6款桌面級5軸3D打印機，售價可高達數(shù)百萬元

南極熊導讀：本文介紹了6款桌面級5軸3D打印機，有的售價高達數(shù)十萬美元或歐元（合數(shù)百萬人民幣）具有多個自由度，可以實現(xiàn)很不一樣的打印效果，希望國內(nèi)的用戶可以了解到這些最新的情況。

傳統(tǒng)的FDM 3D打印機有很多種結(jié)構(gòu)，其中最受歡迎的是笛卡爾和三角洲。 雖然這些打印機的運動系統(tǒng)各不相同，但是一個共同的特點是噴頭在X，Y和Z平面上線性移動，是一個三軸的結(jié)構(gòu)。打印頭自下而上進行沉積，因此對于一些懸空的結(jié)構(gòu)，通常需要打印支撐結(jié)構(gòu)。

如果為FDM 3D打印機添加額外的移動軸，可以創(chuàng)建出復雜的幾何形狀，而不會影響表面質(zhì)量，也不需要添加額外的支撐。 長期以來，傳統(tǒng)的制造行業(yè)已經(jīng)用CNC銑床的5軸系統(tǒng)完成了類似的工作。

那么這兩個額外的軸是怎么實現(xiàn)的呢，答案就是增加旋轉(zhuǎn)軸，三個旋轉(zhuǎn)軸分別標記為A，B和C，它們分別繞X，Y和Z軸旋轉(zhuǎn)。 下圖顯示了所有三個線性軸以及三個旋轉(zhuǎn)軸。

5軸機床除線性軸外，通常還使用軸A和B。 目前，六軸機床并不是很常見，因為第六軸實際上帶來的優(yōu)勢很少（與機床復雜性有關(guān)）。

具有線性和旋轉(zhuǎn)軸的直角坐標系（來源：WinnMachine）

3D打印中的五軸

對于3D打印機，增加兩個額外的軸不僅可以完全消除支撐結(jié)構(gòu)，而且還可以獲得更高質(zhì)量的表面光潔度，更大的設(shè)計靈活性和更大的零件強度。通過從不同方向進行打印，與僅在Z方向上簡單堆疊圖層相比，零件可以變得更加堅固。

盡管此解決方案似乎可以解決當前3D打印機的許多問題，但5軸3D打印并非沒有其自身的問題。首先，機器動力學比3軸3D打印要復雜得多。而且，切片過程也會變得更加復雜，意味著刀具路徑必須在更復雜的CAM軟件中手動計算，例如在3D打印非平面表面的情況下尤其如此。

目前，市場上或仍在開發(fā)中的大多數(shù)機器都是混合系統(tǒng)。換句話說，它們是具有可變刀頭的通用CNC系統(tǒng)，可實現(xiàn)多種功能。

下面深入研究一些我們認為最有趣的機器和項目，這些機器和項目使用五個（甚至六個）軸進行增材制造。

5軸3D打印機：最新進展

5AxisMaker

5AxisMaker 5xm400（來源：5AxisMaker）

5AxisMaker是一種桌面制造系統(tǒng)，它使用多個工具頭，其中包括一個用于3D打印的工具頭。該項目于2014年在Kickstarter上眾籌，并承諾了多種功能，包括CNC銑床，剪線鉗，噴水器，甚至是測頭。

在撰寫本文時，這家英國公司提供了四種不同的模型，這些模型的構(gòu)建大小各不相同。所有型號均包括15,000 RPM CNC銑削主軸和帶有0.6毫米噴嘴的3D打印擠出機頭。請注意，5AxisMaker沒有加熱床，因此您在使用一些材料方面會受到一定的限制。

使用最便宜的型號，5xm400的價格約為6,530美元（5,000英鎊），這可能是市場上最經(jīng)濟的5軸打印機。盡管可能大多數(shù)制造商和發(fā)燒友都無法承受，但是對于復雜的5軸系統(tǒng)而言，這筆錢并不多。每種型號均可通過在線商店在全球范圍內(nèi)購買。

整體尺寸（5xm400）：790 x 580 x 800毫米
構(gòu)建體積（5xm400）：400 x 400 x 400毫米
機械分辨率：36微米（X，Y，Z軸）
標準噴嘴尺寸：0.6毫米
Ethereal Halo

Ethereal Halo

Ethereal Machines是一家位于印度的3D打印機制造商。，最近因其旗艦產(chǎn)品5軸3D打印機CNC混合設(shè)備Ethereal Halo而備受關(guān)注。 實際上，他們在2018年被授予CES“最佳創(chuàng)新”獎。

