一種非常有趣且價格低廉的四軸3D打印機概念已經(jīng)問世。

或許大家已經(jīng)習慣了通過笛卡爾坐標系來理解3D打印，但今天要介紹的這臺四軸3D打印機，將徹底顛覆你的認知，因為它與我們以往見過的任何設備都截然不同。

這款機器由Joshua Bird設計，被命名為“四軸極坐標3D打印機”。它采用了極地打印床和旋轉擠出機設計，能夠打印超過90度懸垂角的部分，突破了傳統(tǒng)3D打印的限制。此外，這款打印機的相關開源資料已經(jīng)全部發(fā)布在Github上。如果你有興趣制作一臺，則所需零件的總成本只需大約在300-400美元之間。

在正式認識這款全新的機器之前，讓我們先來了解一下什么是極坐標3D打印機。

這是一種基于極坐標系統(tǒng)（使用角度和半徑坐標）進行運動控制的3D打印設備，通常采用旋轉平臺和懸臂結構，取代了傳統(tǒng)笛卡爾坐標系的直線運動軸。這種設計具有結構簡單、運動靈活的優(yōu)點，但也存在一些弊端：運動精度受限、控制系統(tǒng)較為復雜，同時打印區(qū)域的利用率較低，進而影響了打印質量和應用范圍。

極坐標3D打印機配有一個可旋轉的打印頭

在理解了極坐標3D打印機的概念后，我們再來看看這臺與眾不同的四軸極坐標3D打印機。

它采用了一個旋轉構建平臺和一個“Core R-Theta”工具頭，后者類似于CoreXY運動系統(tǒng)，同樣使用一對步進電機和一條連續(xù)的同步皮帶來驅動兩個運動軸。但不同之處在于，這里驅動的并非兩個線性軸，而是通過電機的協(xié)同運動，使整個打印臂沿著構建平臺的半徑方向進出，同時能夠讓打印頭旋轉接近90度。

具體而言，如果皮帶以交替方向拉動，則工具頭會進出。如果皮帶以相同方向拉動，則噴嘴會旋轉。

所以，當我們觀看這臺機器運動時，最直觀的感受是噴嘴在打印過程中可以旋轉，而打印平臺也在旋轉，整個系統(tǒng)看起來沒有任何部分是靜止的。但是，當打印頭垂直于平臺旋轉時，它的表現(xiàn)類似于一臺傳統(tǒng)的極坐標3D打印機。但通過傾斜打印頭，它能夠打印無需支撐的陡峭懸垂結構。

不只是硬件上的改變，軟件更需要單獨定制

根據(jù)以上的介紹，我們或許已經(jīng)開始好奇，到底什么樣的軟件可以完成如此復雜的挑戰(zhàn)。事實上，目前的典型切片軟件如Cura、OrcaSlicer等并不具備這種功能。為此，Joshua單獨開發(fā)了一款名為快速徑向軟件的工具，這是一款專門的非平面切片機。與此同時，為適配硬件，機器的固件也進行了相應的修改。

因此，如果這臺機器想要走向更成熟，軟件問題可能是一個急需解決的挑戰(zhàn)。畢竟，并不是每個人都是編程專家，易用性將是決定這類設備能夠走多遠的關鍵因素。

目前，這臺3D打印機通過旋轉噴嘴已經(jīng)可以打印沒有支撐的簡單部件，但仍存在一些限制。不過，Joshua表示他正在對軟件進行優(yōu)化，未來這臺機器將能夠打印任何無需支撐的物體。

可以想象，如果有一天我們的3D打印機能夠輕松地打印任意幾何形狀，而無需使用支撐材料，那將是一件多么令人興奮的事情。

如果設備廠商看到這一優(yōu)勢，或許也會在不久的將來考慮將其引入產(chǎn)品中。當然，要將這個概念完善到商業(yè)化水平，還需要進行大量的工作，但可以確定的是，隨著它的開源，肯定會有越來越多的人愿意嘗試。

