舊DVD驅(qū)動器沒用了？DIY一個白菜價的3D打印機吧

本文來自Instructables 老呂IO

這個點子其實也是從Instructables上得來的，之前我在網(wǎng)站上看到過一個創(chuàng)客用CD盤做了一個數(shù)控機床。這些閑置物品在創(chuàng)客手里都煥發(fā)了第二春，什么繪畫機器人，激光切割機和鉆床等等，不過我還暫時沒見過有人做3d打印機，至少沒有廉價版的。所以我就用舊的DVD驅(qū)動器打造了一臺白菜價的3D打印機，如果你也感興趣，就跟我一起來吧。

第一步：不喜歡看長長的教程？那就看視頻吧。

如果你是個視覺動物，不喜歡看冗長的文字教程，那么可以直接觀看下面的視頻教程：

第二步：準(zhǔn)備零部件

我做這個項目其實也是為了廢物再利用，畢竟家里老電腦上許多零件如果不用就浪費掉了。除了3D打印筆，其他的都是點廢舊部件，相信也不難找到。以下就是我們需要的零部件清單：

1. 3個DVD驅(qū)動器。

2. 3個步進電機驅(qū)動器（也很便宜，6美元而已）。

3. PC電源。

4. Arduino Uno開發(fā)板（10美元）。

5. 3D打印筆（45美元）。

6. 螺絲和螺母若干。

7. 2塊電氣箱蓋（不是必須，可以用其他東西代替）。

8. 烙鐵和焊料。

9. 熱熔膠。

總花費：55美元左右（是不是很便宜）。

第三步：拆掉光驅(qū)

想拆解光驅(qū)其實很簡單，不過人們總是忽視掉一些問題，第一個就是拆掉驅(qū)動機構(gòu)的前面板。其實中間有個小技巧，你只需拿個曲別針插進彈出孔就好。拉出托盤后，前面板會折斷。搞定后你就可以卸下光驅(qū)上的螺絲并取下其金屬和塑料的外殼了。

現(xiàn)在你就能看到光驅(qū)的所有零部件了，包括馬達，激光器，LED燈和傳動裝置等等。里面其實有很多有用的零件，不過在這個項目中，我們主要用的是那塊帶有步進馬達的金屬電動托盤（上面有螺桿的那部分）和激光安全罩。我們需要這些零部件是因為它們能給我們提供馬達，導(dǎo)軌和外殼，這樣我們就能制作一個完美的數(shù)控軸。好吧，我們需要斷開這些零部件之間的連線然后將它們拆解下來。此外你還可以將托盤上的無刷直流電機拆下來，雖然在這里用不到，但在四軸無人機上它可是重要的零部件。隨后，請拆下激光器，玻璃部件和光驅(qū)磁頭等。另外，請延長步進馬達上的線材以備后用。在多數(shù)的步進馬達上我們都能看到一條連接在主板上的帶狀電纜，在這里你可以放心剪斷它，隨后請在接口終端上焊上4條新線（至少6″ 長）。為了防止以后弄混，我還為這些線編了碼。搞定了我們準(zhǔn)備的三個光驅(qū)后就可以進行下一步了。

第四步：安裝電動托盤

為了給電動托盤找個容身之所，我又拿來了光驅(qū)盒。好吧，現(xiàn)在我們就先從Y軸開始吧，Y軸主要負責(zé)前進和后退的動作，所以如圖請將一個電動托盤平行的安裝在光驅(qū)盒上，擺好位置后確定其朝向角度是否正確，然后再用主板螺絲將其固定好。

X軸的制作則正好與Y軸相反，它要與光驅(qū)盒最長的那部分垂直，其他的則可參考Y軸的安裝。搞定了X軸和Y軸，我們就可以制作Z軸了，Z軸需要安裝在激光安全罩上（X軸），所以我們得找些零件為它做個安裝平臺，在這里我用主板螺絲支撐起一個電器蓋板作為安裝平臺。此外，在Y軸上我也如法炮制制作了一個安裝平臺。

