【譯】3D列印：介紹
原文地址：（需要FQ）https://ordina-jworks.github.io/iot/2018/09/28/3D-Printing-Intro.html
文章發表日期：2018-09-28
第一次嘗試翻譯這麼一篇大且長的文章，如果讀著感覺不太通常或者有錯誤的地方，請多包涵..
介紹
3D列印是一個長期被炒作的術語。這種技術本質上不是新技術，但現在比以往任何時候都更好，每個人都可以使用。今天，我們將深入探討3D列印的世界，以及它在未來幾年為我們和全世界帶來的真正體驗。
什麼是 3D 列印
基本上3D列印可以描述為：通過使用3D印表機使用3D建模技術建好的物品。它提供了一種快速原型製作的新方法，無需製造非常昂貴的模具或模板。
長期以來，它一直被下面這些大的領域（big thing）所炒作：
- 日常使用：重新建立物體，更換破損的部件
- 醫療用途：創造適合患者的特定支管或假體
- 武器：在新聞中，3D列印一支可以通過金屬探測器的槍，並且沒有向當局登記
儘管3D列印改變了原型設計的工作原理，但存在許多誤解：
- 3D列印速度慢，速度很慢
- 因此無法用於建立同一物件的批次
- 有限的可用材料（供業餘愛好使用）
- 3D列印部件堅固但不如模塑或鑄造部件（主要用於塑料）強
3D 列印的型別
3D列印不是一種技術，有多種不同的方法可以建立3D列印。其中，建立列印的方法取決於所使用的技術。
不同的技術使用不同的方法和材料，每種都有其獨特的優點和缺點。
其中一些方法包括（但不限於）：
- 熔融沉積建模（FDM）
- 立體光刻（SLA）
- 數字光處理（DLP）
- 蒙面立體光刻（MSLA）
- 直接金屬鐳射燒結（DMLS）
- 選擇性鐳射熔化（SLM）
- 電子束熔鍊（EBM）
下面我們將詳細介紹一些更常用的型別：
- FDM
- SLA，DLP和MSLA
- SLS和SLM
1. FDM：熔融沉積建模
與Fused Deposition Modeling所述印刷模型是通過熔融的化合物建立（這是大多PLA / ABS / PETG）和跟蹤由層模型層，每一層增厚模型作為模型上的印表機沉積更多的材料。
在上圖中，可以看到FDM印表機的所有主要部件。噴嘴在Z軸上移動，並且構建板通過步進電機在X / Y軸上移動，步進電機控制運動直到十分之一甚至二十分之一毫米。將一卷材料送入噴嘴，使其熔化並通過使用擠出輪/步進電機將其沉積到模型上。
FDM印表機既可以隨時使用，也可以作為需要組裝的套件，這些也是市場上最實惠的印表機型別。您可以隨時擴充套件印表機，甚至可以列印更換損壞的元件。
2. SLA和DLP：立體光刻和數字光處理
這種型別的印表機通過使用鐳射或投影影象來固化UV反應性樹脂。
使用Stereolithography強大的紫外鐳射逐層追蹤物體，就像FDM印表機一樣，但它本身不會沉積材料，而是在鐳射點處固化罐中的樹脂。由於SLA使用由鏡子移動的鐳射器，因此它具有非常高的解析度，缺點是它與FDM印表機一樣慢，因為需要跟蹤每一層。
使用Digital Light ProcessingUV投影儀時，它會同時投影整個圖層，這會導致物件的可列印解析度降低，但由於整個圖層一次列印，因此速度顯著提高，無需跟蹤整個圖層。 Masked SLA是一種更便宜的DLP方法，其中基於LCD的光掩模用於UV-LED陣列而不是基於UV的投影儀。（這裡看不懂..大家看圖感受下吧..）
上面的影象顯示了這兩種（三種）方法之間的明顯差異。與DLP或MSLA方法相比，SLA方法具有更好的質量。
3. DMLS和SLM：直接金屬鐳射燒結和選擇性鐳射熔化
Direct Metal Laser Sintering和Selective Laser Melting是3D列印的兩種更工業化的方法。顧名思義，它們用於金屬中的3D列印物件。兩種方法的主要程式類似。移動臂將金屬顆粒推過列印區域，之後強大的鐳射將跟蹤被列印物體的當前層。這會將顆粒融合在一起，也是兩種方法之間存在最大差異的地方。一旦當前層完成，臂再次來回移動，帶來一層新的金屬顆粒。
使用DMLS，顆粒被燒結在一起，但是金屬本身沒有完全熔化，沒有流動。當使用SLM時，金屬顆粒實際上是完全熔化的，並且它們更加牢固地融合在一起，形成了極其堅固的物體！
使用這些方法建立的物件沒有內部壓力和缺陷，這些壓力和缺陷是常見的，並且很難通過其他生產方法來預防 這些部件也可以作為一個整體進行印刷，而不需要組裝不同的部件，這進一步降低了組裝過程中出現故障或錯誤的可能性。然而，從字面上看，這需要很高的成本，因為這些方法非常昂貴並且需要最先進的裝置！由於這種高成本，它們被用於容錯性非常低的行業，例如航空航天。
