如果你想制作一台3D打印机,就行动吧! 

3D打印技术 /[其他]
2018-01-29 20:44
“你知道做个无人机有多难吗!”——我之前有一次跟别人说,我想做一架航拍无人机时,被这样怼了回来。

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我反思了一下,好像我每次想做一件事的时候,都没考虑过它有多难,我只是想做就去做了。我曾经单枪匹马夜爬崇义齐云山,那时初春,还下着雨,山里手机也没信号,我一路迷路找路,感觉差点冻死在山上,最后还是爬到了顶又回来了,全程独自一人。像这样的事还有很多,好像我每次想做一件事的时候,都没考虑过它有多难,我只是想做就去做了。

我总觉得,对于那些我想走、而且知道方向的那些路,我只管埋头一直走,不管走多久,总会走到的,哪有什么难不难?像无人机、3D打印机、网站、手机APP这种东西,我知道怎么做,虽然有些东西我还不会,但我想做的话把不会的学会就好了,哪有什么难不难?之所以没做呢,是因为不想做了,我虽然不会去想难不难,但还是会去考虑有没有必要。

在我看来,那些技术产品,与其称之为技术,倒不如说是设计。大三那年,我在老师的实验室帮忙做事,见过学长做的3D打印机,也见过学长做的四轴飞行器。他们用的ARM芯片、DSP单元、步进电机、伺服电机、控制程序等核心技术,哪一样是自己做的?哪一样是自己有实力去开发的?还不都是那些大公司或产业链的成果嘛。包括我们用的电脑、手机,里面的处理器、存储器、电池、天线、显示面板、操作系统等,都是手机厂、电脑厂之外的公司做的。经济全球化、技术民主化,今天做一个东西,就像在食堂打饭一样,打点这个菜,打点那个菜,你吃的饭就和别人的不一样了,而你打的菜,都不是你自己炒的。

后来我对制作3D打印机没兴趣了,或者说目前没那个必要自己去做一个。但有个学弟对那个挺感兴趣,我便把我知道的列出来吧。
入门的话,FDM最合适。

目前主流的3D打印材料,都是树脂、塑料之类,针对它们呢,有三种打印技术:FDM、SLA、DLP。FDM叫“熔融沉积”,就是打印机把塑料加热融化成液态,在合适的位置吐出来冷却固定,这样由点到线、由线到面,一层一层的往上堆积,就把模型打印出来啦。看上去就像往蛋糕上挤奶油,或者春蚕吐丝一般。SLA叫“立体光固化成型”,DLP叫“数字光投影”,它们都是用的光敏树脂,就是用光在液体表面刻画出一层形状让它凝固,然后页面下移再接着固定下一层。

看上去模型像是从水底浮出来的,美剧《西部世界》的机器人就是用这种方式打印的。SLA和DLP的区别在于,SLA用的是激光束像笔一样勾勒轮廓,而DLP直接像投影仪一样一下子照出一个面。之前我们专业的罗冠清同学在Kickstarter上发布了一款3D打印机的众筹,用的就是SLA技术。

为什么我说FDM适合入门呢?因为网上它的学习资料比较多。还有个开源项目“RepRap”,专门教你做FDM的3D打印机,有好几十个型号供你挑选。当然你得做好看大量英语文档的心理准备,毕竟是国外项目。
接下来看看做个3D打印机,要用到哪些东西。

软件部分。
CAD最好掌握一下。这里指的是广义的CAD,计算机辅助设计,用来3D建模用的软件。不管你用AutoCAD,还是3Ds Max,求求你用正版好不好?在校生可以免费用3年的,别到处找破解激活版啦。另外,这方面的软件也有完全免费的那种,开源软件嘛,比如OpenSCAD、FreeCAD、Blender之类的。这些软件只要会其中一个就行啦。当然会两个也不反对。用它们建好模,导出到STL格式,就能用3D打印机打印啦。

CAM工具,负责把CAD制作的STL文件进行转化输出,控制电机来实现模型。这个环节可用两个软件完成两个步骤:MatterSlice,负责把STL文件转化成G-code文件,MatterControl,负责根据G-code文件来操作电机。这是通过电脑来控制电机进行打印,你也可以把G-code放到SD卡,让打印机中的芯片来操作它。

硬件部分。

打印机中的控制单元,用树莓派的话直接搞成和电脑一样的程序,用Arduino的话建议用Mega型号,RepRap网站上有针对它的固件,可以直接刷写,就不用自己编程序了。

步进电机及其驱动器、制动装置,负责控制打印笔跑来跑去。
热床,嗯……比较耐热,你的模型要挤在它上面,不然会把你的桌子烫坏。
除此之外,机身还包括XYZ轴、导线、皮带和滑轮、螺丝、天花板(我也不知道中文叫啥,自己乱翻译的,反正就这意思)、还有像挤牙膏一样的挤压机等。

这些东西在RepRap网站上都有详细的说明,如果懒得看网站上的英文,直接上淘宝去搜RepRap,有成套的。问店主比你自己在网上看的好,因为外国网站给的购买链接对咱们来说也没啥用啊。最好先直接在淘宝上买一套然后自己组装,不会超过一千块。你要是第一次玩,感自己瞎搭配?
好吧,竟然就这样说完了。说起来简单,难怪我觉得啥都不难。

既然3D打印机这么高大上这么好玩做起来又这么简单,为什么我又不想做3D打印机呢?

因为我突然想到,就算我做出了3D打印机,我也不知道用它来打印什么呀。目前的3D打印机,没有生态。这个概念火了这么久了,没见得有多少人真的买了3D打印机,这就充分说明它根本没什么需求嘛。

一来,它打印的材料偏单一,你拆开电脑、手机、电视机、电饭锅随便一看,里面肯定不止一种材料吧,所以它能打印什么呢?喝水的塑料杯?抱歉,工厂用模具做出来的又快又精致又便宜,你3D打印有什么竞争力?

二来,虽然CAD也不是多难的软件,也不见得人人都会用啊。建模有难度,也没有比较大的模型库,也限制了3D打印的普及应用。
所以,做一台3D打印机容易,但做一款人人都会需要、人人都会喜欢的3D打印机,是何其艰难!这需要太多的技术和服务的完善了,以目前的行业形势,它还将会长期宅在实验室。

行路难呀!
作者:弛难圆
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