鯨魚的小工坊

最近稍微整理好暫定的落腳處，也來寫寫遲了三個月的創想3D列印機的開箱文。

七月，與這台平價3D列印機結識的情形是這樣的:
某一天應邀去朋友家，看到她在宿舍弄一台創想的3D列印機在印一些東西給男友。好奇一問發覺價格挺便宜，心中默默覺得也許那天太閒可以替家裡的小工坊增加新成員。

雖說曾經待過的研發中心有在開發高檔價位的專業3D列印機的，有買了高檔貨要作快速複雜原型的，也有以前的雷科中心的舊同事spin-off出去開3D列印機公司的....但平心而論，工作中沒有實際操作過3D積層列印設備，更不可能有機會組裝過，所以一直以來也只是對於這個快速成型技術抱著觀望的態度。

這次趁著長假空檔作的 CPI 小計畫案，讓我有 "設計完成某個版本了，馬達、控制或是傳動都可以在淘寶上找得到套件，但快速原型的外殼要去哪找呢?"的困擾。
於是當這要不得的想法一旦萌芽，隨之而來的解決方案就是下面這台超級平價版的創想3D CR-7列印機了。

上圖是組裝前的零件包。非常小巧的套件組。
按照說明視訊組裝，其困難度稍難於組裝桌上型電腦就是。整體組裝含測試約需要8個小時左右，但需注意實際組裝時間可能會更短一些。
畢竟我花了其中的2小時研究組裝教學的影像檔，2小時單純花在研究他的組件設計來構思接下來可能出現的精準度校正方案，因此若是到3D列印機推廣教室上課有專員指導組裝的話，也許可以在五小時以內完成組裝與測試。

下圖是剛組好時，試印縮小尺寸深藍色手機架的情形。

稍微需要注意的是這種XYZ三軸移動機台的相互垂直度、導螺桿和移動噴頭是否有校正等都與列印精度和準度有高度相關。
若有直角尺或是量測器具可以用來幫機台作校正，列印出來的成品精度可更高。

簡單的畫了些空心校正塊來列印....

可從下圖很明顯的發現5mm以下的方塊已經幾乎沒有細節，拿游標卡尺一量，也只剩下公差+/-0.2mm的外型了。
20mm方塊上頭的0.15mm深度的文字(Lesley 2016.07)也是一片模糊。

幾年前幫忙替南部最大的頂大欲採購的3D列印機敲邊鼓時，該貴儀精準度高達5um。可人家是專攻醫療專業材料使用的機台，價值不菲阿!!
是說創想3D一台的價格與之相比，要求真的就別太多了....

最後以一張毛邊和凹痕太多的木乃伊(?)龍貓模型和校正塊的疊疊樂來帶出下面的小結。

首先先從使用的材料特性來看，使用時請注意通風和高溫危險的防護:
這次我買的都是PLA與ABS，目前只有試打PLA材質的成品，很難去定義成品的問題點是來自於來料的品質或其他因素。畢竟塑膠原材對環境溫度濕度的穩定性阿~有沒有通過測試驗證之類的挺難去真正了解的。這邊材料的控制是與精密射出成型一樣複雜，但控制的參數除了流量控制之外，恐怕還有環境的變數參和在其中了。射出成型有發展成熟的專用的CAE軟體，也許3D列印有朝一日也可有這樣的工程輔助軟體來協助吧? 熱加工時加熱塑膠的味道和各種汙染物該有的都還是會有(也就是說這骨子裡其實還是3K產業的機台阿...)，請務必放在車庫(?)、通風良好，或有抽風系統的地方來玩比較優。

加工時的精準度和重現性，請用手工藝品等級來對待:
先說說各種層級的需求好了。以往設計好給精密光學模組用的塑膠零件時(有相當多的材質阿...)，加工精度在原型機層級的需求外型是500mm^3以下，以ABS or PC塑膠材料切割加工作為測試用原型機的公差是+/-0.01mm(雖然最後到實驗室量測都只能把這個數據當參考值阿....)。而在業界的量產需求層級，有時候批量公差會到+/-0.005mm, 這邊就只能交給專業的模具設計來搞定了。

這次試打的幾個校正方塊，well，不管是個體還是把它當成原型機層級的超微批量來看，都還有很大的進步空間。但考量到這樣子小機台的設計從傳動到控制，事實上是有其加工精度的極限(外加一些位置感測器如光學尺之類的，弄成回授控制也是有機會，但機台價格只會往上飆罷了)，這裡就不拿來和專業的3D列印機種作比較了。

但若是拿來給原型機外型需求10,000mm^3以上，加工精度只要+/-0.05mm的產品呢? 或者是仿手工客製品，弄個後自動cosmetic機台來處理掉一些有礙觀瞻的毛邊凸角翹曲凹痕之類的? 也許還有機會可以在量產上使用也不一定，只是得權衡一下throughput就是。射出成型或是金屬壓鑄模具的存在，除了保持外型之外，溫度和材料流速的控制也可以使用模具的設計來完成。變成這樣的技術主要是涵括切削加工作不到的複雜曲面和鏤空部分為主吧? 小小淺見。

模型原型設計的自由度和娛樂性高:
可以作手作模型的粗胚，若是細細雕琢後可以變成工藝品，娛樂度真的相當高阿 :D
更何況3D積層列印的最大優勢是"內部可以一體成型作複雜簍空的造型!!!"而不是用好幾個零部件去配合卡榫來組裝。穩健度在某個意義上可以自由在應力較弱的區塊作肋或是樑等等的一些補強設計，也不需要擔心摔落時會有散掉的風險。就拿製作一個腎小管系統的3D模型來說絕對是是有優勢，只要循環流道內部的毛邊和錯位的部分都可以控管的話，其實其方便性是可以取代目前一些工法的!!

總歸來說，這是台很有趣的小玩意。比較像是製程工程師會需要的東西。
對於設計師或是RD來說，給產品的設計完成後，最需要的是如期如質如預算的把零件搞定，進入下一個測試階段才能知道是否需要再修改等等的...
因此，就請各位設計師或是創客自行斟酌對自己最有意義的方式吧!!!

題外話:
記得年前拿個馬達原型機讓加工廠繞銅線時，加工廠老板就直接現寶他那一台十萬以內，精度稍高的3D列印機在小型製造所的完美應用。
用途是使用ABS列印dummy來手工試繞銅線的占槽率、張力和強度等等，以免繞壞客戶珍貴的產品會造成所有人的困擾。當然老闆本身對自己的技術很有自信，希望慢慢建立起"一次就OK，客戶零抱怨"的口碑也是相當敬業、相當讓人認同的。我二年前的年底有作過類似改良零組件的設計，當時真的是要千拜託萬拜託認識十多年的加工廠再轉請他認識的加工廠來支援，才願意在該工廠"機台的空檔期"幫我快速切削塑膠件來搞定一些問題。這邊牽扯到各種產品管理、技術上和刀具耗材上的原因，不一定是加工經費的問題。而且真的無法保證切完後的平整度、內部構造的真直度和尺寸可以符合設計的需求，所以很多時候難度不是在設計或是加工技術上就是了(菸)。所以這樣的業外應用解決了某些問題，也絕對是另一種創新!!