【赚周年币】技术帖——3D打印基本知识

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3D打印机是一种制造工具，用于制造在计算机上已设计好的三维模型。3D打印机有各种形状，大小和类型，但在本质上他们都是计算机控制的增材制造机器。类似于纸打印机如何在一层中放置墨水，以创建一个图像，3D打印机打下或固化材料层创建一个3D物体。
3D打印机有一个大范围的应用；设计师用他们来测试产品的构想，制造企业使用他们制作组件复杂的部分，制造商使用他们DIY任何他们能够想象的东西。虽然不同类型和用途的3D打印机有很大的不同，但所有的3D打印机都可以简单地描述为工具，他们让人们能做出现在普通工艺无法做出的东西。
从本指南中，你将学习什么是3D打印机，它们如何工作，如何设计和使用它们。
1、什么是3D打印？

3D打印机分为几个不同的类别机器。它们是由一台计算机控制的机器。由于3D打印机的工作方式，他们被称为增材制造机器。而不是机器从原材料上切割或钻取零件，以形成某种形状（减法制造）。概括起来，这意味着3D打印机是由计算机控制的计算机，来创建你让它创建的东西。
与其他数控机床相比，3D打印机效率较低，因为他们在制作零件时要用上几个小时的时间，而其他的机器，如注塑机，可以生产更强大、更耐用的零件。不同的3D打印机有不同的缺点和优点，因为零件的制造方式的影响，大多数3D打印机生产小零件相对薄弱。

那么，为什么要使用3D打印？

3D打印机是非常便宜的，所以任何人都可以很容易做出任何东西。他们让设计人员直接从想法到现实，他们允许存在快速迭代的设计，并且他们可以创建复杂的几何形状，没有太大的困难。总之，只要按一个按钮，你可以创建任何你想象中的东西。

2、快速成型
与大多数其他的数控机床，3D打印机有非常小的相关设置成本或程序。3D打印机用来生产定制设计的零件相对快速和便宜，是一个最好的快速原型工具。更大范围的制造机器可能需要精确地加工模具或固定装置，这意味着他们有更多的安装成本和生产步骤。使用一个3D打印机，可以廉价地设计和制造，并且设计出的模型可随时修改，打印，很快就能找到最佳形态，达到大规模生产。

3、复杂几何形状

3D打印是一个制造过程，只要按一个按钮，无论你的设计是什么都可以一次成型。其他制造方法，如钻床、车床、铣床等，需要由制造商来操作。工件需要进行校准，测量和加工，这扩大了人为错误的可能性。3D打印机可以使许多零件组合成复杂的几何形状，包括自然的形状像假肢或动物模型，或更复杂的形状像多面体或大型建筑的复制品，而且全部由机器完成，杜绝了人为错误的可能性。

4、定制内容

正如前面所解释的，模型设计可以很容易地修改，然后重新打印。这意味着，打印模型可以为某些人或事物定制，在不改变任何机器设置的情况下直接打印。能够创建个性化的内容是有价值的，无论是小规模的制造业或制造业者，他们都可以用3D打印机为特定的人创造物品，个性化的珠宝首饰，定制适合的假肢，甚至3D扫描也可以打印和修改以适应有需要的人。

5、3D打印机怎么工作

要了解三维打印机如何工作，以及如何设计，您需要了解不同类型的三维打印机的市场。虽然材料和方法与零件的创建有很大的不同。所有的三维打印机构建部分，通过增加材料层的层，融合每一层，合成一个坚实的对象。
有一对不同类型的三维印刷工艺：一些更适合大规模生产，其他允许在打印过程中加入多种材料或颜色，和一些类型的打印机，甚至可以相当容易建立，因为他们的工作方式。我已经在这个指南中包含了最常见的三维打印机类型，其中有几个其他类型的打印机，但对于大多数他们来自以下四个。

6、熔融沉积成型（FDM）

熔融沉积建模可能是最常见的3D打印的类型之一，它是最容易理解的。在这种类型的3D印刷，材料，通常是资产支持或解放军塑料，被熔化了由打印机头挤压到打印机床上，类似于油墨如何是如何沉积到一页纸打印机。打印机的挤出机头放下材料层，来建立一个3D模型层，每一层都与前一层的保险丝冷却。
FDM打印机是非常常见的桌面打印机因为他们廉价和容易建立。其精度取决于质量的电机位置控制的挤出机机头相对于搭建平台，与挤出机机头挤出材料的细度。因为材料是由一层一层的，印刷部分往往是沿其水平截面。此外，任何悬挑部分3D打印的部件在FDM打印机需要支撑物撑起悬。FDM打印机多挤出机头可以在可溶性支撑材料溶解在浸入某些化学品的打印，而那些单螺杆挤出机打印在密度较低的材料，可以打印完成。多螺杆挤出机头也让FDM打印机打印多种颜色和材料。

