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》
  ☞
3D列印夢幻的未來
  ☞
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列印相關應用軟體

■ 3D繪圖/輔助設計/建模軟體

  任何3D繪圖/輔助設計/建模軟體,都可以用來設計3D列印用的模型圖。雖然幾乎每一種3D軟體都有他們自家專用的檔案格式,然而用在3D列印的重點是在於,能否存取(匯入/匯出)或者支援轉換STL格式檔案。

  現在大部份的3D繪圖軟體都能支援直接以.STL另存新檔,或者提供匯入/匯出,或將3D模型圖轉換成.STL的功能。

  以下開始介紹幾個好用又免費的3D繪圖/輔助設計應用軟體 …

● SketchUp – Google推出的3D繪圖軟體,提供免費/付費兩種版本 ...

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 Google 推出的3D繪圖軟體 SketchUp,提供免費版本的 SketchUp Make (也有須額外付費購買的進階功能專業版SketchUp Pro),功能操作介面簡潔,然而算不上是傻瓜,卻也能夠讓一個沒有3D設計基礎的新手,透過經常練習而漸漸學成3D繪圖的熟手,並能藉以建立正確的3D繪圖觀念,對日後更進一步學習進階3D設計建模也會有很大的幫助。

☆ SketchUp 內建不支援 .STL 存取功能,但仍可透過額外安裝外掛程式“SketchUp STL” 實現 匯入/ 匯出 .STL 檔案格式的功能。
★ SketchUp 操作介面支援多國語系,包括簡/繁體中文。
◎ SketchUP Make(免費) / Pro(須付費) 主程式下載頁網址 …
  http://www.sketchup.com/download/all
◎ SketchUp STL 外掛程式下載頁網址 ...
  http://extensions.sketchup.com/en/content/sketchup-stl

● DesignSpark Mechanical – 功能強大的3D設計軟體,完全免費 …

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 「DesignSpark Mechanical」是一套以機械設計為導向的免費CAD軟體,功能十分齊全又很實用,是很值得推薦的免費3D製圖建模軟體。

  通常一般用於設計機械與結構件的CAD軟體都是非常昂貴的,而網路上許多免費3D相關軟體,仍大多以構造簡單的室內設計與教育為主。這套「DesignSpark Mechanical」則包含了諸多節省時間的好用功能,讓您的設計前所未有地輕鬆、快速且更具有創造性。

★ DesignSpark Mechanical 內建支援直接 .STL 存取。
★ DesignSpark Mechanical 操作介面支援中文/英文等多國語言。
◎ DesignSpark Mechanical 官網中文下載頁網址 …
  http://www.designspark.com/chn/page/mechanical

● FreeCAD – 機械工程與產品設計3D建模工具,開源軟體免費下載…

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   FreeCAD 是通用型開源3D (CAD/MCAD/CAx/CAE/PLM) 建模工具應用軟體,主要用於機械工程與產品設計,但也可用在工程方面更廣泛的用途上,例如建築或其他工程專業領域。
  FreeCAD 以參數化特徵建模為核心功能,以基於模組化的軟體架構實現可在不更改系統核心的前提下自行擴充擴展功能。

★ FreeCAD內建支援直接 .STL 存取。
★ FreeCAD使用介面語言支援多國語系包含簡/繁體中文。
◎ FreeCAD 下載網址 …
  http://sourceforge.net/projects/free-cad/

● 123D Design – AutoDesk出品的免費 3D繪圖輔助設計建模軟體 …

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  123D Design 是一款免費的 3D CAD 工具,您可以使用一些簡單的圖形來設計、創建、編輯3D模型,或者以一個現有的3D模型進行修改。
  123D Design打破了傳統專業CAD軟體必須以草圖產生3D模型的建模方法,並提供了一些簡單的3D模型,透過對這些簡單圖形的堆砌和編輯生成複雜形狀。

  這種「傻瓜式」的建模方式感覺有點像是在搭積木,即使您不是一個CAD建模專家,也能隨心所欲地在123D Design裡建模。

★ 123D Design內建支援直接 .STL 存取。
☆ 123D Design使用介面語言目前只支援英文。
◎ 123D Design 官網網址 …
  http://www.123dapp.com/design

