6款桌面级5轴3D打印机，售价可高达数百万元

南极熊导读：本文介绍了6款桌面级5轴3D打印机，有的售价高达数十万美元或欧元（合数百万人民币）具有多个自由度，可以实现很不一样的打印效果，希望国内的用户可以了解到这些最新的情况。

传统的FDM 3D打印机有很多种结构，其中最受欢迎的是笛卡尔和三角洲。 虽然这些打印机的运动系统各不相同，但是一个共同的特点是喷头在X，Y和Z平面上线性移动，是一个三轴的结构。打印头自下而上进行沉积，因此对于一些悬空的结构，通常需要打印支撑结构。

如果为FDM 3D打印机添加额外的移动轴，可以创建出复杂的几何形状，而不会影响表面质量，也不需要添加额外的支撑。 长期以来，传统的制造行业已经用CNC铣床的5轴系统完成了类似的工作。

那么这两个额外的轴是怎么实现的呢，答案就是增加旋转轴，三个旋转轴分别标记为A，B和C，它们分别绕X，Y和Z轴旋转。 下图显示了所有三个线性轴以及三个旋转轴。

5轴机床除线性轴外，通常还使用轴A和B。 目前，六轴机床并不是很常见，因为第六轴实际上带来的优势很少（与机床复杂性有关）。

具有线性和旋转轴的直角坐标系（来源：WinnMachine）

3D打印中的五轴

对于3D打印机，增加两个额外的轴不仅可以完全消除支撑结构，而且还可以获得更高质量的表面光洁度，更大的设计灵活性和更大的零件强度。通过从不同方向进行打印，与仅在Z方向上简单堆叠图层相比，零件可以变得更加坚固。

尽管此解决方案似乎可以解决当前3D打印机的许多问题，但5轴3D打印并非没有其自身的问题。首先，机器动力学比3轴3D打印要复杂得多。而且，切片过程也会变得更加复杂，意味着刀具路径必须在更复杂的CAM软件中手动计算，例如在3D打印非平面表面的情况下尤其如此。

目前，市场上或仍在开发中的大多数机器都是混合系统。换句话说，它们是具有可变刀头的通用CNC系统，可实现多种功能。

下面深入研究一些我们认为最有趣的机器和项目，这些机器和项目使用五个（甚至六个）轴进行增材制造。

5轴3D打印机：最新进展

5AxisMaker

5AxisMaker 5xm400（来源：5AxisMaker）

5AxisMaker是一种桌面制造系统，它使用多个工具头，其中包括一个用于3D打印的工具头。该项目于2014年在Kickstarter上众筹，并承诺了多种功能，包括CNC铣床，剪线钳，喷水器，甚至是测头。

在撰写本文时，这家英国公司提供了四种不同的模型，这些模型的构建大小各不相同。所有型号均包括15,000 RPM CNC铣削主轴和带有0.6毫米喷嘴的3D打印挤出机头。请注意，5AxisMaker没有加热床，因此您在使用一些材料方面会受到一定的限制。

使用最便宜的型号，5xm400的价格约为6,530美元（5,000英镑），这可能是市场上最经济的5轴打印机。尽管可能大多数制造商和发烧友都无法承受，但是对于复杂的5轴系统而言，这笔钱并不多。每种型号均可通过在线商店在全球范围内购买。

整体尺寸（5xm400）：790 x 580 x 800毫米
构建体积（5xm400）：400 x 400 x 400毫米
机械分辨率：36微米（X，Y，Z轴）
标准喷嘴尺寸：0.6毫米
Ethereal Halo

Ethereal Halo

Ethereal Machines是一家位于印度的3D打印机制造商。，最近因其旗舰产品5轴3D打印机CNC混合设备Ethereal Halo而备受关注。 实际上，他们在2018年被授予CES“最佳创新”奖。

Halo确实是一台混合机器，它允许3D打印和CNC铣削在同一零件上一起工作。 底板和刀头均沿标准X轴，Y轴和Z轴移动，而床身中的额外旋转提供了两个附加轴。 它可以生产ABS，PLA，PVA，PC，NYLON，PETG等材料的零件。

该公司声称Halo是“世界上第一台面向消费者的5轴CNC机床和3D打印机”，目前的价格约为25,000美元。

整体尺寸：1300 x 1300 x 1290毫米
构建体积：Ø150x 150 mm（5轴）
机械分辨率：60微米
标准喷嘴尺寸：0.4、0.8、1.0毫米

Q5D Technology CU500

Q5D Technology的CU500 5轴系统（来源：Bondtech）

另一家英国公司Q5D Technology于2019年9月在伯明翰的TCT Show上展示了其5轴3D打印机。 Q5D是电子公司M-Solv与台式3D打印机制造商CEL-UK的合资企业。

CU500 3D打印机是Q5D的第一款产品，据说仅在18个月内便秘密开发出来。这是一台多功能工具机，可以选择CNC铣削头。

该打印机的独特功能是可以在打印过程中使用电线分配器工具头，将导线嵌入到最终模型中。而且，另一个工具头可以挤出铜浆，然后将其作为导电电路。

CU500的每个单元都是定制的，可以满足每个客户的要求。这意味着每台机器将包括不同的工具头，甚至包括自定义的构建体积。因此，CU500的定价没有确定，但最终将花费约245,000美元（200,000英镑）。

Verashape Vshaper 5AX

Vshaper 5AX（来源：Verashape）

波兰3D打印机制造商Verashape也开始使用5轴系统。 该原型首次出现在Formnext 2017上，并与波兰国家研究和发展中心联合开发。 当时，这台机器被称为Vshaper 500，但尚未投入生产。 重新命名的机器Vshaper 5AX计划于5月在华沙推出。

Vshaper 5AX在其5轴运动系统上还结合了不同的刀头。 除了3D打印挤出机和用于精加工零件的CNC铣削头之外，还有用于部件质量测试的测头。

Vshaper 5AX的圆柱打印直径为300毫米，高度为300毫米，价格可能约为560,000美元（500,000欧元）。

University of Oslo's Pentarod

Pentarod 5轴3D打印机（来源：Geeky Gadgets）

2015年，奥斯陆大学的一位硕士生决定为其论文开发5轴3D打印机。 ØyvindKallevik Grutle经过仅3个星期的工作便提出了第一个版本，但还没有完成……

第二个版本称为Pentarod，它是一种改进的RepRap Ormerod，它使用Fanuc系统进行运动控制。

该项目是一个概念证明：Grutle希望验证是否有可能在典型XY平面以外的平面上打印光滑的表面，并避免使用支撑结构。

由于该项目基于RepRap设计，因此Grutle计划通过发布所有文件和构建说明来开源5轴打印机。 尽管这还没有发生，但是可以下载其硕士论文以获取有关开发过程的更多信息。

Oliver Tolar and Denis Herrmann's 6-Axis Delta

Oliver Tolar和Denis Herrmann的6轴3D打印机（来源：Heise Online）

2017年，来自苏黎世应用科技大学的两名学生Oliver Tolar和Denis Herrmann为6轴3D打印机开发了令人印象深刻的原型。 他们项目背后的主要思想是完全消除对支持结构的需求。

与文章中的其他机器不同，学生们修改了3D打印机，以使其构建板绕额外的三个轴旋转。 打印床的移动与打印头无关，这使打印床可以精确倾斜适当的角度以消除任何悬垂的物体。

奥利弗（Oliver）和丹尼斯（Denis）还编写了软件，用于协调底板和打印头之间的各种运动。 这确实是一个了不起的成就，并且在撰写本文时，该机器仍在大学中展出。

编译自：all3dp