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3D打印机的构造

文章来自在 Sat, Nov 17 2012 09:05:00

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之前有篇blog中Frank为大家讲述了什么是3D打印，有很多朋友问我，可不可以对这个新奇的3D阐述得更为准确，其实Frank 也是学电子的，3D打印其实涉及得更多的是自动化与艺术设计造型，所以Frank在了解一定的3D打印后，为大家更详细地说说，3D打印的每个模块是如何工作以及一些简单的原理步骤介绍。

3D打印时代已经来到

什么是3D打印？举个简单的实例。假如你在虚拟游戏中看到一

个喜欢的人物或者宠物，而你又没有办法得到他，如果你有他的三维模型，那么3D打印机可以帮助你实现梦想，给你打印一个与你提供的模型完全一样的人物或者宠物，这就是3D打印机。

3D打印机又叫三维立体打印机，也可以称之为快速成型机，它是用液体或粉状塑料制造物品，能制造从牙刷到凉鞋等许多家庭用品。目前3D打印机在建筑设计、食品制作、微型模型、复杂结构、零配件、趣味模型等领域都已经有了一定的应用。

简单的3D打印原理

看了很多3D打印的视频和模型，你会被它神奇的克隆能力惊呆了，这太神奇了，完全是神奇的克隆机器嘛。这样的高科技到底是怎么工作的呢？

说起它的原理，它一点都不复杂，其运作原理和传统打印机工作原理基本相同，也是用喷头一点点“磨”出来的。只不过3D打印它的喷的不是墨水，而是液体或粉末等“打印材料”，利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。

下面我们就以Makerbot公司（这家公司的创始人之一Bre Pettis，曾经是一名普普通通的教师）的3D打印机为例来讲讲3D打印是怎么工作的。

它的工作这样的。使用CAD软件来创建物品，如果你有现成的模型也可以，比如动物模型、人物、或者微缩建筑等等。然后通过SD卡或者USB优盘把它拷贝到3D打印机中，进行打印设置后，打印机就可以把它们打印出来，其工作结构分解图如下。3D打印机的工作原理和传统打印机基本一样，都是由控制组件、机械组件、打印头、耗材和介质等架构组成的，打印原理是一样的。3D打印机主要是在打印前在电脑上设计了一个完整的三维立体模型，然后在进行打印输出。

3D打印与激光成型技术一样，采用了分层加工、叠加成型来完成3D实体打印。每一层的打印过程分为两步，首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散。然后是喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被“打印”成型，打印完毕后只要扫除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末还可循环利用。

3D打印的精度是控制的？

3D打印机要打印出逼真的3D物体，其中的最重要的是对物体的精度控制，比如细到发丝和纤维的打印。这是怎么做的呢？根据前面讲述的3D打印原理，我们知道3D打印是一层一层进行的。每打一层的厚度0.01毫米，这个厚度基本上人的肉眼很难看出。而且在每层的横切面，3D打印技术能够实现600dpi分辨率（dpi 单位代表每英寸所打印的点数或线数，用来表示打印机打印分辨率），这是很高的精度了。我们知道高质量的印刷打印，一般要求是300dpi，这样的精度，即使模型表面有文字或图片也能够清晰打印。所以3D打印机在生产应用方面存在着巨大的潜力，

并在珠宝首饰、工业设计、建筑、汽车、航天、医学高领域得到了广泛的应用。

总结

普通用户在使用3D打印技术时通常面临这样的难题：并非每个人都能使用3D软件进行图像设计，并非每个人都买得起价格百万的3D打印机。但是“开源”、“社交”等互联网理念，使这些问题迎刃而解。

一些公司将3D建模软件分享到互联网，例如123D和Tinkercad，它们使用起来并不复杂，可以把一张iPhone照片，或旧名信片，转换成3D图像数据。另外一款名为Photofly的软件，只要你有一台单反相机或者是普通的卡片机，就可以将你自己的人像生成3D数据。

从工业领域到寻常百姓家，3D打印的产业链正在形成。“社会化制造”成为行业内外热议的一个话题，制造业的形态正在发生潜移默化的改变。未来我们有可能利用这项“野蛮”的技术来直接打印出手机。

无论如何，3D打印技术实现了一种可能，只要你有一台电脑，一个想法，不管你在穷乡僻壤，还是繁华都市，都可以通过自己的方式，改造这个世界——至少改变自己的世界。