開源科技–3D列印機 DIY套件
介紹 I
■ 開源軟硬體技術–價格衝擊效應
近來，也不知道是否當真應該要感謝新聞傳媒的大肆宣染，RepRap開源專案計畫如野火般狂燒的影響力之下，終於也漫延到台灣來了。如今市場上的3D列印機DIY套件已滿滿四處都是，款式也很多樣變化，應用上更是有夠五花八門的。
目前在台灣市面上已知的最低價位DIY套件，已低到兩萬元有找！
您信不信？當然，品質良莠不齊在所難免；能不能用？可能也還是那麼大的一個問號。
然而，目前市面上無論是什麼樣的DIY套件，理論上來講，只要硬體技術上都做對了，軟體安裝設定也都沒問題，用是肯定能用的。
較容易會遭遇到的問題可能會是︰
供應商為了節省零件材料與複製機器的時間成本 (這是低價競爭的必然結果)，在硬體結構設計上經過簡化 –
如此可能會導致XYZ三個軸不夠精準，甚至穩定性上會有問題，結果就是列印品質差或不夠穩定，可能時好時壞；或者可能會是這樣的情況︰有些簡單的3D模型能印出還勉強尚可的品質，然而有些卻根本沒辦法成功印出來。
硬體結構設計過度簡化還可能造成許多難以預料的問題，主要的不確定因素可能會出在使用者「自己組裝」的問題上。
由於初入門使用者根本不知道一部3D列印機正常良好運作應該是什麼樣子，所以在自行組合安裝上並不清楚真正確實需要注意些什麼細節，加上倘若硬體結構被過度簡化
(供應商有可能因此有意避開這些細節) – 這時候就會是很運氣的問題了。
運氣好的話，一切做對了就能用；要是運氣不佳，錯過了一些細節做得不盡理想，那就，什麼都很難說了 –
自己也許根本不知道哪兒不理想，不專業的供應商恐怕也不是真的懂。
如此這般，真的，就不如多花數倍的經費，直接去購買國外進口的整部安裝完成的大廠名牌機器。
市面上在賣的DIY套件，大多應該是可以用的，只要一切做對了。
礙於篇幅與其他原因，這裏不便公開詳細指出誰家的低價DIY套件有著什麼樣的問題，可能會造成誤導 –
這年頭3D列印機由於開源技術的全球風行與日漸普及，許多層面都已越漸成熟，供應商只要能在某些該注意的細節都做對來了，經濟實惠的便宜價不見得會沒有好貨。
關於開源軟硬體技術，尤其3D列印機，「價格」這點真的會和過去傳統的認知觀念不大一樣 – 真的有經濟實惠、便宜好用，又能不痛無淚(可能不見得會很輕鬆)
上手的3D列印機。
■ 開源科技–自由開放的經營理念
開源科技的特點便是如此，由於技術原則上均是自由開放且沒有蓄意的隱瞞。因此，只要使用者能在某種程度上擴展足夠的應有基礎知識，自己便能判斷一些關鍵要素，假如還能取得已公開的相關技術且研究得夠仔細，有著足夠的學習熱忱與研究精神，坦白說，您自己也可以成為一名優秀的製造商或供應商
– 假如您想的話。
那就是為什麼我們要為「開源科技」編寫並致力於推動發行這本「初學入門指南」– 使用者需要一些真正有用的基礎知識
(而不是新聞傳媒報導或只接收供應商純粹為了獲利而單方面想要你知道的事)，然後方能以自己對這個領域知識的理解來加以判定，根據自己實用目的與方便性來做出決定︰什麼樣的DIY套件是比較適合您入手的。
假如您不是東跳西跳看了無趣就「浪過去」的方式讀這本指南，倘若您把這本指南已從頭至尾仔細的研讀過。到這裏，您應該已具備了比別人都還要更充份的基礎知識
– 甚至，可能還多懂了許多同業供應廠商其實根本都還不很明白的東西。
過去一直以來的規模經濟體制，似乎只能為達到某種程度「規模」的較少數之「好野人」帶來比較光明的未來。似乎，有能力的人不見得能有什麼出息；認真努力工作者好像永遠只能繼續過著奴役般的上班生活。整個社會價值觀、品格與道德也被嚴重扭曲得很厲害，越來越多的人相信投機取巧方能獲得暴利而致富。
