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      DAYE NEWS
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      [導讀]3D打印機是工程師的高科技工具還是愛好者的玩具?來看看如何實際操作3D打印機制作一個地球儀。

      “3D打印機”這個名稱,個人以為,在科技產品里,屬于命名相當成功的。聞聽此名時,會讓聽者瞬間有恍然大悟的欣快感——“不就是立體打印唄~”但仔細一琢磨,又不得不承認,關于原理、過程、細節云云,其實全不知曉。在知其然不知其所以然的網絡世界,要解釋熱門詞匯,更得憑借老辦法:眼見為實。

      雖然已采訪過清華幾位教授、參觀過高級實驗室,也采訪了太爾時代創始人,但在親眼見到這臺機器工作之前,我還是無法100%確定,自己了解其全部工作原理和過程。



      太爾時代提供拍攝的這臺3D打印機“UP”是面向大眾消費級別的簡易產品,只支持長寬高在140mm以內的三維設計模型打印,售價約為1萬人民幣(要打印大型、高精尖、直接能用的零部件,請自行購買6位數以上的工業級產品,謝謝)。

      拆開包裝后的裸機狀態——也并非全裸——是已安裝好工作平臺(承接打印物、可上下左右前后移動)和機頭(加熱噴吐材料、可上小左右前后移動)的機身。包裝內,配有一個小型工具包,內有鏟子,鑷子,剪子,改錐,螺絲刀,夾子等,很是小巧簡便,讓人想起西方傳說中幫人類工作的小精靈常使用的工具。

      要完成的硬件安裝只有簡單的兩步,連文科女生都能Handle。

      首先,把懸掛材料的支架,用螺絲刀安裝在機身左側。然后,把為UP標配的材料線箍(重0.7kg,每捆能打二三十個小模型),掛在支架上,扯出材料線頭,連接在機頭上,至此,安裝完畢。So,此處的材料線箍好比傳統打印機的墨盒;此處的機頭,好比傳統打印機的噴頭。

      之后,就像要為傳統打印機在電腦上安裝打印驅動一樣,3D打印機也需要自己的驅動,只不過,這個驅動要高端一點。將UP連接電腦,點擊安裝驅動程序和控制軟件。需要區分的是,該控制軟件和三維設計軟件并非一個東西,它只能將三維設計圖(通常是STL格式,或MAX)導入,但無法完成設計任務。就好比傳統打印機的驅動只能指揮打印,但不能輸入、打字、編輯文檔。

      具體來說,3D打印機的控制軟件,任務在于將三維設計草圖導入后,“切”成二維的水平層——每層厚0.3mm,這樣3D打印機才可識別。理解到這一步,3D打印機就不再那么神秘了:工作時,它實際是按層打印,每一個極薄的層面堆疊起來,便構成三維造型。而3D打印精度,便部分體現在水平層能有多薄,越薄越精細。

      當3D打印控制軟件將三維設計圖“切”好后,你可通過此軟件預估大體打印時間,可以在此查看打印預覽,三維設計圖;還可通過此軟件,手動操控3D打印機的一些簡單動作。比如,在首次安裝3D打印機時,要為工作平臺調平。通過這個控制軟件,點擊相應按鈕,你可以讓機頭在工作平臺的中心和四角分別停一下,用工具包中0.2mm的塞尺量一下,是否等高。不然,通過調整螺絲可實現水平。

      或者,如果你上次用黃色材料打印過,這次想改用白色。你可以點擊控制軟件中的“噴出”按鈕,機頭會將殘留的一點余料“吐”出來,方便你安裝新材料。



      機頭是一個0.3mm的噴口,工作時會加溫到260°融化材料,可上下左右前后運動,將ABS塑料拉絲,與同樣可以上下左右前后運動的工作平臺配合默契,以此完成材料的每一層打印和最終的整體堆疊塑形。打印過程中,工作平臺也會保持大約80°的高溫,為了給剛“打印”出來的模型保持一定溫度,不會冷卻過快導致變形。

      《時間線》編輯部準備打印一個直徑在10公分左右的地球模型,表面凹凸有致,表現地球的各大洲和海洋。

      UP開機。此時,會有一個初始化的過程,工作平臺和機頭會上下左右活動一下,自我檢測,大約1分鐘。之后,我們需要把一個粘接底板(黃色的塑料板)放在工作平臺上面,用夾子夾住,用來接打印模型。在打印完畢后,可連模型帶粘接底板一起拿下來。

      控制軟件顯示,地球模型被切成179層,計算出打印時間約在一小時二十分鐘左右。點擊開始打印,數據資料就被傳到打印機上了,開始工作了。

      機頭要預熱,加溫到260°需要5分鐘。機頭完成升溫,發出一陣長鳴,打印開始。

      非常有趣的是,控制軟件會根據打印模型的大小、內部支撐構造等因素,自行設計一個打印底座,以支撐模型。3D打印機會先把底座“噴”出來,然后在層層精巧的將模型“噴”在底座上。以至于一開始出現一個橫七豎八的底座時,我們以為打印機出了故障。

      打印過程中,機身左下角會交替閃爍紅綠燈,代表它在工作,表去煩它。工作聲音跟普通打印機很相似,但有時在特定運動角度,會引起機身共振,那時聲音好像電鋸鋸木頭。湊近聞一聞,會有一點塑料遇熱的味道。工程師說,如果在面積較小的密閉空間搞3D打印,味道還是很可觀的。

      一個半小時過去后,一個小地球被UP完整“吐”了出來,起伏有致,但仔細看還是會發現表面有層層紋理——這是受限于每一層厚度有限的緣故。我們將小地球與粘貼底板一起從尚有余熱的工作平臺上取下來,用鏟子將模型帶底座一起從粘貼地盤上鏟除;再用剪子、鑷子之類,將底座和地球分離,至此,3D打印完畢。

      整個過程充滿工程學和機械力量帶給人的視聽嗅享受,以及親自動手的愉快。



      捧著《時間線》創造的這個地球~~模型~~回想3D打印機在上個月的美國,已通過這樣的工作方式打印出半自動步槍的各個零部件,且組裝完畢后能成功發射6枚子彈,不由感嘆世界真瘋狂。再回想清華教授說,他們與生命科學相結合的生物3D打印技術,在幾十年后的終極目標之一是“打印”出活體移植的腎臟、肝臟……頓時,世界觀又再次凌亂了。

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