7、光固化
光固化是最古老的3D打印方法，其中用激光固化紫外线液体树脂。在FDM打印机绘制出丝层形成的三维模型，对SLA打印机的激光束引出一片部分由层固化液体树脂层，生成三维零件。而其他大多数3D打印机有自己的方式工作，SLA打印机可以从上到下的打印。激光和树脂浴坐在打印机的底座上，将零件固定在底部搭建平台，并绘制出它的打印输出。
SLA打印机可以非常快速和精确的因为它们的性质。然而，树脂本身是昂贵的，因为它是固化的，需要被存储在专门的容器。大多数树脂，当他们治愈，通常很脆，不能承受多大的力，所以SLA打印通常是有用的当谈到样机，但不生产。像FDM打印机，SLA打印机需要印刷部件的支撑结构，但他们的材料是有限的，他们只能在固化树脂打印，无法一次打印多个类型的材料。然而，SLA打印机精度允许他们打印非常复杂、微妙的结构。

步骤8：选择性激光烧结（SLS）
选择性激光烧结是光固化，用激光固化材料形成的立体形状非常相似。两者之间最大的区别是在SLA印刷采用液态树脂，固化粉末材料激光烧结。粉末的层被放置在打印床上，每一层的粒子被激光固化。选择性激光烧结是有利的，它可以支持广泛的材料，包括塑料，玻璃，和一些金属。
不支持的材料需要在SLS机打印部分因为部分沉浸在权力，所以它们可以用于创建更复杂和精密的部件比其他大多数打印机。然而，它们通常只在工业上发现，因为它们需要的高功率激光器非常昂贵。

步骤9：分层实体制造（LOM）

在复合材料的制造过程中，激光或刀是用来切割片的3D模型的材料。每一张纸的材料被拉过的上一页，并切出的切割工具，然后涂上胶水，使下一页坚持它。因此，该打印机产生的片材切割和稠合在一起。因为LOM打印机包括成堆的纸，纸上可印刷（2D）用过的机器上，这意味着这些打印机实际上可以用来创建彩色3D打印文物。
这些打印机具有非常低的生产成本由于原材料只是令纸或塑料。由于板材的材料特性，使其具有印刷柔性、零件性能的好处。虽然这些零件是强大的，他们只是成堆的纸张，所以他们往往容易磨损，小部分功能可以很容易地打开。LOM机最好是在最小的细节创造的很大一部分。每个打印需要大量的后处理，以除去部分的材料。这些打印机通常产生大量的浪费，因为每一部分都需要被挖掘出来的纸堆和零件的几何形状被限制，由于零件的方式制造。

10、3D打印的三维设计

3D打印机使设计人员直接从概念的想法和设计的物理模型。为了做到这一点，该对象需要在计算机上使用某种三维设计软件设计。一旦一部分的设计，它可以被导入到特定的3D打印机在使用中，这将部分和发送打印的路径和方向的一个列表，用于创建一个部分。
有许多不同的计算机辅助设计（计算机辅助设计）在那里设计的各种用途的三维模型。设计方案如Tinkercad或欧特克123D是初学者的3D设计，让他们对3D打印感兴趣，而节目如SolidWorks和Autodesk Inventor是由专业工程师用于生产部件和组件的设计。我会考虑在设计零件时必须考虑的一些因素。

11、部分解析
在设计3D模型中，有几个设计准则应该遵循。在设计过程中最重要的考虑因素之一是设计一个建立在脑海中的脸。所有的打印机都开始从打印床上的部分开始，所以要记住这部分的打印是非常重要的。虽然确定最佳的部分方向是略有不同的所有打印机，设计优化的方向，将减少材料的使用，打印时间，和打印故障的风险。

减少打印时间和支持材料
通过定向你的一部分，你可以减少所需的支持材料，这可以最大限度地减少材料和打印时间。支持材料是很难去除，并创建一个粗糙的表面光洁度，这是不是最好的，如果你想你的部分看起来像一个成品。为了去除支撑材料的影响，部分需要抛光和打磨下来，可如果是别的接口影响你部分的公差。

