手把手教你开一家3D打印店

手把手教你开一家3D打印店

国内新闻2020-07-21 13:09:18

3D打印(3D Printing)技术作为快速成型领域的一种新兴技术,目前正成为一种迅猛发展的潮流。近一段时间,3D打印技术吸引了国内外新闻媒体和社会公众的热切关注。英国《经济学人》杂志早在2012年2月刊载封面文章,对3D打印技术的发展做了介绍和展望,文章认为:3D打印技术未来的发展将使大规模的个性化生产成为可能,这将会带来全球制造业经济的重大变革。很多新闻媒体乐观地认为:3D打印产业将成为下一个具有广泛前景的朝阳产业,极具创业前景。

首先,面对这样一个新兴的事务,大家肯定会有许多问题,下面就为大家列举一些简单的入门型问题进行一一解答!

▲什么是3D打印?

▲工作流程是什么?

▲材料的成本是多少?

▲优缺点都有什么?

▲如何挑选一台3D打印机?

▲▲▲什么是3D打印?

首先,“3D”指的是3个维度(3 Dimension),即3维图形,与表示平面的2D不同,3D所表示的物体通常是立体的、具备真实效果的。在机械行业中,3D和2D有着最为显著的区别。在传统的机械设计程序上,一个零件需要由设计者设计完成,并绘制好2D图纸。而在此基础之上,可以建立3D模型。3D模型可以让设计者与客户更为直观的了解到产品外观,并能通过模拟仿真的方式获得一些重要的性能参数。

打印图纸

打印模型

在典型传统加工中,机械设计者设计的零件可能会有部分结构不容易加工制造,机械工艺师会将信息反馈给机械设计师,机械设计师再修改图纸,再发生产加工,整个过程十分的繁琐。而一旦有了3D打印机,整个流程就简化了。设计者完成零件的3D模型后,就可以直接生产制造,不需要再绘制2D的3视图,不需要再描述细节的详细图,不需要工艺师的编排工序,也不需要工人加班,而且极少有结构工艺限制。

简而言之,3D打印就是一种只需要拥有三维模型,便能直接制造出实物的快速成型方法。

▲▲▲3D打印的工作流程是什么?

虽然3D打印的成型原理各有不同,但最终打印成品的流程却基本是一致的。而且对于创业者来说,成型原理可以不了解,但打印的流程却必须要清楚,因为这直接关系到一笔生意能不能接、接了是赚还是赔的问题。

具体可划分为3个阶段:数据源、打印、后期加工。

△模型设计

模型设计是3D打印的初始阶段,也是整个打印的灵魂所在。只有好的设计模型,才会具有市场。否则不论模型拥有多么精细的外观表面,如果它不符合消费者的购买意愿,那对创业者来说它也是没有多大意义的东西。因此获得一个满足消费者意愿的模型,无疑是所有创业者的头等大事。这一步做成了,生意就成功了一半。

而建模软件五花八门,消费者的想象又是各种各样,其实并不是每一种建模软件都能建立出符合消费者意愿的模型。这是被很多创业者所忽视的一点。举个例子来说,如果小明想做一个小发动机,你用3Ds max来建模,就肯定不行;而小红想要一动画电影中的角色公仔,你用Solidworks来做就肯定做不好。这样的事例还有很多,但这并非是设计者本人的实力不够,而是软件自身的功能所限。正所谓“尺有所短,寸有所长”,根据不同的消费者去选择最合适的建模软件,也是创业者需要重视的问题之一。

主流的建模软件有:3Ds max、MAYA、ZBrush、AutoCAD、Solidworks、UG、Creo等。

△后期加工

由于模型通常情况下都是异形件,而且带有很多悬空、镂空的形状,因此基本上模型在打印完成后都带着很多的支撑部分,这些部分需要去除掉。

一般的支撑部分与模型本体采用的是虚点连接,因此比较容易去除,只需用尖嘴钳、剪刀、美工刀这3个工具互相配合使用就可以轻松除下。在这个过程中要注意动作力度,不能划伤模型。

部分高端的FDM型打印机可以自动用不同的材料打印模型部分和支撑部分,这样打印出来的支撑通常是凝胶状的,在造型后可以用水冲掉。而Stratasys打印机的部分产品使用的是可溶于碱性溶液的支撑材料;3D System的Projet打印机则是使用可溶于酒精的支撑材料。

▲▲▲现阶段3D打印的材料与价格

现阶段3D打印用的材料主要以塑料为主,部分高端机器可以打印石膏和金属。

塑料——ABS、PLA

ABS:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,是最早用于桌面级FDM的线材材料。ABS线材比PLA略贵,一般在60~200元/kg左右。这里要注意的是,部分公司出品的3D打印机,只能适用同公司的线材(线材直径与喷嘴口径都是特制的),因此价格有高有低,创业者在选购时需要注意。

PLA:常指聚乳酸。这种材料为生物分解性塑料,是目前用的最多的3D打印用材料。应该是目前最便宜的塑料类打印材料,价格大致在30~180元/kg之间。

金属:可以用于打印的金属通常是延展性好的金属,如金、银、锌合金、锡合金、铝合金、铜合金等等,也有能打印钢铁的。打印的材料通常是粉末状的金属或者金属锭。但是这种打印机的造价非常贵,市场价在600万左右,在加上关税、运费和材料上的花销,总成本大致在1000万左右,因此它的加工成本也非常高。这不是普通公司或个人能够消费得起的,所以本书对于金属打印只略作提及,不再详述。