● OpenSCAD – 以程式語言方式繪製3D模型的軟體,免費開源授權…

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  OpenSCAD是一個開源軟體,這同時意味著可完全免費取得,並且以開放原始碼方式發佈。OpenSCAD與我們一般所知的3D繪圖軟體有所不同,它其實是一種以編寫程式碼方式繪製3D模型的應用程式。

  由此可知OpenSCAD的3D模型圖並不是用滑鼠和鍵盤「畫」出來的,而是以一行一行的程式碼所建構成的。
之所以在此特別推薦使用這套軟體,主要是因為現今網路上有很多免費提供3D列印用模型給下載的網站,除了提供 .STL模型檔以外,其中有許多3D模型是以 OpenSCAD程式碼所建立,而以此法所建之3D模型通常還會附上模型圖的原始程式碼 (檔案格式以.scad為副檔名)。

  這種類型的3D模型程式碼檔案的好處是,可讓使用者以直接修改程式碼堛漲U項參數方式,修改變更該模型的樣式與尺寸等。

★ OpenSCAD內建支援直接 .STL 存取。
☆ OpenSCAD使用介面語言目前只支援英文。
◎ OpenSCAD 官網下載頁網址 …
  http://www.openscad.org/downloads.html

● Meshmixer – AutoDesk出品的免費3D列印模型編修製作工具 …


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   Meshmixer 是AutoDesk出品的免費3D列印模型編修工具,是一套專為3D列印模型所發展的應用軟體。

   Meshmixer適合以現有的3D列印專用檔案格式 .STL模型作多個組合併在一起,或將單一模型進行切割等編輯修改。它還提供了依據3D模型在列印機工作台上的物理位置,由電腦自動演算填上 (或也可手動補充) 懸空列印所需支撐材料的功能。

  MeshMixer 早在2011年3月就已正式發佈上市,隨後被 AutoDesk 收購之後便成為了123D 系列家族的一部份,於是使用者介面改換新設計,並加入了許多更方便好用的新功能。

★ MeshMixer內建支援直接 .STL 存取。
☆ MeshMixer使用介面語言目前只支援英文。
◎ MeshMixer 官網下載頁網址 …
  http://www.123dapp.com/meshmixer

  ● Blender – 免費開源的3D動畫軟體,包含一般3D繪圖建模功能 …

   Blender實際上是一套完全免費的「3D動畫」製作軟體,其中當然也包含了一般3D製圖設計建模功能。它是以GPL方式授權的開源軟體,支援目前市面上大部份的主流作業系統︰Mac、Linux,以及Windows。

  Blender可用於3D建模與製作3D動畫,且具備齊全的3D繪圖功能,諸如︰模型、陰影、動畫、渲染、素材、後期製作、交互式創作、播放,以及建立互動式3D模型等。

☆ Blender內建支援.STL匯出,但是不支援匯入;可另外下載安裝外掛元件即可支援匯入功能。
★ Blender使用介面支援多國語系包括繁體中文。
◎ Blender 官網下載網址 …
  http://www.blender.org/download/

◆ 官方作品展示影片:Sintel …
  https://www.youtube.com/watch?v=eRsGyueVLvQ
◆ 下圖為展示影片中主角Sintel的模型公仔–3DP全彩印製︰

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■ 3D列印 控制介面軟體 & 切層分析程式

● Repetier-Host – 功能最齊全的免費開源3D列印控制介面軟體 …

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  Repetier-Host是一套開源軟體,可完全免費下載取得。這款3D列印軟體,可說是用於目前市面上(主要以Reprap開源軟硬體為技術基礎)的大部份3D列印機當中,功能最齊全、最受歡迎、最被廣泛使用的一款3D列印控制介面綜合功能應用軟體。

  Repetier-Host可同時匯入多個3D模型(或相同3D模型複製成多個)依使用者需求在虛擬工作台底板上,進行印製前的排列定位準備工作,然後讓電腦進行切層分析,並自動生成G-Code。

  Repetier-Host的切層功能並不是由自帶的程式提供,而是採取使用外掛切片程式進行切層分析與生成G-Code。Repetier-Host在初安裝完成時便會自動將預設切片程式(Slic3r)一併安裝上,所以可以不用再另外下載。

  Repetier-Host除了支援預設安裝並自動以目前最流行的Slic3r切片程式來進行切層分析以外,另外還支援讓使用者可選擇改用另外兩套切片程式︰Skeinforge與CuraEngine (後面會再介紹這些切片程式)。

