经过我们前几期的介绍，相信很多读者对3D打印技术已经有一定的了解了，不过这种了解还建立在抽象的技术解析和描述中。究竟3D打印是不是真的有那么神奇，真的能够“打”出万物吗？本期，电脑报评测实验室联合重庆大学自动化学院、罗克韦尔实验室对闪铸AdventurerⅢ 3D打印机进行了一番详细的评测，通过这次评测，我们可以看出目前民用级的3D打印技术究竟达到了怎样的水准，3D打印还有多远的路要走。

3D打印技术对比

    3D打印技术实际上是一系列快速原型成型技术的统称，其基本原理都是叠层制造，由快速原型机在X-Y平面内通过扫描形式形成工件的截面形状，而在Z坐标间断地作层面厚度的位移，最终形成三维制件。目前市场上的快速成型技术分为3DP 技术、FDM熔融层积成型技术、SLA立体平版印刷技术、SLS选区激光烧结、DLP激光成型技术和UV紫外线成型技术等。

    3DP技术：采用3DP技术的3D打印机使用标准喷墨打印技术，通过将液态连结体铺放在粉末薄层上，以打印横截面数据的方式逐层创建各部件，创建三维实体模型，采用这种技术打印成型的样品模型与实际产品具有同样的色彩，还可以将彩色分析结果直接描绘在模型上，模型样品所传递的信息较大。

    FDM熔融层积成型技术：FDM熔融层积成型技术是将丝状的热熔性材料加热融化，同时三维喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息，将材料选择性地涂敷在工作台上，快速冷却后形成一层截面。一层成型完成后，机器工作台下降一个高度（即分层厚度）再成型下一层，直至形成整个实体造型。其成型材料种类多，成型件强度高、精度较高，主要适用于成型小塑料件。

    SLA立体平版印刷技术：SLA立体平版印刷技术以光敏树脂为原料，通过计算机控制激光按零件的各分层截面信息在液态的光敏树脂表面进行逐点扫描，被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成零件的一个薄层。一层固化完成后，工作台下移一个层厚的距离，然后在原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂，直至得到三维实体模型。该方法成型速度快，自动化程度高，可成形任意复杂形状，尺寸精度高，主要应用于复杂、高精度的精细工件快速成型。

    SLS选区激光烧结技术：SLA立体平版印刷技术是通过预先在工作台上铺一层粉末材料（金属粉末或非金属粉末），然后让激光在计算机控制下按照界面轮廓信息对实心部分粉末进行烧结，然后不断循环，层层堆积成型。该方法制造工艺简单，材料选择范围广，成本较低，成型速度快，主要应用于铸造业直接制作快速模具。

    DLP激光成型技术：DLP激光成型技术和SLA立体平版印刷技术比较相似，不过它是使用高分辨率的数字光处理器(DLP)投影仪来固化液态光聚合物，逐层的进行光固化，由于每层固化时通过幻灯片似的片状固化，因此速度比同类型的SLA立体平版印刷技术速度更快。该技术成型精度高，在材料属性、细节和表面光洁度方面可匹敌注塑成型的耐用塑料部件。

    UV紫外线成型技术：UV紫外线成型技术和SLA立体平版印刷技术比较相似类似，不同的是它利用UV紫外线照射液态光敏树脂，一层一层由下而上堆栈成型，成型的过程中没有噪音产生，在同类技术中成型的精度最高，通常应用于精度要求高的珠宝和手机外壳等行业。

    编注：从各3D打印技术的原理、3D打印设备体积及3D打印成本来看，对于个人消费者来说采用FDM熔融层积成型技术的设备是整体成本最低且占用空间最小的，因此我们可以看到目前市面上面向普通消费者销售的3D打印机都是基于FDM熔融层积成型技术的。我们本次测试的闪铸AdventurerⅢ 3D打印机就是基于该技术的。

3D打印机结构分析

    和通常我们见到的打印机一样，3D打印机也是由控制电路、驱动电路、数据处理电路、电源及输入输出模块这几个部分构成。我们在重庆大学自动化学院罗克韦尔实验室将闪铸AdventurerⅢ 3D打印机拆解开来，对其主要元器件逐个进行分析。

    从外观来看，采用FDM熔融层积成型技术面相的个人消费者的3D打印机的结构并不复杂，甚至有点简陋，不过也正是这样的原因才能够将3D打印机的价格从几万甚至几十万美元降低到几千元人民币。目前，消费级的3D打印机主要都由PC电源、主控电路、步进电机及控制电路、高温喷头和工件输出基板这几个部分组成，外面用木板来固定，采用非密闭式铸模平台。我们测试的这款闪铸AdventurerⅢ 3D打印机相对比较高端，不仅能够通过USB连接线连接电脑进行打印控制，还能够插入储存有3D模型文件的SD卡，通过LCD打印控制界面来进行控制打印。