第五步：制作支架

分別搞定了X、Y和Z軸的制作后就要進行總裝了，這里我們要將X和Z軸安裝在Y軸上。安裝時X軸要和Y軸垂直（看起來像字母L），隨后對其進行微調(diào)，讓Z軸和X軸對齊。最后對三個部分進行整理，保證他們動起來后不會相互碰撞。校準(zhǔn)和整理完成后，就可以用螺絲將它們固定住了。在這里我還用了個L型支架來加固，不過其實螺絲的強度應(yīng)該就足夠了。

第六步：走線

想要讓它們動起來，我們得把線走好，這里你需要準(zhǔn)備5個零部件：

• 1個Arduino開發(fā)板
• 3個步進電機驅(qū)動器
• 1個PC電源
  
  

除了這些，你還得多準(zhǔn)備點線材和烙鐵，焊料等。關(guān)于焊接等工作，你可以參考下面鏈接中的弗里茨示意圖（鏈接），它會告訴你關(guān)于連接接口和引腳的所有事。好啦，我們開始這一步的詳解吧。

Arduino Uno將是這個項目的大腦，它將負責(zé)控制所有部件。不過它也不是萬能的，在控制步進電機上就出了點問題，想要解決它，我們需要三個“步進電機驅(qū)動”。請參考圖中將步進電機驅(qū)動，電機，Arduino開發(fā)板和電源來起來。

在電源這部分我們要稍加注意，因為這種老式電源的線實在過于復(fù)雜，你得找好到底哪根線可以輸出合適的電壓。

在這里我用的是綠色那條線，如果這條線沒有接正確，就無法開啟電源。我們可以用一根短線來當(dāng)跳線，將綠線和黑色的地線連起來。想要驅(qū)動步進電機驅(qū)動器，你得將一根5V的紅線黑黑色的底線連接起來。這一步其實挺麻煩，你得將它們分出來并分別連接到3個步進電機驅(qū)動器上（可參考上圖）。

第七步：改造3D打印筆

3D打印筆上共有三個控制按鈕，它們可以控制打印產(chǎn)品的厚度和打印筆的正擠壓和負擠壓（擠打印材料）等一系列動作，其中最重要的是正擠壓的控制，該按鈕可以將打印材料擠出來，這也是進行3D打印的關(guān)鍵。

手動控制肯定沒有電腦控制精確，所以我們要對3D打印筆的電路進行改造，這樣我們就可以用Arduino對其進行精確控制了。隨后我們要把3D打印筆拆開并搞定控制正擠壓的按鈕，下面是拆解的詳細步驟：

• 卸掉螺絲并拆掉打印筆的后蓋。
• 斷開電源線。
• 卸掉上部的固定螺絲并撬下電源接口。
• 按下滑動按鈕并將其卸下。
• 卸下滑動按鈕的金屬條。
• 卸掉絲管支架上的螺絲。
• 抬起絲管和主板并將其卸下。
• 拆掉噴嘴。
  
  

拆掉打印筆后，就可以看到控制正擠壓的按鈕了，它的四個角上分別有四個接口。隨后我們要分別進行測試，看看哪兩個接口可以順利控制電機。不過在進行測試之前，我們還得再將噴嘴和電源接口連起來，要不然3D打印筆就無法啟動了。當(dāng)加熱按鈕變綠之后，將一個1k ohm電阻器的一端搭在一個接口上，另一端搭載另一個上。以此方法分別測試四個接口，若聽到擠壓電機開始旋轉(zhuǎn)，我們就成功了。找到這兩個對的接口后，我們要用一條線將其連接起來。不過在焊接時要注意，因為它實在是太小了，若焊料過多會影響未來的工作。

在將打印筆還原之前，先用1k Ohm的電阻器對其進行測試，在確定它能正常工作而且焊接無缺憾后（可以用熱熔膠給它加個雙保險），就可以重新將打印筆組裝起來了。記得用刀片或者電鉆在后蓋上開一個洞給線留出空間。

第八步：制作一個開關(guān)電路

請下載鏈接中的電路圖。

下一步就是制作電路了，通過它我們能用Arduino控制正擠壓按鈕。這個電路的核心是晶體管，有了它我們才能對電子信號進行放大和開關(guān)，其中的開關(guān)功能更是我們夢寐以求的。