然而，我們深信「純粹仰賴隱瞞資訊而獲利」的時代已經即將漸漸走入夕陽。我個人也認為︰所謂的第三次工業革命，或者至少在未來邁入「規模經濟魔咒逐漸被破除化解」的局勢裏，將會包括這個特點
–
網際網路應用持續發展加上開源軟硬體科技的加持，這將引領所有的我們逐步邁入一個「真正公平、開放、自由，有能力且願意認真學習並努力實踐的人能夠出人頭地」的光明未來。
關鍵就是要趕緊趁現在，就從這裏的3D列印技術知識來切入一個小小的觀察窗口，用心去看，您應該已不難「見到」整個世界的社會文明其實已經有了很大的轉變 …
坦白說，您也許也已經發現，這個世界，先暫且別說其他地方，看看我們所居住的台灣就好 –
很多人可能都一直還在睡夢中，有的甚至已經陷入嚴重的催眠狀態，成天抱著電視報紙自願被洗腦，根本都無法見識到這個世界真正的本來面貌，也就更甭提能否領會整個世界其實仍然持續的在變化、「時代正在躍進式變遷中」的這個簡單事實。
要想從如此這般「大眾集體式昏沈迷惑」的大環境裏真正清醒過來，好好活在當下的現在時刻？那就讓自己行動起來吧！
讓我們一起共同參與這項人人都能製造的「自造者運動」，然後越來越多的我們都將為自己，順便可能也方便造福他人，大家都盡一己之力；我們於是都能走在現代文明的最前端，準備創造出一個真正屬於自己的未來
– 那，我認為，才是真正的下一波工業革命之根本精神所在。
未來，用等的，真的一切都很難說；未來，應該是你可以發揮自己的想像力與創造力，並且動起身來，努力實踐，然後一點一滴的逐漸給打造出來的。
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開源科技–取之於社群、用之於社群
我們自從大約兩年前開始，公司業務全面轉型主要致力於推動「開源軟硬體技術」作為供應產品與服務的經營方向 … 嗯，廢話不多說。
這本「3D列印機–初學入門指南」呈現給大家的，其實就是我們在這許多年來，從開源社群中取經的修鍊成果。
即將釋出的第一款桌上型3D列印機「OpenTech-i3.1」，完全基於RepRap開源技術所精心設計的改良機種。在DIY套件即將公開上市的同時，我們首先以這本指南在網路上公開發佈給免費下載，作為「取之於開源社群並回饋於開源社群」的第一份代表作品。同時計畫在上市之後隨即準備網站上線
–「開源科技-創客論壇
www.OpenTech.tw」敬請期待。
當然，所有相關的軟體與軔體原始程式碼，以及全部硬體技術相關文件，也都將會陸續的在這個網站上以開源授權方式發佈。
不論是否採用我們供應的DIY套件所建造的3D列印機，我們均竭誠歡迎所有同好一起來分享您的「自造」經驗與創作心得，並熱烈歡迎您一起來參與3D列印相關主題的討論與研究發展等意見交流。
■ 開源科技–3D列印機DIY套件「OpenTech-i3.1」
目前最廣為流行的3D列印機DIY套件，絕大多數都是以RepRap開源軟硬體技術為基礎的「變種」機器，而其中最主流的硬體結構，其參考設計基礎多是採以最典型的開源授權許可條款GPL所發佈的PRUSA
i3 (請參考左圖)。
其中的「PRUSA」字樣直接取名自該款結構原創設計人的姓，他的全名為Josef Prusa，發音念起來像「喬瑟夫．仆撒」是來自捷克共和國的一名廿出頭歲年青人；i3的i則是iteration
的字首，意指這是第3次的設計翻新，可以把這i3理解為第3版。GPL則是一種目前被廣泛應用的自由軟體授權許可協議條款，目前最新發行為第3版，於
2007年6月29日發佈。詳細條款內容可參閱以下中文翻譯版網頁
http://www.chinasona.org/gnu/gnuv3-tc.html 。
