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2013.12.25 04:26PM

相信許多人都對(duì)3D立體列印（3D打?。┯兴?，而目前*普遍的一種立體列印成型技術(shù)就稱做”熱熔解積層法”，英文名稱是Fused Deposition Modeling，一般簡稱FDM。

FDM是一種容易理解的積層製造技術(shù)。我們可以把它理解為一種像做蛋糕時(shí)擠奶油一樣的3D立體列印方式。透過電腦控制，將3D模型轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的X/Y/Z軸移動(dòng)指令，控制列印頭移動(dòng)位置，並將加熱融化的熱塑性材料從列印頭的噴嘴擠出層層堆疊於平面上，從底部逐漸成型為立體物件。

而現(xiàn)在常見的雷射光固化成型法(SLA)，則是採用雷射光照射光硬化樹脂進(jìn)行固化成型；選擇性雷射燒結(jié)法(SLS)，採用金屬粉末為材料，利用雷射的高溫來「焊接」粉末成型。

3D立體列印機(jī)的優(yōu)點(diǎn)？

相較於傳統(tǒng)的工廠開模製造的技術(shù)，3D列印的成型技術(shù)有著以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：

能夠設(shè)計(jì)及製造傳統(tǒng)工廠難以（甚至是無法）生產(chǎn)的複雜物件。

不需要組裝，一次成型。

客製化的個(gè)人需求。每個(gè)人所需要的零件都不一樣，傳統(tǒng)製造的開模成本非常高，但是3D列印的製造方式不需要開模，所以可以做到單一化/低成本客製。

精確的實(shí)體複製。

3D立體列印機(jī)的原理？

FDM (熱熔解積層製造) 機(jī)臺(tái)可以歸類為以下幾個(gè)關(guān)鍵組件：

步進(jìn)馬達(dá)(Stepper motor)是3D列印機(jī)的主要?jiǎng)恿碓?，透過韌體控制使馬達(dá)旋轉(zhuǎn)特定角度，提供馬達(dá)在X/Y/Z軸上精密移動(dòng)，控制列印頭在空間中移動(dòng)到指定的位置。

擠料馬達(dá)(Extruder Stepper Motor)通常是另外獨(dú)立的一個(gè)小馬達(dá)，將線材(Feedstock)精準(zhǔn)的推進(jìn)列印頭中加熱融化。

列印頭(Extruder Hotend)是將塑膠線材加熱融化並擠出成型的部分，主要分成兩個(gè)部分：「加熱筒(heating barrel)與喉管(throat)」

加熱筒：裝設(shè)了加熱塊(heating block)以及加熱棒(heating rod)，並將溫度感測器(Thermistor)埋在裡面，精確的感知現(xiàn)在的溫度。當(dāng)線材被推進(jìn)到喉管的時(shí)候會(huì)接觸到加熱筒，當(dāng)溫度上升後，線材會(huì)融化而從噴嘴(nozzle)被擠出來。

噴嘴口徑有許多規(guī)格，通常口徑越大的話層高可以設(shè)定越大，列印速度快但是外觀較粗糙，相對(duì)的，使用小口徑的噴嘴可以獲得較好的表面細(xì)節(jié)表現(xiàn)。

線材(Feedstock)有許多種不同的塑膠材質(zhì)，每種材質(zhì)有不同的特性與溫度適應(yīng)性，一般常見的線材有PLA與ABS。PLA可以不用列印在熱床上，ABS則必須在熱床上較不容易翹曲。

平臺(tái)(Build Platform)為成型物所附著的平面。

大多數(shù)的3D列印機(jī)採用加熱平臺(tái)(Heated Bed)，主要是因?yàn)锳BS材料在列印過程中容易因?yàn)闇囟茸兓瘎×叶N曲，所以透過加熱平臺(tái)維持底層材料的溫度，可以有效解決翹曲的問題。有部份的機(jī)型沒有加熱平臺(tái)，主要都是針對(duì)PLA做列印使用。

主機(jī)板(Mainboard)包含步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)晶片(Stepper Motor Driver)、電路板、與輸入/輸出接頭。

常見的開源主機(jī)板有RAMPS、Printrboard、Sanguinololu與RUMBA。

電源(Power supply)為了應(yīng)付加熱的需求，通常會(huì)使用高瓦數(shù)的交換式電源供應(yīng)器(Switching Power supply)。

為了安全考量，會(huì)建議將3D列印機(jī)的接地端子連接到大樓或屋子的接地線。

框架(Frame)有非常多種不同的形式，例如XYZ直角座標(biāo)機(jī)器人、三角洲機(jī)器人等。

3D列印有什麼限制？

3D列印技術(shù)雖然能夠解決很多問題，但是畢竟還是相當(dāng)年輕的技術(shù)，有著某些先天上的限制，如下述：

強(qiáng)度。3D列印是經(jīng)由線材堆疊而成，所以各層之間僅靠線材的熱熔互相結(jié)合，沒有化學(xué)結(jié)合，所以在層與層之間的強(qiáng)度遠(yuǎn)不及XY平面的強(qiáng)度。

列印需要支撐材料。在傳統(tǒng)工廠生產(chǎn)的零件可能只需要一個(gè)簡單的治具就能將各部位組合後成型加工，但是3D列印的成型方式是「堆疊」，在製作超過45度以上的懸空結(jié)構(gòu)時(shí)需要支撐(Slic3r 中稱為 Support structure )。

列印速度。列印一個(gè)100mm x 100mm x100mm 的模型約略需要5個(gè)小時(shí)才能夠完成(約略為5立方公分/每小時(shí))。

成型精度。目前常見的3D列印機(jī)成型精度大約是0.1mm~0.4mm，列印0.1mm的精度約需要花費(fèi)4倍以上的時(shí)間，所以一般來說0.2mm是*平衡的選擇。

成型尺寸。3D列印機(jī)的成型尺寸直接受到列印平臺(tái)的大小所限制。

成本。目前雖然機(jī)器硬體與材料成本有大幅下降，但是相較於工廠大量生產(chǎn)來說，單體的製造成本仍然高昂得多。

如何獲得3D模型檔案？

自行建模。

從Thingiverse等3D列印模型分享網(wǎng)站下載。

透掃描實(shí)體獲得3D模型檔案(例如Matterform 3D掃描器)