改良我的無名 Core XY 3D 打印機

話 說 之 前 我 買 了 一 部 差 唔 多 係 世 界 上 最 平 的 大 尺 寸 Core XY 3D 打 印 機 ( ¥1578 )。不 過 佢 始 終 係 一 部 無 牌 子 型 號 的 便 宜 貨 ，所 以 少 不 免 要 這 裡 改 動 一 下 ，那 裡 改 動 一 下 。

先 簡 單 說 說 這 部 超 抵 買 3D Printer 的 Spec 吧 。它 是 一 部 Core XY 結 構 的 3D Printer，打 印 體 積 是 300 x 300 x 300mm，雙 Z 軸 。它 使 用 近 程 打 印 頭 ，1.75mm filament，0.4mm nozzle。它 有 2.4 寸 全 彩 Touch Screen 顯 示 屏 ，有 斷 料 檢 測 ，斷 電 續 打 。

這 台 打 印 機 使 用 雙 火 牛 供 電 ，大 熱 床 有 專 用 24V 火 牛 供 電 ，以 確 保 升 溫 迅 速 。它 也 有 一 個 比 較 少 見 的 功 能 ，就 是 打 印 頭 下 面 有 LED 照 明 燈 ，還 有 獨 立 開 關 。

收 到 打 印 機 之 後 ，在 閱 讀 安 裝 文 件 時 ( PDF，十 分 詳 細 和 清 楚 ，有 88 頁 ，超 多 圖 )，我 就 見 到 有 幾 個 我 唔 太 喜 歡 的 地 方 。要 知 道 ，這 始 終 不 是 大 牌 子 的 產 品 ，沒 有 經 過 一 大 Team 人 的 詳 細 討 論 和 測 試 。

首 先 是 打 印 頭 的 方 向 ，它 是 背 面 ( 步 進 電 機 ) 向 著 打 印 機 前 方 的 。這 在 換 filament 的 時 候 就 很 尷 尬 了 ，因 為 根 本 什 麼 都 看 不 到 。和 打 印 頭 方 向 相 關 的 ，就 是 filament 的 掛 架 ，原 來 也 是 安 排 在 機 背 。

因 為 這 本 來 就 是 一 台 大 尺 寸 打 印 機 ，也 有 一 定 重 量 ( 超 過 10KG )，所 以 如 果 你 唔 係 有 空 間 可 以 行 去 機 背 ，根 本 唔 可 能 換 filament ( 要 放 在 廚 房 中 島 )。又 或 者 ，難 度 每 次 換 filament 都 要 成 部 機 轉 動 180 度 ，令 到 機 背 向 著 自 己 麼 ？

要 解 決 打 印 頭 的 問 題 ，其 實 我 有 兩 個 選 擇 。一 是 只 把 打 印 頭 轉 180 度 ，第 二 是 把 整 個 Core XY 結 構 都 轉 動 180 度 。最 後 考 慮 到 不 想 改 動 endstop 的 位 置 ，所 以 我 選 擇 了 後 者 ( 因 為 整 個 結 構 是 一 個 正 方 型 平 面 ，所 以 改 動 沒 什 麼 難 度 )。

做 完 這 個 改 動 之 後 ，打 印 頭 變 成 風 扇 的 那 一 面 向 著 前 方 。但 是 homing position 就 會 由 機 器 的 左 前 角 ，變 為 右 後 角 。對 我 來 講 ，homing position 變 為 在 後 方 ，會 更 方 便 我 打 印 完 成 之 後 取 件 。

至 於 filament 掛 架 就 更 簡 單 了 ，其 實 你 喜 歡 掛 在 那 裡 都 可 以 。我 就 選 擇 掛 了 在 機 身 右 邊 。

第 二 個 我 唔 滿 意 的 地 方 ，是 它 只 用 了 一 個 普 通 的 機 械 繼 電 器 去 控 制 熱 床 升 溫 。其 實 如 果 你 有 留 意 ，很 多 3D 打 印 機 控 制 板 在 加 熱 棒 和 熱 床 的 輸 出 的 位 置 ，都 會 有 一 粒 LED 去 顯 示 輸 出 究 竟 是 ON 定 OFF。

熱 床 由 室 溫 升 溫 到 指 定 溫 度 時 ( 例 如 60°C ) 那 輸 出 當 然 是 長 著 ，但 當 熱 床 到 達 目 標 溫 度 時 ，輸 出 就 會 變 成 是 一 連 串 快 速 的 開 開 關 關 ，這 時 LED 就 會 極 為 快 速 地 閃 爍 。機 械 繼 電 器 的 裡 面 是 一 個 電 磁 鐵 控 制 的 物 理 開 關 ，根 本 唔 可 能 做 到 快 速 的 開 開 關 關 。

要 解 決 這 個 問 題 也 很 簡 單 ，只 要 改 用 固 態 繼 電 器 ( Solid State Relay ) 就 可 以 ，固 態 繼 電 器 沒 有 moving parts，可 以 快 速 地 開 關 。購 買 固 態 繼 電 器 時 要 留 意 適 用 的 輸 入 輸 出 電 壓 和 電 流 。

