3D打印入门的常见问题

因为玩3D打印一段时间了,所以会有一些朋友问一些3D打印如何入门的问题。 虽然他们很快水平就超过我了,但我觉得这些问题还是很有普适性的,所以分享一下我的思考。

3D打印有什么用?

不同的人用3D打印干的事情是不一样的。 比如我主要用来打印各种工件,比如相机的转接环,喂鸟的盒子,手机支架,敲咖啡渣的盒子等等。 也有人喜欢手办,用打印机打印底模然后抛光喷漆上色。 有人喜欢铸造,用打印机打印出来翻模铸造。

不同的用途需要不同的材料。 虽然3D打印的原料一般是塑料/树脂,但不同种类的塑料也有不同的特性。 比如有时候需要耐高温,不要阳光一晒就变形了,就比较适合尼龙这样的材料。 有时候需要弹性好,类似橡胶一样的感觉,就可以用TPU这样的材料。 或者对弹性要求略低的也可以用PET-G。 有时候要求不高,主要要求好打,这时候就可以用PLA。 塑料还可以模拟出木质等质感。 总之,现代3D打印的材料可以很好地满足多种实际需求。 即使是金属,也有激光烧结等技术可以打印。 虽然这些打印机一般价格昂贵,还需要工业用电,但网上有很多公司提供这样的打印服务。

3D打印哪种打印机好?

目前价格亲民的打印机有两种不同的类似,一种叫FDM,一种叫SLA,如下图所示,左边是FDM,右边是SLA。

two categories of 3d printers

前者是传统的一个热熔打印头,里面挤出熔化的塑料,塑料离开喷头一段时间就会降温固化。 后者则是把打印底座泡在液态树脂里面,然后有紫外光打上去,被紫外光打到的树脂就会固化,粘附在上一层。 可以看到这种打印机打出来的东西是头朝下的。 所以要购买3D打印机,第一步就要想清楚到底要用FDM还是用SLA。 一般来说,前者便宜,使用简单,可以打很大的东西,但是分辨率低。 后者更贵,使用麻烦,打完以后还需要清洗和固化,打印的时候味儿比较大,打印机一般比较小,但是分辨率高。 我个人的建议是,如果是要打印手办之类的话,没得选只能买SLA。 如果是一般用途的话,买两个都可以。 通风好的话可以选SLA,想打大东西的话可以选FDM。 据说现在也有一些SLA的树脂是从植物里面提取的,味儿很小。

不论是哪种技术,都有一个核心的问题需要解决叫做支撑 (support)。 因为3D打印不能在空气中间打印一个东西让它悬浮在那里,所以要打印一个东西之前一定需要下面有一个结构撑着它(对于SLA来说就是上面要有东西拉着它)。 这个结构就叫做支撑。 SLA的支撑可以做到很小很细,也比较好和打印件分离。 FDM就相对麻烦一些,一般需要相对大力拽开以后打磨。

如果想买FDM的话,一些比较关键的参数是:打印区域 (build volume) 的大小,这个可以先想想自己要打什么东西决定。 双打印头还是单打印头,这牵涉到支撑的问题。 现在有种技术是水溶性支撑。 用两个打印头进行打印,一个打正常的塑料,一个打一种特殊的水溶性的塑料。 支撑用水溶性的塑料打印,工件用正常的塑料打印,然后往水里一泡,支撑就没了。 所以这种打印机就有一定的优势。 还有一个关键的参数是可以用什么材料。 这个受很多因素影响,比如打印头和底板的加热温度分别有多少,打印机是不是密封机体等等。 比如聚碳酸酯(PC)就一定在要很高的温度,高温加热底板,和密封机体内部进行打印。

SLA比较重要的则是技术的选择。 现在一般有两种SLA技术,一种是真的有一个激光点,在那一个点一个点的打印。 这个主要是FormLabs的技术,速度相对较慢,但据说强度好,支撑更容易拿下来。 一种则是更流行的,用个液晶屏面板,后面放上紫外光源,然后类似光刻一样,直接投影到打印平面上,一层一层地打。 它的好处是一打打一层,所以速度大大加快。 以前用的还是一般显示器的彩色液晶面板。 近年来出现了黑白面板,打印速度进一步加快了。 如果选用这种打印机的话,比较重要的就是面板的大小和分辨率,这直接决定了打印尺寸的大小和分辨率。

如果不想先买打印机,有网上打印的服务吗?

当然如果不想买打印机的话,网上也有打印服务的。 淘宝上大把大把的店。 美国的话我一般用shapeways,价格不便宜,但是支持的材料多,比如有各种金属。 工业打印机的精度一般也比家用的高不少,大小也更大。 所以也可以弄一个小的在家里,等需要打印大件的时候再上网弄。

3D打印的花费如何?

打印机的价格不等,不过一般来说入门的在300美元左右,中端的在600美元左右,高端的可以到1000美元甚至更高。 耗材不是很贵,比如1kg的FDM用的塑料一般也就是20-30美元,尼龙,聚碳酸酯之类的价格贵一些,但也不会超过50美元。 SLA树脂方面耗材稍微贵一点,但也不多,在30美元/kg左右。 电费的花费相对较少。

如何进行3D建模?

一般传统工程建模的好像是用AutoCAD,SolidWorks等工具进行建模,但这里我要推荐一个码农会喜欢的神器,叫OpenSCAD。 这个工具主要是针对工件的,因此雕塑手办之类就不适合了。 它的特点是完全用代码写。 看教程的时候先介绍语句,然后介绍分支,循环,函数,递归,然后用递归生成了一棵树。 我都惊呆了。 如果有编程基础的话,写起来非常顺手。 同时用这个可以做很多有意思的需要计算的东西,比如这个。 只是有个地方需要注意,建模和制造的技术是相关联的。 比如用3D打印就不太可能打印出来一个密闭空心的火柴盒,因为这样里面的支撑就没办法拿出来,里面就不会是真正空心的。 所以建模的时候也需要先了解3D打印的限制,才能建出来可以真正打印出来的模型。

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