从3d打印技术原理到后期维护，全面的科普-凯发k8网址手机下载

三维打印可以将计算机中的三维建模文件转换为真实的对象。印刷过程无需干扰，精度远高于手工生产。听起来很酷。虽然它已经燃烧了很长时间，但它们在公众面前依然神秘莫测。考虑到很多人其实并不需要，但他们有砍手的冲动，不如搞科普。

本文将从三维打印和三维扫描的原理、分类、软件和核心部件、打印过程、精度、可用性等方面对其进行简单的科普和识字。

三维打印是一种通过叠加薄层来制作三维物体的技术。其关键词是薄层堆垛，通过不同的原理使原材料逐层成型堆垛。

与传统的加工方法如铣床（通过铣刀从外到内切割材料）、熔铸（熔铸后倒入模具）相比，3d打印的优点是可以生产内部空间复杂的成品，材料利用率接近。

根据原材料的不同成型原理，成本由低到高依次为熔融成型、光敏固化、粉末键合、激光烧结等。其工作原则如下：

在fdm（fused deposition modeling）中，喷嘴熔化并挤出丝状热熔材料，材料在遇到较低温度的印刷平台后凝固，通过逐层堆积形成终产品。

sla（全称立体光刻设备）利用紫外光等光源照射光敏树脂材料，使其逐层固化成型，形成完整的成品逐层堆积。它是发展早、成熟、应用广泛的快速成型技术。

3dp（全称立体打印、涂胶）通过喷嘴将胶粘剂喷在陶瓷/金属/塑料粉末等材料上，并连续重复铺粉、喷涂、粘接、分层堆码的过程，得到成品。

sls（全称选择激光烧结）类似于上述两种技术的混合。它利用高功率激光照射金属粉末等原料，使其烧结/熔融。粉末的扩散和烧结过程重复进行，直至形成完整的模型。工业上经常提到的是3d打印。

除了核心机械部件，打印机还需要终控制打印头移动的三维建模文件才能工作。虽然打印机基本上配备了显示屏和控制按钮，但打印所需的三维造型文档仍然需要计算机的帮助。中高等产品一般可以与电脑连接，并有专门的客户端，而低端产品一般省略连接功能，只能通过读取sd卡中的文件进行打印。

许多制造商可以在他们的网站的材料库和建模网站中发现3d建模文件，而软件基础的用户可以自己建模。除了手动操作外，入门级用户喜欢的东西是手机外壳、挂饰等小玩意。

打印头是一个加热装置，可以在xy轨道上准确移动。它能加热和熔化abs/pla材料。里面有一个齿轮压入原料线，后面有一个冷却风扇。机器由皮带驱动，打印头在x轴上左右移动，打印头和整个x轴在y轴上。

印刷平台是具有加热功能的玻璃板，可以准确控制玻璃板的上下运动。加热温度为90度（防止abs原料因温度低而掉落平台而粘死）。电源是底部的马达。通常，有校准位置的定位点和调整平台水平姿态的螺钉（前倾、后延迟等）。

这两种材料可以用不同的颜色染色。它们的不同之处在于熔点。abs的熔点约为220度。它不透明，无光泽，强度更高。平台需要加热到90度才能正常形成，但它是有毒的。使用时会有塑料燃烧的味道。而且热收缩大，成品精度低

聚乳酸的熔点约为200度。加工过程能耗低，速度快。pla半透明的质地更加明亮。当加热到45度时，平台可以正常形成。它无毒，环保，几乎无味。abs作为主要印刷材料正逐渐被淘汰。

印刷前，应在平台上涂上固体胶，作为隔层，以便于终产品的去除。打印的步是加热打印头和打印平台。时间消耗随机器的功率而变化。对于500w以下的机器，打印头的加热可以在1-2分钟内完成，但平台只能在5-6分钟左右从正常温度上升到90度。

然后，打印平台可以在达到点时开始打印。该工艺多次繁琐：线性印刷材料在打印头内加热熔化，以流体状态流出，接触印刷平台后硬化粘附。打印头的运动轨迹将由这些原材料“记录”。完成一层后，平台将向下移动，机器将撞击第二层，直到打印出整个对象。

原材料可以染色，但熔合成型打印机只能通过中途更换原材料，打印出纯色或水平变色物体。因此，一般是将成品的不同颜色部分分别打印出来，然后像模型一样组装起来。

在工作过程中，xyz轴只有三个电机，打印头冷却风扇的声音。噪音很小。但是，如果使用abs树脂，则需要额外的通风措施。

桌面打印机可以直接拆箱使用，但如果使用时间太长，成品和平台总是太紧，需要使用铁锹和暴力，则需要自己平整打印平台。否则会影响成形质量。严重时会造成打印头和打印平台碰撞变形。另外，长期使用的打印头也相当脏。有时，需要用铁丝“排便”出料口。

现在一些高等入门级机器开始具备三维扫描功能，可以扫描真实物体，生成三维建模文件，通过这些文件可以再次复制同一产品。

三维扫描可分为接触式扫描和非接触式扫描。前者采用传统的测点接触物体来采集空间信息，精度高、成本高，速度极慢；后者主要采用激光、低频声波等间接扫描，速度快但精度一般，一般需要多次扫描进行数据校正。

目前，激光扫描设备通常内置在打印机中。扫描对象放置在可旋转平台上，扫描仪发出激光平面击中被扫描对象，接收器根据反射光计算被扫描对象的空间点数据。

遗憾的是，连万元打印机的扫描功能也基本没有。扫描功能受到诸多限制，会导致材料光散射特性异常，几乎都会影响扫描效果。终的效果会受到物体高度过低、颜色太深、颜色类型太多、表面太光滑、凹坑太复杂、内部深度过大的影响。

用它扫描简单的几何图形不是问题，但如果你想用它扫描复杂的手工制作的，甚至高达模型的高度，那就几乎没有希望了

另外，更多具有3d扫描功能的机型一般比原机型贵3、4000元，这意味着安装成本太高，因此不建议购买具有3d扫描功能的衍生机型。

在印刷精度方面，很多人认为成品3d打印机可以作为终产品使用，但这只适用于光固化打印机。其他三台打印机的产品更像是空白。如果对形状和精度的要求很高，成品本身就会再次抛光。

更可悲的是，成本的沉积成型打印机在每一层之间都有明显的粘合痕迹，俗称“台阶效应”，导致表面相当粗糙。看到入门级融合沉积成型打印机的作品后，也许很多用户会有一定的心理落差。

虽然三维打印的薄层叠加原理可以处理许多复杂的内部结构，但也带来了相应的局限性：

·横向强度不足：无论打印机采用何种原理，都是垂直薄层叠加，因此横向强度远低于纵向；

·下小上大的物体需要额外的支撑机构：由于重力的影响，三维打印也不可能打印出悬浮物，所以悬浮物下面需要额外的打印支架或边框；

·要打印出各种颜色的产品，只能更换原材料或单独打印；

·打印机只能打印塑料制品，制品硬度有限。只有粉末键合和激光烧结才能打印出陶瓷、金属等真正的工业产品；

·精度与速度的矛盾：薄层堆积越薄，层数和时间要求越长，同时工作的多个喷嘴才能提高速度。