在2012 Comptuex Taipei中，威盛電子與帝凱科技(decade.tw)相互合作，發表一款整合MakerBot Thing-O-Matic與VE-900的「個人雲端3D印表機」。

正在印製台北101大樓3D模型的過程 BigPic:444x644

此機器以Thing-O-Matic的硬體外觀作為設計藍圖，往下延伸出一個獨立空間，此空間置放了一台標準的PC主機板(VE-900)，搭配SATA硬碟、電源供應器、USB連接線與VGA螢幕輸出，與一個觸控顯示介面相連，完美整合成一台可獨立運作的個人3D印表機。

其最大的挑戰在於軟體介面的重新設計。大多數的3D Printing過去都是使用ReplicatorG這套開放原始碼軟體，此軟體對於初學者來說還是不容易立即上手。因此，我們根據一般人使用的習慣，重新思考一台印表機必要的步驟有哪些，最後賦予新介面三個重要關鍵因素：開啟檔案、預覽列印、列印進度查看。

開啟檔案方面設計了兩個重要功能，一是直接讀取USB隨身碟內的檔案，另一方面可從Dropbox或Google Drive直接下載模型檔案。在下載或開啟的STL檔案進行輸入後，可直接在此介面預覽3D 模型，透過觸控方式，直接在觸控螢幕上做旋轉、放大、移動等操作，對於初次使用者相當方便。

實際列印的時候，與一般噴墨印表機或雷射印表機不同，3D Printing是用堆疊方式一層一層把立體的樣貌打造出來，這是如何做到的呢？

首先，3D Printing如同它的名稱一樣，屬於立體式空間，因此需要X、Y、Z三個軸向，X與Y軸在此負責移動一個加熱平台，平台上方的噴嘴除了負責加熱到一定溫度，還需透過一顆步進馬達緩慢地將ABS塑料融化後噴出，而Z軸就是負責每一層的高度，每完成一層就上升一小段高度，使立體模型順利完成需要的樣貌。

相信讀者會想問，3D模型是否可以任意設計？任意設計的結果是否會造成印製上的困難？

在我們的測試過程中，也碰到許多類似的問題。例如模型的設計不能底部為懸空狀態，也就是不能設計沒有支撐點的模型，若要設計此類的造型，必須縝密考量到噴嘴行走速度與送料的關連性，任一種情況都可能容易造成模型製作失敗。

另一個案例發生於使用Sketch up軟體製作時，沒有考慮到噴嘴走動的路徑設計。路徑設計不良會讓機器往返走動的速度過短，軸向錯位，導致模型噴出時容易印製錯誤。為了避免這樣的情形發生，ReplicatorG裡有一個預覽功能，可在產生G Code後一層層檢視噴嘴走動的路徑。

不僅模型設計需要考量很多因素，目前3D Printing共同的問題在於加熱噴嘴使用的壽命，以我們測試的Thing-O-Matic MK7噴嘴系統為例，常因ABS塑料材質加熱過後所產生的硬化膠質，慢慢會累積在噴嘴四周，必須不斷的定時清除周邊殘留物，以免噴嘴因為殘留物堵塞細小的噴嘴出口，導致無法射出成形。

最好的解決方式是每當不使用機器的最後，趁噴嘴溫度尚有200度以上的高溫時，使用鑷子將噴嘴周邊清除乾淨，或是用軟體去控制馬達擠出一小段塑料，保持噴嘴為暢通狀態，在下次使用時就能確保噴嘴出口沒有任何異物卡住。

（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》)

3D Printing開放源碼計畫(1)：DIY設計解密