3D列印機-初學入門指南

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一、
時代變遷
   1.
舊石器時代
   2.
新石器時代
   3.
金屬《銅、鐵》器時代
   4.
機械工業時代
   
■ 第一次工業革命
   
■ 第二次工業革命
   5.
電子資訊時代
   6.
網路資訊時代
    
全球資訊網 Web1.0 /2.0時代
    
全球資訊網 Web3.0 時代
   
■ 第三次工業革命
二、
封面故事
   1.
「宅」經濟文化–新時代潮流
   2.
經濟景氣循環現象–適者生存
   3.
開源社群登堂入室–3D列印發燒全球
   4.
破除規模經濟魔咒–郭字倒過來寫
   5.
網路從虛擬到實體–未來已來到現在
三、
3D列印基礎入門
   1.
3D列印技術概觀
   2.
3D列印是什麼?
   3.
3D列印歷史沿革
四、
3D列印成型工藝
   1.
熔融沉積成型(Fused Deposition Modeling)FDM
   2.
光固化立體造型(Stereolithography Apparatus)SLA
   3.
數位光固化處理(Digital Light Processing)DLP
   4.
粉床噴墨3D列印(Powder bed and inkjet head 3D
      Printing)3DP

   5.
層壓實體製造(Laminated Object Manufacturing)LOM
   6.
選擇性雷射燒結(Selective Laser Sintering)SLS
   7.
直接金屬雷射燒結(Direct Metal Laser Sintering)DMLS
   8.
電子束熔化成型(Electron Beam Melting)EBM
五、
3D列印新手上路
   1.
3D列印運作流程簡介
   2.
3D列印使用材料與應用範圍
   
■ ABS樹脂
   
■ PLA聚乳酸
   
■ 尼龍 (PA)
   
■ 高抗沖聚苯乙烯 (HIPS)
   
■ 聚碳酸酯 (PC)
   
■ 環己烷二醇(共聚聚酯) (PETG)
   
■ 聚甲醛樹脂 (POM)
   
■ 聚乙烯醇 [水溶性塑料 (PVA)]
   
■ 仿橡膠高彈性柔軟塑料 (Flexible-PLA)
   
■ 原生木質複合塑料 (WOOD)
   
光敏樹脂–SLA「光固化立體造型」與DLP「數位光固化處理」專用
   
金屬粉體材料 – SLS / DMLS(SLM) / EBM 等3D成型工藝適用
   
石膏粉體材料 –「粉床噴墨3D列印」適合3DP專用
   
其他應用材料 – 生化/食材/陶瓷/特殊材料
   3.
3D列印相關應用軟體
   
■ 3D繪圖/輔助設計/建模軟體
   
■ 3D列印 控制介面軟體 & 切層分析程式
六、
入手3D列印機 & DIY指南
   1.
入手3D列印機 – 注意使用材料限制
   
■ 原廠耗材限定
   
■ PLA限定
   
■ ABS限定
   
■ PLA & ABS限定
   
■ 使用材料完全不設限
   2.
購買整台成機好,還是DIY套件好?
   3.
開源科技 - 3D列印機 DIY套件 介紹
   
■ 開源軟硬體技術 – 價格衝擊效應
   
■ 開源科技 – 自由開放的經營理念
   
■ 開源科技 – 取之於社群、用之於社群
   
■ 開源科技 – 3D列印機DIY套件「OpenTech-i3.1」
《附錄》
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3D列印夢幻的未來
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自造者時代 – 啟動人人製造的第三次工業革命
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3D列印機-初學入門指南

第五章:3D列印新手上路

3D列印運作流程簡介

  無論何種3D列印成型工藝,運作流程大致如以下方式進行︰

  首先須以3D繪圖軟體製作出「3D模型」圖檔 ─ 在工業應用上大都是使用專業的3D-CAD輔助設計製圖軟體。至於個人工作室、自造者或一般消費者,則可能會偏向選擇容易 (免費) 取得並且較易上手的精簡功能3D製圖軟體 (目前在網路上已有越來越多以開源方式授權且提供完全免費下載的3D製圖或3D輔助設計建模應用軟體)。

  或者,也可以利用「3D掃描儀」對現成的實體物品進行「3D掃描」以取得數位化的3D模型圖檔。

  網路上也有許多網站提供現成3D模型圖檔給下載,其中有一些可能會需要付費購買,然而有很多其實都是免費提供的。例如這本手冊封面上的玩具機器人、摩天輪,以及那一堆齒輪、螺絲、螺帽等等,那些其實全部都是從網路上免費下載來的。

  值得一提的是︰

  網路上越來越多由一般使用者大眾自行設計上傳到網站的3D模型圖檔,其中有一些是原本就從事設計工作的專業人士所提供,其設計造型當然具有相當程度的水準。重點是,他們很大方的提供自己的設計給免費下載。

  真正為什麼道理?