非金属:适用于3D打印的非金属材料主要有石膏、陶瓷和木材这几种(巧克力也可以算)。市面上已经出现了不少可用于打印非金属的3D打印机,如Zcorp公司出产的Zprinter660打印机,就是采取3DP技术制作的、可以用来打印石膏粉等非金属材质的3D打印机。这种机型的售价在50万元以上,目前市面上的3D打印人像馆,通常都是采用的该种打印机。尽管3D打印机的价格非常昂贵,但是它的材料却很便宜。彩色石膏粉的市场价位在35元~40元/25kg,极为低廉。

生物材料:国外媒体曾在2010年6月6日报道过由美国Organovo公司研制的、“按需打印”患者所需的人体活器官的机器。这种器官当时就被称作3D生物打印机(3D bio-printer;3D biology printer),这种打印机所用的材料就是生物材料。

生物打印机的不同之处在于,它不是利用一层层的塑料,而是利用一层层的生物构造块,去制造真正的活体组织。这一技术尚处于初级阶段,不过第一台3D生物打印机的原型机已在2009年底制造出来,并用以测试。总的来说这项技术离市场层面还太遥远。

▲▲▲3D打印的优缺点

△优势

近年来“3D打印”被炒的热火朝天,这并不是没有理由的。对比传统的加工制造方法,3D打印有其不可替代的优势,也能让“制造”这个词的定义更为宽广。总的来说,3D打印主要有以下8点优势。

不增加成本、零时间交付、

零技能制造、零废弃副产品、

优化组装、便携制造、

材料的无限组合、精确的实体复制

△缺点

任何事都有好有坏,3D打印也是如此。3D打印虽然看起来能制造万物,但其实并非如此。事实上,3D打印技术要成为主流的生产技术还尚需时日。3D打印机在21世纪初的实际使用仍属于快速成型范畴,即为企业在生产正式的产品前提供产品原型的制造,业内也这类原型称作手板,在珠三角一带是很常见的技术。据统计,3D打印机生产的产品中有80%依旧是产品原型,仅有20%是最终产品。虽然3D打印在21世纪初已取得了不小的进步,比如材料增多、打印机和原材料价格逐渐下降,但到目前为止依然是一项年轻的技术。3D打印技术只能算是现有加工技术的一项补充,而不是完全替代,在未来的很长一段时间里,二者都会相互依存。

材料有限、颜色有限

打印机价格太高、

模型太遥远、

打印品价格离大众太遥远

▲▲▲如何挑选一台3D打印机?

现在市场上可以买到的3D打印机种类异常繁多,光淘宝上的搜索条目就有20类,共1.6万多件宝贝,再加上其他网络论坛和个人出售的,可供用户选择的打印机着实数不胜数。而且每台打印机从外观到性能各不相同,价格也从几千元到几十万元不等,要从中挑选出自己想要的那一台,还真不是易事。总的来说,3D打印机可以从机型、打印性能、材料属性等方面来挑选,以下给出的几款机型在各大展会上均有不俗表现,且在玩家圈中有不错的口碑。

Solidoodle 4

Solidoodle 4相对来说算是低端3D打印机中的战斗机,如图1‑65所示。与便宜的山寨品牌来说拥有完整的金属框架,更加安全。另外,它也能够支持PLA及ABS双材质,整体打印效果也还不错。

参考价格:800美元(约5000元)。

MakerBot Replicator 2

Makerbot是一家位于美国布鲁克林的创业公司,是当今最著名的3D打印机生产商之一,也是最早进军中国市场的3D打印机品牌。他们出产的Makerbot Replicator 2定位是家用的、简易的3D打印机,其外观设计出众、性能也十分出色,支持PLA及ABS双材质,打印精度最高为0.1mm,打印尺寸也较大,可达285×153×155mm,满足大部分的使用要求,是最可靠的机器之一。但即便是入门机型,它的价格似乎也过于昂贵,对于资金短缺的3D打印创业者来说是个悲剧。

参考价格:4500美元(约24000元)。

Ultimaker 2

Ultimaker自是由三位来自荷兰的年轻Maker共同开发的,也是国际著名的3D打印机品牌。相比较MakerBot的RP2,Ultimaker 2具有更高的速度,更高的性价比,可打印更大的尺寸,同时还是一个开源的3D打印机——这也就意味着市场上可能充斥着大量的假冒伪劣产品。支持多种3D打印材料、支持WiFi连接、是一款精准、高效、快捷的开源3D打印机。对于买不起Makerbot Replicator 2的创业者来说,选择Ultimaker 2也是不错的选择。

参考价格:2500美元(约13000)元。

说了这么多相信大家对3D打印有了初步的认识,接下来要做的就是深入了解行业,做好充分的准备,在时代的浪潮里大赚一笔!

以上内容部分来自《3D打印一本通》,蔡晋李威刘建邦,清华大学出版社2016年8月出版,略有删节。

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