  完成切層分析並生成G-Code之後,使用者可由操作介面上選擇︰匯出G-Code 檔案儲存於電腦硬碟中備用,或也可將G-Code 檔案儲存在SD記憶卡中,提供不在連線中的3D列印機進行離線列印;當然也能依據要求設定在一完成切層分析並生成G-Code之後,便立即交由連線中的3D列印機執行3D列印工作,且連線列印過程也能很直觀的在螢幕上顯示。

  Repetier-Host操作介面具備了相當齊全的3D列印機的各種複雜控制與設定選項功能,然而在操作上仍然很直觀,使用者容易上手。支援Mac、Linux和Windows作業系統平台。

★ Repetier-host使用者介面支援多國語系,包括簡/繁體中文。
◎ Repetier-Host官網下載網址 …
  http://www.repetier.com/download-now/

● Printrun – 輕量化又操作簡便的免費開源3D列印控制介面軟體 …

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   Printrun是比Repetier-Host還更精簡的3D列印控制軟體,一樣能有3D列印機的基本控制功能,也能與切片程式整合為一體(預設slic3r),因此可用來做到從切層分析生成G-Code,到輸出列印的整個運作流程。

  支援Mac、Linux和Windows作業系統平台,幾乎所有開源3D列印機都可以使用這套軟體來做3D列印輸出控制與機器的調校。

  Printrun的簡易操作介面也可用來直接下達控制指令給3D列印機,然後再接收回傳的資料,這項功能基本上與Repetier-Host是一樣的。

☆ Printrun使用者介面語言只有英文。
◎ Printrun下載網址 …
  https://github.com/kliment/Printrun/archive/master.zip

● Slic3r – 目前最受歡迎的3D列印模型切片程式 …

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  Slic3r可說是目前市面上最受歡迎的3D列印模型切片程式。其主要功能便是將STL模型圖檔進行切層分析並隨即將其轉換為3D列印指令碼(G-Code)。

  Slic3r的運作進程大致上如下︰首先是將3D模型(STL)檔依事前設置的每層厚度進行切層分析,並將分析結果生成列印XY座標移動路徑來填充堆疊塑型進程,同時也負責計算過程中所需要的材料耗量、移動(印製)速度、溫度等各項控制資訊,然後將以上所有這些編碼成專用來傳遞給3D列印機執行的G-Code。

  Slic3r當然也是開源軟體,除了可以被Repetier-Host、Printrun這類軟體當成外掛程式整合成全功能的「3D列印控制介面」以外,也可單獨執行運作。Slic3r能不透過「3D列印控制介面」而獨自開啟讀取STL模型檔案並依使用者需求設置,將3D模型進行切層分析後,以 .gcode (G-Code) 檔案格式存檔於硬碟或SD卡備用。

☆ Slic3r使用者介面語言只有英文。
◎ Slic3r官網下載頁網址 …
  http://slic3r.org/download

● Cura – 切層分析超快的免費開源3D列印控制介面軟體 …

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  Cura是業界頗具知名度的一家開源3D列印機製造商Ultimaker公司所開發的,據稱可與市面上很多FDM型3D列印機相容。不過這套Cura主要是專為Ultimaker自家的機器所設計,當然對自家產3D列印機的支援度才是最好,所以主要是應用在基於Ultimaker 開源硬體所製造的3D列印機。軟體本身既是3D列印機的控制介面,其中也帶有切片程式功能。

☆ Cura使用者介面語言不支援中文。
◎ Cura官網下載頁網址 …
  https://software.ultimaker.com/

● CuraEngine – 切層分析並生成G-Code最快速的3D列印切片程式 …

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   CuraEngine原本是用在“Cura (Ultimaker專用3D列印控制介面)” 所內建自帶的切片程式,而Cura軟體最吸引人的特色其實就是「高速率切層分析」功能。

  網路上很多3D列印機愛好者就是為了Cura切片功能快速,於是不嫌麻煩的先用Cura進行切層分析,然後再把G-code檔案導入Repetier-Host堸鶡皝篕琣C印的工作 – 從這點就能看出Cura的快速切層分析功能是多麼的受歡迎了。