    我们可以看到其核心是一块采用ATmega1280-16AU（16MHz）8位AVR微处理器的主电路板，通过这块主电路板将处理后的3D模型文件转换成X、Y、Z轴和喷头供料的步进电机数据，交给4个步进电机控制电路进行控制，然后让步进电机控制电路控制工件输出基板的X-Y平面移动、喷头的垂直移动和喷头供料的速度，比较精确地让高温喷头将原料（ABS塑料丝）融化后一层一层地喷在工件输出基板上，形成最终的实体模型。

    从硬件结构上来说，闪铸AdventurerⅢ 3D打印机并不复杂，成本也并不是太高，据重庆大学自动化学院副院长林景栋教授介绍其主控制电路成本也就100元左右，一套步进电机和控制电路的成本也在100元左右，可加热的工件输出基板和喷头成本也不是太高。在得知它配备的航嘉磐石355电源售价超过200元后，自动化学院的廖孝勇老师笑着对我们说，这个电源可能是这款打印机里面硬件成本最高的配件。

工作中的闪铸AdventurerⅢ 3D打印机，其X轴和Y轴采用皮带传动，Z轴为精度更高的螺杆传动，左侧的白色塑料丝就是3D打印的原材料

原本直径为1.7mm的ABS塑料丝经过温度高达225℃的高温喷头，喷出直径为0.4mm的细丝

步进电机控制高温喷头将融化后的ABS塑料丝喷在110℃输出基板上，将输出模型的底板固定，然后开始逐层打印

闪铸AdventurerⅢ 3D打印机由主电路板、4个步进电机控制电路板、1个喷头控制电路板构成

主电路板采用标准的PC电源接口，所有步进电机控制电路板和喷头控制电路板所需的控制信号都由主电路板发出

以ATmega1280-16AU 8位AVR微处理器为核心的主电路板

单芯片的步进电机控制电路，结构也非常简单

实测3D打印机

    我们通过一系列模型的实地打印来测试闪铸AdventurerⅢ 3D打印机的打印效果、精细度、打印时间及工作噪音。首先打印的是结构非常简单的玩具小猪模型，然后打印结构和表面纹理略为复杂的冰激凌模型，最后打印结构和表面纹理相当复杂的雕塑。

    实际上，采用FDM熔融层积成型技术的3D打印机操作还是非常简单的，导入画好的3D模型（当然，现在网络上也有不少现成的模型文件提供下载），选择合适的大小比例，生成G代码后即可进行打印。由于闪铸AdventurerⅢ 3D打印机喷头喷出的细丝直径在0.4mm，因此我们在生成G代码时设置层高为0.3mm（追求最高精度的话，可设置为0.1mm）设置不同的填充率进行打印测试。

    从打印成品模型来看，打印出的产品和输入的3D模型的吻合度还是非常高的，基本上能够达到打印产品的目的。不过从打印的精细度来看，由于层高为0.3mm，各打印模型的精度并不是特别高，肉眼可见明显的分层，通过这款打印机打印出的模型只适合远观，而不可“亵玩”。对于这类打印机打印出的产品，我们还是建议在模型打印完成后对边沿进行打磨，只有这样才能够进一步提高打印模型的外表面精度。

    由于其打印速度为15cm3/h，因此填充率稍高的模型打印时间都会相当长，高度为6.7cm，填充率15％的冰激凌打印时间为1小时5分，而高度为8cm，填充率为40％的雕塑打印时间长达3小时28分，只有空心的模型玩具猪打印时间最短，22分钟即可打印完成。虽然从打印时间来看，耗时相当长，不过若要通过其他方式来构建模型花的时间可能更长，所以相对来说打印速度还是不错的。

    由于闪铸AdventurerⅢ 3D打印机拥有4个步进电机，采用的还是PC电源，因此其工作噪音相当大，单层打印时，工作噪音在65dB，而一旦喷头在Z轴方向开始移动，噪音就提升到80dB以上，还好Z轴方向的移动要待每一层打印完毕才会发生，否则光是打印噪音就能让用户崩溃。

    另外，由于闪铸AdventurerⅢ 3D打印机采用的时单喷头，无法喷出支撑料，因此在打印某些缺乏支撑的部分会出现镂空或形变，也就是说对于这类打印机来说，并不是什么形状的模型都能够打印的。如果需要打印有缺乏支撑部分的模型必须要使用双喷头的3D打印机，一个喷头喷出铸模材料，而另一个喷头则喷出可溶性的支撑料，再打印结束后，通过溶解液将支撑料溶解，才能得到最终的模型。