又 或 者 ，你 可 以 去 3D 打 印 機 的 專 門 店 ，購 買 一 些 熱 床 專 用 的 mosfet 就 可 以 了 。這 些 熱 床 mosfet 支 持 的 最 大 電 流 有 30A，按 24V 計 ，24 x 30 = 720W，夠 用 有 凸 的 了 。

和 熱 床 有 關 的 是 電 源 的 安 裝 位 置 。這 款 Core XY 使 用 了 雙 電 源 供 電 ，其 實 都 無 咩 唔 好 。不 過 佢 一 個 火 牛 安 裝 在 機 底 ，一 個 火 牛 安 裝 在 機 背 ，好 明 顯 就 係 一 開 始 設 計 時 無 規 劃 好 ( 24V 熱 床 火 牛 明 顯 是 後 加 的 )。

我 其 實 頗 為 欣 賞 這 機 器 有 一 塊 黑 色 阿 加 力 膠 片 做 底 板 ，然 後 將 控 制 板 ，火 牛 ，LCD 等 都 安 裝 在 底 板 的 下 面 ，好 看 又 整 齊 。其 實 根 本 機 底 就 有 大 把 空 位 ，於 是 我 將 24V 火 牛 都 改 為 裝 在 機 底 。其 實 就 只 是 要 3D 打 印 2 個 L 型 支 架 和 在 阿 加 力 膠 片 鑽 2 個 孔 。

為 了 增 加 空 間 給 兩 個 火 牛 和 控 制 板 散 熱 ，我 為 打 印 機 設 計 了 一 個 簡 單 的 增 高 腳 ，令 打 印 機 底 部 增 高 了 2cm。

因 為 我 自 己 成 日 改 機 ，唔 太 喜 歡 有 條 長 長 的 電 源 線 吊 吊 揈 ，所 以 我 都 會 為 我 的 機 器 加 裝 一 個 電 源 線 插 座 。我 都 會 選 一 些 有 fuse 和 有 開 關 的 款 式 。

在 LCD 的 旁 邊 ，有 兩 個 開 關 。原 來 一 個 是 打 印 機 的 開 關 ，一 個 是 打 印 頭 LED 的 開 關 。不 過 因 為 我 的 電 源 線 插 座 上 面 已 經 有 開 關 ，所 以 這 裡 的 其 中 一 個 開 關 就 廢 左 。

原 本 打 印 頭 的 LED，因 為 照 明 的 範 圍 太 細 ，所 以 我 改 為 在 機 架 上 增 加 了 一 條 12V LED 燈 帶 。我 在 thingiverse 找 了 一 個 30° 的 mount ( 因 為 打 印 一 條 又 高 又 幼 既 野 係 十 分 容 易 失 敗 ，所 以 我 分 開 三 條 矮 既 黎 打 印 )。

我 也 為 打 印 機 加 了 晶 格 玻 璃 ，不 過 佢 D 雙 面 膠 紙 黐 得 唔 係 好 貼 服 ，所 以 我 就 在 4 個 角 都 加 了 小 夾 子 ( 文 具 店 有 售 )。

熱 床 有 成 330 x 330mm，晶 格 玻 璃 310 x 310mm，兩 者 加 埋 其 實 好 頗 為 重 。原 來 的 熱 床 調 平 彈 簧 就 比 較 差 ，所 以 我 自 己 換 成 這 種 強 力 的 矩 形 彈 簧 。

為 了 稍 為 增 加 熱 床 的 效 率 和 省 一 點 電 ，我 也 為 熱 床 黐 了 厚 厚 的 隔 熱 棉 。不 過 缺 點 就 是 打 印 完 成 之 後 ，熱 床 降 溫 也 會 變 慢 ，要 等 一 陣 模 型 才 會 自 動 脫 落 。

在 初 初 開 始 使 用 這 台 打 印 機 的 時 候 ，打 印 的 質 素 和 打 印 的 速 度 ，都 唔 係 好 理 想 。歸 根 究 底 ，是 打 印 頭 頭 重 腳 輕 的 問 題 。因 為 重 量 太 過 集 中 在 打 印 頭 的 前 方 ，所 以 快 速 移 動 時 ( 特 別 是 急 停 時 )，打 印 頭 都 會 有 向 前 翻 倒 的 傾 向 。

非 常 好 彩 的 是 ，這 機 器 有 提 供 原 廠 的 3D 打 印 件 的 全 部 STL 模 型 檔 案 。這 讓 我 在 改 動 打 印 頭 的 設 計 的 時 候 減 省 了 大 量 工 夫 和 節 省 了 大 量 的 時 間 。

我 把 X 軸 的 光 軸 距 離 ，由 30mm 增 加 到 70mm，並 把 打 印 頭 放 到 兩 軸 之 間 。這 樣 基 本 上 消 除 了 翻 車 的 傾 向 。

