3D打印機(jī)購買時(shí)應(yīng)考量的因素

　　在選擇3D打印機(jī)時(shí)，設(shè)備本身的關(guān)鍵性能指標(biāo)也是重要的考量指標(biāo)。

　　打印速度

　　打印成本

　　細(xì)節(jié)分辨率

　　精度

　　材料性能

　　能夠打印的顏色

　　購買3D打印機(jī)需衡量的因素——3D打印速度

　　根據(jù)快速成型設(shè)備制造商的不同，或者采用的3D打印技術(shù)的不同，3D打印速度的衡量標(biāo)準(zhǔn)是不同的。有些用來指示在Z軸方向上打印一定高度所需的時(shí)間（針對(duì)單次3D打印任務(wù)而言），通常用英寸/小時(shí)、毫米/小時(shí)來表示。那些具備穩(wěn)定的垂直方向建造速度的3D打印機(jī)普遍喜歡采用這一技術(shù)參數(shù)，基本不受被打印物體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度和單次打印部件的數(shù)量的影響。這種3D打印機(jī)是手板模型3D打印的理想選擇，因?yàn)樗鼈兛梢栽谟邢薜臅r(shí)間內(nèi)快速制作出數(shù)量可觀的、各種各樣的模型，方便設(shè)計(jì)溝通、討論和對(duì)比。

　　另外一種衡量打印速度的技術(shù)參數(shù)是指打印特定物體或者特定的體積所需的時(shí)間。一些3D打印機(jī)可以快速打印單個(gè)的、簡單結(jié)構(gòu)的物體，多采用這種指標(biāo)。但是這種類型的3D打印機(jī)在遇到打印數(shù)量增加或者結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的打印任務(wù)時(shí)，打印速度就會(huì)明顯下降，因此不適合用于打印速度要求較高的手板模型的快速成型。

　　購買3D打印機(jī)需衡量的因素——3D打印成本

　　打印成本通常用單位體積所需的費(fèi)用來表示，比如***元/立方英寸或***元/立方厘米。即便使用同一臺(tái)3D打印機(jī)，由于受到成型件結(jié)構(gòu)的影響，單個(gè)成型件所需的費(fèi)用也是千差萬別，因此3D打印服務(wù)的報(bào)價(jià)經(jīng)常以典型物體打印價(jià)格或者平均水平的價(jià)格來呈現(xiàn)，也就不難理解了。如果需要對(duì)報(bào)價(jià)進(jìn)行對(duì)比，可以提供您自己經(jīng)典樣件的一套STL數(shù)據(jù)讓供應(yīng)商進(jìn)行報(bào)價(jià)，并清楚地知道不同報(bào)價(jià)所包含和不包含的內(nèi)容，從而選擇的供應(yīng)商。

　　有些供應(yīng)商提供的報(bào)價(jià)只包含了成型件所需模型材料的費(fèi)用，而不含支撐材料或者3D打印過程中產(chǎn)生的其他損耗的費(fèi)用，這種報(bào)價(jià)不是真實(shí)的、zui終的報(bào)價(jià)。不同的3D打印工藝的材料利用率差異很大，因此，實(shí)際的材料使用成本是衡量報(bào)價(jià)的另外一個(gè)重要參考。

　　一些塑料件3D打印過程中需要同時(shí)消耗材料制作模型和支撐，支撐是一些稀疏的、用于支持成型的結(jié)構(gòu)，可以通過后處理輕松去除。相比其他塑料件成型工藝，3D打印的方式所使用的材料相對(duì)較少，浪費(fèi)也較少，因此材料利用率更高，成本更低。

　　還有一些塑料件3D打印工藝會(huì)損耗大量的支撐材料，因此往往采用不同性能的模型材料和支撐材料，支撐材料相對(duì)價(jià)格更低一些。去除支撐的方式有融化、溶解、水壓破除等，可能會(huì)用到強(qiáng)烈的腐蝕性化學(xué)品，要求特殊的處理方式和預(yù)防措施。水壓破除的方式要求有水源和排水渠，無疑會(huì)增加場(chǎng)地建設(shè)費(fèi)用，而且這種支撐去除方法對(duì)人工勞動(dòng)要求比較多，還容易造成精細(xì)部件損壞或者支撐無法去除干凈的問題。zui快、zui有效的支撐去除方法是融化蠟質(zhì)的支撐，在特殊的后處理烤爐的幫助下，蠟質(zhì)支撐可以快速融化并被輕易去除，深藏在成型件內(nèi)部凹陷處的支撐也不在話下，而不會(huì)對(duì)成型件的細(xì)節(jié)與復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損害；去除蠟質(zhì)支撐不需要化學(xué)品，融化出來的支撐材料可以視作普通垃圾，不需要特殊處理。

