看完这篇让啥也不懂的你,从零入门家庭3D打印! 

3D打印技术 /[其他]
发布时间: 2023-01-10 11:56
写在前面的话

现在的科技进步真的让人瞠目结舌,几年之前还觉得神奇且科幻的3D打印技术,居然现在已经成了很多家庭的普通手工项目。想想也是,这一代的孩子们接触世界的方式太多样了,自然对于科技的敏感度比我们可强多了。所以当孩子提出也想要一个3D打印机作为生日礼物的时候,我第一反应是:蛤?第二反应是:整!

当然,孩子和我一样,其实都是听过3D打印,并不真正了解,所以到底从哪入手,我俩都是两眼一抹黑。我相信很多人和我一样,3D打印技术和设备都有一种想拥有,却不知道从何下手的感觉,那么今天咱们就一起来了解一下,希望可以通过这一篇,让众多的和我一样啥也不懂的人,能稍微懂点,并进入到精彩的3D打印世界!

一、先了解一下啥是个3D打印

虽然3D打印机也有打印机三个字,但是它和我们平时所使用的平面打印机差别还是挺大的。一来机器外形差别就挺大,品牌更是众多,甚至很多名字叫不上来也正常;二是3D打印机依赖于专业软件绘制的专用图纸,这个门槛对于很多新手来说比较高,需要一定的电脑硬件要求和对软件使用能力有较高的要求;三是个人用户对3D打印技术的需求尚不明确,很多人都是冲动入场,完全不知道拿这个机器能做什么、要做什么,经常是大几千块钱买回来,打印一个小玩具,真的蛮浪费。所以我们在购买之前,可以先做做功课,了解一下3D打印技术和3D打印机,自然也就慢慢的知道自己究竟想要一台什么样的机器,以及买来做什么了。

1、什么是3D打印?

3D打印技术是增材制造技术,它是利用计算机将需打印的物体3D模型,切成无数个具有一定微小厚度和特定形状的截面,然后拼成一个三维的实体物件。。
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▲举个类似的例子,3D打印机打出的成品大概就像这种立体便签一样,是由无数个平面叠加成形出一个实物。
像以前,我们如果想要做一个成品,可能就需要传统刀具切割打磨,如果是工业化那就需要有模具,这两点对于普通家庭来说就实属不现实。而现在有了3D打印机,它可以实现复杂结构的制造,并且可以简化生产工序,缩短制造周期。最重要的是,比起手工制作来说,它真的简单了不少。

2、家用3D打印机的技术有哪些?

3D打印机目前的应用主要分为消费级、工业级、行业级等,我们普通消费者当然更多的还是关注消费级的3D打印机。消费级的打印机技术分为两类:熔融型和光固化型。

1、熔融型:

熔融型即Fused deposition modeling (FDM),是把原料融化之后,把需要造型的地方填充出来,一边填充一边冷却,最后得到想要的模型。
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FDM技术的原理是通用的,还可以细分成不同的架构:i3、盒子、三角洲、单臂。其实大部分想要玩3D打印的普通消费者,大多是喜欢动手DIY、喜欢创意之类的东西,所以从这点来看,FDM类的3D打印机真的是一个不错的选择。

2、光固化型
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光固化型是用光去固化液态树脂,它主要利用的是光敏树脂通过一定时间的曝光就会固化的特点,通过曝光不同区域形状,然后层层累积出目标的3D模型。这类打印机的技术主要分为LCD、DLP、SLA。相对于FDM型设备而言,基于SLA/ DLP光固化成型技术研制的桌面3D打印机具有微米级超高打印精度、模型表面非常光滑细腻等优势,但即使最便宜、普及最好的LCD类的光固化3D打印机价格也要远高于FDM型,因此对于入门用户来说不太建议。

小总结:通过技术对比,自然我们也就知道了,我们如果购买3D打印机的话,盯着FDM型就够用了。

3、家用桌面型3D打印机如何选购?

