主题：【原创】说说 3D 打印那点事 ( 补完） -- kernelh

想问下这两天北航的发明大拿们怎么看？

构想，设计，加工步骤的简化与分离，制造准入门槛的降低，绝对意味着一个巨大的进步，配合网络的协作力量，至少DIY制造会迎接来一个新的发展阶段，更有可能催生出一个新的产业模式。

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）

http://formlabs.com/

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

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