  每位設計師可能想法都各有不同︰有些也許認為提供些免費樣品打知名度吧?有的也許純粹是喜愛分享?呵~ 這可真不得而知了。但是我們比較關心的是「免費」啦!呵呵呵 ~^o^~ 對初入門新手而言,我們只需要先知道這點就夠了吧?!

  但是,當然仍須注意尊重他人的智慧財產。雖然有許多3D模型圖檔都是可以免費下載回來自印自用,然而有些3D圖的設計原創者是會在下載頁上聲明要求不准許商用途的。

  另外,其實也有不少業餘設計的原創作品也是很棒的!甚至有些作品,您也許會發現,真的不會輸給所謂職業級的設計專家。

  網路上雖然有越來越多的3D模型庫可供我們選擇下載,但是要能真正發揮3D列印機效用,無論是造型美觀亦或實用性與原創性之目的,自己能繪製3D模型圖才是最根本的關鍵要素。

  不擅長自創設計畫3D模型圖也還行,但至少要能熟悉其中一或兩種以上3D繪圖或輔助設計建模軟體的操作使用,以利隨時在需要時能自行修改從網路下載取得的現成3D模型圖 – 下載別人設計好的現成3D模型通常不會很剛好就100% 符合自己的特定需求,這個時候會操作相關3D軟體來修改成符合自己需求的零部件將會是很方便的。

  專門用來作為3D列印所使用的3D模型圖檔格式,目前市面上最通用的便是 .STL。

  雖然各家廠牌的3D製圖與輔助設計建模軟體幾乎都有自己個別專用的檔案格式,然而目前較廣為流行使用的知名軟體也大多會內建提供支援可匯入/匯出.STL格式檔案的功能,或者有相關的外掛元件可用。尤其以開源方式授權的3D軟體,通常都會支援.STL。網路上也能下載到可將各種不同3D圖檔格式轉換為3D列印所需要使用的.STL軟體,且通常都是免費的。

  有了.STL的3D模型圖檔之後,接下來便是需要以專用的「切片軟體」將3D模型圖檔進行分析切層 ─ 這類軟體取得也很容易,而且也多是採開源軟體授權方式提供免費下載使用,只有少數特定的切片軟體才是需要額外付費購買的。

  3D模型圖檔(.STL)經電腦由切片軟體分析轉換成一層層堆疊組成的數位資料稱為G-Code,中文一般可稱為「G碼」。這種G-Code堶悸漱謎h資訊實際上就是用以提供給3D列印機,每一層面要如何印製的一系列機器指令碼 ─ 堶掖q常包含了每一層需要實體堆疊的XY座標、印製速度、Z軸每層高度、填充密度、溫度,以及其他各種相關控制資訊等等。

  完成切層分析之後所生成的G-Code ( .gcode 檔案) 即可用來直接輸出給3D列印機執行印製作業。
 
圖檔

  目前市面上常見的3D列印機通常都支援USB直接連線列印 ─ 只要使用一條夠長的USB連接線將電腦與3D列印機連在一起,就能直接使用電腦上的3D列印控制介面軟體 (如上電腦螢幕擷圖) 來進行前面提到過的一系列作業程序︰首先以CAD繪製的3D圖轉換成 .STL存檔,切層分析並隨即生成相應的 G-Code 列印檔 (包括懸空列印需要的支撐材部份),然後再以電腦操作3D列印機執行印製流程等各項自動(或手動)控制作業。

  另外,有少數機種還支援藍牙或WiFi無線連接控制的功能。這種無線連接控制功能使得輕便的桌上型機種更具有方便移位的機動性。

  目前市場上也有越來越多的桌上型3D列印機,支援以LCD液晶控制面板,並配合SD記憶卡,做到離線 (脫機;不需要連接電腦) 列印。
 
圖檔

  離線列印的其中一個好處是︰不必擔心因為一邊列印一邊使用同一部電腦做其他事而在印製的半途不小心當機而中斷,造成時間與材料的浪費損失。習慣使用Windows系統的用戶應該很能體會這個無奈的特色。

  另外,假如您是擁有多部3D列印機且經常需要多部機器同時印製的「自造者」(或「自造商」),這時候離線列印功能就顯得更為重要了。因為,您應該不會想要為每一部列印機都各自準備一套專用的電腦設備來連接控制列印,那可真是很傷本又佔空間。所以能同時支援藍牙無線連接與離線列印控制功能,才是省錢又有效率的較理想做法 ─ 如此一來,您只需要有一部能操作3D模型圖檔轉換 .STL與切層分析G-Code的電腦,就能隨時以「無線」連接方式操控「無限」擴充數量的3D列印機了。

  以上所提到的3D列印相關應用軟體,在後面章節還會有更多的介紹與說明。


 
本文摘錄自 3D列印機-初學入門指南 第五章 : 3D列印新手上路

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