3D打印：基础与工作原理
3D打印对许多人来说像科幻，但数百万台桌面3D打印机已经在业余工作室、办公室和学校投入使用。本文为您提供进入3D打印世界的入门。
Quelle: 自定义呈现
3D 打印基础
3D 打印是一种通过逐层堆叠来构建对象的工艺，而不是从整块材料铣削。也常被称为 增材制造. 3D 打印需要一个数字3D模型、一个3D打印机和材料，通常是塑料丝材（Filament）或液态树脂。打印机将数字模型在虚拟上分解成薄层，并逐层物理地重新构建。
最常用的技术：FDM（丝材挤出成形）
对于初学者来说， FDM（熔融沉积成形） 是最相关的技术。FDM打印机是全球使用最广泛的3D打印机，因为它们价格低廉、使用相对简单。
FDM 的工作原理：
- 一个线材卷（如PLA）被放入。
- 线材在喷嘴中被加热至软化。
- 喷嘴在打印平台上方移动，涂覆第一层。
- 打印平台下降（或打印头上升），下一层被铺设。
- 最终会形成一个坚固的3D对象。
FDM打印机可以被理解为一个精确、自动化的热熔胶棒。
Quelle: 3d-drucker-test.eu
FDM 3D 打印机的构造：这里是 Ultimaker 2 的主要组件。
其他印刷工艺的简要概述
- SLA / DLP / MSLA (Resin-Druck): 在此工艺中，液态树脂通过光固化。优点是能够获得极细的细节，特别适用于微型模型和人偶。缺点是树脂的处理、需要酒精和紫外线进行后处理以及气味。 (Formlabs)
- SLS / MJF (Pulverdruck): 粉末（塑料或金属）通过激光或热量结合。这些工艺更偏向工业和专业领域。 (Sinterit 3D Drucker und Zubehör)
对于在家入门的典型选择，FDM 仍然是首选。
有哪些材料？
起初有两种材料特别相关：
- PLA: 一种生物基塑料，通常由玉米淀粉制成。它非常易于打印，适合用于人物模型、装饰、支撑件和原型。
- PETG: 比PLA稍硬、并且更耐温。适合需要承受载荷的部件，例如户外支架。
其他材料如ABS或TPU（柔性）也可用，但用PLA就能完成大多数初学者的项目。 (weerg.com)
3D 打印入门
要开始使用3D打印，需要一些基本的东西：
1. 一台入门级3D打印机（FDM）
入门级型号的典型特征是：
- 打印范围约为 220 × 220 × 250 mm。
- 开放式结构或半开放式机箱。
- 自动或半自动床平整功能。支持 PLA，通常也支持 PETG。 (3DJake Schweiz)
2. 线材（PLA）
一卷 PLA 线材足以完成许多小项目。以后可以尝试不同的颜色和材料。
3. 切片软件
切片软件是一款将3D模型转换为分层和打印指令（G-Code）的程序。著名的例子包括 Cura、PrusaSlicer 和 Bambu Studio。
4. 3D 模型
有提供免费3D模型的平台（例如笔支架、零件、人物等）。模型可作为 STL 文件下载并直接打印。
典型工作流程——从模型到成品件
从数字模型到实体对象的过程包含几个步骤：
- 获取或创建模型： 文件通常为 .stl 或 .3mf 格式。
- 导入切片软件： 选择打印机与材料（如 PLA），设置分辨率/质量。
- 切片并保存 G-Code： 切片软件计算层层并生成 G-Code。
- 载入打印机： 这通过 SD 卡、U 盘或网络完成，取决于设备。
- 开始打印： 床和喷嘴预热，线材加载，开始打印。
- 后处理： 移除必要的支撑结构，如有需要再打磨、涂漆或组装。
Quelle: darc.de
3D 打印过程：从创意到成品。
限制与应用
尽管3D打印有很多可能性，但也存在需要注意的局限。
边界在哪里？
3D 打印不是魔术，并且有其特性：
- 时长： 较大尺寸的打印可能需要6–12小时甚至更久。
- 表面： 在FDM打印机中，层纹常常可见，尤其是在圆形表面上。 (Formlabs)
- 机械与维护： 喷头可能堵塞，打印床需要对齐，皮带需要张紧。
- 结构： 对于非常特殊的部件，最终需要自己在 CAD 中绘制。
3D 打印可用于哪些用途？
3D 打印的应用可能性多种多样：
- 手机或控制器支架
- 桌面或工作区整理工具
- 零件（夹子、支架、按钮）
- 迷你模型与人偶
- 电子项目的外壳
- 学习模型（如分子、解剖、建筑）
许多企业也将3D打印用于原型制作，甚至在某些情况下用于批量生产。 (Wikipedia)
Quelle: 用户添加
FDM-3D打印机的构造：这里是 Ultimaker 2 的主要组件。
面向初学者的结论
如果您喜欢动手制作、乐于解决技术问题、并希望自己设计物品，那么3D打印是一个很有趣的选择。它需要一定的学习曲线，但得益于价格低廉的入门设备和庞大的社区，如今入门比以往任何时候都容易。