Module 02 · Exploring Desktop 3D Printing Hardware - Control and Mechanical Systems桌面 3D 打印硬件：控制与机械系统
02-01-2 Before the Print Starts打印启动准备
引言：打印启动的第一步
在深入探讨桌面级3D打印机的各大系统之前，我们先简要回顾一下3D打印启动过程。这将帮助我们更好地理解如何从系统到系统地进行操作。我们将从加载材料开始，逐步进入打印过程的各个环节。
加载打印材料（Loading Materials）
1 挤出系统启动准备
在我们正式打印物件之前，首先需要将打印材料加载到3D打印机中。这一步虽然看似显而易见，但很多忙碌的操作员常常忘记检查材料剩余量或是否选择了合适的喷嘴尺寸。
例如，今天我选择的是常用的Ultimaker银色PLA，并确保安装了正确的喷嘴核心，然后就可以开始打印了。
2 更换喷嘴或校准
如果我需要更换喷嘴尺寸，或者是第一次设置打印机，我将通过以下步骤进行操作：
- 移除并安装新的喷嘴核心
- 手动校准打印床：确保一切都处于良好的基准状态，方便开始打印。
清洁打印床（Cleaning the Build Plate）
1 打印床准备
这是机械系统与挤出系统交汇的时刻。如果不清理掉上一个打印物品或清除任何杂物，工具头可能会撞到之前打印的物件上，导致打印失败。
在我的机器上，硼硅酸盐加热玻璃板已经适合打印PLA材料，且不需要额外涂层、胶水或薄膜。因此，我只需要确保：
- 打印床上没有残留物
- 清除过去打印时的残留物
- 清理掉手指接触玻璃表面留下的自然油脂
控制系统启动：交互界面子系统（Interactive Interface Subsystem）
1 交互界面的功能
现在，我们准备进入控制系统的核心部分：交互界面子系统。这是你与打印机交互的主要控制界面，通常由显示屏和控制按钮组成。它的作用包括：
- 显示温度、打印进度、文件选项等信息。
- 通过SD卡、USB驱动器或以太网线传输打印文件。
- 提供操作菜单和UI界面，供操作员进行操作和调整。
2 维护与设置
交互界面通常还提供维护工具，让操作员可以：
- 更新固件
- 执行初步或附加的校准
- 管理材料加载、卸载和设置配置文件
在这个步骤中，我通过界面加载了银色PLA，并准备开始打印。
控制系统的核心：控制板（Control Board）
1 控制板的作用
虽然交互界面是你与打印机直接接触的部分，控制板才是实际在打印过程中“指挥”所有动作的核心。控制板协调着所有电力、信号、运动和冷却系统，确保各部分协同工作。
可以说，控制板电子系统像是心脏、脑和循环系统，控制着打印机的几乎所有活动。
2 控制板的操作流程
- 激活打印作业：在交互界面上选择并激活打印任务后，控制板开始执行一系列操作：
- 电力分配：为加热床和工具头预热
- 读取G代码文件：从文件中提取预打印命令和设置
此时，控制板就像指挥一个乐队，所有组件都在等待指令开始工作。
机械系统操作：建立基准和自动校准
1 自动校准过程
当打印作业被激活后，机械系统立即开始执行任务：
- 设置坐标原点：通过移动工具头和打印床，定位X、Y、Z轴的零点，确保控制系统准确掌握各部件的位置。
- 自动校准打印床：机械系统通过探测打印床的多个点，调整工具头的运动轨迹，以确保打印床与工具头的距离正确。
如果床面不平或误差过大，界面会提示错误，并要求操作员进行手动校准。
2 完成基准设置
通过这些校准步骤，打印体积（Build Envelope） 得到确认，所有条件都已准备就绪，打印将正式开始。
预热与启动
1 温度设定
在这一阶段，控制系统确保：
- 加热床和喷嘴达到所需的工作温度。这一过程的时长取决于环境条件，且无法完全预测。
2 打印开始
当所有条件满足后，机器开始进行实际打印：
- 工具头移动到指定位置
- 清理多余材料
- 开始打印过程
总结：启动过程的各系统协同
在3D打印的启动阶段，控制系统、机械系统和挤出系统紧密合作。每个系统都有独立的任务，但它们必须同时工作，确保打印过程顺利进行。
从加载材料到校准打印床，再到开始打印的全过程，每一步都需要精准的操作和协调。只有三大系统的有效协作，才能确保高质量的打印结果。