IT时报记者 林斐
科技飞速发展的时代,除了最热门的AI,很多以往企业专属技术产品也走入寻常百姓家,3D打印机就是其中一类。现在最便宜的入门级3D打印机价格已经在千元之下,普通人已经没有入手门槛。
性价比优先FDM 精度至上光固化
为什么要买3D打印机?用一位用户的话说,“从此拥有在一定尺寸内构建3D物体的能力,从消费者变成创造者” 。
用3D打印机能够定制化自己需要或设计的物品,收纳盒、置物架、个性化礼品、手办、创意摆件等都能打印。在建模软件的帮助下,复杂曲线、细微镂空等有特殊需求的物品等都能用 3D打印机精准制造出来。
3D打印机“物化想象力” 的优势也能为青少年在STEM领域打开了创意世界的大门。他们天马行空的想法不再局限于纸和笔,通过3D打印技术能变成现实。3D 打印机的操作门槛现在不高,只需要先将三维模型文件输入 3D 打印机,之后的操作就变得非常简单。现在,各类现成的模型和建模软件都可以在网络上轻松找到,部分软件操作简单到青少年也能独立使用。
家用3D打印机主要有FDM、光固化两种类型,具有不同的特点和应用场景。
FDM打印机价格较低,打印原材料相对便宜,操作简单,适合打印一些对精度要求不高的物体。
FDM打印机的工作原理是通过加热将热塑性材料(如PLA、ABS等)熔融,然后将其通过喷嘴按预设的路径逐层打印,熔融的材料通过喷嘴挤出,并沿着设定的路径逐层堆积,形成每一层的形状;材料在挤出后冷却并固化,形成一层固体物质;打印机平台或喷嘴移动,使下一层材料沉积在前一层之上;逐层叠加,通过逐层叠加的方式,最终构建出整个三维物体。
FDM无须激光器等贵重元器件,对使用环境几乎没有限制,可在家或办公室使用,原材料以卷轴丝的形式提供,易于运输和更换,打印成品强度、韧性都很高。缺点在于喷头采用机械式结构,打印速度慢;尺寸精度较差,表面相对粗糙;可能需要设计和制作支撑结构,打印复杂结构模型时,支撑结构难以去除。
光固化打印机价格较贵,精度高,打印物体表面光滑,适合打印精细的模型、零件和复杂的模型,适合专业用户和对精度要求极高的应用场景。
其工作原理是用液态光敏树脂耗材通过紫外线光源创建打印物。在液体槽中充满液态光敏树脂,在激光器所发射的紫外激光束照射下,会快速固化。在成型开始时,可升降工作台处于液面以下,刚好一个截面层厚的高度。通过透镜聚焦后的激光束,按照机器指令将截面轮廓沿液面进行扫描。扫描区域的树脂快速固化,从而完成一层截面的加工,然后工作台下降一层截面层厚的高度,再固化另一层截面,这样层层叠加构成建构三维实体。
光固化打印机优点是打印精度高,可以打印薄壁,尖角等特殊要求,或复杂几何物体、表面效果好、易后处理。除了成本相对较高之外,它的缺点在于支撑结构需要未完全固化时去除,容易破坏成型件。光敏树脂有轻微毒性,对环境有污染,对部分人体皮肤有过敏反应,家庭使用时尤其要注意环境通风和全过程处理。另外树脂材料成型后强度、刚度、耐热性比较普通,可加工性不好,不利于长时间保存。
选购三要素:尺寸、精度和速度全剖析
打印尺寸:打印尺寸是指3D打印机能够打印的最大物体尺寸。如果只是打印一些小物件,如玩具、装饰品等,那么打印尺寸较小的打印机就可以满足需求。但如果需要打印模型、大型手办等大件,就需要选择打印尺寸较大的打印机。
