2021-08-01 20:50:52
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一、前言打算开一个系列，记录这次的学习实践经历。我希望通过和孩子一起学习3D打印（当然是我先学习，再教儿子），培养锻炼他的沟通、感知、判断、分析和解决问题的能力。也不知心中想法是否正确，但自认为这和乐高机器人教育有异曲同工之妙，便开始把心中的想法实践下去，不打算耽误学业，而是跟着兴趣走，变成一种课外娱乐，也是我和他的共同经历。这是开始，希望能够一直坚持下去。二、也许可以和儿子玩一些高级的东西（一）陪他一起玩我是一个父亲，有一个6岁的儿子。在他的成长过程中，因为工作原因陪伴并不多，但有限的时间里，我尽量的和他一起玩耍。他喜欢奥特曼，也喜欢战争游戏，在家里，每次不是拉着我玩奥特曼对战就是和我拿着用乐高拼成的战争机器对战。他是中国，我是日本，每次战斗都以我的战败而告终（有的时候他是美国，我是日本，这都是他爷爷对他的爱国主义教育，看电影：地道战、地雷战、上甘岭、英雄儿女等）。（二）喜欢设计和改造他看过电视，也读过图书，6岁的孩子知道神州飞船、空间站、航空母舰、战斗机、潜水艇、坦克，不是简单的知道（至少比媳妇儿知道的多），他还知道什么型号，甚至知道舰载机的减速钩和航母上的阻拦索。他参加了乐高机器人的培训，知道传动轴、杠杆、螺旋桨等物理构件，以及一些基本原理。他喜欢用乐高小颗粒拼装他心目中的战争机器，并时不时的将最新知识应用于武器装备的改造，什么今天加个雷达，明天弄个推进器，后天再来个空中加油机。实际上他再用乐高小颗粒，表达心中的所想。（三）我们是不是可以玩的更高级些既然喜欢设计和改造，我们是不是可以引导他玩耍的更高级，更专业，不用乐高小颗粒，自己设计并制造出更真实的飞机、大炮、舰船、奥特曼（前两天居然还给我画了一张作战海图，尽管不对，但包含什么大西洋、太平洋，也不知哪学的）。在设计和制造过程中，也学习知识，锻炼发现、分析、解决问题的能力。我们并不是玩具制造厂，也不懂如何开模，如何生产制造，怎样才能达到目的呢？直到在张大妈上看到大佬分享3D打印的经验文章，我才豁然开朗，路原来在这——学习应用3D打印。于是我开始种草了，开始深入学习研究了。三、3D打印概述及分类首先需要了解3D打印机。（一）什么是3D打印？3D打印技术是增材制造技术，它利用计算机将需打印的物体3D模型切成一系列一定厚度的“薄片”，3D打印机自下而上地制造出每一层“薄片”，最后叠加成形出三维的实体物件。它无需传统的刀具或模具，可以实现复杂结构的制造，并且可以简化生产工序，缩短制造周期。（二）3D打印原理不同类型3D打印机工作原理类同，这里以最常见的FDM型3D打印机为例，讲讲：1.对打印物体进行三维建模并生成STL文件，同时对STL文件进行切片；2.使用切片软件获取打印最外层走线路径，对内部进行走线填充；3.走线路径以G-Code文件形式保存，打印机按照文件中的G代码指令逐层打印；4.层与层之间熔融状态的打印材料因为粘性进行黏合，堆叠成所需打印的模型。打印程序图打印实物过程图（三）3D打印按成型技术分类1.熔融沉积成型（FDM），是以丝状的PLA、ABS等热塑性材料为原料，通过加工头的加热挤压，在计算机的控制下逐层堆积，最终得到成形的立体零件。这种技术最常见，技术成熟，PLA材料绿色环保成本低，可以进行彩印。不足是打印精度不高（成型精度在0.1mm-0.5mm之间），成型效率低。需要注意的是FDM技术打印机受重力影响，在打印悬空物体时易产生误差和变形，需要添加支撑结构。支撑结构去除不当，会在模型上留下痕迹，影响美观。FDM打印结构2.光固化成型（SLA），是利用紫外激光逐层扫描液态光敏聚合物，实现液态材料固化，逐渐堆积成形，实现零件制造。