兩年多前我們也採用過其他的結構設計並進行多次3D列印實驗，用掉了難以計數的各種膠條塑料。最後決定採用PRUSA
i3作為入門款桌上型3D列印機的結構體，其主要原因大約五項優異特點，如下︰
近兩年來幾乎日夜不休每週7天機器不停的運轉列印測試 – 經驗告訴我們，PRUSA
i3這種開放式工作平台設計，維護保養與修理更換零件最方便，而且也最容易施作。
另外，在平時的列印前準備與印製完成後的取件工作等等也很方便。
再者，以壓克力板作為結構支撐，整體機器重量可做到最輕，如此很方便在工作場間任意更換機器位置，機動性極佳。在必要時可整台提著搬到工具間進行升級，真的很方便。也可以使用鋁合金板做結搆體；會比較重，但仍然比其他封閉型設計款還要更輕巧許多。鋁合金陽極電鍍顏色真的很漂亮，應該有不少同好會喜歡這調調。
還有，機器一邊運作，也很方便一邊觀察列印中的實況︰除了擠膠機與出膠噴頭直接與列印成型的品質有關以外，XYZ三軸的步進馬達與同步皮帶運轉情形也都可以看得很清楚，倘若列印過程臨時有狀況，或者機器出故障，都很容易可以觀察到問題所在，方便進行故障排除。
除了以上列出的幾個特點，當然還包括了更換出膠噴頭的方便性。如稍早前面章節所提到過的，這個特點，便是真正能做到可同時多種塑料更換輪替使用的關鍵所在。
當然，這種採取開放式工作平台方式的機器也不是沒有缺點。
缺點一︰出膠噴頭在列印中是持續加熱的狀態，一般列印較低溫的PLA塑料也要大約200℃，其他塑料溫度會更高；另外，在印製某些例如ABS這類需要底板加熱的塑料，工作台底板溫度大約95~110℃。因此必須特別注意不可徒手觸碰以免被燙傷。尤其要特別留心別讓孩童靠近。
缺點二︰同樣因為由於是採開放式工作平台設計的緣故，XYZ三個軸的運轉機械部份也都是外露的，因此在機器運作中須注意不可有異物觸碰干擾其運轉，否則可能會造成列印中斷，甚至因此導致機件故障或者發生某些無法預料的危險。
缺點三︰同樣由於是開放式設計的緣故，整體設計算是很省空間，結構體部份其實純粹都是支撐骨架。然而卻也因為如此，像電源供應器、電子器件(電路板;電源開關按鈕等)以及電線的配置等等，所有這些都會是外露的情形。
因此，有很多這類3D列印機DIY套件乾脆也就不多費心思去設計所謂的「配置」–
也就是說，電源供應器和電路板等這些電子器件，必須被迫隨意放在機器旁邊的桌上。於是，我們當然就不難想像這些連接的電線可能會是怎麼樣的一種情形了。
如此整體看起來很不優雅也不美觀，又很佔桌面空間。電氣安全本身也會是個有點危險的疑慮。只要機器是開機通電中，即使機器不在列印中，也會讓人覺得不大安心。必須隨時留意不會有任何導電物不慎觸碰，以免遭到觸電或不小心電線短路，使機器發生故障或甚至引起火災。
缺點四︰X軸同步輪皮帶必須拉得夠緊，列印層平面的精準度才不會跑掉；然而使用壓克力板為結構的設計，將很容易造成位於機器上部的龍門(拱門)位置因皮帶緊拉而變形；龍門位置變形又會造成X與Z兩個軸的精度跑偏，如此的結果就是列印件的表面層次不均勻，整個成型物件的精度變差。很簡單白話的講就是︰列印件品質不佳。
這個缺點是使用壓克力板為主體結構的骨架才會有，採用鋁合金或其他結構強度夠硬的金屬就不會有這個問題，然而結構材成本相對提高。
缺點五︰同樣因為開放式工作台結構問題，塑料耗材供應更是難以安排適當位置。因此，大多數供應商也就不去費心設計解決膠條塑料供應架的安置。
沒有設計安放材料供應的適當位置，結果便是︰只好將膠條筒隨意放在機器附近的桌上，如此真的很不方便使用。列印中必須隨時顧著膠條筒不會亂滾、跌落地上或不慎碰撞運作中的機器
