RepRap

**RepRap** 是一種三維印表機原型機（或 3D 立體印表機），它具有一定程度的自我複製能力，能夠列印出大部分其自身的（塑料）組件 。RepRap 是（replicating rapid prototyper）的縮寫。

作為一個開放設計，這項目中所有的設計都在自由軟體協議 GNU 通用公共許可證（GPL）之下發布。

至目前為止，RepRap 項目已經發布了四個版本的 3D 立體印表機：2007 年 3 月發布的「達爾文」（Darwin），2009 年 10 月發布「孟德爾」（Mendel），並在 2010 年發布的「Prusa Mendel」，和「赫胥黎」（Huxley）。開發者採用了著名生物學家們的名字來命名，是因為「RepRap 就是複製和進化」。

由於機器具有製造一些自己零件的能力，作者設想了廉價 RepRap 裝置的可能性，能夠製造複雜的產品而不需要廣泛的工業基礎設施。他們企圖在 RepRap 中演示這個進化過程，以及它的數量可以按指數成倍增長。一項初步研究表明，使用 RepRaps 列印普通產品可節省經濟費用
。

## 歷史

2005 年，RepRap 項目由英國巴斯大學機械工程高級講師 Adrian Bowyer 博士創立。

2005 年 3 月 23 日，RepRap 的博客開始。

2005 年夏季，英國工程和物理科學研究理事會提供資金給在英國巴斯大學的初步發展 RepRap。

2006 年 9 月 13 日，RepRap 0.2 原型機成功列印了自身的一部分，並用來替換原先用商業 3D 印表機製作的部分。

2008 年 2 月 9 日，RepRap 1.0「達爾文」，成功地實現了至少超過一半的快速原型部件的一個實例。

2008 年 4 月 4 日，可能是最早的由一個 RepRap 製作的最終用戶項目是：一個夾具，它能牢固地把 iPod 固定在福特 Fiesta 車的儀錶盤上。

2008 年 5 月 29 日，在幾分鐘之內被組裝，在英國巴斯大學的第一個完成的「兒子輩」的機器製作了「孫子輩」機器的的第一部分。

2008 年 9 月 23 日，據報導，至少有 100 拷貝已經在不同的國家建造。當時流傳的 RepRap 確切數量是未知的。

2008 年 11 月 30 日，首次有記載的「野生」複製發生。複製是由 Wade Bortz 完成，他是在開發團隊之外的製造了一套完整的複製品的其他用戶中的第一個用戶。

2009 年 4 月 20 日，公布一個 RepRap 製作第一塊電子電路板。它使用自動化控制系統和一個交換頭系統，可以能夠列印既有塑料又有導電性的焊料。後來，此部件被整合到製造它的 RepRap 里。

2009 年 10 月 2 日，第二代型號設計，被稱為「孟德爾」，列印出它的第一部分。"孟德爾" 的形狀酷似一個三稜鏡，而不是一個立方體。

2009 年 10 月 13 日，RepRap 2.0 版「孟德爾」完成。

2010 年 1 月 27 日，Foresight Institute 公布的「Kartik M. Gada 人道主義創新獎」獎勵給一種改進的 RepRap 的設計和實現。有兩個獎項，其中一個 $20,000，另一個為 $80,000。獎金的行政部門後來被轉移到 Humanity+。

2010 年 8 月 31 日，第三代型號的設計上，「赫胥黎」被正式命名。其開發是基於 "孟德爾" 的硬體與原來的列印量的 30％的小型化版本。

2012 年上半年，RepRaps 和 RepStraps 的建造和使用在科技工具和工程社區內廣為流傳。RepRaps 及其商業衍生產版本已經出現在許多主流媒體，並且進入了科技媒體例如《連線雜誌》（Wired）和一些有影響力的工程專業人士的新聞媒體上的永久觀察名單和報導主題。