　　警惕那些在成型過程中使用高價(jià)的模型材料制作支撐的3D打印機(jī)，因?yàn)樗鼈儠?huì)大幅增加整體打印成本。成型同樣體積的樣件，它們所需要的材料和損耗的材料明顯更多。

　　購買3D打印機(jī)需衡量的因素——3D打印細(xì)節(jié)分辨率

　　3D打印機(jī)提供的zui令人費(fèi)解的指標(biāo)之一是“分辨率”，應(yīng)謹(jǐn)慎使用。簡單舉例，分辨率的表述有DPI （dots per inch，每英寸的像素點(diǎn)），Z軸方向?qū)雍?，像素大小，射束點(diǎn)大小，點(diǎn)直徑等。在同類3D打印機(jī)對(duì)比時(shí)，這種表述可能有幫助，但是如果用來考量多種3D打印技術(shù)則不太適用。

　　其實(shí)，的對(duì)比方式是目視檢查不同3D打印技術(shù)的樣件，尋找是否存在剃刀般鋒利的邊緣、清晰的角、zui小的特征尺寸、薄壁件質(zhì)量和表面光潔度。采用一臺(tái)便宜的數(shù)字顯微鏡來檢查很有效，顯微鏡能夠放大細(xì)節(jié)特征用于對(duì)比。在3D打印功能測(cè)試模型時(shí)，成型件能夠如實(shí)地反映設(shè)計(jì)特征是關(guān)鍵性因素，如果成型件度或分辨率不夠，有些功能測(cè)試的結(jié)果的準(zhǔn)確性也會(huì)隨之降低。

　　購買3D打印機(jī)需衡量的因素——3D打印精度

　　3D打印采用的是逐層疊加的方式，利用合適的材料快速制作成型件，這一過程中有一定的變數(shù)，比如材料收縮，因此必須在打印過程中加以補(bǔ)償來確保zui終成型件的精度。

　　使用粉末材料的3D打印機(jī)所使用的粘合劑，通常不易收縮變形，因此成型精度一般比較高。塑料件3D打印技術(shù)通常使用熱源或者/與UV光來處理打印材料使之成型，這一過程產(chǎn)生的額外變數(shù)會(huì)影響成型精度。成型件的大小和結(jié)構(gòu)也會(huì)對(duì)精度產(chǎn)生影響。一些3D打印機(jī)可以為特殊的幾何結(jié)構(gòu)提供不同級(jí)別精度的打印模式。

　　3D打印機(jī)制造商提供的精度參數(shù)是基于實(shí)驗(yàn)測(cè)試的數(shù)據(jù)，而實(shí)際成型精度會(huì)因?yàn)槌尚图慕Y(jié)構(gòu)復(fù)雜程度而變化，因此我們?cè)谶x擇3D打印機(jī)時(shí)，很重要的一點(diǎn)就是明確我們實(shí)際應(yīng)用的精度要求，然后用這一精度要求作為衡量指標(biāo)。

      購買3D打印機(jī)需衡量的因素——3D打印材料的性能

　　請(qǐng)注意，目標(biāo)應(yīng)用領(lǐng)域與所需材料特性對(duì)于3D打印機(jī)的選擇至關(guān)重要。任何一種3D打印技術(shù)都有它自身的優(yōu)勢(shì)和弱點(diǎn)，這一點(diǎn)也是我們?cè)谶x擇3D打印機(jī)時(shí)必須明白的。宣傳上聲稱的提供多種材料以供選擇，我們必須審慎看待，因?yàn)樘峁┑倪@些材料并不能保證我們所需的真實(shí)的功能性能。很重要的方法就是在選購3D打印機(jī)之前，先在目標(biāo)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Χ喾N3D打印技術(shù)的成型件進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估。公開的技術(shù)參數(shù)不能表明成型件*放置和在多種使用環(huán)境下的穩(wěn)定性，我們不切實(shí)加以審查和測(cè)試就無法得知實(shí)際的使用局限性。

　　手板模型應(yīng)用領(lǐng)域，打印成本和模型外觀可能比模型的物理特性更加重要。因?yàn)槭职迥Ｐ投嘤糜谝曈X溝通，短時(shí)間內(nèi)就廢棄無用了。功能測(cè)試模型追求與zui終產(chǎn)品相似的效果，包括材料的功能特性也要相近。而用于小批量試制或者數(shù)字制造的3D打印材料，可能需要可鑄的材料或在實(shí)際使用中高耐熱性的材料，能夠?qū)嶋H使用的成型件通?？梢员３?的穩(wěn)定性能。