– 這樣真的很疲累 – 實在很難說這是一種「自動化」運作的機器。
為了解決這個問題，使用者可以設法自行印製膠條筒放置架，放在機器附近的桌上。如此作法，原本簡約設計變得很佔桌面空間，而且說實在的，也不是很好用。但至少不必在列印時總是守在附近看顧著膠條進料，還老是擔心著是否會在列印過程出什麼差錯。
以上所列「五大缺點」偏偏剛好是由於PRUSA i3「開放式工作台」結構設計的「五大優點」所致。
然而，這五大缺點並非一定就是必然的結果。
只要設法稍加變更設計與改良，上列缺點便可獲得完美的解決。
這其實也就彰顯了開放式社群的開源軟硬體技術之其中一個優勢 –
由於所有軟體與硬體的技術都是開放的，任何無論是個人使用者或供應廠商，只要肯用心學習並仔細研究，確實瞭解原始設計的基礎原理，便能自行加以改進，讓硬體與軟體都能無限制的不斷升級。這絕非封閉式
(尤其標榜專利型的商品) 所能夠比擬的。
以下，我們在此開始公開為大家簡要介紹「開源科技有限公司」出品的這款「OpenTech-i3.1」3D列印機，是如何善用3D列印技術的「設計自由」之特點，解決上面提到的幾個缺陷
…
開源科技「OpenTech-i3.1」3D列印機DIY套件，為了解決膠條要能夠做到順暢的自動送料，特別設計了7個(左右各一組共14個)列印件，將膠條筒送料架安置於機器龍門上方
– 這是列印時自動送料的最佳位置 – 送料由上而下最順暢，而且完全不多佔桌面空間。
龍門上端結構重新設計，加大3公分壓克力厚板改進強度，有效防止X軸同步輪皮帶緊拉而變形；膠條筒送料架承載重量可達3~5公斤，用來應付裝載兩筒全新滿滿膠條塑料(頂多2.5公斤)是綽綽有餘了。
「膠條進料導引器」主要作用是導引膠條在進料滾動時盡可能保持在筒的中央位置，避免列印過程中膠條線材因擠膠機(X軸)牽動而左右亂滾，或膠條線材在滾動時，不慎越界跑出筒外造成打結而中斷進料。
尤其全新滿滿的膠條筒，特別容易在列印過程跳脫筒外，造成膠條線材打結。因此需要「膠條進料導引器」讓膠條保持在筒內中央滾動。
「膠條進料導引器」中間關節若需要調整角度須使用十字起子；根部關節位置以蝴蝶螺帽固定，可直接用手轉動鬆緊調整角度。
每個膠條筒左右兩側各一組軸心輪列印件，軸心位置裝載了608zz (溜冰鞋輪專用)滾珠軸承，讓膠條筒在列印時的自動進料能滾動滑順。
膠條筒架支撐柱呈45度角向後傾仰，可降低機器整體高度並將重心向後下壓，減少頭重腳輕情況，使機器在列印時能更平穩，也在列印高大物件時避開擠膠機的碰撞。
以上大致說明了我們是如何完美解決前述所提的缺點四和五的問題。
接下來，讓我們再來看看開源科技這款「OpenTech-i3.1」3D列印機DIY套件是如何配置「電源供應器」、「電路板」等電子器件 …
安置於機器主體結構右側的「電源供應器」採用智慧型散熱自動調節風扇設計，DC12V 30A可供應出膠噴頭與底板加熱充份的電流量。
我們特別為這款電源供應器設計了一個列印零件，上面附帶電源開關，並設置了LED數字電壓表，方便隨時監視電壓是否穩定–電壓供應不穩，會直接影響電子器件使用壽命，也會因此容易造成當機而致使列印中斷，而且可能還會有電氣安全方面的問題。
AC電源線，我們採用通過歐盟RoHS危害性物質檢測標準合格認證的，90度直角彎頭，美規標準 (三孔接地) 電腦電源線，長度1.8公尺。
連接3D列印機的主控電路板有兩組 (四條) DC電源線，特別採用鐵佛龍包覆外皮的電線，可耐高溫、防火阻燃，安全可靠。
開源科技–3D列印機 DIY套件
介紹 III
