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带你了解3D打印神奇世界丨e键打印 互联网3D打印云平台

来源:e键打印   发布时间:2016-03-30 11:48:03   浏览次数:1699

  从上世纪80年代开始,3D打印的前身——快速原型制造开始应用与工业设计和生产,到1995年麻省理工两名毕业生首次提出“3D打印”的概念,到现在生物3D打印能制造生物有机体,3D打印的的发展真可谓快速迅猛。那么3D打印,这一神奇的新技术究竟是什么?能和人们的生活发生什么关系呢?下面e键打印整理分别从原理、软件、材料、分类等内容对3D打印技术进行分析说明。 

  

原理和分类


  3D打印技术虽然有好多种,但思路都是一样的,专业术语叫做“分布式材料制造”。举个大家都容易看懂的例子:一个人做一个柜子那是需要很长时间,想要加快的话那就得增加人手,但若人数固定的话还有什么办法加快制造速度呢?那就是做一堆积木,然后找个人将积木按照一定的形状堆积起来再一粘就是了——前提是能看懂说明书。


  分布式材料制造就是这样将要生产的产品分割成一个个小部分,分别制造出来然后堆积在一起。只不过这些分割出来的部件都非常非常小,而且随着技术的进步,制造精度将不断提高,分割的部件还会越来越小。我们可以把3D打印机看作是严格遵守说明书进行操作的组装的工人,而那些小部件就是3D打印的“墨水”。


  条条大路通罗马,虽然原理都是一样的,但实现的方式却非常多,简单来说可以分为选择性激光烧结法、熔融沉积制造法、光固化成型法和分层实体制造法。


  选择性激光烧结法,就是放上一大堆金属粉末,用激光一点点熔融烧结起来制造成型。这种方式可靠性高,可以制造金属构件,不过设备昂贵技术性强。目前除了少数几家厂商在研发相同概念的家用型外,基本上还是高精尖端工业领域在应用,比如航空航天和汽车制造行业。


    熔融沉积制造法比较容易理解,就是把原材料熔化成半流体,然后从喷头拉成一条条丝状体堆积成型,有点像牙签工艺品的制作,这个丝状体的直径也就是这台3D打印机的精度。目前这是主流3D打印机采用最多的方法。


    光固化成型法和分层实体制造法的过程都差不多,都是化立体为平面,一层层制造出来后堆积起来。只不过光固化成型是做减法,分层实体制造是做加法。目前来说光固化成型法具有精度高、可控型强等优点,适合于制造精细工艺品,比如精美的国际象棋棋子之类,但其设备成本高占地大,虽然有一些家用型号,但还不太普及。分层实体制造法则更多的是用来制作工艺品,其成本低材料广是一个优点,但基本没有家用普及的想法。


软件建模


    市面上几乎所有的3D建模软件都可以制作出3D打印机可以使用的3D建模,包括老牌的CAD软件AutoCAD,Solidworks等,或者CG类的软件3DMAX、Maya等等都是可以的。无非存在一些小问题,如:文件格式是否兼容,解读以及修改是否方便等等。


    不过对于非专业人士来说,这些软件都太贵太不方便了。目前3D打印常用来建模的主要是一些免费的开源软件,例如OpenSCAD、Tinkercad、Meshmixer等等。这里特别要提一下OpenSCAD,可以通过编制程序代码来绘图,只要获得相关代码输入后就能生成图形。目前很多网站都以这种代码作为开源形式,因此学好OpenSCAD可以多一种建模手段而不用非得STL文件不可。


    值得高兴的是,用户可以在e键打印官方网站上自动转换需要3D打印的标准格式STL,实现在线转换,目前e键打印平台已经实现的转换格式有:stp、igs、obj、brep、rar、zip等。


  不过单有这么一份说明书还是不行滴,还要翻译给3D打印机“听”才行。在原始图形文件进入3D打印机前必须通过一款控制软件的处理,将图形“切片”为3D打印机的操作步骤。这种软件大多也是开源的,所以选择也很多,常见的有Cura、makerwat、Repetier、slic3r等等,用户可以挑选适合自己3D打印设备的软件。


材料


  3D打印材料的性能决定着服务的质量,对于该领域目前的发展,材料依然是绝对的瓶颈,这个问题的解决才有以后的定制打印服务,个性化打印需求,这是一个需要创造需求的领域。在此汇总目前的打印材料。


1.ABS与PLA为代表的高强度高韧性塑料PLA具有较低的收缩率,即使打印较大尺寸的模型时也表现良好PLA具有较低的熔体强度,打印模型更容易塑形,表面光泽性优异,色彩艳丽


  PLA和ABS之间的差异:


  PLA是晶体,ABS是一种非晶体。


  当你热ABS慢慢转换凝胶液体:不经过状态改变。


  PLA另一方面是冰冻的水一样,直接从固体到液体中的一个步骤。


  ABS(不要求相变)变得更具流动性的进一步填满枪管。


  因为没有相变,ABS不吸喷嘴的热能。


  部分PLA,冷却喷嘴相变化的风险,使堵塞的风险更大。


如何判断材料是PLA还是ABS?


答: 从表面上很难判断,对比观察ABS呈亚光,而PLA很光亮. 加热到195度,PLA可以顺畅挤出,ABS不可以. 加热到220度,ABS可以顺畅挤出,.PLA会出现鼓起的气泡,甚至被碳化.碳化会堵住喷嘴,非常危险


2. 树脂


  光敏树脂8000是SLA设备使用最近两年才推出来的材料,适合用于验证设计尺寸有要求的模型产品,打印出来的产品表面很光滑,这款材料的强度比14120要好。产品外观后期可以喷涂各种各样的颜色,但不能耐高温。


3. Alumide


  Alumide是一种尼龙混合铝粉的材料,它采用逐层烧结的方式将铝粉凝固,因此它的表面不是那么光滑。


  另一种经打磨的尼龙混合铝粉材料,比原先的平滑一些。这种材质通常用于打造首饰或者一些时尚产品,打印出来的成品有金属质感。


  Alumide材质不防水,不可用洗碗机,不可回收,不可装盛食品。它能承受172摄氏度以下的温度,超过172度它就会变形。


4.陶瓷


  这种材质由陶瓷细分经混合,烧熔再经无铅无毒处理而成。并且它可回收,耐高温,是杯子、茶托、碗碟,甚至雕像的理想材料。


  使用陶瓷进行3D打印,你必须知道这种材质非常麻烦,你设计的模型必须可打印,可上釉,可承受高热和变形。


  这种材质防水,不可使用洗碗机,可回收,可装盛食品。500摄氏度以上该种材料会变形。


  绘制模型的时候,你要思考一下如果用湿沙和脆陶来打印你的模型,是否会牢固,如果答案是否,那你就要修改你的模型了。为了便于上釉,模型必须有一个坚固的底面去支撑。


5.不锈钢及金银钛为代表的金属材料


  金属是社会生活中应用及其广泛的材料,是工业的基石。目前打印行业金属的结构,熔点,强度等许多问题都还解决。金属材料在3D打印中的革新将会带来革命


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