  所以,既然Cura和Repetier-Host都是屬於開源軟體。於是,好用切片功能當然就要和大家分享。因此Repetier-Host 自從V1.0版之後,便為了充分滿足3D列印玩家心願,把Cura堛漲n用切片程式引擎做成外掛元件收錄到主程式堙A讓3D列印玩家不必再如此麻煩的在Cura和Repetier-Host之間切換,而是在同一個控制介面便可完成所有的操作。

☆ CuraEngine使用者介面語言不支援中文。
◎ CuraEngine直接下載網址 …
  https://github.com/Ultimaker/CuraEngine ... master.zip

● Skeinforge – 複雜不易上手的強大切片程式; 開源軟體,免費下載 …

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   Skeinforge – 大概可以說是全球3D列印網民公認最複雜且最難上手的一款切片程式引擎了吧!

  光是從它的設置畫面上看來就很令人要退避三舍,請參考右圖,真的是很讓人「倒彈」對吧?真是很超級不友善的參數設定畫面 …

  然而,偏偏就有諸多全球知名3D列印機製造商,尤其以Reprap開源軟硬體技術為基礎的3D列印機,它們所使用的「3D列印控制介面」當中,大都會包含這款切片程式引擎。

  理由大概就是因為 …

  雖然Skeinforge參數設定還真的是有夠複雜的,也能夠很輕易的就讓人給搞混。然而,只要能弄清楚裡面的幾項關鍵參數,這款切片引擎絕對可以讓你的3D列印機印出真正酷炫的東西來!

  Skeinforge當然也是開源軟體,可以網上完全免費下載取得。

☆ Skeinforge使用者介面語言不支援中文。
◎ Skeinforge官網下載頁網址 …
  http://fabmetheus.crsndoo.com/

  另外,由於Skeinforge 是以Python程式語言所編寫的,因此可能還會需要下載安裝Python編譯器方能來正常運行。
Python編譯器的官網下載頁連結,如下︰
http://www.python.org/download/

● KISSlicer – 據稱是一款簡單易用的切片軟體,提供免費版給下載 …

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   KISSlicer據稱是一款簡單易用的跨平台切片軟體,名稱當中前三個字母KIS是Keep It Simple(保持簡單)的簡寫,接在後面的Slicer意思便是「切片」。從名稱上看來,也就能夠猜到這款切片軟體的基本精神便是︰簡單明瞭。

  然而,網路上的3D列印社群網民卻有著許多不同的意見。主要持不同意見者多是已經先用過 Slic3r的使用者,他們認為KISSlicer操作畫面整體乍看之下似乎確實「簡單明瞭」或者說「簡約乾淨」,然而當要確實使用時,其參數設定介面似乎並不如Slic3r來得直觀,而且也許在組織邏輯上與Slic3r的分類安排不盡相同,使得先前已用過Slic3r的使用者認為KISSlicer的「保持簡單」是有夠簡單,然而其實仍是不易上手。

  儘管如此,KISSlicer還是有不少的支持者,認為它的介面安排確實是很簡約且很容易上手的。

  呵~ 真是眾說紛云,各有各的支持網民。看來就只有都用用看方能夠確實明瞭什麼才是最適合自己使用了吧!

  還有一點需要注意的是KISSlicer聲稱也是採開源方式授權,然而是有條件限制的開源。免費開源授權版本有某些功能上的限制,必須額外付費取得「授權碼」然後升級為Pro級(專業版)方能使用較齊全的功能。

  例如未付費升級為Pro級專業版的KISSlicer鎖定限制一次只允許給導入「一個」3D模型安置於底板平面上進行只能列印一個單一物件模型的切層分析。假如需要安排一次列印兩個以上的同一3D物件模型,或者需要列印兩個以上不同的3D物件模型,就會需要額外付費取得授權碼之後方能解除鎖定而使用這些功能。

☆ KISSlicer使用者介面語言內建只有英文。其他語言必須自行上網搜尋下載所謂的「語言包」複製到特定的資料夾位置。目前網路上只能找到簡体中文版的語言包,然而簡体語言包除了一些詞句很奇怪無法理解以外,似乎也沒翻譯完全,許多部份仍是以英文顯示。
◎ KISSlicer官網下載頁網址 …
  http://kisslicer.com/download.html


 
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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可以直接去貴公司看產品嗎 妙妙妙
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