RepRap 3D打印新风向：自我复制型设计实现迅速创建原型

Mark Cundle RS Component全球技术营销总监

3D打印可以迅速创建原型，并将设计周期缩短数月。采用该技术的传统壁垒包括硬件成本过高，及对非CAD技术人员而言缺少简单易用的设计软件。现在有了RepRap开源、自我复制型3D打印机，以及可免费下载的DesignSpark Mechanical 3D 设计软件，企业和开发者迎来了缩短产品开发周期并大幅扩展创新范围的全新机遇。

3D打印
3D打印技术的诞生彻底革新了产品开发过程。3D打印技术是使用可粘合材料将CAD模型制作成固体实物的过程，简要来说，即将诸如塑料或金属等材料以不同的形状一层层叠加起来，通过逐层打印来构造物体。3D打印技术被越来越多地应用于快速成型以及制造业，例如工程，建筑，汽车，国防，航天，医疗应用及消费品领域。3D打印技术的正从应用在大公司的小规模技术逐渐转变为面向消费者和小企业的大众市场，并且3D打印与其它技术如开源技术在未来注定会扮演重要的角色 - 未来的制造方法不会再是一刀切，而更有趋于个性化定制，更具独特性。

图1–限量版红色RepRapPro Ormerod打印机

快速成型—— 不再需要几周，只需数小时
虽然3D打印目前正在影响许多行业主流产品的制造，尤其是在小批量或定制化的生产中，但是该技术的局限性在于大批量生产。然而，能够迅速创建原型革命性地改变了产品开发过程 ——掌握机械技术不再是创建模型的必要条件，由此大大缩短了将产品推向市场的时间，并显著增加了设计自由度。目前许多行业的产品开发过程都已得到显著改善，包括汽车制造，电子消费品和医疗设备。3D打印技术被大小公司用于设计产品和测试新概念，替代了用来制作新的零部件早期原型的定制模具。于是产品开发人员拿到产品原型不再需要等待几个星期或几个月，只需仅仅几小时或几天。这一过程不仅仅节约了时间和成本，使用3D打印技术快速成型的产品更具创新性，质量更高，产品开发人员不再需要从工厂或注模厂处取得工具及零部件。有了3D打印机，产品投入量产之前可以进行物理测试，并进一步完善和改进原型。

RepRap和自我复制
3D打印技术的主要动力源自开源技术和3D打印机的自我复制。“快速复制原型机”（Replicating Rapid Prototyper）项目，又称为“RepRap”，由前英国巴恩大学的机械工程教授Adrian Bowyer等人始建于2004年，该计划旨在开发一种低成本、可打印大部分自身组件的3D打印机。RepRap打印机采用基于熔丝制造（FFF）的3D打印方法，使用计算机控制的塑料喷胶枪，该喷枪有一个极细的喷嘴和一卷进料到加热室的塑料。塑料材料通过一个小喷嘴喷射出来，在基板上形成第一层，然后第一层高度会降低一点，以准备打印第二层，依此类推。

虽然能够打印自身所有的塑料部件，RepRap也详细规定了构造该类打印机的所有部件例如电动马达、电子组件和各种其它诸如金属螺杆等必须同时具有两个属性：相对便宜和容易获得，且必须满足世界各地的人都能够无地域限制地得到供给RepRap项目的根本目的就是为了让所有人都能够使用3D打印，因此该项目的原则是开源，即项目设计文件应是公开的，RepRap社区的人们将持续把RepRap的设计完善化，或使之更精准或更容易建立，这些改进将被发布到网上。因此，如果用户有一个旧的RepRap打印机，便可依据改进后的设计来制造新的打印机。

RepRapPro Ormerod打印机
此外，为进一步宣传这一概念，RepRap项目的商业组织RepRapPro在2011年成立。最先推出的RepRapPro3D打印机被命名为Huxley和Mendel，两款打印机的售价均为几百英镑，套件内带或不带塑料打印部件。而RepRapPro的最新设计——Ormerod全套3D打印套件现已推出。与3D设计软件搭配使用，例如来自RS的免费3D设计软件DesignSpark Mechanical，此款打印机使世界各地的设计工程师可以迅速、低成本地开发复杂的概念和产品。Ormerod同时也适合小批量生产，是现有最万能的3D打印机之一，功能易于扩展，可快速自我复制和装配。

与先前的版本相同，Ormerod 也基于FFF（熔丝制造）工艺来制作不同的塑料材质和色彩的3D实物。此工艺可让用户创建出电脑制模的任意形状，包括采用传统技术根本无法实现的某些形状。虽然Ormerod是每次只能处理一种塑料的单色3D打印机，但它本来就设计有三色沉积应用，其升级版机型很快就会上市。

此外，Ormerod的电子器件也被重新设计，现已能够通过网络浏览器连接网络。相比而言，Ormerod结构简单很多，只需两个小时，而其前身RepRapPro Mendel通常需要两天才能拼装起来。因而极大地便利了非专业人员的使用。

打印机套件
RepRapPro Ormerod将以套件形式发货，包含所有所需部件，即到即装。完整的套件包括：所有打印部件；所有硬件，包括螺杆和光杆、螺钉、螺母、垫片、皮带和轴承；预焊接和预编程的电子器件；MicroSD卡和适配器；加热PCB贴装表面；电机；喷嘴组件和挤出驱动装置；100m的1.75mm直径PLA（聚乳酸）熔丝材料（约300g）；电源（欧洲、英国、美国及澳大利亚适用）；以及运行该机器的开源软件，包括电子器件固件。Ormerod其它规格包括：0.1mm精度、0.0125mm分辨率、1.8mm/分钟的编译速度以及33cm3/小时的沉积速率。

此外，由于所有RepRapPro打印机均具有自我复制自身塑料部件的能力，纯硬件Ormerod套件，不含3D打印部件也同时推出，这意味着Ormerod 用户将能够使用Ormerod 为他人制作Ormerod打印机。RepRapPro Ormerod低成本3D打印技术，加上RS免费、直观的DesignSpark Mechanical软件以及3D部件模型库，为3D设计和快速模型创建开创了新纪元，使其从为数极少的CAD专家专享成功惠及到更广泛的用户群，并会大幅扩展创新范围并大幅缩短上市时间。”