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13d打印概念及特點

首先，隨著3D打印技術的進步，可循環材料和多材料打印成為可能；其次，掃描技術和3D技術將共同提高實體世界和數字世界之間形態轉換的分辨率，我們可以掃描、編輯和復制實體對象，創建精確的副本或優化元件。

2桌面3D打印技術發展現狀

2.1桌面級與工業級3D打印的區別

2.1.1成形技術不同

目前桌面3D打印大多采用的是FDM（熔融沉積造型）技術，即FDM加熱頭把熱熔性材料加熱到半流體性質的臨界狀態并擠出，在計算機控制下沿確定的二維幾何軌跡運動，凝固成輪廓形狀的薄層。當一層完成后，通過垂直升降系統進行下一層，這樣層層堆積粘結，自下而上就形成了一個三維實體。而工業級3D打印技術根據材料的不同采用的技術更加多變，除了FDM技術，主要還有SLA（光固化立體造型）；SLS（選擇性燒結）和3DP（三維打印）等技術。

2.1.2打印精度不同

一般而言，桌面3D打印采用的FDM技術最高精度為0.1mm，而工業3D打印所采用的SLA技術精度可達0.025mm，做到了微米級別。可以說，3D打印機的價格與其打印精度是成正比的。桌面3D打印機便攜化的尺寸和大眾化的價格在一定程度上限制了其打印精度，使桌面3D打印產品精度無法與工業級相媲美。然而，隨著技術的進步，桌面3D打印機也在成熟起來：全彩的、多功能的、專業的桌面級3D打印機不斷地出現。比如，頗受歡迎的桌面打印機Form1采用了逐層堆疊和光固化成型組合的技術而大大提升其打印產品的質量，但其材料光敏樹脂較為昂貴。

2.1.3運用材料不同

雖然目前已經有很多打印耗材出現在人們的視野中：塑料、金屬、尼龍等等，甚至食品或者醫學上的人體器官都通過3D打印的方式發揮自身的價值，但真正能夠普遍運用在桌面3D打印中使用的材料僅限于塑料，最常見的是ABS和PLA，這也在一定程度上限制了桌面3D打印產品的應用領域。工業級的3D打印用材更廣，除了塑料，尼龍、金屬、陶瓷、樹脂等等的材料都在嘗試或者已經成熟地被使用到制造中。

2.2桌面3D技術的材料特點

PLA（環保塑料）和ABS（工程塑料）是目前最為常見的兩種桌面3D打印耗材。針對幾個要素，筆者對它們進行了對比：

2.2.1綜合性能

PLA是一種環保再生材料，生物可降解，表面光澤，色彩鮮艷，氣味好聞。ABS呈亞光、無毒、具有刺鼻的氣味，但具很好的沖擊強度、化學穩定性、抗腐蝕性；電性能良好、耐熱耐磨、機械加工性能好。

3適合桌面3D打印產品設計新思維

3.1“+”思維

“+”思維是指針對桌面3D打印的特點對設計的產品造型與結構進行優化，合理設計打印過程，提升產品的質量。設計與打印時有以下幾點建議：

3.1.1做加法設計

3D打印是一種累加的成形技術，它要求設計師去用“+”的思維去創新、做設計。3D打印更適合一些累加、鏤空、扭曲、生長等復雜造型的產品。

3.1.2優化產品結構

盡可能避免大塊實體、平面的造型；同時由于桌面3D打印精度的限制，細節與薄壁結構處理時要合理，以免打印失敗。

3.1.3合理選擇分層方向

分層方向即打印時產品生長的方向，如果分層方向選擇不當，會影響模型的表面質量、強度、成形時間、支撐材料使用量以及剝離支撐的難易程度。選擇時遵循以下原則：

（1）表面質量：水平面好于垂直面，垂直面好于斜面，重要的表面要選為上表面；

（2）精度：水平方向好于垂直方向，如圓孔軸線垂直工作臺可以提高圓的精度；

（3）強度：水平方向好于垂直方向，如強度高的方向設置為水平方向；

（4）支撐：支撐面積越小越好，支撐高度越低越好，但需避免投影面積小，高度高的支撐面出現。

3.2“-”思維

“-”思維是指減少打印過程中的影響因素，提升打印效率。

（1）減少臺階效應：盡可能地使零件具有較少的斜面；以減少零件的臺階效應。

（2）減少打印支撐：使零件具有較少的懸臂結構；在設計時盡量確定好產品的打印方向，優化結構，減少或者避免支撐。

（3）減少打印時間：減少支撐和優化結構都可以減少打印時間。同時還要合理設計產品的尺寸。因為3D打印滿足所謂的“三次方增加規律”。如果我們需要2倍大的東西，我們就需要花8倍的時間和材料來打印。

4結語

3D打印技術正在飛速發展，桌面3D打印機也越來越普及，我們應該根據桌面3D打印自身的特點去設計桌面3D產品，遵循3D技術的成形規律；優化產品造型與結構；提高設計效率。

作者:花亞東張錫單位:南京理工大學設計藝術與傳媒學院