3D打印技術(shù)作為快速成型領(lǐng)域的一項(xiàng)新技術(shù)，正成為快速發(fā)展的趨勢(shì)。最近，3D打印技術(shù)引起了國(guó)內(nèi)外新聞媒體和公眾的熱切關(guān)注。早在2012年2月，《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》就發(fā)表了封面文章，介紹并展望3D打印技術(shù)的發(fā)展。文章認(rèn)為，3D打印技術(shù)的未來(lái)發(fā)展將使大規(guī)模個(gè)性化生產(chǎn)成為可能，這將帶來(lái)全球制造經(jīng)濟(jì)的巨大變化。很多新聞媒體看好3D打印行業(yè)將成為下一個(gè)前景廣闊、創(chuàng)業(yè)前景巨大的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。

首先，面對(duì)這樣的新業(yè)務(wù)，大家肯定會(huì)有很多疑問(wèn)。下面是一些簡(jiǎn)單的入門問(wèn)題，供大家一一解答！

▲什么是3D打?。?/p>

▲工作流程是怎樣的？

▲材料成本是多少？

▲有什么優(yōu)缺點(diǎn)？

▲如何選擇3D打印機(jī)？

▲ ▲什么是3D打??？

首先，“3D”是指三維，即三維圖形。與代表平面的2D不同，由3D表示的對(duì)象通常是三維的，并且具有真實(shí)的效果。在機(jī)械行業(yè)，3D和2D有最顯著的區(qū)別。在傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，一個(gè)零件需要由設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)和完成，并繪制2D圖。在此基礎(chǔ)上，可以建立三維模型。三維模型可以使設(shè)計(jì)師和客戶更直觀地了解產(chǎn)品的外觀，并可以通過(guò)仿真獲得一些重要的性能參數(shù)。

打印圖紙

打印模型

在典型的傳統(tǒng)加工中，機(jī)械設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)的零件可能會(huì)有一些不容易加工制造的結(jié)構(gòu)，機(jī)械工藝師會(huì)反饋信息，機(jī)械設(shè)計(jì)師會(huì)修改圖紙，然后重新生產(chǎn)加工，使得整個(gè)過(guò)程非常繁瑣。而且一旦有了，整個(gè)過(guò)程就簡(jiǎn)化了。設(shè)計(jì)師完成零件的三維模型后，可以直接制造，不需要繪制2D和三維視圖，不需要描述詳細(xì)的圖紙，不需要工匠安排工藝，不需要加班，結(jié)構(gòu)和工藝限制很少。

簡(jiǎn)而言之，3D打印是一種快速成型的方法，只需要有一個(gè)3D模型，就可以直接制造實(shí)物。

▲▲▲3D打印的工作流程是怎樣的？

雖然3D打印的成型原理不同，但最終打印過(guò)程基本相同。而且對(duì)于創(chuàng)業(yè)者來(lái)說(shuō)，成型原理可能不太懂，但印刷過(guò)程一定要清晰，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到一個(gè)企業(yè)能不能接手，會(huì)不會(huì)盈利，會(huì)不會(huì)虧損。

它可以分為三個(gè)階段:數(shù)據(jù)源、打印和后處理。

△模型設(shè)計(jì)

模型設(shè)計(jì)是3D打印的初始階段，是整個(gè)打印的靈魂。只有好的設(shè)計(jì)模式才會(huì)有市場(chǎng)。否則，模型的外觀再精美，如果不符合消費(fèi)者的購(gòu)買意愿，對(duì)創(chuàng)業(yè)者來(lái)說(shuō)也沒有意義。所以，獲得一個(gè)滿足消費(fèi)者意愿的模式，無(wú)疑是所有創(chuàng)業(yè)者的當(dāng)務(wù)之急。這一步做好了，生意就做了一半。

建模軟件多種多樣，消費(fèi)者的想象力也多種多樣。其實(shí)并不是每一個(gè)建模軟件都能構(gòu)建出符合消費(fèi)者意愿的模型。這是很多創(chuàng)業(yè)者忽略的一點(diǎn)。比如小明想做小發(fā)動(dòng)機(jī)，不能用3Ds max建模；小紅想要一個(gè)動(dòng)畫電影里的角色娃娃，用Solidworks做不好。這樣的例子有很多，但不是設(shè)計(jì)師自身力量不足，而是軟件自身功能不足。俗話說(shuō)，“腳短，寸好?！备鶕?jù)不同的消費(fèi)者選擇最合適的建模軟件也是創(chuàng)業(yè)者需要關(guān)注的問(wèn)題之一。