不同的印刷材料
正如您在上一節中可能已經注意到的那樣，不同的列印方法需要不同的列印材 在下面的部分中，我們將詳細介紹這些材料。
1. 聚合物/塑料
FDM和DLP印表機需要基於聚合物的材料。這些是塑料或類似塑料的材料，易於列印。
PLA（聚乳酸）：
- 生物可降解的
- 熔化（印刷）溫度：170⇔230°C
- 可用於列印醫療用品
- 許多顏色可用+在黑暗中發光
- 不是UV穩定的
- 不能承受高溫，不要把它留在車內的陽光下！
ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯）：
- 不可生物降解
- 熔化（印刷）溫度：220⇔260°C
- 提供多種顏色+半透明
- 紫外半穩定
- 可以承受比PLA更高的溫度！
- 由於煙霧有毒，因此比PLA更難列印並需要排氣！
PETG（聚對苯二甲酸乙二醇酯）：
- 不可生物降解
- 結合最好的PLA和ABS
- 熔化（印刷）溫度：220⇔250°C
- 提供多種顏色+半透明
- 紫外半穩定
- 可以承受比PLA更高的溫度！
- 沒有有毒煙霧，無味
這三種材料通常用於FDM印表機。最安全的是PLA，它是完全可生物降解的（長時間使用），它也是最容易印刷的材料。ABS更堅固但不可生物降解，在印刷時會產生有毒煙霧，在印刷過程中也需要非常精確的冷卻，否則印刷會翹曲，層會分離，破壞印刷品。PETG則兩全其美，它比PLA強，不產生有毒煙霧。有更多的材料可供選擇，通常具有非常特殊的特性，使其更像橡膠，更靈活，在黑暗中發光，......所有這些不同的材料需要不同的列印設定，有些可能很難做到正確，實驗是關鍵！還存在一些可用於醫學背景的材料，
DLP材料：
- 經歷光聚合的液態聚合物，意味著其通過暴露於UV光而固化/硬化。
- 有許多不同型別的樹脂可供選擇
- 可生物降解的⇔不可生物降解
- 靈活⇔堅固
- 聚合物⇔陶瓷
- 低溫⇔高溫
- 還有可用常規“日光”固化的樹脂，不需要特殊的紫外線燈來固化印刷物
2. 金屬
目前，金屬印刷不僅適用於普通人，也有一些較大的公司/行業已經在使用能夠印刷金屬的3D印表機。並非所有方法都可以列印所有金屬材料，有些像SLM一樣受限於它可以“列印”的金屬。
大多數印刷金屬：
- 鈦
- 鋁
- 鈷鉻合金
- 金
- 銀
- 銅
- Bras（合金）
如今航空航天工業印刷火箭及其發動機的外部和內部部件，這些物體更堅固，內部缺陷和應力更小。醫療行業還可以在鈦中列印患者特定的假體，以便在受傷後更好地恢復患者。
3. 混凝土/CONSTRUCTION
近年來，混凝土印刷引起了一些關注，人們正在試驗它。它有一些很好的優點：
- 允許更便宜的小型建築物建設
- 施工更快
- 發展中國家的小面積小型住宅 - 或者 - 在發生自然災害之後
4. 食物
食品印刷長期以來一直是炒作。烹飪專家一直在試驗這個概念，但也有像宇航員這樣的公司為宇航員。
巧克力和麵團等簡單物品已經可以3D列印，基於FDM方法，可食用物體逐層列印。有“機器人”可以列印更復雜的專案，但這些不是真正的3D印表機和更自動化的裝配機，3D列印和裝配之間的界限可能會變得有點模糊。目前還不能用原料基礎成分列印全部食物。隨著時間的推移，這無疑將得到進一步發展。
3D 列印入門
開始使用3D列印並不容易，這可能非常令人生畏。您需要考慮很多事情
由於它仍然相對昂貴，你想問自己這些問題：
- 我想要什麼型別的3D列印？
- 什麼是最好的（價格/質量）印表機？
- 我會用它來證明購買的合理性嗎？
- 您也可以線上訂購印刷模型！
把事情做對很難：
- 印表機校準
- 模型切片和列印設定
⇒3D列印仍然是一個密集的試錯過程！只有你願意投入必要的時間才能開始。如果一開始你沒有成功，請一次又一次地嘗試！
值得慶幸的是，線上愛好社群非常龐大，通常非常有幫助。您需要為物件建模或從“製造商”網站下載。您需要使用特定印表機的設定對模型進行切片，並根據所需的質量和速度調整這些設定。
(這裡作者推薦了一些線上的資源&建模工具&製造商網站，這裡省略了...能FQ的小夥伴在文章頂部戳過去找找吧）
未來
未來是現在！
3D印表機正在以極快的速度發展，新的印表機型號幾乎每週都會上市。中國公司正在生產高質量的印表機，生產質量也在不斷提高。
未來將帶來更多：
- 印表機更好
- 更好的解析度
- 更低的花費
- 降低維護
- 越來越多的多功能材料
- 每個家庭都有3D印表機？
- 自己修理⇔扔掉破碎的東西，打破...
按照慣例黏一個尾巴：
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