第一章:初识3D打印

第一章:初识3D打印

刘老师 发表于 2016-05-19 08:11 上一篇 下一篇


一、3D打印原理
http://www.ituring.com.cn/article/194395
3d是three-dimensional的缩写,就是三维图形。
一维就是直线,比如时间。
二维就是平面,比如字。
我们平时用的打印机,就是打印二维的,所以,打印头左右移动(一维),然后,进纸器前后移动(二维),就打出平面的字来了。
如果我们打完一个字后,再重复打一次,字就有了厚度,就是三维的了,这就是3D。
没有,字糊了!你骗我。

对不起,忘记告诉你,3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的固体原材料。常用的原料有ABS树脂, PLA(再生塑料, 聚乳酸,英文名称Polylactic acid),PLA是使用可再生的植物资源(如玉米)所提出的淀粉原料制成,具有良好的生物可降解性,是公认的环境友好材料。

当然,金属、普通塑料、食物、水泥等等等,都可以做“墨水”。

这些材料是固体的,在打印头中加热变成液体,挤出,在空气中迅速冷却,又变成固体,所以是有厚度的。一层层的堆积,就是3D打印。

其实,现实生活中早就有3D打印,比如在生日蛋糕上用巧克力写字,比如易熔枪,玻璃胶枪,唯一不同的,它们是由人脑而不是电脑控制的。

二、3D打印简史

1984年,Charles Hull在一家公司工作时产生 3D 打印的想法的。这家公司用紫外线使桌面涂料快速固化,他想,何不直接用这些材料来制造立体的东西?于是他将这种用瞬间固化的液体“打印”物体的技术取名 stereolithography(光固化,简称SLA),这就是3D 打印起源。

1988年,Scott Crump发明了另外一种3D打印技术——热熔解积压成形(简称FDM),利用蜡、ABS、PC、尼龙等热塑性材料来制作物体。这是目前普及率最高的技术。  

1989年,C.R.Dechard博士发明了选区激光烧结技术(简称SLS),利用高强度激光将尼龙、蜡、ABS、金属和陶瓷等材料粉来烤结成形。

1993年,麻省理工大学教授EmanuaI Sachs创造了三维一种打印技术(简称3DP),将金属、陶瓷的粉末通过粘接剂粘在一起成形。

1995年,麻省理工大学的毕业生Jim Bredt和TimAnderson把约束溶剂挤压到粉末床实现3D打印。

1996年,3D Systems、Stratasys、Z Corporation分别推出了自己的产品,第一次使用了“3D打印机”的称谓。

2005年,Z Croooration推出了世界上第一台高精度彩色3D打印机一SpeCTRum 2510,
同一年,英国巴恩大学的Adrian Bowyer发起了开源3D打日机项目RepRap,目标是通过3D打印机本身,能够制造出另一台3D打印机。

2008年,第—个基于RepRap的3D打印机发布,代号为“Darwin”,它的理念是:机器最终能自我复制,目前,它能够打印自身50%元件。
这是一个了不起的打印机!因为,它是开源的!正因为有了它,中国的3D打印才可能在极短的时间里,迅速兴起。当前使用的3D打印机,大多是这种类型。 

2010年11月,第一台用巨型3D打印机打印出整个身躯的轿车出现。

2011年8月,世界上第一架3D打印飞机由英国南安营敦大学的工程师创建完成。 9月,维也纳科技大学开发了更小、更轻、更便宜的3D打印机,这个超小3D打印机重1.5kg。

2012年3月,维也纳大学的研究人员宣布利用二光子平板印刷技术突破了3D打印的最小极限,展示了一辆长度不到0.3mm的赛车模型。
7月,比利时的international Univers CollegeLeuven的一个研究组测试了一辆几乎完全由3D打印的小型赛车,其车速达到了140千米/小时。
12月,美国分布式防御组织成功测试了3D打印的枪支弹夹。
……

三、3D打印有什么用
那么,3D打印到底有什么用呢?
我们都知道,日常生活中用到的物品,千种万种,但是,它们无非两种来源:手工制作,工业化生产。
手工制作一次只能做一件,效率低,且不可复制,每一件都是独一无二的,比如字画,所以价格贵。比如你妈给你织的毛衣,里面有温度。

工业化生产,那就多了,便宜。便宜是因为工业化生产有模具,咔嚓一下就做一个,但是,模具的成本相当高,少则几万,多则几百万,只适合大规模生产。

3D打印的好处是:你只管设计,它负责实现。而且,有些东西,你可能只要一个或几个,不需开模具。应用领域相当广泛:

个性化:我要打个礼品送给女朋友。

工业设计:快速成形,不用开模。

医疗:我要打个耳朵。

食品:我要打个汉堡。

住房:我要打个房子。

教学:我要打个教具。

我要打件衣服,我要打个飞机,我要打零件,我要打个雕塑作品,我要打个玩具,我要打把枪(犯法),我要打个人(不许打人!扫描可以)。
3D打印非常适合个性化。总有一天,你的衣食住行,都是你打出来的。 

四、3D打印要用什么软件
我们都知道,要用电脑打字,要学会word,wps等等。同样,要用3D打印机打印作品,也要会相关的软件创作作品。

这个相关的软件,就是三维绘图软件。大名鼎鼎的有:Pro/E、 UG、 solidworks、 3Dmax 、Auto CAD,Rhino(犀牛)、Maya, Lightwave。还有好多,这些软件相当强大,日常生活用品都是它们做出来的,还有你看的动画片也是它们做出来的。

遗憾的是,这些软件,学起来太难,很不好上手,因为多出一维。多一维是完全不同的世界。当年学立体几何很多女生就头痛,更可恶的是,数学老师只会在黑板上(二维)画立体图。听说我们的宇宙是十维的,没法想象。

这么说,普通人就没法用3D打印机了?
也不是,办法总比困难多。
这世界上就有那么多奇怪的人,总能把复杂的东西简单化。
有个牛人,做了个叫SketchUp 的三维软件,中文名叫草图大师,可以很方便地创作三维图象。

著名的Autodesk公司,为了让普通人能快速掌握3D建模,顺天应时,开发了一款简易3D软件,叫123D Design,可以说就是简化的AutoCAD,虽说简化,可不简单,基本能满足我们的要求。而且还有一个系列:123D Catch(图片转3D,例如做3D人像),123D Make(3D转立体拼图),123D Circuits(电路设计),123D Sculpt+……等等,都免费。特别是123D Sculpt+,有平板和手机的应用,就是说,用手机也能捏出3D来。

还有个更牛的人,发明了一个小巧的三维软件,叫sculptris,大约泥人张的意思。
打开软件,就会有个泥球,然后呢,你就用手(当然是鼠标)去捏,拉拉扯扯,就能做出一个立体的图形,然后,就导出,然后就打印,就这么简单。


五、3D打印离我们有多远
就在身边。
3D打印近几年发展相当快,尤其在中国,鼎鼎有名的“made in china”,拿来主义,跨越式发展。由于技术更新,成本大幅度下降,原来几万几十万的打印机,现在是几万几千,普及型的,就相当智能手机的价格,是送给孩子的最好礼物。如果你的动手能力强,可以在淘宝上购买配件,自己组装,既省钱又学知识。
旧时王谢堂前燕,飞入寻常百姓家。


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作者
刘老师

学无止境,虚怀若谷!


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