主题：【原创】说说 3D 打印那点事 ( 补完） -- kernelh

严格的说，这个角度不一定是45度，是跟打印材料挤出来时候的宽高比相关。当高度是宽度一半时，对应的是45度。角度太大等于给下层结合的面积小了，类似方砖容易翻下去。

垂直孔类似水管平放的内表面。水管圆形的下半部分需要支撑是在外表面，内表面不需要。因此讨论孔的时候只要考虑上半部分。

六边形不违反原则，但是如果直径太大，最上面一边（桥）跨度大了也容易出问题。（下字是笔误, 多谢指正）

3d打印模型只有三轴平行运动，如果能转那就不是3d而是4d，5d的类似那种多轴的加工中心设计了，复杂程度会上升一个量级

限制3轴平行运动，加工平台的复杂性是下降了，加工软件的算法就吃力了，操作限制太多啊。如果能转的话，加工平台会复杂一些，操作限制就会少一些。

我估计限制3轴平行运动的原因还是在于材料的强度有限，不能加工过程中随便移动。

本来打算继续写挤出机部分，一琢磨，越具体的话题，可能感兴趣的人就越少，还是先讨论一下，大家喜闻乐见的，也就是给想买3d打印机的同学答一下疑。

首先，一言蔽之，一切问题都是时间和金钱的问题。在开源打印机火起来之前，一台基本型号的商业3d打印机是1万美元起，和开源打印机相比，商业打印机有以下优点：

1.软硬件相当成熟，

2.有完善的调试维护服务流程

唯一的缺点就是贵，不光是打印机贵，使用的材料是指定的，非常贵。有人问，我用通用的材料可以吗？ 答案是可以，但出了问题人家就不提供服务了。

注意，我这里没有讨论精度问题，实际上，现在开源打印机的精度和商业打印机没有本质区别。

好了，我不想花1万美元，最多2，3千美元，在这个档次上有很多在开源基础上发展起来相对成熟的打印机可以选择。比较起来肯定也是花多点钱能得到服务。别小看这服务，在实际打印机使用过程中，会碰到影响最终出品质量的各种软硬件问题。如果没有服务，用户会非常抓狂。

这个档次就轮到大名鼎鼎的makerbot，早先开源，现在不开源的replicator 2了，网址请猛击 http://makerbot.com/。 本人没有从makerbot哪里拿过任何好处，单独把这个公司提出来是因为他们对开源社区有很多贡献，打印机也比较有特色，国内很多山寨基本都是仿makerbot的产品。rep2 售价 $2199

还是贵，800-1500美元的有吗？ 有，在这个档次上，能看到非常多的startup，各种不同的方案。他们通常提供两种选择，组装好的打印机，和全套散件。组装好打印机和散件的价格一般会差300～400 美元（从中可见，把散件装起来不是一件容易的事情）。这些打印机的软件方案一般都借助开源软件，即使买回来的是一台组装好的打印机。在软件设置调试上也需要一定的经验。对于新手来说，你需要开始关注论坛，邮件组，并且学会在论坛上提问或者搜索问题的答案了。 想自己动手装散件的同学，建议看看这个链接

http://wiki.makerbot.com/thingomatic-doc:thingomatic-assembly-instructions

这是makerbot第二代打印机的安装手册，如果觉的这难不倒我，就可以考虑买套件了。因为3d打印机都大同小异。makerbot这款打印机因为安装文档最丰富，国内仿的也最多，大约需要3000多人民币就可以买到一套。有一定动手能力的人，可能需要10个小时左右的时间，把散件装好。另外再加差不多的时间用来调试好机器并且打印出第一个可以接受的模型。

机器的精细调整需要数月的经验和摸索，同样的机器在不同人手里出品的差别将会很大。这也是开源和商业成品质量控制上的区别。

如果这都难不倒你，你的乐趣是寻求挑战，完全自己DIY，这里提供了需要了解的打印机硬件材料的大致清单。

1.打印机的框架，不同机器可以用铝合金（如mendelmax）， 亚克力或者航空木板找人切割，开源打印机网上都会有对应的cad文档。框架的连接件部分需要你自己用三维打印机打印。也有人出售切割好的框架或者打印的塑料件。