大部分普通消费者想要入门3D打印机都是从家用的桌面型入手的,尺寸比较小巧一些,价格也便宜,适合初入门来学习使用。所谓桌面级3D打印机,顾名思义就是可以放置在桌面上的小型3D打印机,这种设备具备体型小巧、操作简单等优点。当然根据打印机所采用的不同的3D打印成型技术,如FDM、SLA、DLP等,其价格差异还是比较大的。

1、所用耗材

FDM型3D打印机通常使用热塑性塑料丝,大多数可以处理ABS、PLA、PVA、TPU,以及各种PLA混合物(例如与木材,陶瓷,金属,蜡,碳纤维等混合)。

FDM耗材一般有1.75或2.85mm两种标准尺寸,而且耗材的颜色非常丰富,足够我们日常使用,能够打印出来非常漂亮的作品。
光固化3D打印机使用的材料比较单一,一般是液态光敏树脂以及一些工业用途特种树脂。不过光固化3D打印机的耗材颜色选择有限,可能没有那么丰富。

2、精细度

如果说到精细度,那么光固化3D打印机的精度可达微米级,而目前FDM的打印精度一般在0.1mm左右,相比之下,如果追求作品的精准性,肯定是要选择光固化型3D打印机。

3、打印成本

很多东西都是产品本身不贵,耗材贵,尤其是3D打印机这种耗材用量惊人的产品,所以一定要预先看看成本核算,再考虑入手。
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FDM 3D打印机中的消耗品是喷嘴和长丝卷,喷嘴的价格一般就几块钱,而标准耗材卷价格在过去几年一直在下降,一公斤约在80元左右。
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相对来说,光固化3D打印机使用的耗材光敏树脂1升标准树脂价格约在150~200元之间,如果长期使用的话,总体成本比FDM型打印机还是要贵一些的。此外光固化3D打印机的配件也有损耗,比如某些打印机投影用的屏幕需要半年更换一次,还有光源也是定期更换,另外盛放树脂的料槽可能会刮花,也需要更换。这些零零总总的下来,也是一笔不小的开支。

4、成品效果

影响成品效果的原因很多,比如FDM 3D打印机的脱模拆卸相对容易,品相保持完整。而且使用后也好清理,使用铲刀即可。但是FDM 3D打印完成打印后,成品比较毛躁,所以要通过打磨来使表面更光滑。
光固化3D打印机的优点是打好的成品表面光滑,通常无需打磨。但缺点是比较难从打印平台上移除,需要一定的技巧,并且通常在平台上会留下大量树脂,后续清理会花费更多的精力。

