3D打印需要知道什麼


週末睡了兩天覺,今天休息完上工了,大概看了一下回帖。大家關心的問題包括材料安全,打印精度,能用來幹什麼,還有想自己DIY的求攻略。




先回答最簡單的問題,材料安全。 3D打印用的最多的就是各種塑料,因為最後是從打印頭(一個小孔)裡面擠出來並且堆積起來的,對材料的熱塑性,穩定性,膨脹率都有一定要求,應當不是什麼塑料都能拿來用。這方面我不是專家,說不出個一二。用的最多的剛好就是後面有個回帖提到的三種, ABS, PLA, PMMA。 ABS是所謂工程塑料,加熱擠出的時候會有一點氣味,也許會影響健康?但冷卻了以後問題不大,我自己聞不出味道,大量的玩具都是用ABS造的。 PLA應當是最安全的,本身就是用糧食造的,並且號稱生物可降解。 PLA比ABS的另外一個優勢是膨脹率小,可以打印比較大的零件。 ABS因為冷卻收縮大尺寸時容易變形,PLA就沒這個問題。 PLA不如ABS的地方是強度低,相對使用溫度範圍窄,成本也高一些,大約貴出30%。 PMMA一般是做光纖的廠順便出一點,不知為什麼比PLA和ABS都貴很多,所以用的最少,我自己沒用過,也不好評價。這些材料都存在純度和質量相關的問題,我用過的比較貴的abs原料味道小,便宜的味道大,差別很明顯,估計是廠家生產原料的純淨度不一樣。如果想給小孩玩,用PLA就好了,應當沒啥安全問題。

精度是個十分複雜的問題,3d打印的精度包括三個軸的運動精度,和打印頭擠出材料的精度,可以類比噴墨打印機,精度也受到機械精度,和打印頭噴出來的墨滴大小的影響。原則上機械運動的精度很容易做到很高,但打印頭擠出材料的精度相對就不容易做到太高,目前用的最多的打印頭大概孔徑在0.3-0.4mm,對應打印精度應當在孔徑的1半0.15-0.2mm(一層的高度)左右,很多3d打印機的標稱值是機械精度,很容易標到0.05mm甚至更低,但實際上做不到那麼好。這個精度問題,以後談到打印機的構造時再談。

最後說說這一次想說的重點,要用3d打印機涉及到的軟硬件,前面的貼子簡單說了一下,現在展開講一講。

要打印一個3d模型,大概需要的軟件和硬件有這麼幾項:

1. 首先需要有一個3d模型,獲得模型有以下幾個渠道,

a. 最簡單就是直接去網上下載,比如makerbot廠家支持的網站

http://thingiverse.com 就是個模型分享網站,上面的各種東西有很多了。今天最熱的是iphone5 :-)



b. 自己畫, 這裡有兩大類玩法各不一樣,一種是做動畫,人物造型的人喜歡用的3d軟件,比如3dmax,maya, 一類是機械設計,零件製造領域用的cad軟件pro -e一類. 前者主要靠手,後者用到很多數學。但歸根結底,最後的模型導出通用交換格式的文件stl就行了

以下在網上抄來的:STL文件的起源
美國3D Systems公司於1987年制定了STL (STereoLithography)文件格式,它以小三角面片為基本單位,離散地近似描述三維實體模型的表面.STL 文件最初應用於快速成形(Rapid Prototyping ,RP)領域,並迅速成為RP領域事實上的工業標準;同時,STL 文件也在快速成形之外的各種需要三維實體模型的領域中獲得了廣泛的應用.

c 用三維掃描儀掃描, 這個最麻煩,因為3維掃描儀生成的原始數據是點雲圖,要生成可用的模型需要很多後期工作。很多人想擺個攤,在街上用3d掃描儀和3d打印機直接做人偶賺錢,有這個心思恐怕得收收心, 因為不管掃描的後期處理,還是3d打印都很慢,街頭小攤怕是沒人等的起。

2. 拿到模型了,需要有個計算機上的軟件處理這個模型,包括擺正坐標到合適的位置。管理和打印機的通訊等,這個軟件類似一個集成環境。開源的有好幾種。比較著名的如makerbot的replicatorG,reprap推薦的pronterface

處理模型的計算機軟件replicatorG 的界面




真正幹活的,是根據模型生成3d打印軌蹟的算法引擎,這個叫slice engine。影響3d打印結果好壞的其實是這個slice engine的算法。用的最多的開源slice engine 是skeinforge。非常坑爹的是,這個軟件是插件結構,有好幾百個參數,初學者遇上沒有不被搞暈的。 。 。




這是其中比較關鍵的一項插件的設置,類似插件有二十幾個

3 軟件生成了3d打印的軌跡,可以通過usb和3d打印機通訊,傳輸數據。 3d打印機自帶的主控接受指令,控制電機和加熱機構運轉生成模型。開源打印機基本上都是基於一個開源硬件系統ardiuno開發的,cpu板是現成的,除此之外就是一些電機驅動,加熱控制電路,本身並不復雜。

這是一個開源的打印機控制板,上面的接口主板下面是ardiuno板,其實需要的硬件電路就這麼一點。





這類硬件需要的firmware 也大概只要幾十k的容量。有各種開源的固件可用,不過大部分需要自己配置調整。 reprap網站上http://www.reprap.org/wiki/Firmware 就列出了很多種固件。

看到這還沒被嚇到,覺的很簡單的同學,可以考慮DIY了。下次說說3D打印機的硬件結構。



via 西西河

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