主流的建模軟件有3Ds max、MAYA、ZBrush、AutoCAD、Solidworks、UG、Creo等。

△后處理

由于模型通常是掛空和雕刻空多種形狀的異形零件，基本上模型印刷后有很多支撐零件，需要拆卸。

通用支撐部分通過(guò)虛點(diǎn)與模體相連，因此易于拆卸。使用三種工具，即尖嘴鉗、剪刀和美工刀，可以很容易地將它取下。在這個(gè)過(guò)程中，要注意運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)，不要?jiǎng)潅Ｐ汀?/p>

一些高端FDM打印機(jī)可以自動(dòng)打印不同材料的模型部分和支架部分，這樣打印出來(lái)的支架通常是凝膠狀的，成型后可以用水洗掉。Stratasys打印機(jī)的一些產(chǎn)品使用可溶于堿性溶液的支持材料；3D系統(tǒng)的投影打印機(jī)使用醇溶性支持材料。

▲ ▲ ▲現(xiàn)階段3D打印的材料和價(jià)格

目前3D打印使用的材料主要是塑料，一些高端機(jī)器可以打印石膏和金屬。

塑料——丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乳酸

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物是最早用于臺(tái)式FDM的線材。ABS線比PLA略貴，一般60~200元/公斤左右。這里需要注意的是，有些公司生產(chǎn)的3D打印機(jī)只能用于同一家公司的線材(線材直徑和噴嘴直徑都是特制的)，所以價(jià)格有高有低，創(chuàng)業(yè)者在采購(gòu)時(shí)要注意。

PLA:常指。這種材料是塑料，是目前3D打印使用最廣泛的材料。應(yīng)該是目前最便宜的塑料印刷材料，價(jià)格在30~180元/kg左右。

金屬:可用于印刷的金屬通常是延展性好的金屬，如金、銀、鋅合金、錫合金、鋁合金、銅合金等。，有的還能印鋼。印刷材料通常是粉末金屬或金屬錠。不過(guò)這款打印機(jī)的成本很貴，市場(chǎng)價(jià)格在600萬(wàn)左右。總成本約1000萬(wàn)元加上關(guān)稅、運(yùn)費(fèi)、材料費(fèi)，所以其加工成本也很高。這對(duì)于普通公司或者個(gè)人來(lái)說(shuō)都是負(fù)擔(dān)不起的，所以本書只簡(jiǎn)單提了一下金屬印刷，就不細(xì)說(shuō)了。

非金屬:適合3D打印的非金屬材料主要有石膏、陶瓷、木材(巧克力也可以算)。已經(jīng)有很多3D打印機(jī)可以用來(lái)打印非金屬材料，比如Zcorp生產(chǎn)的Zprinter660，這是一款采用3DP技術(shù)制作的3D打印機(jī)，可以用來(lái)打印石膏粉等非金屬材料。這款價(jià)格50多萬(wàn)。目前市面上3D打印人像圖庫(kù)一般都用這種打印機(jī)。3D打印機(jī)雖然價(jià)格很貴，但是材質(zhì)很便宜。彩色石膏粉的市場(chǎng)價(jià)格在35元到40元/25kg之間，極低。

生物材料:2010年6月6日，國(guó)外報(bào)道了美國(guó)Organovo公司研發(fā)的，患者按需打印所需的人體活體器官機(jī)。這個(gè)器官當(dāng)時(shí)被稱為3D生物打印機(jī)；3D生物打印機(jī))，這個(gè)打印機(jī)用的材料是生物材料。

生物打印機(jī)的不同之處在于，它使用多層生物積木而不是多層塑料來(lái)制造真正的活組織。這項(xiàng)技術(shù)仍處于起步階段，但第一臺(tái)3D生物打印機(jī)是在2009年底制造的，并用于測(cè)試。總的來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)離市場(chǎng)水平還很遠(yuǎn)。

▲▲▲3d打印的優(yōu)缺點(diǎn)

△優(yōu)勢(shì)

近年來(lái)，“3D打印”熱起來(lái)，不是沒有原因的。與傳統(tǒng)的加工制造方式相比，3D打印有其不可替代的優(yōu)勢(shì)，也可以拓寬“制造”的定義。總的來(lái)說(shuō)，3D打印有以下八大優(yōu)勢(shì)。

