尝试3D打印机-初学者's Tale

初次学习使用3D打印机并不复杂,但是学习做得好会带来很大的学习难度。

在办公室里安装3D打印机有点像在桌上放一个异国情调的鱼缸-几乎每个人都到这里来了解它的全部内容。

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对于某些人来说,一旦他们了解3D打印机的工作原理,好奇心就会很快消失。对于其他人来说,您打印的所有内容仍然是一个让机器人机构惊叹不已的机会,该机器人机构将热塑料的线挤出稀薄的头发层中,直到物体从下而上露出为止。

在过去的几个月中,我第一次有机会尝试使用3D打印机-经历了很多起伏。我打印了十多个对象,从保时捷和埃菲尔铁塔的模型,到可以咬合在一起的多部分对象,包括一个凉爽的哨子和一个翼龙(一种大型的,史前的爬行动物)。

但是,并非一切都按照我的计划进行。

Afinia的H系列3D打印机

我的测试打印机是 H系列3D打印机 这是2009年成立的初创公司Afinia的使命,其使命是向全国各地的教室分发3D打印机。 (尽管由商业级3D打印公司Stratasys拥有的3D Systems和MakerBot在消费级3D打印机市场上处于领先地位,但它们尚没有可用的评估模型。)

Afinia的H系列3D打印机

Afinia的打印机中约有70%出售给了中学。这是让孩子适应未来技术的绝妙方式。 3D打印绝对是未来的技术。通过允许产品设计师即时对原型进行更改,然后将其打印出来,它将改变制造。

它还将允许消费者为从电钻和咖啡机到眼镜架的所有产品创建自己的产品和替换零件。一些3D公司 例如3D Systems 甚至相信这项技术有一天会和厨房柜台上的微波炉一起使用,打印出餐点和甜点。

怎么运行的

Afinia的H系列型号零售价为1600美元,因此它不是玩具,即使当您将其从包装盒中取出时看起来也不是很坚固。这就是所谓的开放式打印机-其他供应商将打印区域封闭在金属和玻璃后面,而该打印机具有L形框架,打印机头位于上背部,而打印机平台位于下部床上。打印机的尺寸为9.64 x 10.23 x 13.78英寸,重约11磅。

Afinia打印机使用熔融沉积建模(FSM)来创建对象。在打印过程中,热塑性细丝会通过细细的喷嘴挤出,该喷嘴会加热到500华氏度(260摄氏度)。融化的塑料以精确的图案放置,从下至上每次堆叠一层物体。

其他3D打印技术包括选择性激光烧结(SLS)和立体光刻。 SLS使用激光熔化粉末状聚合物的连续层;当每一层都熔化成图案时,会在其上施加更多粉末并将其熔化。立体光刻技术是一种使用激光来硬化激光的技术。 光固化树脂。机械定位系统将激光引导到液态树脂托盘上,并描绘出物体的每一层。

消费级3D打印机通常使用两种热塑性长丝中的一种来制造最终产品:丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)和聚乳酸(PLA)。 PLA是从糖中提取的,并且比ABS的气味更令人愉悦,后者散发出“塑料”味。 (我没有发现ABS的气味令人不快,但我还是很喜欢汽油的气味。)

虽然有些打印机可以使用两种类型的灯丝,但有些只能使用一种。以Afinia的打印机为例, 仅使用ABS.

(故事在下一页继续。)

一段视频,显示Afinia H系列3D打印机构建了Empire State Building的模型。要观看展示各种3D打印对象的高速视频, 点击这里.

