3D打印机由机体组件、控制组件、运动组件和加热组件构成。主要部件包括电源、机体框架、机械轴、控制系统和电路、打印头、打印平台、挤出机。其中,不同的机体框架使得打印机的结构存在差异,三角形和矩形框架是各类打印机常用的机体结构;机械轴由X、Y、Z轴运动部件组成,主要类型有三种,分别是直角坐标型、三角爪型和舵机转动型。直角坐标型和三角爪型使用笛卡尔坐标系、舵机转动型的XY面采用极坐标系。
直角坐标型的X、Y、Z轴互为直角,由控制电路驱动步进电机进行X、Y、Z轴向定位;三角爪型的X、Y轴向定位是通过三角函数映射到三个爪的确定位置上;舵机转动型因XY面采用曲线坐标系,其控制程序代码和笛卡尔坐标系不同。下面对当前常见的几种机体结构三角型结构作简要介绍。
三角形具有稳定性,因此三角型结构的机体架构在稳定性方面具有明显优势,而且这种架构的机器成本相对较低。图所示的机械结构就是一种典型的三角型结构。其机身的两个相对侧边分别是一个三角形,三角形的底部放置热床。
Z轴与机身两侧边三角形平面平行,X轴在Z轴向两个步进电机构成的平面上活动,打印的过程中热床会带着物体沿着Y轴前后移动。此种结构的优点是结构简单、组装和维修都比较方便;由于机体结构两边都是开放的,即使丝杆、光轴两头有多余的量也不会影响整体结构,因此对丝杆、光轴的切割精度要求不高。但是其机体的制作精度较低,如果需要更高的精度需要在调试上花费较多力气。