小总结:通过这几个要点对比,我还是比较建议新手先拿FDM型3D打印机练手,就算初期失败率高,考虑到耗材便宜,也能承受。

二、智能派Neptune 3 pro介绍

厘清了选购思路后,我初步定的购物计划就是:
1、对新手友好的FDM型3D打印机;
2、对穷鬼友好的3000元以内的预算;
3、为了成品可以大一点,最好是i3型,但也别太大;
4、操作最好简单一点。
经过自己挑选和朋友推荐后,我最后入手了一台ELEGOO智能派Neptune 3 pro海王星3D打印机,作为自己入门神奇的3D打印世界的钥匙
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▲这款打印机整体占地面积不大,无论是餐桌还是书桌都放得下,不算占地方。我从地上抱到桌子上,觉得也不重,所以日常用的话,大孩子也能轻松移动它。
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▲机器主要分为底座、龙门架以及其他小配件这几个部分。整个组装过程还比较容易,结合自带tf卡里面的组装视频的话是蛮快的,大概20-30分钟吧。注意插线的地方比较多,一定要小心一点。
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▲3D打印机的主体部分就是这个热床平台,采用的是特殊PEI涂层,表面摸起来是粗糙的磨砂纹理。好处是在平台降温后,模型可以自行脱落,无需小铲子也能轻松取下来,所以如果不着急的话,完全可以等冷却后再拿取。
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▲而且这款打印机的热床拥有250W大功率,升温快速,加热到60℃用时约1分57秒,加热到100℃用时约5分57秒,所以整体的预热等待时间并不长。而且热床加热均匀,其高效高温让打印过程中模型不翘边,成品更好看。
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▲机器的龙门架属于”负重“部件,上面安装有打印头、料筒、料架,所以我建议是先放好后再安装会更方便。
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▲安装好后,我们就可以开始打印咯。开机后,显示的是英文界面,不过海王星Neptune 3 pro支持8种语言,其中包含简体中文,不熟悉英文的小伙伴也没关系,到设置菜单下把语言设置为简体中文就可以了。
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▲先别着急的打印东西,咱们先调试一下机器。要想获得良好的打印效果,就要先从调平做起,在网上总看大佬们教导如何手动调平,但是众多的数据一直都令入门玩家比较畏惧。
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▲不过智能派这款打印机有自动调平程序,利用非接触式高精度传感器进行36点数据采集,可以非常精准且快速的完成调平。当然,当我从小白进阶到大神的时候就可以通过右侧的屏幕来进行手动微调,更精准更个性化一些。
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▲调平结束后,接下来还要进行补偿设置,调整打印头喷嘴和打印平台之间的最佳距离,可以放一张A纸,调整喷头与平台直接的距离。
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▲推荐的距离是能拉出纸,但没那么轻松,会留下划痕,但不会过于费力。
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▲机器调整好后,就可以填料了。FDM型的打印机有一个好处就是耗材便宜,而且耗材我选用的是PLA材质。可降解,环保无味无毒,用起来安心也不会造成环境污染。这样一盘大约1000g的料只要几十块,能打不少好东西呢。而且新手嘛,难免会失败多次,也不会太心疼钱,所以用FDM型打印机作为进入3D打印世界敲门砖真是很实惠呢。
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▲填料这里有个小技巧,耗材本身有一定的硬度,所以在开端这里掰直一点,就可以很精准的塞进去了。
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▲既然是打印机,那么打印的东西一定是要有源文件的,我们既可以通过线材连接电脑和打印机,直接将电脑上的模型图纸打印出来,也可以将图纸拷贝到tf卡中插入机器中。
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▲小小吐槽一下哦,海王星Neptune 3 pro用的是tf卡,太小了,卡槽这里的距离也比较紧凑,插拔还是挺费劲的,希望厂家能不能改善一下啊。
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▲当然,这款机器也有特别优秀的地方,比如顶部横梁配的这个照明LED灯条,可在屏幕中的按钮操作开启和关闭,以方便我们在光线不足的空间使用和维修机器,真的是超贴心的安排。
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▲另外这款3D打印机标配有4.3寸竖屏彩色电容触摸屏,磁吸设计,既可以架在支架上使用,也可以拿起来手持操作。尤其是对于新手来说,触摸操作比较简单,而且也可以在打印过程中预览模型和查看打印进度。

三、智能派Neptune 3 pro制作应用

最开心的部分来了,现在是见证奇迹的时刻!我们终于要将一张二维的图纸,变成三维的成品了。很多人一听到3D打印就本能的觉得“太高端了/我可不会/买回来也是吃土”,但事实上,我尝试下来,没想的那么复杂。

1、从哪找模型?

说起3D打印,我们肯定第一想到的就是国内外大神们自己设计的模型,特别炫酷,但是看着就觉得特别的难。的确,模型的建模过程对于大部分刚入门的3D爱好者来说,无疑是一道难以迈过的门槛。所以我更建议小白们第一步可以先在网上寻找一些有趣的3D打印模型网站来下载大家设计好的模型,难度更低一点。

http://www.dayin.la/product/category.html

▲这个网站是国内比较火的一个3D素材网站,最友好的一点当然是全中文啦。主要网上3D打印网站以英文网站居多,对我这样脱离英语好多年的人来说真的是有点困难,而打印啦网站的全中文真是让我喜出望外。
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▲站里有非常丰富的素材,各种内容题材都有,如果自己不知道打什么,翻几页就能遇到喜欢的东西啦。
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▲网页上的模型既可以联机打印,也可以下载下来打印。我一般都是选择下载下来,因为很多大型作品需要好几个小时,一直联机不关机也不现实。

2、如何转换模型格式?

