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Vik Olliver 编辑了此页面

2026年10月13日

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μRepRap - RepRapMicron 项目

µRepRap 的目标是打造一台能够实现微米级（1/1000毫米或1µm）和亚微米级制造的 RepRap（可自我复制的3D打印机），且仅使用常见且易于获取的材料。这种精度最初得益于 The OpenFlexure Project 设计的3D打印显微镜平台。此后已开发出更适合原型制作和制造的变体，但必须感谢他们的开创性工作。初始 μRepRap 原型的预期目标是在10mm工作区域内实现重复定位精度优于3µm，并制造出适合家庭车间生产的探针尖端替代传统打印头。这一目标已成功实现。

0.5mm "Benchy" 3D测试模型由μRepRap打印，层高4μm

PIKA 版本

"PIKA" V0.02 硬件实现了约1μm的重复定位精度，在约8mm³的体积内可实现10μm或更高的可靠性。使用 PIKA 机制本身雕刻的精细探针，已成功沉积出小至4μm的UV树脂液滴。通过9μm光纤探针已固化出树脂线条。这是目前推荐的构建方案。

PIKA V0.02 完整版 约2026年5月

MAUS 版本（已弃用）

该版本最初作为柔性部件测试平台设计，此处仅提及是因为其配有完整物料清单等详细文档。它已更新至V0.05以兼容PIKA轴驱动器，但完整文档对应的是"MAUS C" V0.04（本质上是调试后的V0.03）。该版本在4mm²区域内最佳定位精度约为5μm，但运动非线性。已创建Maus-C-Build-Process指南。若需下载预构建的STL文件，请前往Printables，日常进展详见RepRap博客。

MAUS 'L' V0.05 μRepRap，开发中 2026年2月

概述

微电子和微机电系统（MEMS）是我们日常生活中几乎所有电子设备的核心组件，无论我们是否意识到这一点。正如RepRap将开源3D打印带给大众，µRepRap项目的目标是以更小的规模为用户提供相同的能力，并让这些组件以类似方式持续进化。解决方案本质上是一台非常精确且紧凑的CNC机床。

该项目有两个相关目标：创建宏观尺度的3D打印微米级制造与操作系统，同时在此过程中开发实现微米级系统打印所需的工艺技术。

在生物学和医学领域，用于测量和操控微米级物体的设备相对常见——尽管这些设备通常体积较大、功能专用且价格昂贵。然而，最近由The OpenFlexure Project开发的具有亚微米分辨率的显微镜平台，为微米级制造技术的发展创造了有趣的机遇。

如果能够通过类似RepRap的技术实现微米级制造，那么这些领域可能会像桌面级制造因RepRap而发展一样取得突破。生物科学将受益于低成本且快速迭代的设备，微电子领域则可能重新获得在微米尺度上独立发展的潜力，摆脱对硅作为主要平台的依赖。正如3D打印技术一样，未来必然会出现目前尚未存在的全新领域。

该技术未来还有可能（并且有意图）在更小的尺度上实现复制。

要求

微米级3D打印与RepRap项目最初在宏观尺度打印时有许多相同的要求：

• 三轴定位系统
• CAD/CAM软件
• 轴归零传感器
• 沉积系统
• 建筑材料

此外，人类无法直接操控微米级组件和子组件，因此需要新型系统来实现以下功能：

• 分离打印件
• 运输物品
• 旋转和定位物品
• 执行微米级维护任务
• 操作和与物品交互

当微米级系统开发完成后，类似的问题也会出现。

光学系统

虽然常规光学设备可以方便地用于人类启动和检查制造过程，但预计需要对光学系统进行一定程度的定制。

目前，两个USB显微镜已足够使用。一个用于设置时观察Z轴探针高度，另一个用于打印开始时XY轴定位探针。建议至少使用800万像素分辨率。此外还需要一台100倍至200倍的常规台式显微镜来检查输出结果。

"Hello, World"及使用紫外光和125/9光纤在树脂中形成的100μm正方形

此外，可以将光纤作为探针连接。通过在探针中投射足够强的紫外光源，可用于固化紫外树脂。本节描述了如何将125/9光纤跳线和3W UV LED模块连接到μRepRap作为打印头。

三轴控制

轴由400步进的NEMA17步进电机驱动，但200步进的电机也能接近1μm精度。驱动硬件和固件的选择取决于用户偏好，但现有开发假设通过串行连接使用GCODE进行交互控制。Arduino GRBL已足够使用。

探针打印头

探针用作Z轴触控传感器、雕刻工具和沉积头。初始测试可用0.5mm医用针头或0.25mm针灸针制作坚固的探针。这些探针足够坚固，可用于在带有抗蚀层的表面（如玻璃载玻片上的Sharpie标记）上进行减法加工。

对于精细沉积，建议使用电化学蚀刻的导线尖端。使用最少设备的制造说明请参阅探针文档。PIKA能够蚀刻自己的探针。

建筑材料

当前通过探针将微量的“Top Coat”UV指甲胶树脂转移到基板上实现增材制造。储料仓是树脂的涂抹层，探针通过毛细作用吸取树脂。在挤出过程中，毛细作用形成相对均匀的液滴。连续挤出的液滴数量及其均匀性取决于树脂和探针的特性，但可实现亚15μm级别的液滴。

其他类型的树脂和离子凝胶也可使用。打印平台上的UV LED在硬件控制器驱动下固化树脂。

注意：3D打印机用的UV树脂薄层在空气中难以固化，因为空气中的氧会中和激活后的光引发剂。

其他物质也可通过该方式转移，关键限制条件是它们的溶剂在挤出过程中不能挥发。

可添加能与树脂良好粘附的材料（可能需要先部分固化），例如金箔。

总结

当前μRepRap 3D打印机旨在为微米级的硬件和软件开发提供平台。

在确定可打印物体的种类和材料方面仍有许多工作需要完成。如果无法直接打印出足够高度的物体，或需要实现悬空结构、折叠结构、铰链和柔性结构，才能制造出复杂的3D形状和机械装置。

希望μRepRap最终能用于制造具有实际用途的设备，并构建一套在更微观尺度上运行的制造工具生态系统。

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