这种技术可以制作结构复杂的零件，时间快，精度及材料利用率高，不足是材料种类少，成本高，光敏树脂配方中会用到有毒有害化合物，固化前会有刺激气味，需要通风和防护。同样需要注意的是光固化3D打印技术也需要支撑结构。SLA工作结构3.选择性激光烧结（SLS），预先将一层粉末状材料作为成型材料铺平在工作台上，计算机控制激光器，按照预先获取的打印物每一切片层轮廓信息将粉末状材料选择性烧结成固体，升降台下降一层烧结下一个切片层，重复步骤，完成打印成型。SLS打印结构4.分层实体制造（LOM），以薄片材料为原料，如纸、金属箔、塑料薄膜等，在材料表面涂覆热熔胶，根据每层截面形状进行切割粘贴，实现打印物体的成型。该技术打印速度快，可打印成型大尺寸物体，但材料浪费严重，表面质量差。LOM打印结构5.电子束选区熔化（EBM），是在真空环境下以电子束为热源，以金属粉末为成形材料，通过不断在粉末床上铺展金属粉末然后用电子束扫描熔化，使一个个小的熔池相互熔合并凝固，不断成型成完整的金属物体。该技术可以打印结构复杂、性能优良的金属物体，不足是尺寸受到粉末床和真空室限制，无法大尺寸。6.激光选区熔化（SLM），该技术与电子束选区熔化成形技术相似，也是基于粉末床的铺粉成型技术，但热源由电子束换成了激光束。该技术同样可以成型结构复杂、性能优异、表面质量良好的金属物体，但也无法打印出大尺寸物体。7.金属激光熔融沉积（LDMD），以激光束为热源，通过自动送粉装置将金属粉末同步、精确的送入熔池中，伴随着激光移动，粉末在熔池中熔化凝固，形成需要形状。该技术可以成型大尺寸金属物体，但是结构相对简单。8.电子束熔丝沉积成形（EBF），在真空环境下，以电子束为热源，金属丝为材料，通过送丝装置将金属丝送入熔池并按设定轨迹运动，直到制造出目标物体。该技术效率高，成形物体内部质量好，但是精度及表面质量差。当然还有一些其他类型的3D打印机，比如DLP数字光处理打印机、3DP粉末粘合打印机、CLIP连续液面制造打印机，这里有不一一介绍了。主要3D打印机对比四、和孩子一起学习需要怎样的3D打印机我们对3D打印机有了概略了解，也知道了有哪些类型，但想和孩子一起使用（家庭使用），该怎样选择？（一）成型速度总的讲，CLIP、DLP、SLA类3D打印机具有相对优势，属于第一梯队，且CLIP＞DLP＞SLA；SLS、3DP、LOM打印成型速度也还可以，算是第二梯队，相对用时较长的是FDM。（二）打印机耗材从耗材材质与成本看，FDM是最适合的。1.FDM通常采用热塑性塑料，其中比较常见的是PLA。它是聚乳酸材料，采用可再生资源（秸秆、玉米）制作的新型生物降解材料，环保，对人体无害，加热不产生刺激性气味，并且应用范围广，生产技术纯，成本价格便宜，适合有儿童的学习使用。2.SLA打印机采用光敏树脂成本相对较高，并且光敏树脂液体材料大多添加了有害添加剂，在未固化成型时，会发出刺激气味，需要做好个人防护措施和环境通风（固化后还是安全环保的）。3.LOM打印机使用热敏纸等材料，成本较高，并需要配合大量胶水，在加热时会产生刺激性气味。4.金属粉末耗材相对成本较高。不同技术耗材打印成本比较（三）打印机成本FDM打印机构件没有激光原件，造价相对更低，最便宜的甚至低至千元以内。（四）打印精度从精度来讲，SLA相对较好，可以打印手办等物品，FMD要差一些，但经过后期处理，还是能大体克服一些不足。（五）市场主流当今市面上应用比较多的3D打印机是SLS、SLA、DLP、FDM四种3D打印机，按照用途可分为两类：一类是高精度工业打印机，比如SLA、DLP、SLS；一类是以FDM、SLA（用于工业打印机更多）为主的桌面级3D打印机。