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一.前言
3D打印由于近年来的发展,已经相当普及。 但是,虽说已经相当普及,但并不像喷墨打印机那样,只要有需求就可以挨家挨户地买下来用。 为什么3D打印不像平面打印那么普及? 在这些方面,一是3D绘图需要专业的软件绘制,我认为上手对用户的电脑和软件使用能力有很高的要求;二是个人用户对于3D打印技术的种类,设备的好坏无法准确判断。 像平板打印机一样,几乎没有被日本品牌垄断。 佳能、爱普生、兄弟、惠普等品牌的打印机已经相当成熟。 三是家用3D打印机的需求用户尚未被深入挖掘。 接下来,这篇文章将介绍家用3D打印机。
在介绍3D打印机和软件之前,我想先介绍几个比较优质的3D打印图纸共享网站。 因为,在学习3D建模之前,下载现成的3D模型也可以让入门者体验到3D打印的巨大乐趣。
二.推荐型号下载网站
URL:https://pinshape.com
Pinshape是一个综合性的3d打印图纸网站。 从网站的分类可以看出,网站将3d模型大致分为玩具游戏、迷你模型、家居生活、珠宝时尚、道具、艺术、人物,其中家居生活分类和小工具在日常生活中很实用。
比如很多人家里都用戴森吸尘器,戴森最不厚道的是它有很多吸尘头。 但是,核电站支架上只有两个存放口。 不过,淘宝上卖的收纳架都是落地的空地,3d打印下载一个图纸,原型机就能完美收纳所有的吸尘头,方便又经济。
https://www.myminifactory.com
MyMinifactory是世界上最大、最受欢迎的3D模型下载平台之一,可以下载的3D模型非常多,几乎可以包括市场网站上登载的所有免费图纸。
接下来,我推荐几个特别的网站:
https://www.turbosquid.com
turbosquid是一个相当优质的网站,网站内图纸的细致和准确令人瞠目结舌,但它更适合专业人士。 另外,作为收费网站,图纸的价格全部使用美元结算,在价格方面一般用户很难负担。
https://threedscans.com
这个网站顾名思义就是3D扫描的网站。 主要是3D扫描对文物雕刻的扫描。 这对艺术生非常有帮助,也最适合学习素描。 下载并打印图纸的话,不买小石膏像就可以练习素描。
虽然其他3D打印站点可以自己在网上搜索,但我认为大多数图形在前两个站点上都可以复盖。
三. 3d打印机选择
3D打印技术分为多种类型,材料分为金属和非金属,主流成型技术分为熔融沉积FDM、选择性粉末烧结SLS、光固化SLA/LCD。 这些印刷技术的区别是什么呢?
1、FDM是将线型物料加热熔化后通过机头挤出,机头通过移动将熔化的物料堆积成型;
FDM打印
2、SLS是采用激光熔化粉末烧结,每次烧结时加厚并铺上新粉末烧结,最后去除未烧结粉末成型的烧结件;
SLS打印
3、SLA和LCD均通过光固化感光性树脂。 SLA如SLS,激光束用电流计镜扫描树脂进行固化,而LCD将印刷层的截面图像投影到树脂上,使露出的材料固化。 平台从树脂罐缓慢垂直上升,构筑各层。 每层中的所有点同时固化,SLA和LCD的区别类似于显像管电视和液晶电视的区别,但原理都是固化树脂。
SLA打印
液晶屏打印
基于这三种印刷技术,衍生出了FDM成型后的陶瓷/金属烧结等多种印刷技术; 以及Objet公司的polyjet系列的喷墨式光固化印刷技术; 粉末粘接的印刷技术等在这里不做说明,想知道的伙伴可以在网上知道哦。