不 過 因 為 我 唔 係 專 業 的 設 計 師 ，所 以 我 只 能 不 斷 trial and error 咁 去 完 善 我 的 設 計 ，不 過 這 亦 是 改 機 好 好 玩 的 地 方 。

現 在 ，我 的 常 規 打 印 速 度 是 90 / 45 mm/s，都 算 係 幾 滿 意 。始 終 這 是 近 程 打 印 頭 ，重 量 在 那 裡 ，不 可 能 像 遠 程 打 印 頭 那 麼 快 。

因 為 更 改 了 X 軸 光 軸 的 軸 距 ，所 以 兩 個 Y 軸 的 滑 車 都 要 作 出 相 應 的 修 改 。

X 軸 和 Y 軸 的 42 步 進 電 機 ，都 順 手 加 裝 了 減 震 圈 。

3D 打 印 機 要 裝 得 好 ，square ( 四 四 正 正 ) 才 是 王 道 。所 以 我 也 為 打 印 機 裝 了 好 多 加 固 的 角 件 。

為 了 增 加 遙 距 打 印 功 能 ，我 也 為 打 印 機 加 裝 了 一 片 OctoPi ( OctoPrint + Raspberry Pi )。

同 時 也 加 裝 了 紅 外 線 的  Pi Camera。這 樣 子 不 用 開 燈 也 能 遙 距 見 到 打 印 情 況 ，拍 Timelapse ( OctoPrint 內 建 功 能 ) 時 也 同 樣 可 以 不 用 開 燈 。因 為 很 多 3D 模 型 都 要 打 幾 個 鐘 頭 ，就 算 在 家 你 也 不 會 時 時 刻 刻 望 實 部 3D 打 印 機 ，所 以 Timelapse 對 事 後 找 出 打 印 失 敗 的 原 因 很 有 幫 助 。

我 選 Pi Camera 而 唔 選 IP Cam ( OctoPrint 也 支 援 很 多 IP Cam )，主 要 是 因 為 大 陸 的 Pi Camera 十 分 便 宜 ，比 一 般 的 IP Cam 平 許 多 。

為 了 「遙 距 開 關 機 」，我 把 3D 打 印 機 插 了 在 WiFi 智 能 插 座 。可 通 過 手 機 App 在 任 何 地 方 遙 控 開 關 機 。

使 用 有 USB 的 拖 板 ，連 OctoPi 也 一 起 插 在 拖 板 上 ，全 部 野 都 可 以 遙 控 開 關 。

MKS tft and Octoprint Control over USB #138

不 過 網 上 流 傳 一 個 說 法 ，指 OctoPrint 和 MKS TFT 顯 示 屏 互 不 兼 容 。理 由 是 OctoPrint 和 MKS TFT 是 使 用 同 一 個 serial connection。我 自 己 也 試 打 了 一 些 較 細 的 模 型 ，除 了 會 見 到 一 些 error message 之 外 ，其 實 打 印 還 是 正 常 的 。

MKS TFT 系 列 其 實 不 是 由 打 印 機 控 制 板 所 控 制 的 display，而 是 相 反 ，你 可 以 把 MKS TFT 當 成 是 一 台 上 位 機 。當 MKS TFT 和 OctoPrint ( USB 電 腦 都 一 樣 ) 一 起 使 用 時 ，就 等 於 有 兩 部 上 位 機 同 時 去 控 制 3D 打 印 機 ，所 以 出 問 題 都 唔 算 奇 怪 。

不 過 正 正 因 為 MKS TFT 和 OctoPrint 同 樣 都 是 上 位 機 ，所 以 用 OctoPrint 打 印 時 ，很 多 資 訊 都 是 不 可 能 傳 送 到 MKS TFT 上 的 。例 如 打 印 的 進 度 ，X、Y 座 標 ，打 印 到 第 幾 層 之 類 的 。所 以 MKS TFT 在 加 了 OctoPrint 之 後 就 變 成 左 一 件 很 多 餘 的 東 西 。

剛 好 我 從 另 一 台 3D 打 印 機 拆 下 了 一 個 Reprap Discount Smart Controller，於 是 就 換 到 Core XY 上 面 用 了 。我 在 OctoPrint 裝 了 一 個 Plugin，叫 Detailed Progress Plugin (0.1.4)。

有 左 呢 個 Plugin，就 可 以 將 OctoPrint 的 資 訊 顯 然 在 3D Printer 的 LCD 上 面 ，例 如 一 開 機 就 顯 示 OctoPi 的 IP 地 址 ，打 印 任 務 的 剩 餘 時 間 ，甚 至 打 印 任 務 預 估 完 成 的 時 間 ( 例 如 將 會 在 14:18 完 成 打 印 )。

張先生，男性，肖龍。
職業：I.T. Consultant
簡介：不好好讀書；七尺差五寸，手長過膝，雙耳垂肩；性寬和，寡言語，喜怒不形於色。據說少時曾斬白蛇於鳳凰山下……