如何改进低端 FDM 3D 打印机

直到几年前，开始 3D 打印领域的唯一选择是购买一台商业家用打印机，在许多情况下其成本是无法获得的，或者购买组装 3D 打印机所需的零件和组件来自 RepRap 项目的打印机 ，以套件形式或单独。最后一个选项确实负担得起，但它需要在组装、编程和校准方面具备丰富的知识和专业知识 以获得良好的效果。这对许多用户来说是一个重大障碍 他们的目标只是开始 3D 打印过程，而不是 3D 打印机构建和校准过程。

图 1：RepRap Mendel 打印机。来源：reprap.org

然而，情况已经改变。目前可以以非常低的价格购买预组装和预配置的 FDM 3D 打印机 . Creality、Tevo、Anycubic、Artillery 或 Geeetech 等品牌生产简单易用的打印机，价格低于 500 欧元，在某些情况下甚至低于 300 欧元。

大部分此类 3D 打印机通常是质量很差的设备 , 有常见的故障，在许多情况下实际上无法使用，但是，一些模型已经实现了卓越的性价比，并在社交网络上垄断了良好的评论。

图像 2 Ender 3 打印机。来源：creality3dofficial.com

Creality 的 Ender 3 和 CR-10s 或 Artillery 的 Sidewinder X1 等模型已成为许多用户进入 3D 打印世界的门户，尽管它们可能是开始的理想选择，很快许多用户开始成为了解此类打印机的局限性。

成本节约和限制。

尽管其中一些 3D 打印机物有所值，但不可避免的是，为了获得如此低的价格，有必要牺牲某些组件的质量。

一般来说，这些打印机的主要弱点如下：

• 框架的质量和稳定性。
• 印刷基地的质量。
• 热端。
• 挤出机。

这类打印机的某些拥有者想要实现更复杂的打印或更先进的材料，但发现他们的 3D 打印机无法达到正确的温度，或者他们的挤出机无法正确拉动柔性材质 .在这些情况下，问题就出现了，是转向更高质量的打印机，投入大量资金，还是放弃使用其他类型的材料，满足于当前的质量。

图 3：原始 E3D 和克隆喷嘴。来源：Hackaday.com

但是，有一个中间解决方案： 尝试改进薄弱环节并用高质量的部件升级某些关键打印机组件 就像那些在高端打印机中使用的一样。通过这种方式，可以显着提高打印质量并扩大可用材料的范围。

框架或结构的质量和稳定性

一般来说，这些打印机的框架通常很轻，在某些情况下不是很坚固 .这在最经济的那些中尤其明显 ，在许多情况下滥用塑料结构部件。

图 4：Geeetech i3。来源：geeetech.com

这意味着不可能在不引起影响打印质量的振动的情况下实现高速和加速度 .也许这是一个不太重要的弱点，因为知道每台 3D 打印机的速度限制并将打印速度保持在以下水平，振动几乎不存在并且打印质量良好 .还可以使用打印部件提高 3D 打印机的稳健性，或者通过将 3D 打印机固定在坚固的底座上以最大限度地减少振动来提高稳定性。

打印床质量

并不总是越大越好。 打印机的打印量越大，使用高质量组件就越重要 .也许最清楚地看到这一点的地方是在印刷码头。目前，许多此类打印机都包括一个由 2 或 3 毫米厚的铝板制成的底座，其表面有塑料板。而在小于25cm的底座上，铝板的平整度通常都很好 , on 大幅面 3D 打印机 40 cm 或 50 cm 的底座 通常底座平整度较差 ，尤其是厚度小于 4 或 5 毫米的材料。在这种情况下，即使它们完全水平，通常也会出现粘附问题或无法在整个基底上打印。

最可取的做法是在购买打印机之前对我们需要的打印尺寸保持现实的认识 并选择满足我们需求的最小尺寸。在大多数情况下，20 厘米 x 20 厘米或 25 厘米 x 25 厘米的底座就足够了。

然而，有时确实需要大幅面打印机，或者我们甚至发现平整度差的小底座 .在这些情况下，解决方案非常简单且成本低廉。 要改进低质量的底座，您可以购买与我们底座大小相同的水晶，并将其直接放在底座上 . 晶体通常具有近乎完美的平整度 , 远优于铝制底座。此外，为了获得完美的底座，我们可以在其表面放置原始或 PEI Buildtak 板材 这将确保零件的最佳粘附性。

图片 5：BuildTak 依从性基础。来源：Buildtak.com

将打印底座改进到 310 毫米的另一个非常有趣的选择是安装高质量的磁性底座，例如 BuildTak FlexPlate 或 Ziflex 底座 .这些类型的底座不仅提高了原始底座的平整度和附着力，而且便于打印部件的移除。

图 6：Ziflex 柔性底座。来源：Zimple3D.com

热端

这些打印机中的大多数使用来自品牌热端的低质量克隆 例如 E3D V6 和 E3D 火山。 虽然在美学上它们可能看起来相同，但在内部它们没有任何关系 .与原始的 V6 热端不同，这些克隆热端不是全金属的 , 但灯丝是通过劣质 PTFE 管驱动的。这一点，再加上酒店的制冷在许多情况下并不理想，这意味着这些打印机仅限于打印温度低于 260 ºC 的打印材料 .此外，堵塞和热蠕变的概率成倍增加 与高质量的热端相比。

