3D打印指南（一）

新的3D打印技术受益于FDM（Fused Deposition Modeling）专利的过期和开源运动（即有软件上的，也有所谓的Arduino开源电子原型平台）及互联网的文件共享。

3D打印可以使用可生物降解的塑料PLA（Polylactic acid聚乳酸），它来源于玉米的淀粉；也可以使用化石燃料提取的ABS（Acrylonitrile butadiene styrene丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）聚合物。这些材料在170~250度可以融化为丝以进行打印。PLA今天的成本大约是30美元一公斤。

因为考虑到设备的低成本因素，所以打印物体的尺寸有限（一般为20x20x20cm），但是它相对于传统制作方法要浪费的材料少，另外一个大型的3D模型原理上可以用许多小的部分组合成。基于开源硬件的3D打印机大约在300到1500美元，

3D打印词汇表：

ABS

Acrylonitrile butadiene styrene，这个热塑性塑料可以用作3D打印的材料，常用于简易结构。

Bed

3D打印机在其上进行打印的底板。

CAD

Computer-Aided Design：用于2D或3D建模的软件。

Cariage

The moving middle assembly on the x-axis of Mendel which holds the extruder. Often
referred to as: x-carriage

Extrude

在平台上进行放置打印材料的动作，一般是加热材料到液态状态后，从喷嘴挤出。

Extruder

一组进行填充和挤压打印材料的部分，包含两个部分，一个冷端用于把材料添加到spool中，一个热端用于融化材料并把材料挤出喷嘴。

FDM

Fused depostion method; 熔丝沉积制造技术类似FFF

FFF

Fused filametn fabrication,电熔制丝。其中把材料的一小滴放置在相同材料的上面或一边来形成一个节（通过解热或粘合）。

Filament

两种用途：塑料材料制成丝用作3D打印机的原材料（通常是3mm），挤压塑料（一般<1mm）

G-code

PC发送给大一般computer numberical control(CNC)机器的信息用的格式，也包括大部分的3D打印机。原理上一个人可以直接输入G-code命令到3D打印机，大部分选择去使用许多CAM工具链中一个来读取STL文件，再把G-code发送到机器。有些研究员在研发G-code替代品。

Heated Bed

一个保温表面用于防止喷出来的材料冷却太快产生变形，最常见的变形是边角的部分脱落，Heated Bed可以使打印质量更高。

Infill

这是打印部分的内部，它可以是各种模式，一般为了节省资金，使用丝状而不是实体。

Infill Ratio

实体材料infill的比率。This will decide how “solid” your part is。

Kapton tape

耐热尼龙胶带。可以用于保护加热部分。

.OBJ

一个几何定义的简单数据格式，表示单独的几何。

Parametric

在所有方面的可调节性。一个参数模型可以根据用户的需要来调整大小或变形。在CAD软件中，如果一个物体有1cm的空洞，你可以通过几次鼠标点击来生成5mm的空洞，而驿于一个三解表面，可能就会比较难以调整。

Raft

一种防止形变的技术。

RP

快速成整形。用3D打印机几个小时生成一个物体，而不是把这个工作交给商店花几天或几周来完成。

RepRap

一个RepRap机器是个快速成型机器，可以生产自身的一个重要部分。

Slicing

这个过程把3D模型转化为一个3D打印机可以识别的格式，它把模型分成一层一层使喷嘴可以进行放置。

SLS（Selective Laser Sintering选择性激光烧结）

添加制造的过程，which fuses photosensitive powder materials by a laser
to form a solid object. It offers a wide range of print materials.

Stepper Motor（步进电机）

一种旋转离散次的电机，在廉价的3D打印机中常用。

.STL（Stereo Lighographic）

一种推荐的用于描述3D模型的文件格式，在个设计程序（CAD）可以生成一个STL文件，这个文件可以发送给3D打印机或3D渲染图形包。

SLS（selective laser sintering）

选择性激光烧结

SLA（Stereolithography）

立体平版印刷

LOM（Laminated Object Manufacturing）

叠层制造法

喷嘴工作腔内成液态的材料以一定的频率和速度从喷嘴喷出，喷射到目标路径上的各个位置固化后层层堆积，得到三维实体。与普通打印机的喷头不同的是，3D打印机的喷头除了做平面XY轴运行之外，还能做Z轴方向的垂直运行。

