只知道 3D 列印是不行的,「REX_CNC」─ 減法工藝的造物神器!

時下正夯的 3D 列印技術,讓人人都可以成為發明家。小至生活化的物品,大至醫療用具、軍事飛機。不同於 3D 列印使用的是加法工藝,是一體成形的「塑形」技術, CNC ( Computer Numerical Control )使用的是減法工藝,是切除原料多餘部分的「雕刻」技術。

 

3D 列印與 CNC 在產業中往往是各自為政,然兩種工藝技術其實可以互補,例如:想要製作一個金屬材質的東西, 3D 列印需要昂貴的材料費,然對於 CNC 來說,買一金屬塊材料並不貴,且使用過的材料可以更小尺寸再重複切割;另一方面, CNC 需要經過繁複步驟才能完成的「鏤空」、「多變造型」等工件, 3D 列印能輕鬆做出。此外, CNC 切割時有內角限制、會產生消耗物; 3D 列印則可在不需模具的情況下製作出實體物件等等,都是兩種工藝的差異處,而如何應用兩種工藝,往往是取決於使用者的需求。

 

CNC 可以使用的材料十分廣泛多元,圖中作品皆出自陳先生之手。

 

當場示範:三項步驟,即可掌握如何操作 CNC 機器!

flyingV 記者今天與 「REX_CNC 造物神器」開發者陳建名先生見面。陳先生拿出筆電,在辦公室內現場示範如何操作。我們以 flyingV 的 logo 為圖像,並以陳先生從家裡圍籬切下的廢棄木塊作為材料。於是,一場奇幻魔術般的表演,在記者眼前上演。

 

陳先生在確認材料木板位置時的認真神情。

 

簡單描述陳先生當日的示範步驟:

 

第一步,挑好欲雕刻的圖像,用「 GIMP 」影像編輯軟體選取圖像中的特定區域,可以使用任何適合的影像編輯軟體進行去背、選取輪廓等工作。

 

第二步,用「 Cura 」軟體將圖像轉成 3D 檔案, Cura 是 Ultimaker 公司設計的 3D 列印軟體。在軟體中輸入素材的尺寸,且設定雕刻時的寬度、深度、「切面」是否進行「平滑處理」等。影像中的顏色會有不同「色階」( 白色最低,黑色最高 ),而不同色階即為不同雕刻範圍的區分界線,接著設定各色層是欲保留或切割的區塊 ( 如同印章的「陽刻」與「陰刻」)。要注意一點,由於這款軟體是根據 3D 列印技術設計,因此軟體計算出的部分資訊,並不適用於 CNC 機器。

 

第三步是用 3D 轉 CNC 的 gcode 軟體「 FreeMILL 」,不用繪製複雜的工程圖,只需要輸入特定的幾筆資料:第一是刀具的「始點」位置,第二是合適的刀具,第三是選擇運行的方向,即 x 、 y 或是 z 軸,第四是檢查切痕間是否維持適當距離,第五是設定運轉速度、噴水設備的開啟時間等。 xyz 座標資料機器會自己產生,接著編輯「文字檔」形式的座標資料,再把資料匯入,機器就會依循指令運轉。

 

我們目不轉睛地看著刀頭在木板上緩緩刻出字樣,陳先生依照機器的運作來調整速度,由木頭上散落的屑屑輕輕覆蓋在刀尖,需一邊用刷子小心翼翼地刷落屑屑。大約 23 分鐘後,機器雕刻完畢。用砂紙磨一磨,並且塗上赤色印泥,顏色的對比效果馬上凸顯出來。從選定圖片到雕刻完成,整個製作過程不到 30 分鐘,一個刻有 flyingV  logo 的木頭紀念品從無到有誕生了,這不僅實現了「所見即所得」,更能令人在過程中充分體會到「自己動手做」的樂趣。

 

親眼見證這塊印有 flyingV 的木板誕生,過程簡易又有趣!

 

自行組裝機器:使用者對於這台機器的熟悉,可以省去多餘的成本

陳先生一開始是想要研發 3D 列印的機器,但是投入研發的人數已很多;此外,「結構性」不夠強的問題讓陳先生轉向 CNC 機器的研發 ( 儘管也有強度較高的金屬 3D 列印機器,然設備要價不斐 )。自己親手打造出第一代機器後,再改良第一代鋼性不足的缺點組裝成第二代,使得機器運作更為穩定,且可用來加工金屬,同時增加雕刻的精準度。

 

專案回饋的機組需要自己組裝,每一個零件經過精準定位,因此只需按照說明書的指示組裝即可。這樣的作法,讓使用者在組裝的過程中,可以更熟悉每一個零件,未來若遇到狀況,更容易找出是哪部位出問題;汰換零件時,亦可以自行更換,使用者對於這台機器的熟悉,可以省去多餘的人工服務費。

 

第二代 REX_CNC 機器示意圖。

 

設定給個人家庭使用的這部機器,可以自由應用在生活各方面

在 CNC 業界,軟體、維修服務、替換零件等皆會額外收費,然文章前面提及的軟體皆可免費下載,而且頁面對於初學者來說很容易上手。此外,陳先生憑著經驗精挑細選出來的硬體,品質優良;且由於使用者需自行組裝,省去人力組裝的成本,使得整組機器的價格非常親民。一般台灣有在使用 CNC 設備的工廠,都會特別雇用 CNC 操作人員,因為機器維修昂貴,操作員要有充足經驗以免產生差錯造成損失。然陳先自行研發的這款機器,是設定在供個人與家庭使用,簡易上手的構造與操作步驟讓入門門檻低許多。且 CNC 技術可以應用的領域與材料十分多元,金屬、木頭、塑膠等等不勝枚舉,甚至是可以用來從事石膏模、陶藝等藝術創作。

讓非自造者領域的人,也可以輕鬆享受自己動手做的樂趣!

限於文章篇幅,本文僅就當日觀察的經驗作紀錄,更詳盡的介紹請見陳先生管理的 facebook 社團「 REX_CNC 」。陳先生在社團中分享一目了然、圖文並茂的教學步驟,以及實際操作的影片、或是他人拍攝的教學影片。社團會陸續提供各式軟體及韌體的更新資訊,使用者可以免費更新。陳先生也期待社團成為使用者們分享心得、祕笈的交流平台。

 

 

整部 REX_CNC 機器由陳先生從設計到製做一手包辦,陳先生說自己像是閉門造車,完全從「外行」的角度出發,然就是因為陳先生自己的「外行」,造就出這一部「貼近大眾」的機器。由於是完全自創,其中 REX_CNC 原創的滑軌已申請專利,其有接近滾珠滑軌的順暢與精度,卻沒有高單價及怕污染的缺點。

 

透過這部機器,陳先生希望「開一條路」給非專業的使用者,讓使用者不必繪製複雜的設計圖、不需具備艱難的背景知識、不必擔心錯誤造成嚴重的金錢損失,使得 CNC 這塊領域能更為大眾認識,價格更親民,讓非專業的使用者,也可以輕鬆享受自己動手做的樂趣!

 

採訪當日照片。陳先生耐心地從頭示範,便是要證明操作這台 REX_CNC 機器真的不難!

參考資料:
http://goo.gl/HzoiqP
http://goo.gl/8jysy0