　　每種3D打印技術(shù)可使用的材料種類是有限的。辦公級(jí)3D打印機(jī)的材料通常分為非塑料、塑料和蠟這幾種。您選擇的 3D 打印機(jī)所提供的材料類別，應(yīng)該能夠?yàn)槟峁﹝ui棒的組合價(jià)值及應(yīng)用范圍。相比單臺(tái)3D打印機(jī)，多種3D打印技術(shù)的組合可以提供更大的靈活性和擴(kuò)展您的應(yīng)用范圍。有時(shí)候，如果預(yù)算有限，選擇兩臺(tái)相對(duì)廉價(jià)的3D打印機(jī)甚至可以比一臺(tái)昂貴的3D打印機(jī)創(chuàng)造更多的價(jià)值，提供更廣的應(yīng)用范圍，打印更多的東西。

　　非塑料材料又可分為石膏粉、金屬粉、生物材料等幾種。比如石膏粉在粘合劑滲入的作用下可以成型為致密度和剛性都很好的樣件，這種樣件是的手板模型，有時(shí)候還可以用作部分不需要彈性彎曲的功能測(cè)試模型。當(dāng)石膏粉材料與全彩3D打印能力結(jié)合，就可以快速打印視覺真實(shí)的模型，而不需要額外的噴漆或后處理。金屬粉通常是在激光的作用下燒結(jié)成型，成型件具有很好的物理性能和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，可作為zui終產(chǎn)品使用，在醫(yī)療、航天航天、汽車制造、模具、文創(chuàng)等行業(yè)應(yīng)用廣泛。

　　塑料材料從彈性的到剛性的，從遇熱融化的到耐高溫的，從透明的到不透明的，從生物相容性的到可鑄造的，種類繁多。使用不同的3D打印技術(shù)成型的塑料件的性能也是差異很大，一般無法從技術(shù)參數(shù)中看出，有些3D打印機(jī)生產(chǎn)的塑料件會(huì)隨著時(shí)間的推移和使用環(huán)境的變化而持續(xù)改變性能。比如在塑料件技術(shù)參數(shù)中使用廣泛的耐熱系數(shù)是HDT（Heat Distortion Temperature），但是HDT只是一個(gè)指標(biāo)，并不能預(yù)示超過HDT范疇的材料實(shí)際使用情況。有些塑料材料在溫度稍微超出HDT范疇的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生迅速的功能性惡化，而有些材料產(chǎn)生的變化卻很微小從而可以在更多的溫度范圍內(nèi)使用。另外一個(gè)例子是濕度對(duì)于塑料件的作用，有些3D打印塑料件有很好的防水性，而有些具有細(xì)小孔洞的塑料件可能吸收水分后膨脹，引起幾何規(guī)格的變化。除非使用人工進(jìn)行足夠的后處理，不然這種塑料材料不適合在潮濕的環(huán)境中使用，也不適合加壓應(yīng)用。

　　美國的3D Systems推出了新型的“跨界”3D打印機(jī)，結(jié)合了SLA（Stereolithography）設(shè)備的成型優(yōu)勢(shì)和辦公級(jí)3D打印設(shè)備的易用性。這種3D打印機(jī)提供了更加廣泛的材料選擇范圍，比如ABS，聚丙烯（polypropylene），聚碳酸酯（polycarbonate），使用簡單、快速、材料更換成本低，因此該設(shè)備可以滿足更多應(yīng)用領(lǐng)域的需求。當(dāng)某種3D打印技術(shù)宣稱材料選擇多時(shí)，我們還要關(guān)注材料更換時(shí)產(chǎn)生的浪費(fèi)有多少。有些3D打印設(shè)備有多個(gè)打印噴頭，當(dāng)需要更換材料時(shí)，必須全面清理每個(gè)噴頭，造成了高價(jià)材料的浪費(fèi)。

　　購買3D打印機(jī)需衡量的因素——3D打印機(jī)能夠打印的顏色

　　目前市面上主要有三種彩色3D打印機(jī)，一種是一次打印只能用單一顏色，一種可以一次性打印少數(shù)幾種顏色，還有一種就是可以一次性呈現(xiàn)成千上萬種色彩的全彩色3D打印機(jī)——*的選擇就是美國3D Systems 的Zprinter系列。

　　Zprinter 系列3D打印的色彩表現(xiàn)力可以與平面紙質(zhì)激光打印機(jī)相媲美，達(dá)390,000種*的顏色和數(shù)量幾乎無限的色彩組合；Zprinter還可以打印出照片、LOGO徽標(biāo)、紋理、文本標(biāo)簽、有限元分析結(jié)果等等，因此可以3D打印出幾乎以假亂真的模型。

　　如果是單色打印樣品需要上色的，則借助于后處理工藝來完成上色，比如噴漆、烤漆、手工畫筆等。