最近相當火紅的開放原始碼專案 － 3D Printing，自從RepRap Machine被設計以來，一直不斷有各類型的延伸版本出現。例如最有名的Maker Bot Industries，就是按照RepRap的原型設計改良成Thing-O-Matic，其他還有Ultimaker等3D Printing。

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這些所謂的3D Printing，在早期被稱之為快速成型技術(Rapid Prototyping，RP)，現今因為Arduino的開放硬體，許多DIY玩家自行研究如何轉換複雜的G Code到機器上的步進馬達，製作出一台又一台DIY 3D Printing。

DIY 3D Printing在早期發展時，用來產生G Code的軟體相當簡陋，有很多bug無法順利使用，與硬體之間的溝通也沒有很多感測器可供監控，需要半自動的清理噴嘴流出的ABS塑料，甚至需要自行判斷噴嘴溫度是否已達標準，使用上相當麻煩。

另外在產生G Code的同時，有許多參數需要進行調整，有些甚至需花上3到6個月時間自行調教各項軟硬體參數。對於剛入門的使用者來說，不易上手，且容易感到挫敗而放棄使用。

直到近年，Arduino MEGA 2560支援更大容量的記憶體空間，更多的I/O數量，配合多種開放原始碼的程式庫，讓上述的問題減少許多。以最為熱門的MakerBot Replicator設計為例，歷經了8代改版，從早期的CupCake(MK4)到Thing-O-Matic(MK7)，由單一噴嘴到雙頭噴嘴系統，全自動化的操作模式，讓家庭式3D Printing不再是遙遠的夢想。

DIY 3D Printing設計解密

開放硬體的3D Printing，大多數採用Arduino作為控制晶片，其負責的功能分為兩個部分：一是負責接受從電腦端的PC或MAC軟體送過來的G Code，然後由一塊Arduino Mega 2560進行資料分析，並透過RS485的傳送介面，遞送給另一塊Arduino UNO控制噴嘴溫度與加熱平台。

此外，Arduino Mega 2560還負責控制3D Printing上的四顆步進馬達，這些馬達分別扮演X、Y、Z以及Extuder的角色，相互協調彼此之間的運作。

為了讓3D Printing更具人性化，較新型的3D Printing還具有額外的自動化套件，像是自動化模型送出平台(Automated Build Platform)，可讓印製完成的3D模型自動從加熱平台上輸送出來，如此就可達到自動連續印製的效果。

另外也有安全機制的套件設計，可當溫度過高時自動關閉噴嘴的加熱，以免溫度過高使機器受損。另外也有X、Y、Z三個軸運作時的最大限度保護，避免馬達持續走動而碰到機構邊界，此一功能只需透過簡單的觸動開關就能輕易完成。

因此，自己設計一個簡單的3D Printing其實並不複雜，這些基礎動作我們可以從一些簡單的Arduino實驗上就能學習到，像是步進馬達的控制就可從一般電子材料行買到小顆的步進馬達，透過兩相四線式的控制，使步進馬達正反轉向特定的步數，就能達成X、Y軸的移動。

（作者劉士達和林義翔為帝凱科技創辦人及Arduino.TW站長，本文摘自CTIMES雜誌251期/2012年9月號《硬體開放後的新整合：3D Printing》)