2.传动部分， 根据情况可能需要切割给定长度光轴（硬钢轴，一般用8-12mm直径的），购买同步带（用的最多的是GT2，或者S2M） 同步轮， 丝杆（要求不高可以用螺杆代替），丝杆螺母，步进电机（一般用42电机，国外代号Nema17），联轴器（链接丝杆），根据轴的安装方式可以选择直线轴承，或者轴套。或者更进一步用直线导轨。还可能用到少量滚珠轴承。

3.挤出机，除了一般需要打印部分结构元件外，挤出机包括步进电机，冷却风扇，一个特定的驱动塑料丝的步进电机齿轮（这个没有金属加工能力的肯定得买）。加热端，包括一个加热块（用铝或者铜自己加工，工作温度200度～270度），电热管（也有用绕线电阻的，但肯定加热管功率大），挤出头和金属导管。这些金属的东西自己没有加工能力都可以买现成的。

4.加热平台，模型挤出的平面，因为原料结合和原料热膨胀系数的缘故，这个平台需要加温到100度， 可以选择用印刷电路板，或者硅胶板来加热，平台表面可以用单面的万能印刷电路板（洞洞板）或者硅硼玻璃。

5.电子部分， 至少4个步进电机（三轴+挤出机），对应步进电机驱动板。一般3d打印机都用到一块arduino主板，一块接口扩展板，各种电子元件若干。除了电阻，电容，二极管，LED以及各种连接件以外，特殊一点的包括测温的热电阻或者热电偶， 控制加热元件的功率mos管或者固态继电器。检测停止位的机械微动开关或者光电开关。以及一个12V，输出功率在100W（视加热的情况可能要200W以上)的电源。如果想脱离计算机操作，还需要按键，LCD，SD卡槽等输入输出装置。

6.辅助零件，包括螺丝，垫片，螺母，弹簧，不同直径的尼龙管，硅胶管，各种胶带等等。这些小东西如果自己准备，非常麻烦，有时候差几个就要去买一趟。为了方便我在家准备了10几斤不同尺寸的螺丝螺母。。。

7.工具，包括机械的和测量的都得有。

完全自己买散件，依靠万能的taobao做一台3d打印机的成本大约在1，2千元人民币左右。外加几个月的空余时间。实际上我觉的只有把diy当作乐趣的人才会选择最后一种方案，你用的时间肯定不只这点省下来的钱。

最后提醒一下，我们搞来的是一个大玩具，玩好需要时间和耐心

• 【原创】说说 3D 打印那点事 ( 补完）

但问题还是是X-Y平面上的运动

雕刻机是包绕截面的轮廓线

3D打印要遍历截面上的每个“像素”

曾经白日梦，整个小车间，至少一台车床，一台铣床

嗯。。。

毕竟从上往下喷静止的时候可以基本保证是直线下降的，但其他角度那喷出液滴的轨迹就复杂了，落点不好控制。从下往上喷对材料要求也比较高，至少要保证没干之前不能掉下来。

看来这个增量制造法其实在失重环境下发展前景更大。YY一下，在外层空间，接近0重力，接近真空，温度又低，那么很多在地球上很难造甚至不能造的东西就可以在那里用N维打印机相对快速制造了，而且消耗材料也少，还没有太空垃圾，再加上机器自行复制，简直绝配啊。

http://formlabs.com/

stl虽然可以根据3d模型直接生成，但是计算机生成过程中往往会有该封闭的曲面不封闭和破面的情况，这就要后期人工修补。修补过程需要大量的时间和经验。如果修补不好会导致最终的模型出问题。

3D打印也不是什么新东西，放15年前就叫快速原型－rapid prototyping，这种成型方法最大的问题就是机械性能不够，一般是和快速模联合使用，做小批量试生产用。

各种快速成型技术的区别在别的贴里讨论过了。

这个主题只讨论FDM

1、2千人民币，不贵啊。就是组装看起来很麻烦，不过也算是乐趣之一。

使用的打印材料贵不贵？

很想打一些小玩具，不复杂，但是很有意思，也不太容易买得到的那种。

普通材料1公斤大约100多人民币，可以用很久，一般一个小玩意也就十几克到几十克。

本来想写写挤出头结构，运动控制算法之类的东西，后来想想作为科普读物，这些内容可能大家不会太感兴趣，因此最后一篇打算简单讨论了一下3d打印目前比较热的技术，不再限于FDM，这个系列就可以交账了。