不同技术性能对比经过上述对比分析，综合考虑看，FDM类型3D打印机尽管精度稍弱，成型速度略慢，但市场占有率高，打印成本适中，具备良好的环保性，更加适合儿童学习、操作和使用，这也是我下步选购的重点。五、市面桌面级3D打印机（FDM）分析那么市面上的桌面级3D打印机又有哪些可供选择的呢？这里和大家交流下学习了解下，我所掌握的7大品牌14款机型（以FDM为主）。（一）UP系列3D打印机是由北京太尔时代科技有限公司推出的桌面级3D打印机产品。该公司来自清华团队，主要生产EME（类似FDM）工艺3D打印机，在国内相对名气不出众，但在国外以贴牌形式售卖产品却很红火。它的产品主要有2个款型：1.太尔时代 UP Plus 2 3D打印机 旗舰级产品，性能稳定，打印精度满足常见需求，成型厚度在0.15mm，打印尺寸为140×140×135mm。参考价格打印成本17元，PAL材质价格还会下降基本技术参数2.太尔时代 UP mini 2 3D打印机 参考价格mini型3D打印机，整体略小，有一个恒温箱，带空气过滤功能（使用更加放心托底），成型尺寸也略小120×120×120mm，当然价格更加便宜。主要技术参数（二）Mbot系列3D打印机是由杭州铭展网络科技有限公司推出的桌面级3D打印机，这家公司是以制作开源Makerbot兼容机型起家，具备不错的自主研发能力，当前MBot Grid 4 参数也不错。3.MBot3d 打印机 Grid 4桌面级FDM整机办公家用立体打印机 参考价格铝合金高端大气的黑色，成型尺寸较大在200×210×190mm，层厚最小0.1m，打印精度可以支持到0.1mm。主要参数（三）Creator、Dreamer系列3D打印机是由浙江金华闪铸科技有限公司推出的3D打印机，性价比高，两个系列有些许不同，其中Creator分为1代和2代，是双喷头打印机，可大双材质和双颜色，Dreamer则是更新一代的3D打印机，在稳定性、外观成型尺寸上有所提升。4. 闪铸科技 金刚狼2/Creator Pro 2 独立双喷头3D打印机闪铸科技金刚狼2/Creator Pro2独立双喷头3D打印机桌面级高精度准工业级大尺寸闪铸3D打印机5299元天猫精选去购买具备双喷头，可以打印双色材质以及双材质，打印精度为0.2mm，层厚为0.1mm，配有成型平台加热板，能够让模型更好的附着在板上，不会轻易走型。基本参数一般的打印需求还是可以满足5. 闪铸科技 梦想家/Dreamer
单喷头/双喷头桌面级三d打印机 闪铸科技梦想家/DreamerNX单喷头桌面级三d打印机高精度大尺寸学生儿童教育无线3d打印机家用准工业级4049元天猫精选去购买闪铸科技梦想家/Dreamer双喷头3D打印机高精度大尺寸工业级双色打印家用学生4549元天猫精选去购买新一代旗舰机型梦想家，有稳定的恒温箱，打印精度上达到0.1mm，更加实用，有两种型号双喷头和单喷头，目前正在搞活动。梦想家单喷头机型参数梦想家双喷头参数（四）Makerbot系列3D打印机Makerbot，桌面级3D打印机行业标杆，被Stratasys合并，打印机在质量上、参数上都是业内较好的，但是就是价格贵，基本上3万起步。它与其他厂家最大的不同是它经营着全球最热闹的3D模型社区thingiverse，它天生就是霸主地位。6.MakerBot Replicator+ 桌面3D打印机 MakerBotReplicator+桌面3D打印机28988元京东去购买 大尺寸的打印机295×195×165，高精度，配合黑色铝合金外观，确实是不错的产品。基本参数7.MakerBot Replicator Z18 桌面3D打印机 MakerBotReplicatorZ18桌面3D打印机57500元京东去购买 打印尺寸相当大的3D打印机，还具备高精度，就是价格感人。