2012 年夏天 / 秋天，已經有很多集中在較小的新公司銷售的衍生版本，工具包和組裝好的系統，還有新的開發研究的結果，使得和現有工業提供的三維列印價格相比能大幅度降低 3D 列印的價格。RepRap 研究結果也許是最引人注目的是第一個成功的 Delta 設計，Rostock 印表機，在緩慢的日趨成熟，有了一個初步的嘗試自行採購的一些經驗建設者的工作解決方案。雖然 Rostock 仍然處於實驗階段的重大修改，但是它幾乎每月都在接近最好的和很不同的設計。最新的一代設計使用 OpenBeams，用線（典型的例如 Dyneema 或 Spectra 漁線）代替導帶等等，這也代表了一些在 RepRaps 的最新發展趨勢。

2016 年 1 月，2016 年 1 月初 RepRapPro（RepRap 專業版的縮寫，英國 RepRap 項目的一個商業項目）宣布將於 2016 年 1 月 15 日停止交易。原因是低成本 3D 印表機市場的擠壓， 和無法在該市場上擴張。 RepRapPro 中國繼續經營。

## 硬體

作為一個開放源碼項目，旨在鼓勵演化，有許多衍生版本存在，並它們的設計師是自由的進行修改和替換。作為開源項目，設計人員可以自由進行修改和替換，但是他們必須重新分享他們的改進。

### 設計

有許多 RepRap 印表機設計包括：

* * * * * * * *

RepRap 三維印表機的熱塑性擠出機一般由安裝在一個計算機控制的笛卡爾坐標系的 XYZ 平台。該平台是由金屬結構物與列印出的塑料連接部件建造。所有三個軸是被步進電機所驅動，在 X 軸和 Y 軸是通過一個時規皮帶（timing belt），Z 軸則是透過螺桿帶動（leadscrew）。

RepRap 的核心部件是熱塑性塑料擠出總成。早期的 RepRap 擠出機採用直流減速馬達驅動的螺絲緊緊地壓塑料絲原料，迫使它經過加熱熔化室，通過一個狹窄的擠壓噴嘴。然而，由於直流減速馬達擁有較大的慣性，使其難以快速的啟動或停止，進而造成擠出量無法做精確的控制。因此，在最新的塑膠擠出總成上，則是採用了步進馬達（直驅或減速）驅動原料絲，夾持原料絲的結構則修改為摩擦滾輪（軸）和一個球軸承。

RepRap 的電子產品是基於流行的開放源碼的 Arduino 的平台，與其它用於控制步進電機的驅動器。當前版本的電子產品使用的 Arduino 的衍生 Sanguino 的主板，和一個另外的和定製的 Arduino 板做的擠出總成控制器。這種架構可以擴展額外的擠出總成，各自帶有自己專屬的控制器。

### 主要修訂版

第一個公開發布的 RepRap，"達爾文"，是一個 XY 龍門式移動在 Z 軸列印床之上的型號。

"孟德爾" 用球軸承取代 "達爾文" 的滑動軸承，減少了摩擦和容忍誤差。
孟德爾型號的列印範圍大小為 200 mm（寬）×200 mm（深）×140 毫米（高）或 8"（寬）×8"（深）×5.5"（高）。

## 軟體

RepRap 被視為是一個完整的複製系統，而不是簡單的一塊硬體。為此，該系統包括計算機輔助設計（CAD）的 3D 建模系統和計算機輔助製造（CAM）軟體和驅動程序的形式，把 RepRap 用戶的設計轉換成一組指令，通過 RepRap 的硬體，轉變成了物理物體。

現在已經有為 RepRap 開發了兩種不同的 CAM 工具鏈。首先，簡單地題為「RepRap Host」，是 RepRap 領導開發人員 Adrian Bowyer 用 Java 語言編寫。第二，「Skeinforge」，是由 Enrique Perez 獨立編寫。兩者都是完整的工具鏈系統，把 3D 模型轉換為命令印表機的機器語言 G-code。

後來，像 Slic3r，pronterface，Cura 其他程序被創建。 最近，創建了富蘭克林固件 (Franklin firmware)，允許 RepRap 3-D 印表機作為通用目的，還可用作三維機器人，除了 3D 列印（例如銑削，流體處理等）之外。