了解3D打印材料的收缩率也是确定打印尺寸的重要一步。不同类型的材料在打印过程中会产生不同程度的收缩,这会影响最终打印出来的尺寸。在设计模型和选择打印材料时,应考虑到材料的收缩率,并在设计时将其考虑在内。一般来说,热塑性材料的收缩率约为0.1%~0.3%,而金属材料的收缩率则较低。
另外即使是同一型号的打印机,由于生产和使用过程中的各种因素,也会存在不同程度的误差。建议在设计模型时留出一定的容差,以确保最终打印结果符合预期。一般来说,对于小件而言,留出0.1~0.2毫米的容差是比较合适的;对于大件而言,容差可以适当增大。
所以在设计模型时,应将其尺寸控制在打印机能够容纳的范围之内。如果模型过大,可以考虑拆分成几个部分进行打印,然后再将它们组装在一起。
打印精度:打印精度对打印物体的表面质量和细节表现有着重要的影响。高精度的打印机可以打印出更加细腻的表面和复杂的细节,而低精度的打印机则可能会出现表面粗糙、细节模糊等问题。
影响打印精度的因素有很多,其中包括打印机的分辨率、打印材料、打印速度等。一般来说,分辨率越高,打印精度就越高。同时,不同的打印材料也会对打印精度产生影响,光敏树脂可以打印出非常高的精度,而一些普通的热塑性材料精度相对较低。
如果是用于打印一些对精度要求较高的模型、零件等,那么就需要选择光固化打印机。但如果只是打印一些对精度要求不是特别高的日常用品或玩具等,那么FDM打印机可以满足需求。
打印速度:打印速度越快,完成一个物体所需的时间就越短。但需要注意的是,打印速度并不是越快越好,过快的打印速度可能会影响打印质量。
影响打印速度的因素有很多,其中包括打印机的性能、打印材料、打印精度等。一般来说,性能较好的打印机可以实现更快的打印速度。同时,不同的打印材料也会对打印速度产生影响,一些材料如PLA打印速度相对较快,而一些材料如ABS则可能打印速度较慢。
入门级国产3D打印机推荐
拓竹A1:六重自动校准
拓竹A1采用开放式全金属龙门架结构,支持最大 256×256×256立方毫米打印尺寸,可配备拓竹自家的AMS lite自动供料系统。
A1 配有六重自动校准,在每次打印前,会自动完成 Z 轴相对高度校准、自动调平、全共振频率测量和喷嘴压力校准。打印流量控制技术会利用工具头内集成的高分辨率、高频涡流传感器监测喷嘴内部压力,主动补偿流速,以保证精准的挤出。配备了电机主动降噪技术,主动降噪及静音模式可使打印机在工作时噪声远低于 48dB,在室内打印也不用担心被打扰。通过App,可在手机上实时查看打印机状况,也能将打印任务发送到 A1自动完成打印任务。
创想三维HALOT-MAGE PRO:抗锯齿效果佳
创想三维HALOT-MAGE PRO最大打印物体尺寸为228×128×230mm,它采用单色8K(7680×4320)LCD屏,像素尺寸为29.7μm,相比常规4K光固化3D打印机的50μm,抗锯齿效果有肉眼可见的提升,拥有90%+辐照均匀度,8000uw/cm2光强,标准405nm树脂单层固化仅需1秒。模型表面更平滑,轮廓线条更锐利。
HALOT-MAGE PRO使用自研HALOT系统,交互简单流畅,支持数据指令多端互通。相比前代切片算法升级,自动添加稳固支撑,防止模型脱落。打印平台升降迅捷稳定,间隔1.2秒即可打印下一层,模型表面效果细腻自然。自研驱动算法,电机速度达100毫米/秒,响应敏捷。搭载智能循环供料系统,开放式进料导管,不挑树脂储存容器。通过机器直接供电和控制,内置可更换滤芯,有效过滤刺激气味和有害物质。过滤器后端设有排气孔,方便接排气管实现外循环。