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日期:2014-04-28 15:21:38作者:x91来源:爱活网

3999元的创作梦 三纬da Vinci 1.0 3D打印机初体验

2010年下半年3D打印技术突然杀入主流视野时,给人可远观而不可亵玩高大上的第一印象,浑身散发着一股浓浓的maker味。进入2013年后,人们突然发现3D打印成为一个越来越潮的话题,3D打印盖房子,编内内,塑鞋子,乃至是造真枪舰船飞机,简直没有3D打印所不能干的事情,简直如同推开了一扇新世界的大门,让人遐想无限。

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但问题也随之来了,3D打印机昂贵不菲,对材料和场地也有着很高的要求,个人无福消受……醒醒,现在是2014年,几千块钱的民用消费级3D打印机都挂在电商网站上了——就比如接下来我们要认识的,目前亚马逊独家在售的仅3999元RMB的三纬3D打印机da Vinci 1.0。

认识3D打印:此打印非彼打印

因为是头一回接触,所以在我们开始调教今天的主角之前,先普及一些理论基础。我们所指的“3D打印”,借用了“打印”一词以形象说明物体制造的过程。它和传统观念里的打印有一些差别:通常平面打印需要一个平面作为载体,来展现打印的内容;而3D打印机创建出来的物件可以直接拿在手里,不需要凭依在一个平面上。

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把层层切片叠加起来成为一个三维的物体,就是3D打印的过程

如果我们换个角度看,就能发现真名为“增材制造”的3D打印,实际上就是2D打印的一种维度延伸——把很多很多层2D打印堆积起来,最终成为一个完整的物件。3D打印需要从实打实的固体原材料为基础制造物体,但不需要借助其他塑形手段。

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图例为FFF技术的原理

3D打印的材料和层叠技术有很多种,以目前一般人能接触到的3D打印技术而言,比较常见是以像PLA或ABS这样的塑料原材料,经3D打印机高温融化后,按照物件3D建模的Z轴切片,通过熔融沉积(FDM),或热溶解积层(FFF)技术,开始一层层地自底至顶绘制物体,并逐渐冷却成型。

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3D打印最受欢迎的特点就是一次成型

这种制造方式有很多传统加工手法所不具备的优点:成本控制理想,材料浪费少,一次成型无需组装,不用掌握专业操作技能,并有着无尽的设计想象空间。而随着3D打印设备越来越紧凑,也让个人获得了展现自己创意的好机会。而获取设备的途径相比以前也方便了很多,不少人开始通过各种网络售卖渠道获得自己的创作工具,同时3D打印机生产商也乐意于和电商合作,今天的主角三纬da Vinci 1.0就和亚马逊是好朋友,而且还只和亚马逊合作发售,仅此一家。

准备3D打印:了解手上的工具

——硬件工具

于个人技术宅用户而言,桌面3D打印机是比较理智和经济的选择,这类打印机通常像一个很大的空心方盒子,吐出材料的喷头在其中的中心区域活动,构建物品。

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三纬da Vinci 1.0就是如此,46.8cm × 51cm × 55.8cm的大小和一个老式的20寸显像管电视机差不多,但23.5kg的重量并不方便搬动,而且对放置它的家具会有承重和稳定性的要求。da Vinci 1.0使用透明塑料板包裹三面打印机的机身,方便用户从各个角度观察喷头在打印平台上一点点地堆积原材料,最后成就自己的杰作。

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打印平台

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马达、传动带控制着打印头的三轴位置

位于打印机正中的打印平台能够通过它身后的一个马达进行升降,以相对性地调整打印头Z轴的位置。通过打开打印机的外盖观察内部,则可以在打印机内部的上方找到X轴和Y轴——两条引导喷头移动的传动带,循着它们还可看到提供动力的电机马达。由于它们的块头和工作机制,打印机在工作时会振动和发出噪音,不适合在安静环境中使用。

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打印头作业中。可以看到它细小的喷嘴正在出料

da Vinci 1.0使用上文提及的热溶解积层(FFF)法进行原材料层叠,它的最大成型尺寸为20cm×20cm×20cm(即能打出物件的最大三围),在众多桌面型3D打印机中场面算比较大的。它只配有一个铜质打印喷头,其最佳精细度可达0.1mm,硬条件和过万的3D打印机,如Makerbot Replica相仿。但这种精度的打印速度也比较慢,不如以喷嘴最大直径0.4毫米时快。

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操作面板可用来查看打印机基本状态和进行调校工作

对da Vinci 1.0本体的控制,可以通过前门盖上部的操作面板来完成,通过四向导航按钮,我们能对打印机进行装料/卸料,校准打印平台,打印机内预置的样品模型,查看打印机和耗材盒信息等操作。而要真正用到它的3D打印功能,我们还需要一台PC,通过da Vinci 1.0全身的唯一一个USB接口相连接才行。

——软件工具

像da Vinci 1.0这样的3D打印机需要电脑来为它指导工作,否则什么都干不了。它没有内置存储或存储扩展装置,PC是向它传输打印模型数据的唯一途径。

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三纬在PC端对Windows和Mac都作了支持,并提供了配套的模型预览/打印控制的一体软件XYZware。然而3D打印机不是一个即插即用型的设备,首次使用时必须先安装驱动——这个过程在Windows 8/8.1中尤为麻烦——因为它的驱动没有签名,需要通过一系列的隐藏步骤禁用掉系统中的驱动强制签名,否则驱动不能正确安装,会使XYZware检测不到打印机而无法使用。就此三纬表示,5月份da Vinci 1.0的驱动就会通过WHQL签名验证,届时将能免除这个困扰。

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XYZware的使用界面

在安装好XYZware之后,我们就可以去网上寻找自己所感兴趣的模型来进行打印了。XYZware支持3D打印所通用的.stl模型文件,也有自己专用的.3w格式文件,我们既可以在三纬的官网模型库(http://cn.gallery.xyzprinting.com)中免费下载其他用户上传的模型,也可以在Thingiverse这样的第三方模型网站获得模型,当然,如果你懂得使用3DSMAX一类的三维设计软件,把自己设计的模型导出为.stl格式同样能用。在XYZware导入文件后,能在软件中预览模型,还可以对模型的三轴位置、大小比例以及旋转角度分别进行调整。

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打印前设置

在点击“打印”按钮之后,打印机开始动作之前,XYZware允许用户自己手动指定几个打印的关键参数:打印厚度(即精细度,0.1mm到0.4mm之间),打印密度,外壳厚度和打印速度,前三者影响打印的质量,并且与打印速度成反比。下一步程序会对模型文件开始切层,然后把每一层的XY坐标数据传给打印机,这个过程视模型的体积大小和PC硬件配置,耗费时间从两三分钟到十多分钟不等。

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切层完成后,软件会给出预估时间和原料用量,实际过程会略久于预期

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