閉源軟體 KISSlicer 和 repetier host 也被使用。

幾乎任何 CAD 或 3D 建模軟體可以與 RepRap 使用，只要它是能夠生成 STL 文件。內容創建者可以使用他們熟悉的任何工具，不管工具是商業的 CAD 軟體，例如 SolidWorks，或開源的 3D 建模軟體，例如 Blender 或 OpenSCAD 等。

## 複製材料

RepRaps 列印的物體材料是來自與 ABS，PLA，和類似熱塑性塑料的材料。

PLA 聚乳酸具有高剛度，最小的翹曲，和具有一個有吸引力的半透明顏色的工程優勢。PLA 聚乳酸材料是生物可降解性的和植物來源的環保材料。

RepRap 用戶不同於大多數商業機器，我們鼓勵印刷新材料和新方法進行實驗，並公布其結果。用於列印的新材料（如陶瓷）的方法已被開發這種方式。

RepRap 項目還沒有確定一個合適的載體材料，以補充其印刷過程中。

印刷電子技術是 RepRap 項目的一個主要目標，因為它將可以列印自己的電路板。已經提出的幾種方法是：

* 伍德合金 or Field's metal：電路納入到的部分，因為它是被形成的低熔點金屬合金。
* 銀填充的聚合物：通常用於電路板的維修，考慮用於導電跡線。
* 直接擠出的焊料
* 導電線：在印刷過程中的可以從線軸鋪設到一個部件

## 建造

其它三維印表機設計（如商業 Makerbot），和部分由其他裝置（如 Meccano）構造可用於引導 RepRap 建造 RepRap 零件的過程。許多這樣的機器都是基於 RepRap 設計和使用 RepRap 電子系統。這些一般被 RepRap 社區稱為名字「RepStrap」（「引導 RepRap」）。一個 RepStrap 是任何開放式硬體的快速成型機，建造 RepRap 部件，本身是還沒有的 RepRap 下的製造工藝所建造。一些 RepStrap 設計是和達爾文和孟德爾相似的，但已被修改為由雷射切割片材或銑零件。其他，如 Makerbot，共享與 RepRap（尤其是電子）等的一些設計元素，但是 Makerbot 其機械結構是完全重新設計的。

## 項目成員

該項目的「核心團隊」包括：

* Dr. Adrian Bowyer 博士，前高級講師，機械工程系，巴斯大學
* Michael S. Hart（2011 年已故），古騰堡計劃的創始人，Illinois

## 目標

RepRap 項目的既定目標是建造一個純粹的自我複製設備，不是為了建造設備本身，而是為了能讓用戶個人可以在這個星球上的任何地方，以一個最小的資本支出，把桌上台式製造系統技術放在用戶個人手中，這將能使用戶個人可以製造了許多在日常生活中使用的物品。從理論上講，該項目試圖證明一個假說，那就是用這個技術可以讓人們可以使用馮諾依曼通用製造器（英文），來建造出「具有足夠的通用性的快速原型設計和直接寫技術」。

RepRap 自我複製的性質也有利於它像病毒一般的傳播，和可能有利於主要產生模式的典範轉移，從一個工廠生產的專利產品的設計到製造的消費產品，很可能變到個人非專利產品的生產與開放的規範。開放的個人產品的設計和製造能力，大大降低了生產周期時間，並支持更大的產品多樣性，可支持非工廠生產的規模。

## 參見

* 三維列印
* Self-replicating\_machine（自我複製機器）（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（英文）
* Disruptive technology (破壞性創新技術)（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） （英文）
* Open Source Appropriate Technology（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） （英文）
* Fab-lab（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） （英文）
* MakerBot（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） （英文）
* Treatstock
* Thingiverse（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） （英文）
* HE3D（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） （英文）

## 參考資料

## 外部連結

* RepRap Official Website（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） （英文）
* RepRap 官方網站（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（中文）
* Video of a talk by Adrian Bowyer on RepRap
* RepRap 的官方介紹視頻 @優酷（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Make magazine: How to make a Reprap Robot Part 1
* 介紹 'Mendel' 的視頻（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（英文）
* Reprap-Austria - Reprap Supplies for Austria/Europe（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） （英文）