不增加成本，零時(shí)間交付，

零技能制造，零浪費(fèi)副產(chǎn)品，

優(yōu)化組裝、便攜式制造，

材料的無(wú)限組合，精確的實(shí)體再現(xiàn)

△缺點(diǎn)

凡事有利有弊，3D打印也是如此。雖然3D打印看似能成就一切，其實(shí)不然。其實(shí)3D打印技術(shù)成為主流制作技術(shù)還需要一段時(shí)間。21世紀(jì)初3D打印機(jī)的實(shí)際使用仍然屬于快速原型范疇，即在生產(chǎn)正式產(chǎn)品之前為企業(yè)提供產(chǎn)品原型的制造。這樣的原型在業(yè)內(nèi)也被稱為手板，是珠三角地區(qū)非常常見的技術(shù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，3D打印機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品80%還是原型，只有20%是最終產(chǎn)品。雖然3D打印在21世紀(jì)初取得了很大的進(jìn)步，比如材料的增加，打印機(jī)和原材料價(jià)格的逐漸下降，但它至今仍是一項(xiàng)年輕的技術(shù)。3D打印技術(shù)只能算是對(duì)現(xiàn)有加工技術(shù)的補(bǔ)充，而不是完全的替代，而且在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，兩者是相互依存的。

材料有限，顏色有限

打印機(jī)價(jià)格太高，

模型太遠(yuǎn)，

印刷品的價(jià)格離大眾太遠(yuǎn)了

▲ ▲ ▲如何選擇3D打印機(jī)？

市面上可以買到的3D打印機(jī)有很多種。僅淘寶上就有20種搜索項(xiàng)目，共有16000多件寶貝。此外，還有無(wú)數(shù)的打印機(jī)可供用戶選擇。而且每臺(tái)打印機(jī)外觀和性能都不一樣，價(jià)格從幾千元到幾十萬(wàn)元不等。選擇自己想要的并不容易。一般來(lái)說(shuō)，3D打印機(jī)可以從型號(hào)、打印性能、材料性能等方面進(jìn)行選擇。以下模特在各大展會(huì)表現(xiàn)出色，在玩家中口碑不錯(cuò)。

Solidoodle 4

Solidoodle 4是低端3D打印機(jī)中的戰(zhàn)斗機(jī)，如圖165所示。相比便宜的山寨品牌，有完整的金屬框架更安全。另外還可以支持PLA和ABS材料，整體打印效果也不錯(cuò)。

參考價(jià):800美元(約合人民幣5000元)。

MakerBot Replicator 2

Makerbot是一家位于美國(guó)布魯克林的創(chuàng)業(yè)公司，是最著名的3D打印機(jī)制造商之一，也是最早進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的3D打印機(jī)品牌。他們生產(chǎn)的Makerbot Replicator 2是一款家用簡(jiǎn)單的3D打印機(jī)，設(shè)計(jì)出眾，性能卓越。支持PLA和ABS材料，最高印刷精度0.1mm，大印刷尺寸285×153×155mm，滿足大部分使用要求，是最可靠的機(jī)器之一。但即使是入門級(jí)機(jī)型似乎也太貴了，對(duì)于資金緊張的3D打印創(chuàng)業(yè)者來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)悲劇。

參考價(jià):4500美元(約合人民幣2.4萬(wàn)元)。

終極2

Ultimaker是由三位來(lái)自荷蘭的年輕maker開發(fā)的，也是國(guó)際知名的3D打印機(jī)品牌。相比MakerBot的RP2，Ultimaker 2速度更快，性價(jià)比更高，可以打印更大尺寸，也是開源的3D打印機(jī)——這意味著市場(chǎng)上可能充斥著假冒偽劣產(chǎn)品。支持多種3D打印素材，支持WiFi連接，是一款精準(zhǔn)、高效、快速的開源3D打印機(jī)。對(duì)于買不起Makerbot Replicator 2的創(chuàng)業(yè)者來(lái)說(shuō)，Ultimaker 2也是不錯(cuò)的選擇。

參考價(jià):2500美元(約合人民幣13000元)。

說(shuō)了這么多，相信大家對(duì)3D打印已經(jīng)有了初步的認(rèn)識(shí)，下一步就是深入了解行業(yè)，做好充分的準(zhǔn)備，在時(shí)代的大潮中大賺一筆！

以上部分內(nèi)容來(lái)自金彩、魏劉璃建邦、清華大學(xué)出版社2016年8月出版的《一體3D打印》，略有刪節(jié)。