一種非常有趣且價格低廉的四軸3D打印機概念已經(jīng)問世。

或許大家已經(jīng)習慣了通過笛卡爾坐標系來理解3D打印，但今天要介紹的這臺四軸3D打印機，將徹底顛覆你的認知，因為它與我們以往見過的任何設備都截然不同。

這款機器由Joshua Bird設計，被命名為“四軸極坐標3D打印機”。它采用了極地打印床和旋轉擠出機設計，能夠打印超過90度懸垂角的部分，突破了傳統(tǒng)3D打印的限制。此外，這款打印機的相關開源資料已經(jīng)全部發(fā)布在Github上。如果你有興趣制作一臺，則所需零件的總成本只需大約在300-400美元之間。

在正式認識這款全新的機器之前，讓我們先來了解一下什么是極坐標3D打印機。

這是一種基于極坐標系統(tǒng)（使用角度和半徑坐標）進行運動控制的3D打印設備，通常采用旋轉平臺和懸臂結構，取代了傳統(tǒng)笛卡爾坐標系的直線運動軸。這種設計具有結構簡單、運動靈活的優(yōu)點，但也存在一些弊端：運動精度受限、控制系統(tǒng)較為復雜，同時打印區(qū)域的利用率較低，進而影響了打印質量和應用范圍。

極坐標3D打印機配有一個可旋轉的打印頭

在理解了極坐標3D打印機的概念后，我們再來看看這臺與眾不同的四軸極坐標3D打印機。

它采用了一個旋轉構建平臺和一個“Core R-Theta”工具頭，后者類似于CoreXY運動系統(tǒng)，同樣使用一對步進電機和一條連續(xù)的同步皮帶來驅動兩個運動軸。但不同之處在于，這里驅動的并非兩個線性軸，而是通過電機的協(xié)同運動，使整個打印臂沿著構建平臺的半徑方向進出，同時能夠讓打印頭旋轉接近90度。

具體而言，如果皮帶以交替方向拉動，則工具頭會進出。如果皮帶以相同方向拉動，則噴嘴會旋轉。

所以，當我們觀看這臺機器運動時，最直觀的感受是噴嘴在打印過程中可以旋轉，而打印平臺也在旋轉，整個系統(tǒng)看起來沒有任何部分是靜止的。但是，當打印頭垂直于平臺旋轉時，它的表現(xiàn)類似于一臺傳統(tǒng)的極坐標3D打印機。但通過傾斜打印頭，它能夠打印無需支撐的陡峭懸垂結構。

不只是硬件上的改變，軟件更需要單獨定制

根據(jù)以上的介紹，我們或許已經(jīng)開始好奇，到底什么樣的軟件可以完成如此復雜的挑戰(zhàn)。事實上，目前的典型切片軟件如Cura、OrcaSlicer等并不具備這種功能。為此，Joshua單獨開發(fā)了一款名為快速徑向軟件的工具，這是一款專門的非平面切片機。與此同時，為適配硬件，機器的固件也進行了相應的修改。

因此，如果這臺機器想要走向更成熟，軟件問題可能是一個急需解決的挑戰(zhàn)。畢竟，并不是每個人都是編程專家，易用性將是決定這類設備能夠走多遠的關鍵因素。

目前，這臺3D打印機通過旋轉噴嘴已經(jīng)可以打印沒有支撐的簡單部件，但仍存在一些限制。不過，Joshua表示他正在對軟件進行優(yōu)化，未來這臺機器將能夠打印任何無需支撐的物體。

可以想象，如果有一天我們的3D打印機能夠輕松地打印任意幾何形狀，而無需使用支撐材料，那將是一件多么令人興奮的事情。

如果設備廠商看到這一優(yōu)勢，或許也會在不久的將來考慮將其引入產(chǎn)品中。當然，要將這個概念完善到商業(yè)化水平，還需要進行大量的工作，但可以確定的是，隨著它的開源，肯定會有越來越多的人愿意嘗試。