CNC銑床 vs 3D列印

三月 21, 2014
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3D列印是現今最受矚目的話題,而對於那些DIY狂熱份子來說,他們重視的是3D列印可以「自動複印」他們要的零件。然而,對你來說,一臺3D印表機是對的工具嗎?

3D印表機的製造方式是屬於「加法製造」,大部分的機種都是用熱塑膠押出機「印」出一個塑膠模型,和「減法」式的工具恰好相反;減法製造的工具是利用刀具把多餘的部分移除,這種類型的工具比加法製造的工具更常見,尤其在選用的材料為金屬或是木頭的時候。車床、銑床、鋸子、鑽機和其他CNC雷射切割機等,都屬於減法製造的工具。

3D列印相提並論的「減法」工具

一臺CNC銑床或稱CNC雕刻機就如同一臺3D印表機,但它屬於減法製造。對業餘愛好者來說,銑削和列印比起來,有好幾點較為劣勢。

銑削本身就會產生消耗物,而且如果沒有控管好粉末,整個空間都會瀰漫著粉塵。

銑削比較危險,雖然塑膠押出機也是有可能過熱起火,我的CNC雕刻機就曾經引起過小型的火災。此外每分鐘轉數兩萬的刀片也有可能不小心噴出一些刀屑,或者你的作品也有可能朝你噴射過來。

一張銑床或是雕刻機比一臺3D印表機還要大且重,因此造價昂貴,搬運也較為不方便。它需要一個定位系統,以確保每次遇到阻力時都能正確操作,並且施出足夠的力量銑削。

銑削軟體要做的事前準備也較為複雜,用CAD或是3D模擬程式畫好你想做的東西後,要用電腦輔助CAM軟體先產生刀具路徑,包含說明要製作的材料位置與尺寸、刀具的尺寸與特質、斧形錘和軸心的轉速。這些工具看起來有些複雜,而且對於第一次使用的人來說,或許長的也有些駭人。

從使用者的角度來看,銑床的操作方式比列印複雜多了。但是CNC銑床和3D列印相比,有一個絕對的優勢:這項科技是成熟的。家用型3D印表機正以驚人的速度在改良,但是要能印出一個優良的作品,仍需要許多雕琢與實驗。

 
你想做什麼?

如果你喜歡做的東西偏向大型且有結構性,那麼就用銑床吧。再說,用木頭材料比塑膠便宜許多,而且最後成品品質可能較為優良且保存持久。

若想要製作複雜的3D物品,用CNC銑床製作比用3D印表機製作來得複雜許多。有免費的工具可以做2.5D的銑削,但是若要做3D的銑削,那麼其CAM軟體會非常昂貴且操作複雜。

3D印表機製作3D物品便會簡單許多,你可以用免費的軟體如SketchUpInventor Fusion設計你的模型,然後輸出成STL檔。切層軟體會自動把STL檔轉成刀具路徑用的G碼,然後直接把G碼傳送到你的3D印表機。使用3D列印,你就不用憂慮切割路徑,也不用擔心工具毀了你的作品。

如果你的目標是做一個小的3D物品,那3D印表機絕對是正確選擇。


DIY CNC

選擇使用銑床並不代表不能自己複製或是做一臺自己的機器,《Build Your Own CNC Machine》的作者Patrick Hood-Daniel就自己做了一個簡單的電腦數值控制組,可以做出許多特殊需求的零件,就像RepRap 3D印表機及其後面幾代一樣。其骨架是用特別剪裁過的夾板做的,其他都是制式化的硬體。

鋁板、螺栓、螺絲釘都可以在任何一家五金行找到,但導螺桿和消隙螺母大概只能透過郵購和McMaster-CarrDumpsterCNC訂購,不過這樣你也能省下許多逛五金行的時間。步進馬達和其驅動器並不是專賣品,有數不清的取得方式。主軸則是個一般的木頭雕刻機,我用的是Porter-Cable 892

PatrickCNC雕刻機跟RepRap一樣,最困難處在於最小的單位。很幸運地,任一臺CNC雕刻機只要可以處理2’x4’大小的夾板,就可以達成。你可以到MAKE的網站:數位複製資源頁看看哪裡可以找到CNC,且你也有可能在居住地找到有人在賣必要的設備。(如果找不到人可以切割的話,你可問Patrick,他有販賣各種工具組

需要零件的CAD檔和CAM檔的話,下載CNC雕刻機工具組1.3版。網站上的影片說明如何把所有東西組起來,檔案受到智慧財產權保護,換言之,你可以做出一臺機器,但僅供親朋好友和自己使用,不能拿來做為商業用途。

CAM檔案為有財產權的CamBam形式,但是有免費的版本可以使用,支援DXF檔案的瀏覽與編輯。大部分的高階CAM軟體都非常的昂貴,所以如果你沒有特別偏好哪個,那就用CamBam吧,它可以做CADCAM兩種,即使是免費版,功能也非常地齊全。

另一個不錯的選擇是由Bart Dring提供,可以從Inventables找到的MakerSlide系統。自製CNC最大的缺點就是隨著時間,它的準確度會越來越低,因為是用木頭製作的。MakerSlideV-rail結合了正規的鋁擠型軌道系統(Misumi提供80/20等),如果用MakerSlides結合擠型軌道系統做出你的機器,那麼便有可能可以做出比木頭還要堅固、精確的機器了。

 
本篇文章最早出現於2013Ultimate Guide to 3D PrintingMake: 3D Printing book中。

你有超棒的CNC銑床專題嗎?快把你的計畫提交到CNC銑床,就有可能在Maker Shed贏得兩百美元喔!想要找靈感,請點此看看CNC銑床活動的內容。

[原文]

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