極地印表機
該專案是構建一個基於極地印表機技術的，高度便攜、易於擴充套件的 3D 印表機模型。
當我們接到這個專案時，我們對小型電子元件和步進電機有一個粗略的瞭解。我們對 Makerbot 上的零件列印一無所知，更不用說 Arduino 程式設計了。多虧了之前團隊在該專案上的工作，我們對相關的數學有一個粗略的瞭解，他們還為我們指明瞭如何程式設計 Arduino 和執行電機。我們的第一次頭腦風暴會議很有效率，我們制定了一些切實可行的目標，我們認為可以在四周內完成這些目標。我們希望有一個三根支柱中的一個建成並執行（即使執行不順暢）。我們每個人都決定完成不同的任務，以便完成更多工作。
在我們能夠提出我們認為合適的方案之前，還需要做很多事情。在該專案的幾乎所有方面，我們都是從零開始。需要下載合適的軟體，我們需要進行很多研究，閱讀和觀看許多教程來幫助我們理解我們使用的工具。我們不可避免地遇到了軟體方面的問題，涉及不相容性和格式問題。
材料選擇也是設計過程中的重要組成部分。我們需要確定最適合我們需求的電機。我們還需要找到堅固的材料來構建我們的框架。我們想用編織釣魚線代替線，但對於這個模型，線更適合我們的需求。回顧過去，我們會對有機玻璃的厚度進行一些修改，但考慮到我們的資源有限，它還是適合我們的目的。
在用 Arduino 配合 Adafruit 電機遮蔽進行了短暫的試驗後，我們能夠讓步進電機執行起來。然而，電機 2 出現了跳步現象，導致電機順序出錯，這對我們的印表機來說將是災難性的。經過一些簡單的故障排除，我們排除了電壓問題、電機故障、電機遮蔽故障、Arduino 故障以及任何線路故障。我們終於發現 Arduino 程式碼中設定的 RPM 太高了，這顯然是一個常見問題，只需幾個按鍵即可輕鬆解決。我們調整了 Adafruit multistepper 程式碼，最終得到了 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Arduino_code_1.pdf
我們必須找到一種方法，讓列印頭能夠從電機元件移出並移回，而不會改變列印頭移動的平面。為了做到這一點，我們必須保持電機和列印頭之間的直角。我們使用勾股定理來計算步進電機執行的速度。我們知道 A 的高度始終為 12 英寸，因為這是兩個 U 形螺栓安裝的距離。這意味著我們只需要找到 ∆C: ∆B 的比率。這個比率將使我們能夠在列印頭從初始點移動到下一個所需點時保持列印頭水平。
我們正在尋找 B 的變化量和 C 的變化量。首先，我們選擇兩個 B，然後使用勾股定理找到 C。
- A^2+B^2=C^2
- 1) 12^2+6^2=C^2
- 2) 12^2+9^2=C^2
為了找到 ∆C
- C2-C1 =∆C
- 15-13.42 =∆C
- 1.58=∆C
為了找到 ∆B
- B2-B1 =∆B
- 9-6=∆B
- 3=∆B
現在我們知道比率為 1.58:3。這意味著對於底座移動的每 3 個單位（無論是朝向電機還是遠離電機），斜邊都必須移動 1.58 個單位。現在可以將這個比率程式設計到步進電機中，列印頭應該保持在水平平面上。
我們對最終產品的形狀有一個模糊的概念，但我們需要澄清一些事情，並制定一個可靠的計劃來實際建立它。以下是一些我們提出的早期草圖，考慮到現有的材料和我們的知識，這是一個切實可行且可構建的設計。我們最終選擇了草圖 2 中代表的電機元件，但這仍然留下了我們如何控制 Z 軸的問題。我們考慮使用滑輪系統或齒形帶和一組齒輪。在向我們班上提出這個問題後，我們得到了很好的反饋。有人建議我們使用一段全螺紋和一個支架來控制垂直運動。一個電機將驅動全螺紋，電機元件將隨著螺紋穿過支架而上下移動。下圖是我們在 Makerbot 上列印的電機支架和電機安裝座的非比例模型。
到了某個階段，我們需要將所有這些討論和設計付諸實踐。我們決定建造的第一件事是電機元件，我們用我們的步進電機和一組 U 形螺栓改裝了一塊有機玻璃。然後，我們在電機上安裝了小線軸，然後用線繞線軸，這些線臨時作為我們的電纜（我們的最終產品將使用編織釣魚線）。我們從 U 形螺栓中穿過線，並在末端繫上一個螺母，模擬列印頭的重量。以下是一張我們完成的電機元件的照片。
構建的下一部分是電機安裝座。這是電機元件將連線到的實際塔架。使用攻絲套和絲錐，我們在 3/8 全螺紋的兩端設定了導向銷。
我們使用了一個堅固的木製底座和一系列有機玻璃支架來容納全螺紋。我們使用較小的 1/8" 全螺紋將所有東西夾在一起。
下一步是將兩個元件連線在一起，以建立一個實際起作用的部件。為此，我們使用 sketchup 設計了一個可以列印在 Makerbot 上的安裝支架。這些支架將固定到我們的電機元件上，然後使用一組 3/8 螺母螺紋到電機安裝座上。螺母被埋入支架中，然後用環氧樹脂固定。
然後，我們用膠合板和有機玻璃構建了一個簡單的兩級構建平臺。想法是頂部將是實際的構建平臺，底部將用於安裝電機和控制 Z 軸的齒輪元件。
就我們的原型能夠有效地執行而言，我們略微落後，因為我們無法在我們的 3D 印表機上實際列印任何東西。話雖如此，我們還是讓其中的一些功能執行起來。電機元件完成之後，我們對電機進行程式設計，使其同步執行。我們線上繩末端繫了一個 3/8" 螺母，模擬列印頭的重量，我們能夠透過電機使其上下移動。不幸的是，如果沒有另外兩根支柱來支撐它，螺母只會懸掛在那裡，靠近支柱。我們最終沒有完成最終產品，但對我們在如此短的時間內取得的進展感到滿意。