HDG解释:3D打印如何工作?


3D打印已成为更为主流的技术,几乎每个价格点都可以使用打印机。大多数想要3D打印机的人可能可以找到他们负担得起的模型。尽管如此,3D打印仍然很新,以至于很少有人知道它是如何工作的。

这就是为什么现在是回答“ 3D打印如何工作”的好时机的原因。

加减3D打印

有两大类: 3D打印。您可以自己购买的3D打印机几乎都是“附加”机器。换句话说,他们通过添加材料(通常是分层)来构建3D对象,直到完成该对象为止。人们通常会在听到“ 3D打印机”时想到3D打印机。

减法3D打印非常不同。在这里,您从固定数量的材料开始,然后移除材料,直到只剩下完成的对象。雕刻家用大理石做雕像的人正在使用减法。减法机器通常在大型车间和工业环境中找到。 CNC铣削(计算机数控)系统可能是最著名的示例。

从现在开始,我们将只专注于添加剂机,因为它们与普通消费者有关。只需知道减法机器与您放在桌上的那一类属于同一扩展的3D打印机家族。

熔融沉积建模,立体光刻和选择性激光烧结

加法3D打印的三种主要方法是FDM(熔融沉积建模),立体光刻(SLA)和选择性激光烧结(SLS)。

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达芬奇FDM打印机 strong>

FDM是最常见的消费级系统。对于这些类型的打印机,一丝材料穿过热打印头。打印头精确地定位在3D空间中,并根据精确的编程说明沉积一层材料。 FDM有不同的方法,但我们稍后会介绍。

Nobel SLA打印机 strong>

立体光刻技术在消费类系统中并不常见。这些打印机使用激光将液态树脂固化为固态塑料。通常,将物体从一大桶树脂中“拉出”,并在从材料中升起时一层一层地形成。近年来,SLA打印机变得更加紧凑和价格合理。因此,这是FDM打印机的真正替代品,具体取决于您选择的最终型号。

选择性激光烧结(SLS)使用强大的激光来熔化聚合物粉末。实际的粉末可作为印刷品的支撑结构,因此此类印刷不需要特殊的脚手架。 SLS不是您在台式机上可以找到的一种FDM。

笛卡尔和台达机器人打印机

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FDM打印机最常见的类型是笛卡尔3D打印机。名称是指笛卡尔坐标。这就是我们在学校里学到的XYZ坐标。可以将打印头移动到打印体积空间内的任何XYZ坐标。数学很简单,打印机价格适中,打印质量精确。

但是,取决于XYZ坐标的粒度,弯曲的曲面可能不如其平滑,需要进行一些手动精加工。

Delta机器人打印机采取不同的方法。打印头安装到在三个导轨上运行的三个臂上。通过改变每个臂的高度,打印头可以摆动。这种设计可以使打印头以真实的曲线摆动,并且还可以在打印空间内打印高大的物体。

基本上,滑轨越长,模型可以越高。三角洲机器人打印机使用三角函数而不是XYZ坐标来计算打印头位置。最终结果是它们无法达到与直角坐标打印机相同的打印分辨率。

要真正理解增量机器人概念,您需要实际使用它。看看约翰·罗乔尔(Johann Rocholl)的这段视频,您会很快了解这个概念。

注意臂上的关节以及打印头可以自由移动和平滑移动的方式。

3D打印机材料

3D打印机使用多种材料,但迄今为止,在消费级应用中最常见的是两种塑料:ABS和PLA。

ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)恰好乐高积木用相同的塑料制成。这种塑料在冷却时容易翘曲,并且需要带有加热打印床的打印机。它具有很好的抗冲击性,但强度不高。它适用于制造不承重的原型零件,甚至最终零件。

PLA(聚乳酸)具有低熔点,不翘曲,易于使用且印刷失败的现象少。对于任何实际用途而言,它都太脆弱了,但是对于创建仅用于查看的平滑,详细的模型而言,它是出色的选择。

好消息是,大多数家用3D打印机都可以同时使用两种这些便宜的材料。因此,您可以根据需要进行更改。

尼龙灯丝是另一种选择,甚至有些打印机使用木材或金属作为材料。下一代打印机一次也可以处理一根以上的长丝,从而实现混合材料或多色打印。

典型的3D打印过程

如果您从未亲自进行过3D打印,那么您可能会对从用户角度看它实际上如何工作感到好奇。虽然使用3D打印机并不像在激光或喷墨打印机上剔除2D打印一样容易,但这并不像您想像的那么困难。

根据手册设置打印机后,校准和校平正确完成后,首先需要打印模型。

您可以使用 Zbrush或AutoCAD 之类的东西来制作自己的模型,但是大多数人都可以从中下载模型一个在线站点。第一站肯定是薄薄的宇宙 ,这很可能是用户提交的模型中最著名的集合。但是,有许多备择方案

获得兼容格式的模型后,您将在打印机随附的软件中打开它。它们的外观和工作方式都不同,但是基本概念相同。您可能还需要先用网格混合器 处理3D模型,以确保3D模型牢固且适合打印。

在3D打印机软件中,您将选择模型的大小和质量以及软件会将其转换为代表每个打印层的“切片”。它还将计算在制作模型时必须打印以支持模型的“脚手架”。完成打印后,可以将这些东西弄碎。

完成所有准备工作之后,就可以开始打印了。根据质量设置,您可能需要等待很长时间!高质量的打印内容从几个小时到几天不等。幸运的是,某些3D打印机可让您通过应用程序远程监视打印进度。

完成打印后,您将其从床上移开,然后将其从支架上拆下来。在许多情况下,您必须使用砂纸和特殊的切割工具来完成模型的制作,以消除缺陷。有些人甚至画他们的模型!唯一的真正限制是您的创造力。

如果您渴望购买3D打印机,这些是我们的最佳选择 ,如果您的预算有限,则是这些 是更便于携带的选项。

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11.07.2020