3D列印其實沒那麼神秘，看了這篇文章後你就知道是怎麼回事了
本期意圖客「裝備控」欄目為您解開光固化3D列印的秘密……
聖經里說上帝用了6天創造了天地萬物和各類生命，而上帝唯獨將自己的創造力賦予他的傑作——人類。
然而當人類進入工業時代後，工廠流水線幾乎能生產出我們需要的任何東西，似乎我們沒有必要再自己創造什麼，只要買買買就可以了，於是產品漸漸成為了主人，反過來控制著使用者的需求和思維方式。人類的創造力也越來越集中到一小部分擁有資源的精英手中，大部分人則在漸漸喪失創造的力量。
卓別林的電影《摩登時代》里連吃飯都不用自己動手了
隨著信息化時代的到來，電腦和互聯網在一定程度上使普通人擁有了在這個0和1組成的虛擬世界裡施展創意的可能，但如果要把計算機里創作的藝術作品或設計的產品變成現實世界裡實實在在的東西卻並非易事，因為模具、流水線、人力、原材料都不是一個普通人能隨意使用的資源。
3D列印技術的出現，使人類有史以來第一次擁有了腦子想什麼，手中就能拿到什麼的可能。每個普通的家庭都可能成為一個小工廠，每個人可以根據自己的需求和想法製造獨一無二的產品或藝術品，這將會是一次新的工業革命，將是人類創造力的空前解放!雖然這一切還只是剛剛開始，但前進的車輪已經開始轉動。
說了些空話後，給大家看一些乾貨：
這是雞蛋大小的恐龍頭骨，尖厲的牙齒令人膽寒。
網遊人物頭像，瞳孔、牙齒、小舌頭細節清晰。
一枚精緻的戒指。
ZIPPO打火機大小的教堂建築模型。
鏤空的國際象棋棋子和士兵頭像。
只有指甲蓋大小的魔幻角色頭像。
這些東西都是這款名為MINI Q的3D印表機的傑作，這個神奇的傢伙擁有小巧簡潔的外型，剛拿回家時，老婆高興得以為我為家裡添了一台榨汁機……
接下來，我為大家揭開這種光固化3D印表機的秘密，不感興趣的女同學也不要急著走開，這會是很有趣的一堂課。
材料
有人說女人是水做的，有意思的是光固化3D印表機用來「造物」的材料也是「水」，當然這不是一般的水，而是一種名為光敏樹脂的液體。顧名思義，這種樹脂具有對光敏感的化學特性，在紫外線光的照射下樹脂會由液態轉變為固態，有了這一魔法般的特性，接下來要解決的就是如何讓這種固化過程在一個可控的條件下進行。
光固化3D印表機所使用的光敏樹脂材料
通過配套顏料可以給樹脂上色
建模
目前計算機3D建模技術已經相當成熟，相關軟體也很豐富，入門級的免費建模軟體123D Design只要通過簡單的學習便能上手。普通人也可以在計算機里根據自己的想法，設計製作出各種各樣的3D模型。而這些3D模型就是3D列印的藍圖和DNA，只要我們能讓液態樹脂按照設計好的藍圖固化成型，那就有戲了。
入門3D建模軟體123D Design
切片
為了能讓大家更直觀的理解3D列印切片成型原理，我們先插播一堂烹飪課，來！大家一起切土豆，如果我們的刀功足夠好，能把每一片都切得如同紙一樣薄，然後一張張平攤在桌面上，那麼我們就能看到原來的土豆被分解成了一個個大大小小形狀不一的平面圖型。
做一道小學數學題，如果一個土豆高10厘米，把它按0.1毫米每片的厚度來橫切，那我們可以把這個土豆切成多少片？答：1000片。
接下來是手工課，我們把這1000個平面圖型一個個按輪廓描畫在0.1毫米厚的白紙上，然後用剪刀剪下，再按照原來的次序一層一層疊起來，我們就能得到一個和被切開的土豆一模一樣的紙土豆。
這一輪折騰大家應該明白了吧，3D列印成形的基本方法就是這種切片法，無論多麼複雜的3D模型其實都可以像土豆一樣，通過切片的方式轉換成平面圖形，然後通過將這些平面逐層複製就能精確的生成與3D模型相同的實物。
同學們！能說清楚這個原理不容易啊，老師喝口水，歇一會兒，大家順便掃個二維碼關注一下意圖客或點個贊什麼的。
成形
現在我們有了材料，又有了藍圖，還有了切片法，3D列印的基本條件都具備了，然後來看看光固化3D印表機是如何工作的。
首先3D列印軟體會將我們製作的3D模型自動按0.1毫米的厚度切成片，轉換成一張張平面圖形，然後能發出紫外線光的液晶顯示屏會一張張依次顯示這些平面圖形。當第一層的圖形顯示在顯示屏上時，顯示屏上方儲液槽內的光敏樹脂就會按照這個圖形被曝光固化為一層0.1毫米厚的薄片，並附著在固化成型托板上，然後升降軸會將托板連同固化完成的樹脂薄片一起抬起，讓液體補充進來。托板再次放下後第二層的圖形將顯示在顯示屏上，第二層樹脂相應曝光固化，併疊在第一層之上，如此曝光、固化、疊加，曝光、固化、疊加不斷重複，光敏樹脂就在計算機和3D印表機的控制下將一層層平面拼疊成了與3D模型一模一樣的實物。而在3D列印的過程中，你會新奇的發現原本空空如也的托板下，會慢慢「長出」你創造的寶貝。
實戰
原理雖然簡單，但實踐起來總是問題多多，困難重重，接下來分享一下我的3D列印案例。
我列印的第一件作品是一位美麗的女士，由於我還沒有高級3D建模能力,所以我在網上下載了她的3D模型，在一次又一次的失敗後，我漸漸掌握了切片角度和支撐設計技術（這些將在以後的文章中和大家詳細分享經驗）
在不懈努力後，我最終成功的列印出了這件作品，我稱他為「沉睡的夏娃」
作為軍模愛好者，3D列印技術在模型製作上的應用對於我們來說具有極大的吸引力。設想一下，有朝一日，我們能夠自己設計軍模、列印軍模，那會是什麼樣的成就感。雖然目前的3D列印技術在材料、精度、速度、支撐等方面依然還處於原始階段 ，但我仍然運用現有的技術做了一些有趣的嘗試。
在網上找到了我的最愛 —— 虎式坦克的3D模型後，我對這個模型進行了更適合於3D列印的改造，在計算了切片角度、加上了支撐後，開始列印！在漫長的等待後，我得到了第一輛3D列印的虎式坦克模型，雖然列印結果仍有很多問題，但坦克的輪廓基本成形了，這是3D列印軍模的第一縷曙光！
TAG:意圖客 |