基本参数（五）Cube系列3D打印机与Makerbot类似，是打印巨头3D Systems推出的桌面级3D打印机，设备尽管贵，但在外观质地，打印尺寸上有着优势，对想制作大尺寸模型的朋友讲，这是个充满诱惑的选择。作为国际3D打印界双巨头之一，研发稳定可靠，价格比Makerbot要便宜些。8.CubePro 3D打印机网络参考价成型精度算是FDM打印机中非常高的了大概可以维持在0.07mm，这和不少国产品牌已经不在一个数量级上了。它的打印成型尺寸也是不小，同时它可以安装多个打印喷头，最多3个，实现3种颜色、2种材料的打印。参数上看出，它果然是国际大品牌，确实非常牛它的打印效果也是非常不错（六）创想三维CR系列3D打印机深圳创想三维科技股份有限公司推出的3D打印机型，它包含封闭式一体机和组装机，性价比较高，特别是组装DIY打印机，价格更是低点，同时它的机器还拥有着不错的打印精度0.1mm，但是它主要还是单喷头打印为主。9.创想三维 CR-10max高精度大尺寸3d打印机 创想三维CR-10max高精度大尺寸3d打印机全新升级自动调平家用桌面级创客3D打印机黑色5799元京东去购买 大尺寸的FDM3D打印机，它的打印精度在0.1mm，打印尺寸高达450x450x470mm，算是打印界的巨无霸了。参数表10.创想三维Ender-3V2打印机 创想三维全新升级3d打印机桌面级创客家用机教育三d打印机ender-3V2工业级Ender-3V2（升级款）1649元京东去购买 开放式机身，组装毫无困难，打印精度尚可，最关键的是价格便宜。满足基本需求的参数，后期改造潜力巨大11.创想三维CR-2526云智能高精度3d打印机 创想三维CR-2526云智能高精度3d打印机教育企业家用静音打印多功能3D打印机白色3799元京东去购买 封闭式打印机箱，一体式免安装，相对静音的打印以及断电续打这些功能，让该打印机算是不错的打印机。（七）极光尔沃A系列3D打印机极光尔沃科技公司我国3D打印行业新锐品牌，首家桌面级3D打印上市公司。12.极光尔沃A6 工业高精度3D打印机 极光尔沃A6工业高精度3D打印机桌面级教育企业金属框架黑色官方标配4650元京东去购买 300×200×200mm的打印尺寸，配合可以低至0.05mm的打印精度，5点辅助调平让这款机型成为不少人的选择。它的打印作品还是非常细腻13.极光尔沃 A3S高精桌面快速立体 3D打印机
极光尔沃A3S高精桌面快速立体3D打印机设计创意打印模具学生创客教育家用孩子礼物A3S升级加大（白色）官方标配1980元京东去购买 DIY3D打印机，好在价格便宜，打印精度不错，并且组装模块化，不是太难。14.极光尔沃新品A8L 准工业大尺寸高精度3D打印机 极光尔沃新品A8L准工业大尺寸高精度3D打印机桌面级教育企业专用白色官方标配7980元京东去购买 品牌中坚力量，主打机型。数据不错六、我选择的品牌和型号从上述7大类14款机型就算是我的海选范围。选择一款合适的3D打印机主要考虑以下因素：1.价格、2.品牌、3.打印精度、4.组装难易程度、5.使用广泛度。我的目标是选择价格在2000-4000元的机型，单喷头或者双喷头均可（个人认为双喷头有点鸡肋），同时打印精度在0.1mm以内，一体式封闭打印机箱（免安装和调试），具备良好的售后和指导。结合自身需求，对比参数，最终我选择了闪铸旗下的梦想家单喷头打印机，在7月31日-8月1日刚好还有活动，价格在2999，刚好符合我的需求（实际上我是提前一天就下单了，写文章看到搞活动，向后台申请了保价，成功退款350）。到货了七、后记选购打印机已经完成，打印机到货，接下来就是研究学习如何使用。这是第二步，也是关键的一步，希望在今后的时间我能够学习并掌握，再进入下一步，和孩子一起打印制造。