打印开始前，生成G代码时可选择层高、填充率和进给速度，通过调整这些参数能够部分提高打印精度。

高度为8cm的雕塑，预计打印时间长达3小时20分，实际打印时间为3小时28分

打印模型前，首先需要打印模型的底板，以保证模型能够稳稳地粘在基板上，否则会因为模型移动而导致大印失败

打印完成后，基板会移动到打印机边沿，待基板冷却后模型即可取下

打印作品分析

实际打印作品

空心的玩具猪模型，由于填充率较小，内部缺乏支撑，玩具猪的头部不能封闭，有多个缺口

填充率15％的冰激凌模型，由于结构比较简单，打印精度要求不高，“蛋筒”部分的菱形纹路和上半部冰激凌的螺旋状层叠比较清楚

填充率40％的人像雕塑，外观和和模型文件基本吻合，不过由于层高为0.3mm，精细度明显不够，只有通过后期的打磨才能让它的表面变得光滑

立体的“电脑报”三个字算是打印难度较低的模型，精度要求也并不太高，打印效果还是相当不错的

工业级3D打印机打印作品

整体结构相当复杂的模型，必须加注支撑料，否则各悬空部分均无法完成，从打印精度来看，其精细程度明显超过我们测试的闪铸AdventurerⅢ 3D打印机这种消费级3D打印机

整体结构非常复杂的模型，需要大量的支撑料，而且对精度要求极高，从实际效果来看，这至少是数十万元级的工业级3D打印机打印出来的产品，目前个人用的消费级3D打印机完全无法打印这类模型

工程师总结 王宇

消费级3D打印未成熟

    从我们测试闪铸AdventurerⅢ 3D打印机这款消费级3D打印机来看，这类3D打印机打印能够打印外形不是特别复杂的模型，但耗时较长，模型精细化程度相对较低，只能满足部分个人设计师和模型爱好者的使用需求，并不能真正达到精细化制造的水平。当然，其售价不高，打印耗材的成本也比较低，打印模型还是比较方便的，如果对模型的精度要求不高，或者有能力通过后期的手工打磨来提升模型精度，那么这样的消费级3D打印机不失为一个选择。对于动手能力不强的普通用户来说，由于并不具备购买工业级高精度3D打印机的条件，要想获得高精度的打印模型，要么付费让专业的3D打印机构帮你打印模型，要么等待技术的发展带来成本更低，精度更高的消费级3D打印机。

3D打印带来的制造业革命还很遥远

    3D打印机从上个世纪80年代发展到今天，走过了20多年，目前的技术确实能够实现高精度的3D打印，不过对于这种大众梦想中的高精度打印来说，设备成本和材料的成本非常高，远远超出了个人用户能够承受的范围。所以，即便我们看到有人通过3D打印机制造了枪支（还用不了多久），有人通过3D打印机打出了汽车，但那至少是通过DLP激光成型技术或UV紫外线成型技术来实现了，而这种技术还不是个人用户玩得起的。

    从3D打印技术的前景来看，3D打印确实有非常好的应用前景，我们甚至看到有科学家在尝试通过3D打印机复制皮肤和血管组织来修复人体创伤，不过对于普通用户和制造业来说，3D打印的大规模产业化时机还没有成熟。虽然现在航空业和汽车制造业在部分地采用3D打印技术，但其成本依然居高不下，还不能一统制造业的“江湖”。

    传闻中3D打印带来的制造业革命，离我们还有相当长的一段距离。

秀出你的3D打印梦想

    8月24日，我们在微博上开展了“秀出你的3D打印梦想，电脑报帮你实现”的活动，一周来我们收到了200多个打印梦想，由于技术和设备精度有限，很抱歉我们不能满足所有读者的心愿，下面我们将部分读者的3D打印梦想展示出来，随机抽取的3名“梦想成真”的读者名单我们将在微博上公布，敬请留意。

读者易燃易爆易碎品说：“打印我错过的电脑报。”

多么忠实的读者啊，不过按《电脑报》的体积来看，再加上需要先打印固定在基板上的底板，为了让我们的读者看清楚，还得打印立体的字，估计一份《电脑报》得打个把月，而且打出来的“纸”和“文字”都是白色的，貌似你还是购买我们的合订本靠谱一点。

读者温熙霖说：“我想打印一个水晶工艺品（其实我还没想好要什么工艺品）。”

这个……我们的打印原料是ABS塑料，你想多了，要不然我们打印的雕塑送给你行不？

读者Snow闪狐说：“打印一个床上电脑桌~~好吧，其实我更想打印一个别墅住进去。”

从现有的设备来看，床上电脑桌只能打袖珍的，因为我们能打的尺寸最大为120mm×120mm×115mm，至于别墅，实心或半实心的大概也可以，同样因为尺寸问题，抱歉你没法住进去。

读者TC小林子说：“要个什么呢？还是简单一点的，来一个马克杯吧！比较容易实现！”

确实是很容易实现的，不过这个被子不是陶瓷的，是塑料的哟。

读者微薄阳光2010说：“打印一个ATM取款机给媳妇。”

巴掌大的可以吗？

读者陈二恩说：“缺个枕套。你帮我打个枕套或者枕巾吧。要厚的哦。”

可以，不过有点硬，不知道会不会硌到你的头？

读者Touch_Pro_2说：“打印一堆3D打印机，然后卖掉，循环下去就是世界首富了。”

子又生孙，孙又生子，子又有子，子又有孙，子子孙孙无穷匮也……