xiàn)多軸3D打印不只是不需要支撐材料，可以減少浪費和獲得更好的表面光潔度，同時零件強度還能得到增強，另外通過功能材料的打印可實現(xiàn)有趣的應(yīng)用。

比如在上圖中，使用五軸3D打印機在曲面上實現(xiàn)了3D打印功能性電路跡線。同時，該團隊也表示，如果要實現(xiàn)真正的免費開源，他們還需要繼續(xù)開發(fā)一個免費、開源的5軸切片軟件，并具有出色的用戶友好界面。因為目前采用的方案是使用Rhino和Grasshopper進行切片，而Rhino是一個付費軟件。

目前，在GitHub存儲庫上已經(jīng)有該五軸3D打印機的相關(guān)資料，包括：

1，材料和供應(yīng)商采購清單。
2，用于裝配的3D打印文件。
3，電路板設(shè)置（Duet2+RepRap固件3.1.1）。
4，硬件的組裝說明。
5，用于5軸切片的Grasshopper定義和Rhino模板。

目前此開源項目還在進行中，研發(fā)團隊表示還在繼續(xù)改進，open5x的下一個迭代將包括：

硬件：

1，自動調(diào)平U軸上的傾斜度，目前是通過數(shù)字水平儀 + 手動G92 U0實現(xiàn)。
2，部分冷卻風(fēng)扇將重新設(shè)計，以便將空氣吹到噴嘴的末端，提高打印質(zhì)量。
3，改進Z軸上的止動器避免手動調(diào)平床。

軟件：

1，繼續(xù)迭代Grasshopper減少切片的計算時間。
2，修改當(dāng)前版本中存在的已知錯誤。
3，最終開發(fā)出獨立的開源切片軟件。

據(jù)資源庫了解，以上這項改進計劃預(yù)計將在2023年3月實現(xiàn)，更多關(guān)于此項目的信息可訪問：https://github.com/FreddieHong19/Open5x。或者點擊下載 Open5x-main.zip

2022-11-18 12:54 上傳

可點擊下載文件

開源從來都不是一件簡單的事情，但正是因為前人的努力，科技才得以能夠快速發(fā)展。3D打印行業(yè)也同樣收益于此，期待更多的3D打印開源項目，來自中國。

當(dāng)大家聊起五軸數(shù)控機床時，或許并不會感覺到新奇，但提起五軸3D打印機似乎并不那么常見，開源的相關(guān)解決方案更是少之又少。

最近，在國外的3D打印社區(qū)中有一款基于Prusa 3D打印機改裝的五軸3D打印機吸引了大家的關(guān)注。這是把3D打印機從3軸變成5軸的有效方案，由倫敦帝國理工學(xué)院的一個研究團隊開發(fā)，命名為Open5x，并在Github上開源。

主流的FDM 3D打印設(shè)備通常采用兩種運動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，第一種是笛卡爾，又稱XYZ型，比如Prusa i3 3D打印機；另外一種是并聯(lián)臂，又稱三角洲型，比如Kossel 3D打印機。但不管是采用哪種結(jié)構(gòu)都離不開XYZ三軸運動，由于是自下而上的平面打印，避免不了有的模型需要單獨添加支撐。

有沒有什么方法可以在不影響表面質(zhì)量或添加額外支撐的情況下創(chuàng)建復(fù)雜的幾何形狀？答案是肯定的，通過添加額外的運動軸來實現(xiàn)，類似傳統(tǒng)制造行業(yè)中使用的CNC 5軸數(shù)控機床完成類似的工作。

五軸3D打印的工作原理

通常空間直角坐標(biāo)系由X、Y和Z 3個平面組成，通過添加三個旋轉(zhuǎn)軸標(biāo)記為 A、B 和 C，它們分別繞X、Y和Z軸旋轉(zhuǎn)，就組成了三個線性軸和三個旋轉(zhuǎn)軸。除了線性軸之外，結(jié)合A軸和B軸就變成了5軸機器。