所有的晶體管都有3個引腳，包括基座，集電器和發(fā)射器。不過晶體管的類型不同，其引腳的排布方式也不同，所以用之前還是先問一下度娘為好。分清三個引腳扮演的角色后，請將一根按鈕線連在集電器上，另一根連在發(fā)射器上，在線的問題上不用糾結(jié)，怎么連都可以。隨后我們要將Arduino開發(fā)板和晶體管連起來。首先將地線接上集電器，隨后將Arduino的12號引腳連上基座，這樣我們的開關(guān)就快完成了。記得在12號引腳和基座間加一個電阻器，不過選電阻器時要兼顧到打印筆，下一步中我就會告訴你如何根據(jù)打印筆選擇合適的電阻器。

第九步：怎樣確定到底哪個是可以正常工作的電阻呢？

電阻值對保證3D打印筆和晶體管的正常運行很重要，想選出合適的電阻你可以參考下面幾個建議。首先，將打印筆連上集電器和發(fā)射器，隨后將Arduino的地線接口連上集電器。之后我們就可以開始測試了，但千萬不要打開Arduino。打印筆開機后，請用線將基座和Arduino的地線接口連接起來。如果它能打開打印筆的開關(guān)，就說明電阻值有些低。這時我們就要增加電阻。開始時請使用1k Ohm的電阻，如果不行就換成10k Ohm的，如果開關(guān)依然會打開，就繼續(xù)增加電阻值，直到開關(guān)不再自動打開。

測試結(jié)束后我們就能搞清接地線時需要多大電阻了，下一步我們還要給它通電，找出此時多大電阻才能阻止開關(guān)打開。將剛剛測試好的電阻連在Arduino的5V接口上，然后打開Arduino。如果開關(guān)未能開啟，說明此時電阻有些高，所以我們要一步步減小電阻。將電阻降到47k Ohm時，開關(guān)依舊沒打開，隨后我又將電阻降到22k Ohm，功夫不負有心人，終于成功了。所以22k Ohm就是我們要找的那個電阻值。

第十步：安裝3D打印筆

制作好開關(guān)電路后，我們就可以進行總裝了。此時我們要將3D打印筆裝在Z軸上，為了保持打印筆的穩(wěn)定，我用衣服夾和熱熔膠將它緊緊固定住。

第十一步：相關(guān)軟件

進行完以上的步驟后，我們硬件部分的制作就順利完成了，剩下的就是驅(qū)動軟件了。驅(qū)動我們的數(shù)控機床的編程語言名為G-Code，它會精確的計算出X,Y和Z軸需要移動的角度和距離。當(dāng)然，靠Arduino來解讀G-Code代碼可能會有些吃力，所以我們還要安裝一個名為GRBL的解譯程序。下面就是在Arduino上安裝該程序的詳細步驟：

• 下載Arduino專用的GRBL Hex文檔（我用的是0.8c版，我的Arduino Uno型號為Atmega328）。
• 下載XLoader軟件。
• 將Arduino連上你的PC。
• 在Xloader軟件上選擇GRBL Hex文檔，在下拉式菜單中選擇Arduino，隨后選擇連接Arduino的串行通訊端口。
• 點擊“上傳”將GRBL軟件上傳至Arduino。
  
  

裝好了輔助軟件的Arduino就一切準(zhǔn)備就緒了，不過我們還得給它添加一些軟件以便控制數(shù)控機床的動作。這里我們要使用的軟件名為GRBL控制器，下載安裝后請在其中選擇你的Arduino接口并點擊“打開”來連接。

確保你的3D打印筆和電源都能正常工作，并將Arduino連上電腦。隨后你就可以用屏幕右下角的箭頭來控制電機了。注意，右下角的下拉框請設(shè)定為1，而不是默認的10。如果某一個軸的平臺在運行中出錯（運行方向與命令相反），請進入工具>選項，將原本設(shè)定顛倒過來。在打印筆的控制上，我們需要勾選“啟動主軸”的選項，這一步可以控制打印筆的開關(guān)。另外，軟件左邊的控制區(qū)域則可通過一些代碼來進行控制操作，“M3”代表開啟打印筆，“M5”則代表關(guān)閉打印筆。這些代碼一定要記清楚。