对于家用设备来说,在众多3D打印技术中我最推荐的是LCD感光树脂固化的3D打印技术,家用设备目前的消费级打印机除了FDM和LCD以外。 另一方面,SLA打印机以Formlabs为首,是进口设备,所以设备、消耗品都很昂贵,故障率高。 (在本人对Formlabs form2设备的测试中,由于树脂罐是耗材,不能及时更换导致树脂漏液,检流计损坏,3万元打水,提前玩formlabs的小伙伴应该不少都会遇到这个问题。)。
以前得到了6英寸的打印机,但是打印尺寸受到打印机的很大限制,所以这次选择了成型尺寸大的打印机。 在众多光固化打印机中,最终选择了这台ELEGOO SATURN2。 该打印机为配备8K黑白屏幕的10英寸打印机,有效打印尺寸长宽比为219*123*250mm。 在介绍这台打印机的同时,介绍给新玩家
首先是打印机的外形。 光固化机的下半部分是光学部分,上半部分是z轴抬起部分。 透明红色的外壳作为使用UV cut的材料,可以有效地屏蔽环境中的uv光,防止树脂罐中的树脂变质,同时高透光性的材料可以清晰地看到模型的印刷状态
透明外壳采用注塑一体成型,表面透明平整,棱角分明,有效发挥了提高透明外壳的强度
凹点一:透明套必须选用注塑一体成型的。 市面上一些廉价设备为了节约设备的制造成本,选择了由透明板材拼接而成的透明外壳。 外形难看自不必说,接合处容易破裂,罩整体的强度也低
电源、成型台、内置空气净化器、u盘(u盘上有操作说明书、三种系统的切片安装包、测试型号打印等)、剪刀、内六角扳手、树脂槽和成型台螺丝备件、一次性手套、金属刀具)
亮点1 )耗材配置齐全,告知新玩家使用打印机时所需的维护用品和个人防护
装置在树脂槽脱模膜背面、黑白屏外侧、成型台上贴有保护膜,新玩家要注意。 这三个面是整个打印机最需要保护的面,在日常使用中,尽量不要损伤这三个面,但使用前要记住清除保护膜。
凹点2 :黑白屏ELEGOO使用的是钢化玻璃保护膜,但一般廉价设备使用的是塑料保护膜或不使用保护膜。 强化玻璃膜的优点是不易划伤,清洁且透气性高。 在日常使用中,不可避免地会有树脂不小心滴到黑白网上,清洁时容易损伤网,导致印刷失败率高。 强化薄膜有效地保护着屏幕。 因此,请选择强化胶卷的打印机
ELEGOO的这款SATURN2的z轴使用双履带和t型丝杆作为传动部件
亮点2 ) z轴导轨底座使用镁铝合金材料。 为了最大限度地确保z轴精度,在镁铝合金底座的导轨安装面上实施了CNC加工平面,使两个导轨安装面统一。 从细节看ELEGOO的设计师对设备制造的专业性
黑白屏幕平台右上角的USB端口是内置空气净化器的。 如果不使用空气净化器,建议牢固盖上保护盖,以免树脂意外流入USB端口而损坏设备。
内置空气净化器的原理也不是很复杂。 通过usb驱动风扇,流动的空气通过长方形的蜂窝活性炭进行空气净化。
打开打印机,空气净化器自动驱动,绿灯提示驱动。
亮点3 )内置空气净化器是很多品牌打印机不常见的附件
接下来对树脂罐进行说明。 在树脂罐的一侧打印最高位置。 请务必不要让树脂越过这条线。 这是因为,印刷时如果成形台浸渍在树脂中,树脂液面会上升。 如果树脂超过这条线,印刷时树脂会从树脂罐溢出。
那么装满的树脂罐一共能打印出多少体积的模型? 这个问题是关键,所以在正式打印之前,用清水注入树脂罐的上限位。
将树脂罐中用于测试的清水倒入量杯。 差不多800毫升。 这意味着切片程序中引入的模型尽可能控制在800立方厘米以内。 如果模型大小大于800立方厘米,这意味着在打印过程中及时加入树脂。