五軸3D打印的優(yōu)勢和難點

增加兩個額外的軸不僅可以完全消除支撐結(jié)構(gòu)，還可以獲得更高質(zhì)量的表面光潔度、更大的設(shè)計靈活性和更高的零件強度。因為通過從不同的方向打印，零件可以比簡單地在Z方向堆疊層更堅固。

五軸3D打印機似乎就是夢寐以求的理想機型，但是真正做出來卻面臨不少的挑戰(zhàn)。首先，5軸的機器動力學(xué)比3軸3D打印復(fù)雜得多；此外，切片也是更大的難點，因為大多數(shù)切片軟件都只支持在Z軸單方向上打印。這意味著必須在更復(fù)雜的CAM軟件中手動計算某些刀具路徑，尤其是在3D打印非平面表面的情況下。

雖然5軸3D打印仍然存在許多限制，但還是有不少企業(yè)制作出了機器，但售價從幾萬到上百萬不等，是一般買家或者玩家無法接受的。而這次由倫敦帝國理工學(xué)院研究團隊提供的解決方案，更具可行性和經(jīng)濟性，因為它是在已有的機器上進行改裝，省去了從零開始的時間，還節(jié)省了不少的成本，我們接下來一起看看他們是如何做到的。

硬件上除了一臺Prusa i3 3D打印機，還包括額外的電機、一些通用硬件和3D打印部件。使用了常見的RepRap固件上加上Duet3D電子設(shè)備控制。

切片軟件上，由于傳統(tǒng)的切片軟件只能在平面層中切片，研究人員開發(fā)了一種使用Grasshopper（Rhino CAD 軟件中包含的可視化編程語言）的非平面切片算法來克服這個問題。

在進行這項開源項目的探索中，研究人員不僅發(fā)現(xiàn)多軸3D打印不只是不需要支撐材料，可以減少浪費和獲得更好的表面光潔度，同時零件強度還能得到增強，另外通過功能材料的打印可實現(xiàn)有趣的應(yīng)用。

比如在上圖中，使用五軸3D打印機在曲面上實現(xiàn)了3D打印功能性電路跡線。同時，該團隊也表示，如果要實現(xiàn)真正的免費開源，他們還需要繼續(xù)開發(fā)一個免費、開源的5軸切片軟件，并具有出色的用戶友好界面。因為目前采用的方案是使用Rhino和Grasshopper進行切片，而Rhino是一個付費軟件。

目前，在GitHub存儲庫上已經(jīng)有該五軸3D打印機的相關(guān)資料，包括：

1，材料和供應(yīng)商采購清單。
2，用于裝配的3D打印文件。
3，電路板設(shè)置（Duet2+RepRap固件3.1.1）。
4，硬件的組裝說明。
5，用于5軸切片的Grasshopper定義和Rhino模板。

目前此開源項目還在進行中，研發(fā)團隊表示還在繼續(xù)改進，open5x的下一個迭代將包括：

硬件：

1，自動調(diào)平U軸上的傾斜度，目前是通過數(shù)字水平儀 + 手動G92 U0實現(xiàn)。
2，部分冷卻風(fēng)扇將重新設(shè)計，以便將空氣吹到噴嘴的末端，提高打印質(zhì)量。
3，改進Z軸上的止動器避免手動調(diào)平床。

軟件：

1，繼續(xù)迭代Grasshopper減少切片的計算時間。
2，修改當(dāng)前版本中存在的已知錯誤。
3，最終開發(fā)出獨立的開源切片軟件。

據(jù)資源庫了解，以上這項改進計劃預(yù)計將在2023年3月實現(xiàn)，更多關(guān)于此項目的信息可訪問：https://github.com/FreddieHong19/Open5x。或者點擊下載 Open5x-main.zip

2022-11-18 12:54 上傳

可點擊下載文件

開源從來都不是一件簡單的事情，但正是因為前人的努力，科技才得以能夠快速發(fā)展。3D打印行業(yè)也同樣收益于此，期待更多的3D打印開源項目，來自中國。

請問開源的切片軟件有更新了嗎？謝謝！