零件强度
在大多数桌面打印机上，零件通常会沿着平行于板的部分的横截面的横截面上的断裂。材料被放置或固化层的层，和层不融合，以及他们在更高的端打印机，创建接缝沿横截面的部分。这意味着，如果施加力，零件可以很容易地沿这些平面剪切。如果你知道如何和你的力量将被应用到你的部分，东方你的一部分，这样的力量的方向是不是沿着这些横截面的飞机。

建立粘附
在大多数打印机，主要是FDM机器，3D打印部件坚持建立板作为他们印刷，和一个很小的接触面积，可能会导致部分脱落造板。在你的一边，在同一平面上的最表面区域通常是你要打印的边，虽然这可以改变取决于一个给定的打印机的功能。

12、悬拱
正如前面提到的，大多数打印机需要打印支撑结构支撑平突出的功能，其部件。因为材料是铺设一层一层的，大多数打印机（主要是FDM和SLA打印机）可以处理水平不需要支持高达45度左右的过剩，也可以创建特征如垂直孔或圆形拱门的最小垂。为了避免支持材料，注意在平面或低角度突出和重新定位的一部分或确保他们受到其他部分支持的功能，如角悬拱。

13、接口与其他配件
大多数三维打印机都涉及塑料或树脂的加热和熔化，所以当冷却下来时，零件会有轻微的收缩。这意味着印刷零件如齿轮、滑块，或持有人将与其他对象的接口可以是棘手的。
公差
如果你正在设计一个适合于或周围的其他部分的设计，确保你在这两个部分之间留下一些间隙。这种宽容将取决于你所使用的打印机，所以你可能要打印出一些测试件来尝试一下。
孔
许多3D打印机，孔也不会有他们会如果他们精确的钻孔或铰孔。这是因为零件的收缩会稍微改变零件的尺寸，也因为通常是一个基于笛卡尔的打印机被用来制造一个圆形的孔。确保你的零件设计精密孔，孔要稍小（以千分之几英寸）然后用扩孔钻出来的孔要大小合适。

螺纹
当设计零件，螺丝或螺母将螺丝上，不打印的线程，因为公差可能无法使它们精确的线程的组成部分。把螺丝钉固定在三维打印件上，使孔略小于组件的螺纹直径，并在打印完成后再点击该孔。
零件腐蚀
大多数3D打印机使用塑料具有较低的熔点由于塑料需要可行的加热和安全时，热。这就是为什么ABS和PLA通常用于FDM机器。然而，低熔点意味着他们很容易与应用摩擦腐蚀。SLA打印机通常产生脆性零件由于树脂他们需要的类型。三维打印件通常不适合高速或高压力的情况下，因为功能往往会擦过一段时间，或部分中断。滑动，纺纱，或移动部件将在三维打印时，但将磨损。

步骤14:相关技术
数控机床
三维打印机属于一类被称为“计算机数控”（数控）机器的机器。数控机床的操作machinces由计算机控制。机器控制器给计算机辅助设计文件，机器通过一系列的操作来创建这个对象。数控机床通常比人操作的机器更精确、可靠。三维打印机是添加剂制造数控机床，因为他们是计算机控制的，他们添加材料，以创建一个零件。其他机器，如米尔斯和车床，是消减生产的机器，因为他们删除材料制造零件，只是你怎么会剪了一张纸的形状。
激光切割机
激光切割机，如三维打印机，是另一种快速成型的数控技术。激光切割机是一种非常快速、有效的工具，使用激光切割或蚀刻平面材料的基础上二维绘图。他们可以用木头、塑料制作功能样机，有时金属等材料，也可用来制作艺术作品因其光栅能力。

三维扫描仪
三维扫描仪是另一种技术，通常手与三维打印。三维扫描仪生成真实世界对象的三维计算机辅助设计模型。扫描物体，三维扫描仪的对象上的距离，从扫描仪上的距离，从而产生一个三维表示的对象，它可以是三维打印或用于更多的设计工作。

步骤15：资源

三维模型
一个伟大的网站Thingiverse：分享和发现3D打印设计
Pinshape：另一个3D打印的内容共享网站
myminifactory：一个网站，你可以购买和出售3D打印的设计

自由三维设计软件
Autodesk 123D：一组免费的应用程序，旨在使3D设计简单程序
Tinkercad：很简单的，免费的CAD程序设计，创建和打印的3D内容。
SketchUp：另一个简单的，易于学习的CAD程序
OpenSCAD：用于使程序员容易修改设计三维设计工具
搅拌器：用于设计生物和自然形状的三维设计工具