树脂油箱金属部分采用铝合金、CNC一体化机械加工成型,黑色阳极氧化工艺处理。 在树脂罐的角部设有树脂浇注口,该树脂浇注口防止倒出的树脂流向脱模膜的相反侧。
打印机正面有3.5英寸电阻屏和物理开关。 目前,电子化产品绝大多数选择电容屏的情况下,打印机选择电阻屏是因为操作打印机、清洗零件时可能戴手套,操作打印机界面时,电容屏无法操作在电阻屏幕上戴手套也可以操作。
液晶屏打印机的主要光固化部件是COB光源,COB光源在运行时会产生一定的热量,散热风扇是必不可少的,但风扇吸入空气中的粉尘会影响光源的照射强度,打印机两侧的通风口可以有效防止空气中的灰尘进入打印机内部
打印机,看完外部结构后,看看打印机的内部。 打印机后面有主板护盖,拧松四个螺钉后,打印机核心板露出来。
主板连接器对应于该设备的主要部件。
打开打印机底盖,可以看到打印机COB光源以外的核心部件,值得注意的是,固定黑白屏的底板是铝合金铸件,部分低端打印机这个底板是塑料做的,长时间使用过程中塑料部件会变形,导致打印失败率上升
重点3 :购买打印机时,请询问屏幕支撑的材质
照片中像放大镜一样透明的透镜是菲涅耳准直透镜,LCD装置初期没有这个透镜。 COB光源以从点光源放射的形式照射感光性树脂,因此模型的边缘精度会降低。 菲涅耳透镜将COB点光源的辐射转换为平行光。 所以通过黑白屏幕的紫外线垂直照射到树脂罐上。 由于不会发生边缘漏光问题,因此模型精度大幅提高,为提高。
凹点4 :打印机设备是否配备了菲涅耳透镜。 虽然现在的打印机大部分都有,但并不排除一些低端打印机能节约镜头成本
菲尼尔准制镜头的结构,看了这个视频非常直观。
在打印机外壳侧安装了USB、转换连接器、2个散热风扇、以及电源开关和触摸屏组件。
凹点5:LCD打印机的寿命取决于COB光源的寿命,购买设备时必须看清光源的寿命。 很多制造商只说明了光源的寿命时间,但这个时间很可能是光源不点亮之前的极限寿命。 然而,在LCD打印机的打印过程中,用户会注意到光源产生光衰减,在原本的3秒内层发生固化,随着光衰减的增加,打印时间会成倍增加。 ELEGOO承诺6000小时的光衰减不到5%。 也就是说,如果打印机每天运行8小时,即使使用2年,光衰减也不会超过5%,所以在购买机器时必须清楚地看到光源的寿命
ELEGOO打印机的光源寿命那么长,除了光源自身的质量保证外,还多亏了光源冷却系统。 打印机的底壳上连接有COB光源和光源冷却器。 COB光源冷却器采用类似空调外机的冷却系统,采用使用4根铜管和铝合金散热片的结构。 铜管可以将cob光源的热量迅速转移到散热片上,散热片可以在较大的散热面积上使风扇散热。
四.切片软件
ELEGOO使用的切片软件是市面上LCD打印机使用最多的赤兔切片软件。 ELEGOO已获得“赤兔”许可,可以在赤兔官网上下载相应的ELEGOO设备参数并匹配打印机
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▲很多玩家可能对打印机很感兴趣,但一说切片软件,就觉得很难上手,其实LCD打印技术的切片软件使用时相当容易得,在进入切片软件后,根据上图的操作顺序调整模型摆放位置。
一句话总结摆放模型的要点就是:模型初始成型的最初几层极可能面积小。打个比方,在打印正方体时,不应该将正方体的面作为第一层,而是将正方体的棱角作为第一层,就像EVA中“第五使徒”的姿态如下图:
▲切片参数需要根据树脂特性进行微调,为了打印的成功率,建议底层打印60秒,每层固化时间在3秒,抬升距离总计在10mm以上,因为过短的抬升距离,让树脂回流的时间也变少,尤其是在打印末期,树脂槽内树脂已不多的情况下,回流不及时,打印会功亏一篑
▲3D打印设置支撑永远是打印的最重要时刻,LCD打印机的支撑一般分为4个部分,顶部,中部、底部、底筏,这4个部分在切片栏有很清晰的区分。
▲赤兔这款软件是对初级玩家非常友好的,每个切片参数会有一个小弹窗以动画的形式告诉你这个参数的意义。
这里对初学者分享支撑设置的经验,还是一句话,“支撑在不严重影响打印件外形的情况下,能多则多,能粗则粗,能厚则厚。”
因为失败一次浪费的树脂会远远大于打印支撑的量,所以支撑密度我一般推荐80%,随着打印经验的上升,可以依据需要,视情减少打印支撑,来提升零件表面质量。
▲在完成添加支撑后,返回摆放模型的界面,按下切片,电脑会计算切片,这里要必须留意打印时间和理论消耗材料的量,因为在上文,打印机最大能打印800ml的树脂,如果切片结果大于800ml,在打印过程中,务必记得添加数值,防止功亏一篑。
五、打印准备
1、平台归零调平
▲首先选择工具——手动——“房子”图标,打印机平台会向下移动
▲当打印机移动到归零探头感应时,平台会停止运动,归零探头在左侧滑轨左侧,归零时红灯会亮起,这里一定要注意,必须要将平台的三个螺丝松开,不然平台很有可能会压碎屏幕
▲当归零后,确保平台平整地压在屏幕上,先拧紧正面的螺丝,然后拧紧侧面的螺丝,最后拧紧上部得固定螺丝,注意必须按上述顺序拧紧螺丝,不然平台不能有效归零调平,在机械调平后,需要在控制界面按一下“设Z位零”
2、打印开始
▲倒入树脂,有色树脂建议在倒入前充分摇匀,因为树脂中的颜色会有沉淀,建议每次打印前将树脂倒到MAX位下一点的位置,因为之前讲过,过少的树脂,回流速度会降低,很容易打印失败,所以每次打印时最好保证有足够的树脂
▲然后选择打印——选择需要打印的文件——选择“▶️”图标,就开始打印了。
▲打印开始,平台会慢慢下降,浸入树脂槽中,这时留个心眼,看看树脂有没有溢出树脂槽,虽然树脂没有加到“MAX”位,但有时候桌面的倾斜,也有可能会导致树脂溢出,所以刚开始打印的时候要留意一下,防止意外发生
▲打印开始时,打印机显示屏会显示剩余时间、打印时间、打印层数,和实时显示打印切片
▲最后介绍一下LCD打印的原理,切片软件将模型按制定层高切片,黑白屏依据当前切面,将需要成型的部分显示为透明,使固化光源透过黑白屏固化树脂,而无需固化的部分显示位不透光的黑色。
3、打印完成品
最终打印出需要的模型,接下来看看这款打印机打印的实际效果
分别打印了2cm、3cm、4cm、5cm4个神奇女侠的头部模型,看一下总体精度情况
▲2cm,第一次体会到8K屏幕带来的惊艳,2cm也就一个指甲盖的大小,五官分明,头发也丝丝很清晰
▲3cm尺寸
▲4CM尺寸
▲5cm尺寸,细心的小伙伴可以发现5cm版反而没有前几个那么细致,这里我就要不得不说ELEGOO的两个辅助设备,这次我也一并购买了,因为5cm版本是没有进行打印二次固化的,因此表面细节比进行过二次固化的其他几个版本反而更“肉”
4、清洗与固化
▲ELEGOO推出的光固化打印零件清洗机和固化机
▲清洗机能够完整地放下整个打印平台,让包括支撑在内的所有零件得到充分清洗,摆脱黏糊糊的取模型、去支撑的操作嘞