塑料长丝为1.75毫米宽,有15种颜色(我的测试系统带有白色)。一块2.2磅线轴的成本约为32美元,通常可打印数十个对象。当然,它将打印的确切数字取决于对象的大小。

所有打印机都包括一块底板,加热的挤压塑料粘附在该底板上。某些组件(例如我所使用的组件)具有加热平台,可以在打印过程中使塑料保持温暖,以确保塑料不会在边缘翘曲或卷起(如果冷却不均匀会发生这种情况)。

许多3D打印机使用“ perf”或穿孔板,并在开始作业之前先用夹子将其固定在打印机平台上。穿孔板上的许多小孔可以使热塑性塑料在印刷过程中牢固地粘附在平台上。一旦完成打印作业,便可以轻松地从打印机上卸下印有完成型号的穿孔板。然后可以将模型与穿孔板分离。

Afinia的打印机提供了三个穿孔板。板仅能持续这么长时间,因为孔最终会充满多余的聚合物。阿菲尼亚 卖穿孔板 每张$ 24。但是您可以在零售商店找到便宜得多的商品,例如 Newegg.com.

软件和设置

最初的拆箱和设置过程只花了我不到20分钟的时间。打印机出厂时大部分是组装好的。您只需要卸下几个将机械手机构固定就位的夹子,连接聚合物细丝线轴,就可以开始学习如何进行3D打印了。

我喜欢这台特定打印机的一种资源是随附DVD上的操作系统附带的视频说明。指导手册是一回事,但如果有一段视频解释校准打印机和加载CAD图像的过程,就可以证明它是白痴。从安装到打印,共有四个教学视频。

Afinia 3D打印机附带了一系列工具,可帮助您切割和撬起用于将物体固定到位的脚手架材料。

打印机通过USB电缆连接到计算机。用于运行机器的软件位于随附的DVD上,或者可以从公司的网站下载。该软件可在Windows和Mac上使用,由3D打印应用程序组成,该应用程序允许您将计算机辅助设计(CAD)对象放置在虚拟框内进行打印。

Afinia的3D软件类似于开源软件 Slic3r软件 许多行业用于将CAD模型转换为3D打印机的打印说明。这两个应用程序都采用CAD对象并将其切成许多层(在某些情况下为数百层),然后成为打印机的说明。

3D打印机就绪对象存储为 STL文件)。 STL是3D Systems创建的格式,它是CAD软件固有的格式。它在CAD设计中将表面渲染为三角形网格。三角形的数量和大小决定了曲面印刷的准确性。

将系统软件加载到笔记本电脑上并启动应用程序后,我必须通过打印出预加载的图案并对其进行测量来校准打印机,以确保打印机头和工作台正确定位。

制作我的第一个3D对象

我不是工程师或图形设计师,所以我不知道如何创建CAD模型,但实际上没有必要学习。可以从MakerBot的站点等网站下载大量免费的STL文件。 薄薄的宇宙。这些站点有数千种模型设计,包括诸如乐高风格的积木之类的玩具和诸如开瓶器之类的方便物品。

该翼龙有30个零件,并完成了三件多件式印刷工作。

根据CAD工程图的复杂程度(层数),将STL文件加载到打印机上可能需要几秒钟或几分钟。例如,一个复杂的,多齿轮的模型称为“大脑齿轮”,它具有712层,需要大约20分钟的加载时间。打印时间:30小时4分钟。

相比之下, 苹果手机 5个后盖只有89层,后面有活动齿轮,只需2分钟即可加载;打印花了4个小时20分钟。

该打印机的一个很棒的功能是它带有板载闪存,这意味着一旦将图案发送到打印机,您就可以断开计算机的连接,它将完成打印作业。其他一些打印机不具备此功能,而其他一些打印机则具有SD卡插槽甚至Internet连接和LCD显示屏,使用户能够下载STL文件和图像-无需计算机。

许多3D打印机允许用户调整组成外壳的层数以及内部使用的填充物数量。它的范围从实心的和松散的到带有较大间隙的空心的不等,这取决于使用了多少填充剂。 (热塑性填料为结构更薄或更脆弱的模型增加了坚固性。)每种设置都会影响打印时间。

使用的材料越少,打印项目的速度就越快。例如,当我为Porsche 911车型选择“空心”设置时,打印时间从三小时减少到大约两个小时。但是,并非所有型号都可以承受空心设置,并且需要更多填充物来支撑。