图 7：原始 V6 与克隆。来源：spiritdude.wordpress.com

其他 Creality 等打印机使用自己的热端 ，虽然它是一个质量很好的组件，但它仍然是仅限于使用打印温度低于 255 ºC 的材料的基本模型。

图 8：原创热端。来源：creality.com

更新廉价打印机的热端 可能是可以做出的最重要的改进之一，但是，它也可能是最复杂的改进之一 . 当串行热端是 E3D 或 Slice Engineering 等知名品牌之一的克隆时，最好的选择很简单，就是将其替换为原来的等效产品 .这不仅意味着使用高质量热端的改进，而且打开了拥有每个生态系统的所有备件和配件的大门 ，如果您想在 3D 打印领域取得进步，从长远来看，这是非常重要的事情。在这种情况下，唯一的麻烦是更换热敏电阻时需要修改打印机固件 .重要的是要知道我们要更新的打印机是否允许固件修改，否则将需要维护串行热敏电阻。

如果自行设计热端，过程可能会很复杂 .如果没有易于更换的高质量同类产品，可能需要重新设计和生产新零件以适应 E3D 或 Slice Engineering 热端。 对于许多用户来说，这个过程可能非常复杂。

图 9：蚊子对安德 3 的适应。来源：thingiverse.com/brotherchris

但是，对于那些使用 Creality 3D 打印机的用户而言，这已得到简化 和其他使用相同热端的 3D 打印机，例如 Tevo Tornado、TronXY X5S、Alfawise U20 或 Lotmaxx SC-10。

美国品牌 MicroSwiss 开发了与 Creality 热端完全兼容的高质量全金属热端。 此热端可让您轻松打印温度高达 285 ºC 的灯丝 , 它由 5 级钛隔热层 组成 , 优质散热器和镀镍黄铜喷嘴 .此外，它还提供多种材料和直径的各种兼容喷嘴 .

图 10：用于 Creality 打印机的 MicroSwiss Hotend 全金属。来源：Microswiss.com

挤出机

其中许多打印机使用高质量的克隆挤出机 不过，和之前的案例一样，虽然外观相似，但性能却低了很多。 升级挤出机可能是最重要的改进，连同热端 ，以及最能影响最终打印质量的那个 .另一方面，在许多情况下，它可能是最复杂的，也是需要最多投资的。

这里会出现三种情况：

• 直接挤出打印机
• Bowden 挤出机打印机
• Bowden 挤出机打印机转换为直接打印

带直接挤出机的打印机。

这种情况类似于hotends。 如果打印机有来自知名品牌（例如 Titan Aero 或 Bondtech BMG）的克隆产品，最好的选择是其原始同类产品。 但是，在这种情况下，您必须更加小心并确保存在兼容性 .不像热端，在大多数情况下尺寸与原始等效尺寸相同，挤出机可能具有设计差异，无法直接更换。大多数品牌（如 E3D 或 Bondtech）在其网页上提供其挤出机的计划和测量值，而且在主要 3D 文件存储库中也很容易找到这些挤出机的精确模型。 建议测量 3D 打印机的挤出机并将其与原始挤出机进行比较，以确保它可以轻松更换。

图 11：Titan Aero 克隆。来源：全球速卖通

当挤出机有自己的设计时，需要适配打印机托架 . 可在主要 3D 文件存储库中找到设计以适应优质挤出机 比如 Titan Aero 最常见的打印机 像一些Creative的。如果需要设计新的托架，用新的 E3D Hemera 替换原来的挤出机可能是一个不错的选择，其集成的 T 型槽安装系统可以轻松集成到任何打印机中。

视频 1：E3D Hemera 安装系统。来源：e3d.com

无论如何，在许多情况下更改挤出机意味着修改固件中每毫米的步数 ，所以我们必须确保我们能做到。 在无法永久修改打印机签名的情况下，M92 命令必须添加到打印 gcode 中，并进行适当的步骤配置。

Bowden 挤出机打印机。

这可能是最简单的情况 .固定在一个点上，制作适用于特定挤出机的支架非常容易。 在这种情况下，最好的选择是用原装 Bondtech BMG 替换标准挤出机。

对于大多数 Creality 和 Tevo Tornado 打印机所有者 这个过程甚至更容易。 Bondtech 拥有其著名的 BMG 版本，专门适用于这些打印机。

图片 12：用于 Creality 打印机的 Bondtech 挤出机。来源：邦德科技网

与前面的情况一样，可能需要修改固件每毫米步数的配置。

无论如何，无论挤出机是否更换，始终要更新的是鲍登管。 用 Capricorn XS 替换标准 PTFE 管是一种简单、便宜且比您想象的更重要的修改 .具有紧密内径和低摩擦的鲍登管极大地提高了挤出的精度和一致性 .如果我们将 Bondtech BMG 挤出机与 Capricorn XS 鲍登管相结合，我们将获得目前市场上最好的鲍登系统之一。

图 13：当前 PTFE 管与 Capricorn XS。来源：Captubes.com

Bowden 挤出机打印机转换为直接打印

在大多数情况下，它是最复杂的选项 .除了需要完全重新设计托架以适应直接挤出机并修改固件以适应每毫米的步数外，在修改挤出机的位置时，还需要延长电机电缆。

对于 Bowden 打印机的用户来说，这是最好的更新，尽管它可能是一个非常复杂的过程，仅供最有经验的用户使用。

然而，与之前的情况一样，得益于 Bondtech 和 Microswiss，Creality 打印机的用户可以通过多种方式快速轻松地执行此转换 .目前兼容Creality打印机的直接挤出机有以下三种：