▲清洗槽高速旋转的清洗液能够在很短时间内完成模型的清洗,就像是个滚筒洗衣机一般,这里注意的是在选用不同树脂是清洗剂是不同的,常用的清洗剂有酒精、异丙醇、乙酸乙酯,这些有机溶剂都具有挥发性,在使用的时候尽可能在通风环境下,且异丙醇与乙酸乙酯有一定毒性,在使用时注意防护,因此在家使用我建议使用酒精,或者使用水溶性树脂。
▲清晰后的成型台干干净净,甚至是直接放在桌面上,都不会有问题。
▲为了验证清洗程度,将清洗后的零件放入超声波清洗机中,清洗液竟然也是干干净净的。
注意,清洗完的零部件并未最终成型,表面还是会有一层软软的为彻底固话的树脂层,这时候有两种方式,一、就是放入固化仪,2-3分钟就能彻底固话,二、放在阳光下暴晒,根据阳光强度的不同,固化时间可能在1小时到一天不等。
六、建模软件
后续对于想深入玩3D打印的玩家介绍几款本人使用的三维建模软件,相关教程就不在这里一样赘述,因为没法用一篇文章写得很精通,还是需要玩家通过自己的需求选择适合自己的软件去学习,至于学习的途径有很多,其实B站上就可以找到很多不错的入门至精通的视频。
首先是CATIA,catia作为达索公司的王牌软件,是一款工程设计的顶级软件之一,小到一颗螺钉,到波音整架飞机都可以用CATIA设计出来,不仅仅如此,逆向设计也是catia众多平台中一个很好用的平台,对于初学者,零部件设计、草图设计、装配体设计平台、创成式曲面设计平台能够满足绝大多数的需求,因此,在需要打印一些小工具、小配件时,我会选择使用CATIA来建模,当然很多人说Proe,UG,soildworks也是很好的软件,是的,这几款都是工程设计软件。
3DsMAX,相信这款软件但凡听说过三维建模的,应该都略知一二,3Ds和CATIA这类工程设计软件不同的事,它更适合做曲面的设计,以及动画、游戏建模中的贴图都可以用这款软件来制作,现在身边的朋友更多的是用这款软件做室内设计的效果图。
犀牛,相信是学工业设计专业学生必修的软件课,这款软件主要是来做产品初期概念设计的,主要针对多维度曲面的绘制能很方便的制作出来,但对于零部件之间的装配、运动逻辑等功能就相对比较弱,但对于3D打印来说,这款软件是必须推荐的。
Zbrush,相信在接触过手办人形的玩家应该对这个软件是相当熟悉了,这款软件的建模概念就是基于油泥雕塑,软件库中有各种效果的“brush”来实现拉、压、光顺、切除等功能,你的鼠标就像是你的双手来塑造眼前的油泥,逐步从粗到细地塑造各种造型
同时说到3D打印,就必须说到他的好搭档,3D扫描,能涉及3D扫描的玩家基本都是准专业或者是专业玩家了,本人因为工作关系,运用过几类扫描仪,这里简单可以和大家科普,首先是比较低精度的入门级(可民用的)扫描仪,有图片下发借助手机或平板的扫描仪,或者类似makerbot早期推出的扫描仪,这类扫描仪的精度比较一般,属于买来玩玩也就罢了整的要用来逆向或者打印还是有很大的差距的。
专业级的三维扫描仪初步分为手持和固定式,而定位方式和光线种类也有区别,这里部展开讲了,手持扫描仪便携性很高,适合扫描较大的物体,小到饮料品,大到汽车等,细节表现力一般,对于大面的扫描精度“足够用”,现在在汽车领域,逆向发动机缸体,保险杠改装等都有很深度的运用,固定式的扫描仪精度就非常高了,小到一元钱硬币上的花纹也能够清晰的扫描出来。
最后
以上是我从模型网站-打印机选择-切片软件使用-建模软件介绍-扫描仪科普,这基本涵盖了入门玩家应该了解3D打印的内容,希望对想要涉及入3D打印的新玩家有所帮助。如果满意本文还请一波三连,如果有异议或者想讨论的也可以在评论区或私信与我沟通。