几种广泛应用的快速成型技术介绍：

SLA（Stereo lithography Appearance）立体光固化成型法也常称为立体光刻或立体印刷成型。这是最早实用化的快速成形技术，以液态光敏树脂为原料，控制紫外激光按各分层截面信息在光敏树脂表面进行逐点扫描，被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成一个薄层。一层固化完成后，工作台移动一个层厚的距离，进行下一层的固化，如此重复，直至完成。这种方法速度快，自动化程序高，可成形任意复杂形状，材料利用率接近100%。

SLS（Selective Laser Sintering）选择性激光烧结技术，通过采用激光有选择地分层烧结固体粉末，并使烧结成型的国有化层层叠加，最后生成目标形状的物体。任何理论上只要加热后能够形成原子间粘结的粉末就可以作为STL机器的材料。

LOM（Laminated Object Manufacturing）分层实体制造法，该技术以片状材料为基本原材料，工艺流程和之前的技术 类似，先按照 一定算法得到轮廓线数据，成型系统再按照截面轮廓线数据，利用激光将背面涂有热熔胶的片状材料切割出工件的内外轮廓，切割完一层后，再将新的一层叠加上去，这样一层层切割-粘合重复加工，最终形成目标3D模型。

FDM（Fused  Deposition  Modeling）容积成型技术以丝状材料为基本原料，通过电加热模块将丝加热至熔融状态，再在处理器的控制下，控制喷头在平面X-Y轴做二维运动，按照当前层的轮廓轨迹数据喷射，冷却固化后形成工件的当前层截面，完成一层后，喷嘴在Z轴方向移动一个层厚，这样逐层堆积固化后形成三维工件。由S.Scott Crump发明和商业化，公司创建为Stratasys，2012年与Object合并，成为当今最大的3D打印机生产商和材料供应商。

一些专业的3D打印机可以打印金属、陶瓷和其他的材料及颜色，产生非常大的物体（可达几米），并且具有很高的分辨率，主要用于工业和专业用途。

3D打印步骤

（1）创建3D模型。（数字建模）

（2）把生成的模型保存一个合适的格式（一般是STL）（输出）

（3）也可以从网上下载模型文件（如Thingiverse）

（4）如果我们的模型设计的不小心，可能会有一些缺陷，我们就应该用软件试着进行修正（mesh reparing网格修复）

（5）把数字模型转化为3D打印机可以理解和执行的一系列命令，通常称为g-code（slicing）

（6）给打印机发送一系列指令，可以通过USB连接，或把文件拷贝到打印机可以读取的内存卡上（connnecting）

（7）准备3D打印机开始进行打印，等待结束（printing）

（8）移走打印的模型，进行清理（finishing）

3D建模

有许多这样的软件，但常用的是CAD。开始使用CAD并不容易，它可能需要几周或几个月的时间来学习它的菜单和图表。

用于3D建模的免费软件：

（1）SketchUP（使用简单，拥有世界范围的用户群体和视频教程，但是它是为简单的模型的优化）。

（2）FreeCAD（学习曲线比较陡，有文档和用户社区支持）

（3）Blender（优化用于复杂的动画和3D模型和图片的渲染，不直观和难于掌握）

（4）OpenSCAD（不是一个应用，而是一个编程语言用于3D模型的生成算法，非常给力和强大，虽然难学但值得一试）

（5）Autodesk 123D Design（webapp）

用于3D建模的webapp

（1）3Dtin

（2）ShapeSmith

（3）Cubify

（4）Autodesk 123D Design

触屏app

（1）netfabb，3Dskope，KiwiViewer，vueCAD和MeshLab（用于浏览STL文件，不可以创建或修改模型，免费）

（2）Autodesk app：123D Sculpt,123D Design,123D Creature

（3）Autodesk 123D Catch（使用iPad或iPhone camera扫描，免费，但需要账户）

从网上获致3D模型

（1）Thingiverse：主要用于低成本3D打印的群体来获得和分享他们的作品。所有的内容都是免费下载

http://www.thingiverse.com/

（2）Autodesk 123D：登录后可以免费下载模型，文件已经是STL格式。

（3）3D CAD browser：the online 3D models exchange resource for CGI graphic designers and CAD/CAM/CAE engineers。登录可免费下载，其中有多种格式，不是所有的的格式都适合low-cost 3D打印

（4）GrabCAD：不用登录，其上有许多3D数字模型。但是只有其中的一小部分可以用于3D打印，其它的可以用于3D图片实时渲染。

http://grabcad.com/library/software/stl

（5）Shapeways：付费。

（6）3D warehouse:SketchUP的仓库

（7）3D via：模型库比较小，登录后，可以免费下载。