第十二步：打印測試

搞定了軟件，我們就離勝利又近了一步�，F(xiàn)在你可以在MakerCam.com上為打印機制作測試圖了。你也可以使用類似Slic3r的3D打印軟件，不過它與我們機器的兼容性不好，后期轉(zhuǎn)制和編輯太費勁。而在MakerCam上就不會出現(xiàn)這種問題，你可以通過下面幾步制作出自己的測試圖：

• 點擊“插入”按鈕并選擇一個圖形當(dāng)作基本圖像。
• 使用左上角工具欄中的箭頭工具來選中整個圖像。
• 將其移動到左下角的網(wǎng)格中。
• 你可以通過工具欄中的手形工具對圖片進行相應(yīng)修改，隨后再將其拖回屏幕中央。
• 通過頁面右上角的工具，你可將圖片尺寸精確到厘米級。
• 進入“編輯>比例選擇”，你可對其進行比例修改，讓其符合我們的打印規(guī)格。
• 隨后，進入“相機>跟隨路徑操作”，并使用下列數(shù)值進行打印測試：
• “目標(biāo)深度”就是你打印物體的高度，在這里我的數(shù)值為-1。
• “安全高度”和“曲面余量”則可設(shè)定為0.
• “逐步降低”則代表打印材料每層的高度。對于初學(xué)者來說，我推薦將數(shù)值設(shè)定為0.2，不過如果你想打印的薄一點，可以降低這一數(shù)值。
• “進給速率”則代表了打印的速度。我將其設(shè)定為50，此時打印筆的擠壓速度最低。
• “下刀速率”則代表了噴嘴上下移動的速度。這點其實不怎么重要，不過我還是把它設(shè)定為50。
• 隨后進入“凸輪>計算選擇”來計算路徑。
• 最后，進入“凸輪>輸出Gcode”來保存你制作圖像的G-Code。
  
  

在通過GRBL控制器對Gcode進行轉(zhuǎn)碼之前，我們還需要做些設(shè)置，以便它能兼容我們的3D打印機�，F(xiàn)在，我們在文本編輯器（如Notepad等）中打開之前在makercam.com上保存的文檔，這時你會看到一堆“天書”，這就是G-Code代碼，這些代碼隨后會發(fā)送到Arduino成為一項項指令。我們需要將“M3”和“M5” 指令添加進去，以便更好的控制3D打印筆的打印動作。下面是添加指令的詳細步驟：

• “G17”之下是第一個“M3”指令。不過這時開始打印有點早了，所以還是將“M3”指令寫在“F50”指令后吧。
• 在下面的代碼中，每次看到“F50”，請在其下一行中加入“M3”指令。
• 下一步我們要做的就是尋找“Z0”指令，它會將噴嘴設(shè)定為0毫米，這樣一來噴嘴就直接和打印底座親嘴了。所以每次見到“Z0”指令，請直接將其刪除，隨后用“M5”指令替代它。
• 在最后的“M5”指令后，我們應(yīng)該讓Z軸回到初始位置。因為之前我將打印高度設(shè)為-1，所以在最后Z軸高度應(yīng)設(shè)為-2.
• 在設(shè)定完Z軸高度后，我們需要讓X軸和Y軸也在打印結(jié)束后回到它們的初始位置。請在Z軸的代碼下輸入“G0 X0 Y0” 來完成這一指令。
• 保存代碼后就可以開始打印了。
  
  

第十三步：開始享受3D打印

最后一步相當(dāng)簡單。只要將Z軸上的3D打印筆移動到Y(jié)軸平臺上就行（中間要留有空隙）。隨后做下打印前的最后檢查，確保電源開啟，Arduino連上電腦，打印筆開始加熱。接著打開GRBL控制器軟件并連上開發(fā)板。在屏幕上點擊”選擇文件”按鈕，隨后就可以選擇你想要打印的文件了。最后，點擊“開始”按鈕，然后就可以期待你自己的3D打印大作了。

趕緊去試試吧！

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