首先还是再说说FDM， 这个当前最廉价的3d打印技术，因为挤出头的技术限制，没办法实现非常精密的打印，比如做模具肯定是不够的，这个限制主要是因为喷嘴的口径不能太小，目前的塑料挤出流行的喷嘴直径大约在0.4mm，最小有0.2mm的。但是这么小的直径很少用到，一是因为需要在打印速度上做一个权衡，越小越慢。道理很容易理解，类似用笔在纸上涂色，喷嘴的直径等同于笔的粗细，用细的笔，可以描的相对仔细，但是涂的慢，粗笔则反之。不关手有多稳，最后的图像细致程度(主要是尖角转折的部分，平滑的外轮廓不在此列）会受到笔的粗细限制。二是受到塑料流体/胶体本身特性的影响，小的挤出头控制起来更加困难。

这个方向也许将来多喷头是一条出路，这需要对材料更好的掌握和更精准的控制。 现在的双喷头打印机有两问题，一个是切换打印头的时候，不用的那个打印头会不受控制的漏出少许材料，另外一个问题两个打印头尖端不是严格对齐的话，不用的那个打印头会在已经打印好的平面上刮出印迹。这些问题都会影响最终的打印质量。

那么除了精度，下一个想要的是什么，没错颜色！

开源社区已经对颜色做了一段时间的研究了，并且有了一个长达几十页的初步的报告。感兴趣的可以自己研究。

http://www.reprap.org/wiki/File:RepRapColourMixingReport-jmc.pdf

但这一块可以预见要成熟还有待时日。

这个系列主要讨论fdm这类3d打印，因为几百美元的价格已经落到了普通家庭准备圣诞礼物的区间了。这是当前技术条件下一般人能用的起的打印机. 也适合教育，或者玩具类的应用。

抛开FDM， 能在达到工业级模具精度的3D制造方式首推光树脂聚合。kickstart上的formlabs的form1 已经募集了几百万美元的资金，售价$2600. 这已经比objet那些几万，几十万美元的家伙便宜了数量级。 因此得到了广泛的关注。该创业公司网址在这里 http://formlabs.com/

[FLASH]http://cdn.shopify.com/s/files/1/0183/2285/files/stereo.swf[/FLASH]

这类技术白菜化在模具制造和新产品研发领域应有足够的想象空间

另外一个不得不提的技术是生物3d打印， 这个更能让人浮想联翩，并且其实不是很遥远的技术，已经有公司推出了商业化的产品。链接在这里 http://www.organovo.com/

原理并不复杂，用两个打印头，一个打印接触水可凝固的胶体，用来生成支撑结构，另外一个头喷出包含活体细胞的培养液。每一层支撑结构生成之后，细胞培养液中的细胞就可以依附并自动生长，这样一层一层叠加起来，最终形成生物组织。细胞本身是活的，可以自组织。 公司网页上宣称生成的组织可以用来测试药物等等。我猜测真正作出一个功能化的器官，需要不同性质的细胞，离到这一步可能还有不远的距离。但应当不存在难以解决的技术障碍，比如是否可以用干细胞，靠控制3d空间的激素浓度一次形成组织？ 外行胡说，还请专家指正。

3d打印在可以预料的将来不会取代工业化生产，所谓第三次工业革命，个人不是很同意。但随着材料，生物等技术的进步，对个性化服务，产品研发，医疗将有巨大的影响。也不可小看。本文草草收尾，蜻蜓点水，算是一个引子。有用的技术比如生物打印需要跨行业合作，大家也都在起步阶段，希望国内这方面的有志

之士能够跟上。这里不需要理论突破和天顶星技术，就可以做出了不起的东西。

（完）

• 【原创】说说 3D 打印那点事 ( 补完）

这种打印方式，是可以作出个器官的形状，并且在里面有活细胞。问题是在于，这个在空间用细胞堆出来的物体，未必就能够象器官一样功能。

如果用来做研究，我想最多只能做物理特性方面，比如药物渗透的模型，很难做功能方面的研究。

那个生物打印机的公司主页上有一些文章的链接，从标题看，基本都是讨论细胞自组织的。 可能活体细胞在一定条件下可以自动生长？3d打印类似的技术可以提供合适的立体结构，比如造个血管，控制下激素浓度什么的。支撑结构也可以用生物可吸收的材料，最后成型的组织就是纯生物机体。我是外行全当胡说。只是看到实验室里培养组织什么的，觉的这个似乎不难。

http://tech.163.com/digi/12/1022/07/8EDF33T7001664LU.html

优酷上的视频，看起来太不可思议了。实在看不出真假。