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▲迫不及待在网上下载了好几个3D打印模型,有生活用品也有玩具。不过一般下载好的模型都是stl格式,不能直接用于打印,需要借助切片软件将STL、OBJ等输入格式切片之后,转换成3D打印机专用的gcode输出格式才能打印。
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▲ELEGOO自带的设计软件就可以帮助我们转换完成,不仅如此,还可以用来检查这份模型是否能在我们的打印机上实现打印。将模型导入到软件中,通过左边栏的一系列设置查看模型的情况,还可以选择实心或者镂空打印等设置了。
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▲最重要的是要查看模型尺寸是否超出可打印尺寸,切片软件里面的模型一旦超出蓝色构建面,马上亮起红色警示,意味着这部分是打印不出来的,我们需要把模型调整到合适的大小,全部呈现蓝色才可以,不然有可能模型太大导致打印不成功,浪费时间和耗材。
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▲调整合适后就可以开始切片了,切片后的文件拷贝在tf卡里,就可以开始打印了。注意看,软件还会提示我们打印这个模型大概需要多久时间,我们可以做好时间规划。

3、打印初尝试:杯垫
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▲这款智能派FDM型打印机操作起来真心简单,首先先设置打印属性,选择打印使用的耗材种类。喷嘴最高温度260摄氏度,热床最高温度100摄氏度,可根据不同耗材材料设置不同的打印温度。
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▲轻轻一按,机器就开始打印了。可以看到喷头开始均匀的喷出材料,一层层的叠加。海王星Neptune 3 pro的打印头采用近端双齿轮挤出机,相比其他挤出机挤出压力更大,出料更顺畅,内置钛合金喉管设计,可有效减少喷涂堵塞和有效避免挤出机的跳齿问题,使打印精度更高。
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▲打印头采用的是4V轮设计,相比市面上普遍是3V轮的FDM型打印机,运行更加平稳,机子的使用寿命也会更长。V轮采用的是高品质POM材质,拥有超长的使用寿命,使用过程中噪音也相对来说会更低。
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▲打印头这边的散热控制很不错,这大幅度降低了喉管部分因为高温而出现堵头的问题,我打印了一堆东西也没出现过一次堵头,品控很好。
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▲整个过程机器运行稳定流畅,噪音也不大,如果在书房做的话,关着门就听不到声音了。
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▲3D打印机工作时温度较高,而且一般都要长时间打印,动辄几个小时,所以良好的散热非常重要。机器风扇是智能控制,如果打印完成温度降低到50摄氏度以下,它就会自动停止风扇。带来的好处就是省电、延长风扇使用寿命,还减少了噪音。
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▲整个打印过程完全是全自动的,这期间你可以放心去做其他事情,打印好机器会自动停止,无需你全程看顾,非常的省心。
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▲而且最重要的是这款机器支持断点续打,也就是突然遇到断电后,马上恢复供电还能继续打印。毕竟打印一个模型,时间挺长的,要是进度99%了突然断电还不能续打,我想我会疯掉。


▲这款3D打印机的打印精度达到了±0.1mm,对我来说真的足够精确了。打印速度30~180mm/s,官方建议60mm/s,不算很快但也是正常水平。
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▲打印效果如何呢?我第一次打印选择的是比较简单的一个杯碟,整个模型表面光滑不粗糙,纹理细腻,整体效果可圈可点。
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▲细看的话一些细节处也经得住推敲,比如中心部分的网格交叉比较清晰,边缘很光滑,总之,这个作品还是很成功的。

3、打印再体验:齿轮绘画

打完这个简单作品后,我的兴趣一下子就被调动起来了,突然看到了绘画齿轮这个小时候的玩具,心痒难耐的想要再次拥有。还是一样的步骤,先下载好模型stl文件,在软件里看看会不会超出范围,然后再转为gcode模式。
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▲这种有好几个部件的模型,需要分别打印好后再拼装。打印是个耐心活儿,不过好在这款打印机打印过程几乎不需要看护,所以你也不需要浪费时间守在旁边,完全可以去做自己的事。
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▲不过想说一下,打印结束后虽然机器会自动停止开始冷却,但是却没有提示音。如果是需要打印多件产品的话,就会浪费掉一些时间,所以希望可以改进一下这点。
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▲所有部件都打印好了,可能年轻点的朋友都不太会玩吧?其实这个是一个特别有想象力和创造力的玩具,几乎每个人都可以画出完全不同的图案,真的很有意思。