填充材料的四个示例可为壳体提供更多支撑。

您还可以通过选择“正常”,“快速”或“精细”来调整打印速度。打印速度越慢,结果质量越好。

观看它的工作

虽然3D打印将改变工厂和家庭的制造世界,但实际打印物体的体验可能就像看着油漆变干一样。像我的保时捷911这样的小型机型,需要花三个多小时才能打印出一层又一层薄薄的晶圆。

可以肯定的是,3D打印机的前两到三次开始融化并在平台上挤出杂草-细绳线轴,您会被粘在机器人机构来回滑动以构造玩具的机器人机构的系统运动上或模型。

在我的第一个打印工作中,我的小卧室里挤满了同事,他们激动不已,终于对3D打印的真正意义有了一个真实的了解。

到第四项工作时,没人再打扰我的办公桌了,我几乎没有看过打印机,因为打印机的技术距离我的肩膀只有几英寸。

整理起来

打印对象很容易。在大多数情况下,切掉脚手架材料是费力的工作。

Afinia打印机配备了一系列工具(X-Acto刀,剪钳,镊子和锋利的油灰刀),可帮助您切割和撬起用于将物体固定在要打印的位置的脚手架材料。没有脚手架,许多物体就会在壁薄的地方下垂。您还会得到一副工人的手套,因为您要处理加热平台上印刷的物体。

构成内部和外部支架的蜂窝状结构可以是厚的或薄的,复杂的或简单的,具体取决于对象的大小和所需的细节量。

我打印的第一个对象是保时捷911模型车。这辆车的尺寸为1.75 x 3.83 x 1.25英寸。侧面和底部都有精美的蜂窝状支撑结构,用X-Acto刀片和剪线钳将我用了20多分钟才切掉。有好一会儿,我差一点地滑动刀片就将手指切开。

在左侧,您可以看到iPhone封面的第一层正在被打印。在右边,完成的封面。去除脚手架材料经常会导致碎裂;在三次尝试中,这是我能够制作的最好的封面。不,齿轮没有转动。

当我在iPhone 5的后盖上印有可移动齿轮的盖时,我花了一个半小时的大部分时间来尝试清除编织在盖的每个角落中的零碎脚手架材料。到我完成时,我已经从七个档位中抢购了四个,只能实际转动一个档位。

并非所有型号都会根据您使用的打印机转换成可打印的对象。在某些情况下,打印机难以配置某些对象,最终无法复制CAD图。

例如,我尝试创建的更复杂的模型之一是“星舰企业号”(1960年代电视节目中柯克上尉的命令)。当我第一次下载CAD文件时,该模型高约14英寸。打印机的软件告诉我,构建大约需要20个小时。

尝试打印Starship Enterprise模型的尝试失败了。

我将企业模型缩小了比例,首先缩小到原始模型的80%,最后缩小到60%,以加快流程并使用更少的材料。该软件告诉我,较小的模型只需两个小时40分钟即可构建。不幸的是,设计并没有转化为更小的尺寸,并且打印工作最终被缠结成一团混乱的线程,没有真实的形式。

我使用帝国大厦的模型获得了更大的成功。该模型具有806层,耗时2小时13分钟。我非常喜欢它,我建造了其中两个。

我还建立了两个埃菲尔铁塔的副本-这个过程告诉我有时物体可以打印正常,但是移除所需的脚手架最终会毁了它们。当我尝试将脚手架切掉时,结构的更脆弱的部分在我打印的两个模型中都折断了。

我最喜欢打印的对象是乐高风格的建筑作品。我决定制造一辆汽车,并开始印刷车轮,车轴和车身的一部分。但是不幸的是,穿孔板已经充满了聚合物,所以塑料模型的边缘卷曲了,从而有效地破坏了我的最后一个乐高风格的印刷工作。

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