Halo確實是一臺混合機器，它允許3D打印和CNC銑削在同一零件上一起工作。 底板和刀頭均沿標準X軸，Y軸和Z軸移動，而床身中的額外旋轉(zhuǎn)提供了兩個附加軸。 它可以生產(chǎn)ABS，PLA，PVA，PC，NYLON，PETG等材料的零件。

該公司聲稱Halo是“世界上第一臺面向消費者的5軸CNC機床和3D打印機”，目前的價格約為25,000美元。

整體尺寸：1300 x 1300 x 1290毫米
構(gòu)建體積：Ø150x 150 mm（5軸）
機械分辨率：60微米
標準噴嘴尺寸：0.4、0.8、1.0毫米

Q5D Technology CU500

Q5D Technology的CU500 5軸系統(tǒng)（來源：Bondtech）

另一家英國公司Q5D Technology于2019年9月在伯明翰的TCT Show上展示了其5軸3D打印機。 Q5D是電子公司M-Solv與臺式3D打印機制造商CEL-UK的合資企業(yè)。

CU500 3D打印機是Q5D的第一款產(chǎn)品，據(jù)說僅在18個月內(nèi)便秘密開發(fā)出來。這是一臺多功能工具機，可以選擇CNC銑削頭。

該打印機的獨特功能是可以在打印過程中使用電線分配器工具頭，將導線嵌入到最終模型中。而且，另一個工具頭可以擠出銅漿，然后將其作為導電電路。

CU500的每個單元都是定制的，可以滿足每個客戶的要求。這意味著每臺機器將包括不同的工具頭，甚至包括自定義的構(gòu)建體積。因此，CU500的定價沒有確定，但最終將花費約245,000美元（200,000英鎊）。

Verashape Vshaper 5AX

Vshaper 5AX（來源：Verashape）

波蘭3D打印機制造商Verashape也開始使用5軸系統(tǒng)。 該原型首次出現(xiàn)在Formnext 2017上，并與波蘭國家研究和發(fā)展中心聯(lián)合開發(fā)。 當時，這臺機器被稱為Vshaper 500，但尚未投入生產(chǎn)。 重新命名的機器Vshaper 5AX計劃于5月在華沙推出。

Vshaper 5AX在其5軸運動系統(tǒng)上還結(jié)合了不同的刀頭。 除了3D打印擠出機和用于精加工零件的CNC銑削頭之外，還有用于部件質(zhì)量測試的測頭。

Vshaper 5AX的圓柱打印直徑為300毫米，高度為300毫米，價格可能約為560,000美元（500,000歐元）。

University of Oslo's Pentarod

Pentarod 5軸3D打印機（來源：Geeky Gadgets）

2015年，奧斯陸大學的一位碩士生決定為其論文開發(fā)5軸3D打印機。 ØyvindKallevik Grutle經(jīng)過僅3個星期的工作便提出了第一個版本，但還沒有完成……

第二個版本稱為Pentarod，它是一種改進的RepRap Ormerod，它使用Fanuc系統(tǒng)進行運動控制。

該項目是一個概念證明：Grutle希望驗證是否有可能在典型XY平面以外的平面上打印光滑的表面，并避免使用支撐結(jié)構(gòu)。

由于該項目基于RepRap設(shè)計，因此Grutle計劃通過發(fā)布所有文件和構(gòu)建說明來開源5軸打印機。 盡管這還沒有發(fā)生，但是可以下載其碩士論文以獲取有關(guān)開發(fā)過程的更多信息。

Oliver Tolar and Denis Herrmann's 6-Axis Delta

Oliver Tolar和Denis Herrmann的6軸3D打印機（來源：Heise Online）

2017年，來自蘇黎世應(yīng)用科技大學的兩名學生Oliver Tolar和Denis Herrmann為6軸3D打印機開發(fā)了令人印象深刻的原型。 他們項目背后的主要思想是完全消除對支持結(jié)構(gòu)的需求。

與文章中的其他機器不同，學生們修改了3D打印機，以使其構(gòu)建板繞額外的三個軸旋轉(zhuǎn)。 打印床的移動與打印頭無關(guān)，這使打印床可以精確傾斜適當?shù)慕嵌纫韵�除任何懸垂的物體。

奧利弗（Oliver）和丹尼斯（Denis）還編寫了軟件，用于協(xié)調(diào)底板和打印頭之間的各種運動。 這確實是一個了不起的成就，并且在撰寫本文時，該機器仍在大學中展出。

編譯自：all3dp