3d打印的低成本快速原型制造

作者：Mike Hudspeth,，IDSA    來源：《Cadalyst》雜志
在您全力以赴地設(shè)計完自己的方案,，此時您認為自己獲得所有需要的成果,，這時，你覺得有必要親手觸摸一下實體原型的感覺了,。這時,，你要做出幾項選擇。在所謂美好的“老時光”（以往經(jīng)歷中）,，你需要制作完整的詳圖,，將詳圖發(fā)給機加工車間，讓車間制作模型,。這樣的方式需要幾周才能獲得返回的模型,，再尋找是否需要做出修改。這樣需要幾次反復(fù),，你才有足夠的信心在設(shè)計方案上簽字,，然后開始預(yù)備性加工。然后,，你必須有足夠的原型以供進行測試,。

機加式方式可以為你提供這個能力，但是此時如果需要做出修改,，則這個過程的成本高得可怕而且十分費時,。滑稽的是,，那些所謂美好的“老時光”（以往經(jīng)歷）聽起來不再美妙,。但是，如今的做法已經(jīng)完全不同,，您會做的更好,。

我們可以做得更好。我們擁有了正確的技術(shù),。我們的原型制作工作比以前更好,，而且也不會花上600萬美元。今天,，我們可以采用快速原型方法,。什么是快速原型方法呢？這就要略加說明了,�,？焖僭�型（RP）是唯一一種從20世紀繼承下來的最令人興奮的技術(shù),！可以將它設(shè)想為《星際迷航》中的復(fù)制機的早期階段。這是一種可以制作出你想要的任何原型的設(shè)備,，而且無需花費高昂的加工成本,。

內(nèi)在技術(shù)
當然，不同的快速原型設(shè)備采用不同的技術(shù),。其中絕大多數(shù)均采用了venerable stereolithography（STL）文件格式,。
這種文件格式可讓RP制造設(shè)備能夠?qū)⒛愕挠嬎銠C模型切成薄層，有些薄層不足0.005英寸,，并能夠讓RP制造設(shè)備逐層構(gòu)建和堆疊這些薄層,，直至整個部件制作完成。這個過程稱為添加材料制造工藝,。它通過添加材料來制作部件,。
另一項技術(shù)就是光敏樹脂激光選擇性固化,，這項技術(shù)采用激光器來加工的光敏固化樹脂,。一些原型制造設(shè)備采用了粉末材料，粉末可以在光作用或電作用下熔結(jié),。其它一些設(shè)備采用了通過加熱噴頭輸出的精細塑料條,。還是一些其它設(shè)備可供使用，但這里我將只集中討論這些,。
所有RP設(shè)備中共同的一件事是其高昂的成本（一些設(shè)備耗資數(shù)十萬美元）,。其它共同的顯著特性是昂貴的原材料以及必須嚴格控制的工作環(huán)境。從以前來看,，這些方面都導(dǎo)致RP只能成為專業(yè)型供貨商的小宗生產(chǎn),，但時代不同了。價格正在下滑中,。在過去幾年,，一場靜默無聲的革命正在進行當中，并且將會給所有人帶來大范圍的影響,。

桌面三維打印機的價格目前已經(jīng)降到3萬美元以下,。這些三維打印機與常規(guī)RP設(shè)備的差別在哪里呢？三維打印機通常不需要提供嚴格控制的環(huán)境,。其原材料也不昂貴,，雖然這方面也會有一些異議。但很不幸的是,，這些打印機所制造的部件一直沒有很高的分辨率,，達不到那些高價設(shè)備的水平，表面光潔度也不夠好,。但相對于僅僅只有RP設(shè)備幾分之一的價格來說,，已經(jīng)可以供你制作出設(shè)計方案的實體模型了,。而且，如果你需要制作大量的RP,，則不必多想,，自行購買設(shè)備比較劃算。我們來看一些其它的機型,。

相關(guān)廠商
很明顯,，我不能一一詳述低成本RP設(shè)備的所有制造廠商，但我將講到一些突出的廠家,。第一家,，也有可能是最貴的一家，就是Stratasys,。Stratasys（3萬美元,，圖1）正在持續(xù)降低其專業(yè)RP設(shè)備的價格。雖然目前已經(jīng)提供了多項技術(shù),，但Stratasys所使用的是熔融沉積制造技術(shù)(FDM),。它采用了從加熱頭中抽出的工程塑料細絲來編織每一層。其分辨率通常限制在±0.005,，如果您在設(shè)計中采用了圓滑的曲線,，則將會最終獲得絕大多數(shù)的RP技術(shù)中都會表現(xiàn)出來的較不理想的階梯現(xiàn)象。由于塑料細絲的熔融作用,，模型還會呈現(xiàn)相當多孔的紋理,，但你可以用于溶劑將這些孔密封住。

通過追蹤計算機模型的每一層,，你就可以制作出可把玩于手中的精
妙實體模型,。
Z Corp.公司在幾年之前進入低成本RP市場并獲得了相當大的成功。這家公司贏得所有人都歡迎的一項著名成就：能夠在同一RP模型上以多種顏色進行打�,。▓D2）,。這種能力讓您可以根據(jù)圖片制作模型，或表現(xiàn)出諸如超量模鑄的模型,。已經(jīng)有許多家公司在采用這項技術(shù)來快速實現(xiàn)設(shè)計方案的可視化表現(xiàn),，而且避免了上漆過程。Z Corp的多款打印成型機均采用以膠粘劑粘在一起的粉末以及浸滲劑來制作模型,，這便是能夠處理色彩的主要原因,。其打印頭非常類似于噴墨打印機的打印頭。這項技術(shù)非常出色,。其分辨率相當好,，但紋理卻略顯粗糙。

Z Corp.具有以你想要的任何色彩組合制作模型的獨特能力,。
市場參與者越來越多
除了我上面提到過的以外,，還有一些其它設(shè)備類型,。其中一款甚至能夠用糖來制造模型（糖尿病患者小心！）,�,？扇藗冇眠@樣的模型來做什么呢？醫(yī)生使用RP來制作匹配程度更好的假體,。廚師們用RP來制作精美的裝飾品以及從前無人可以做到的食品組合,。
你可以盡量做到自己想做的一切，設(shè)計和構(gòu)建自己的塑料模型組件,。實際上,，低成本RP技術(shù)擁有許多用途。唯一的限制只是你自己的想像力而已,。