在變更設計改成兩邊都各自使用兩個直線軸承之後，先前會有一邊塌陷的問題便不再有。如此的變更設計，不但使工作台底板變得比以前都還更容易調整水平，而且列印第一層更容易牢靠且勻稱的黏著於底板上。此外，我們還發現如此的改良使得3D列印成型物件比原本不對稱設計時所印製的成品還更漂亮好看
– 成型物體表面層次變得更飽滿與均勻。
另外，會直接影響3D列印品質(XY兩軸平面層)的其中一個重要關鍵便是︰同步輪皮帶的鬆緊與平衡。我們因此採用了一款可用十字起子調整鬆緊與平衡的「Y軸(工作台底板)皮帶連接器」。
採用這種皮帶連接器的好處是︰調整Y軸皮帶的鬆緊變得很簡單，只要使用一般十字起子旋緊螺絲就可上緊皮帶，旋鬆就會放鬆。
影響Y軸皮帶是否能保持捲動平衡的另一個要素是︰Y軸步進馬達安裝的位置是否能保持水平。我們因此特別為了這個目的設計了一組「平衡調節墊充」(由兩個
3D列印零件組合而成)，用以輔助調整Y軸步進馬達的安裝位置能固定在一個平衡點上 – 皮帶捲動時儘量保持位於同步輪的中央。
使用十字起子調整「平衡調節墊充」上面的兩支M3螺栓，可微調Y軸步進馬達位於機器上左右水平位置的平衡點，以儘量使皮帶在轉動時能夠保持在同步輪的中央。
市面上越來越多的3D列印機DIY套件提供LCD液晶螢幕操作面板+SD記憶卡支援，實現離線列印的功能。開源科技的3D列印機DIY
套件OpenTech-i3.1當然也不會例外，如此實用功能是肯定要有的！
最後順便介紹一下「OpenTech-i3.1」3D列印機DIY套件隨機附贈的組裝工具包︰
- 不銹鋼超彈力鏟刀 – 主要是用來(鏟)取下列印完成的物品。
- 十字起子、小一字起子、剪線鉗(剪斷膠條用)、細鑽針 (用來清潔、疏通阻塞的「出膠噴嘴」)。
- 小鑷子 – 用來夾取、清潔「出膠噴嘴」的溢出熔膠與殘渣。
- 內六角板手5支︰1.5 / 2.0 / 2.5 / 3.0 / 5.0；雙頭開口板手 13(M8) / 14(M10)
兩支；一支3D列印的M3迷你開口板手，讓您便利鎖上散熱風扇。
- SD記憶卡︰TF(Micro SD)小卡、小卡轉大卡(卡套)。
- USB2.0迷你讀卡器︰SD大卡、小卡TF(Micro SD)、M2卡、MS卡 (SONY)、MMC卡。
以上，進行DIY組裝與日常操作機器會需要用到的常用工具大多已包含在內。然而，為了讓組裝與使用上能更便利，您可能還需要自備︰榔頭(鐵鎚)、夾鉗、剪刀、美工刀以及游標卡尺。
3D列印機DIY套件「OpenTech-i3.1」機體顏色可多樣變化，目前初階段上市，我們提供下列五種顏色︰發財紅、鳳梨黃、天水藍、小桃紅、紫羅蘭。未來視情況考慮接受其他顏色訂製。
請參考以下照片 …
就在這本「3D列印機-初學入門指南」即將於網站公開發佈給免費下載的同時，我們也已開始著手進行另一本「3D列印機-DIY組裝教學」手冊的編撰與排版工作。其主要內容正是這款「OpenTech-i3.1列印機DIY套件」的組裝圖解說明與指導教學。
我們將在「3D列印機-DIY組裝教學」手冊釋出並隨著OpenTech-i3.1套件一起正式上市的同時，準備網站上線 –「開源科技-創客論壇
http://www.OpenTech.tw」。所有關於開源科技3D列印機DIY套件的更多詳情資訊，敬請隨時密切注意我們的網站，並竭誠歡迎您的蒞臨指教。
當然，所有相關的軟體與軔體原始程式碼，以及全部硬體相關技術文件，也都將會陸續的在這個網站上以開源授權方式公開發佈。
不論您是否採用我們供應的DIY套件所建造的3D列印機，我們均熱情歡迎所有同好一起來分享「自造」經驗與創作心得，並期待您一起來參與3D列印相關主題的討論與未來研究發展趨勢等意見交流。
最後，謹代表「開源科技有限公司」衷心感謝您的支持與捧場。