4、打印再三体验:埃菲尔铁塔

在打印了几个小东西后,我逐渐胆子越来越大,想要挑战点高难度了,今天就来试试一个大型作品--埃菲尔铁塔。
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▲对比之前的模型,埃菲尔铁塔无论是从体积上还是复杂程度上都更上一层楼了。光从切片后的文件打印需要时间上来看,总时长就超过了26小时,至少需要留足2天的时间用来打印才行。
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▲打印的过程也能感受到,埃菲尔铁塔真的是立体感、镂空感很强的模型,因此对于打印机的能力考验真是强。
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▲机器的参数设置很重要,打印参数里主要有几个比较重要的参数就是层高、打印速度、填充以及支撑等,层高决定打印质量,软件默认层高为0.2mm,这是一个比较理想的值。
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▲设置太大可能会造成与平台的粘合不牢导致打印失败,二速度设置、填充比例以及支撑等设置会影响打印速度。目前我感觉这款机器默认值就很适合家用一般使用,所以如果是小白的话,完全可以放心使用。


▲四个部件都一样的复杂,但是看起来打印效果真是不错。一些细节部分也完全被打印了出来,包括铁塔的镂空构造、一些花纹雕饰,别看是一个缩小版的铁塔,但是整体的气势恢宏都被很好的表现了出来。


▲相信这样的一件装饰品,不仅能作为自己案头书柜的漂亮摆饰,也完全可以作为一个不错的礼物呢。

5、打印终极体验:自我建模设计

在打了几个别人的模型后,总有一点手痒,也想试试按照自己的需求去设计、建模、打印,这种从零到一的过程绝对是一种挑战。


▲其实自己建模的话难度也不算很高,先在纸上画好大概的图形,就可以在软件里面建模了。我用的是SketchUp,挺简单的,多试试就行,只要是数据要准确。


▲打印自行车把手垫圈,虽然淘宝也有卖,但一来不一定合适你的尺寸,二来现在物流也很慢,回来要好几天,三来自己打印成本真的很低啊,但成就感真的很强啊。


▲另外这两天临近年关,好多快递都不发了,但是着急骑行的我,还是想出门试试新码表,无奈却没有码表架,不如自己打个简易的先用上,解我燃眉之急。其实这也就是3D打印机日常使用的意义:帮你实现生活中所需要的一切要求!

四、总结

原以为3D打印世界特别复杂,像建模、切片等这些高端操作非理工科不可,直到这段时间日夜熟悉这款3D打印机后,发现这一切并没有想象的那么困难。我这段时间打了不少有趣的东西,当然作为业余选手,尤其还不会画图,所以暂时都是在网上下载大神分享的作品。不过总的来说,我入手的这台ELEGOO Neptune3 Pro确实挺适合作为我这类小白初入门3D打印的第一选择。

1、产品配置合理

产品的整体配置比较合理,像±0.1mm的打印精度、260°C的喷嘴温度、高效智能散热系统、自动调平、250W大功率热床、断电续打、断料检测等等这些技术都能满足一般家庭的普通打印需求,实际打印出来的效果也让人满意,完全不像很多人说的FDM型打印机已经日暮西山,事实上如果家用的话是完全够用的。

2、使用简单易会

得益于触摸操作屏,整个打印过程特别简单,机子操作容易上手,基本看下说明PDF就会用,而且自带的ELEGOO Cura软件操作也都是摸索一两遍就能熟悉。

3、产品成功率高

只要选择合适的模型,调整合理的数据,迄今为止打印出来的作品精细程度都很不错,纹理均匀清晰,对于模型的还原度非常高,也没有毛刺之类的问题,可以说是成功率非常的高了。

唯一的不足之处可能就是打印大型作品的时间的确是太长了,但是如果速度快了失败率就会高了,所以大家一定要调整好速度,切莫过于追求快速。
自从有了这个3D打印机,生活仿佛被打开了一扇窗。以前因为破损要扔掉的东西,现在可能通过打印破损零件来更换就又可以焕发新生;孩子们一些小玩具也可以打印出来,甚至可以通过绘图设计把孩子自己画出的图案打印出来,让孩子天马行空的想象力落在了实地上,对孩子来说既是一种科技启蒙,也是一种鼓励。这种因3D打印机而改变的生活,才让我们真正体会到什么叫做科技的乐趣!

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