第一篇：3d打印笔使用技巧
FDM桌机级3D打印机使用的一些技巧
一、确保打印平台的水平位置
打印前，一定要确保打印机的平台处于水平位置。喷嘴与打印平台的距离保持在0.1mm(一张纸的厚度)，具体操作如下：将一张纸入置平台与喷嘴之间，前后左右移动喷嘴到打印平台的四个角和中心，如果喷头能自由移动而不碰到纸张，那么你的打印平台基本上就调平了。
二、清洁打印平台
用擦拭酒精(70%酒精或者70%异丙醇)，因为你手上的油脂可能弄脏打印平台使得打印的物品不能很好粘到打印平台上。
三、粘贴高温胶带
可在打印平台上贴一层高温胶带，可以有效减少打印时的翘边、变形，增强耗材与加热板的附着力。
四、喷雾剂的使用
如果用了上述方法，你发现在打印过程中，材料依然不能粘到胶带上的话，则可以试试在胶带表面上用喷雾剂(发胶之类的)——很多人都发现这招很管用。
五、了解你选择的打印材料的属性
FDM3D打印机常用的两种材料是ABS和PLA。每种都有它自己的特性(比如熔化温度)即使是同一种材料，不同的厂家生产出来的材料都是有差异的。确保你设置的打印机各项数据能支持你所使用的打印材料。
六、出丝均匀度
打印前，可先挤丝，看看出丝是否顺畅。
七、打印小尺寸物体
当你要打印的物体比较小时，可把打印速度调慢，开启散热风扇，促使挤出来的丝更好的堆积成型，打印出更漂亮的产品。
第二篇：3D视频游戏开发介绍笔摘
2008年06月16日 星期一 11:46 微软专家的讲座
系列课程概要
• 3D游戏基本概念介绍 • 创建3D动态和静态物体 • 摄像机处理操作 • 游戏物体行为编程 • 背景处理和物体之间的碰撞 • 人工智能(AI)的编程 • 显示文本和抬头显示(HUD) • 菜单界面编程 • 添加灯光，音乐和音效
介绍
• 3D图像处理引擎完成3D图像处理过程 – 程序控制 – 几何变换 – 特效 – 等等
• 渲染是在3D场景中生成2D图像的处理过程
渲染处理
• 由两个主要部分组成 – 几何变换– 应用于顶点 – 三角形光栅化– 应用于像素点 • 固定功能管线 • 像素和顶点着色器
– 替代特定特效的固定功能管线
坐标系系统
• 用于描述物体位置和方向的空间 • 最简单的坐标系系统是笛卡尔平面
重要的3D几何学知识 • 3D物体由多边形组成
– 多边形由按照指定顺序描述的顶点集合组成 • 三角形是最简单的多边形
• 例如，使用三角形来描述一个立方体，那么每个面都需要使用2个三角 形 来描述，并且由于立方体一共有6个面，因此我们需要12个三角形来 描述一 个立方体 • 每个顶点包含： – x, y, z坐标值 – 颜色
– 用于计算灯光的法线 – 纹理坐标，通常是(u，v)
更多的3D几何信息
• 通过所有的变换，将顶点从物体局部坐标系变换到视口坐标系系统 • 平移，旋转和缩放等变换操作通常使用矩阵来执行
• 在投影之后，每个顶点都在投影平面上有一个新的x和y值用于描述它的位置，同时还有一个描述深度的z值。 • 在管线处理的最后阶段，将纹理填入到各个三角形或者表面当中
探究几种常用的坐标系系统 主要空间坐标系系统
物体坐标系系统
• 使用层次模型来表示由各个部分“装配”起来的物体 • 每个物体都有自己的坐标系
• 下面的图像显示了两个在它们自己的坐标系系统中所看到的正方体
世界坐标系系统
• 也被称为“全局坐标系系统”
• 所有对象实例都能够缩放，平移和旋转的空间 • 所有的几何体都在同一坐标系中，使用同一坐标系原点
• 下面的图像在世界坐标系系统中显示了两个绿色的立方体和一个红色的立方体的实例
摄像机坐标系系统
• 也被称为“参考坐标系系统”
• 指明在世界空间中的某一角度中任意放置的摄像机的位置，方向和方位的空间。 • 所有物体的位置都根据摄像机的中心和方向重新变换 • 下图显示了摄像机在世界坐标系系统中从左侧观看物体
• 下图显示了从左侧摄像机坐标系系统，或者摄像机点中所看到的相同的场景。
• 下面的图像显示了在世界坐标系系统内摄像机从右侧观看世界的场景
• 下面的图像显示了在右侧摄像机坐标系系统内或者摄像机点中所看到的相同的场景
投影坐标系系统
• 也被称为“裁剪坐标系系统” • 由视图截锥和投影方法定义的空间 • 裁剪并且投影3D物体到2D视图平面
视口坐标系系统
• 在显示窗口中图像被实际绘制的矩形区域 • 由原点和窗口的延伸方向定义 • Z值通常被保留
• 有时候也被称作“2.5D”
• 对于渲染阶段的理解 3D处理管线
• 为了实现时间平行性 • 类似于装配线
• 通过将任务分割为一系列子任务来完成 • 子任务由特定的硬件来执行 • 各个处理阶段并发操作
• 连续的任务在子任务层面上重叠执行
3D图像处理管线
• 应用程序处理阶段通过软件在CPU中实现 • 几何变换和光栅化在GPU(图像处理单元)中实现
应用程序处理阶段 • 软件实现
• 游戏引擎：碰撞检测和响应，动画，AI，用户输入的读取和解析 • 准备GP所使用的图元，属性和相关函数 • 加速和优化非常重要
应用程序处理阶段组件 • 游戏逻辑 • 人工智能 • 动画物体 • 摄像机控制 • 剔除算法 • 碰撞检测和响应 • 游戏物理和动力学特性 • 几何运算库
游戏逻辑
• 控制游戏流和层级流 • 用户界面控制 • 输入/输出(I/O)处理 • 物体的导入和加载
人工智能 • 不可玩角色反应 • 不可玩角色行为 • 不可玩角色路径查找 • 脚本事件
动画物体 • 刚性物体 • 可变形物体 • 关节物体
摄像机控制 • 第一人称视角 • 第三人称视角
• 跟踪正在移动物体的路径
• 在不同的摄像机角度和方向之间内插数值(Quaternions)以提供合理的路径 • 重播
几何运算库 • 向量和矩阵操作 • 距离和角度测量 • 交集和包含运算 • 搜索和排序算法
剔除算法 • 背面剔除
– 如果一个绘制元素的法线方向背离视点观察方向，则该绘制元素必不可见 • 摄像机平截体内部的对象之间的遮挡测试
– 遮挡剔除：如果一个绘制元素被其他不透明绘制元素(组)所遮挡，则该绘制元素必不可见 • 空间分割
– 八叉树(Octree) – 二元空间分割树(BSP) • 潜在可见集合(PVS) • 层次细节(LOD)
游戏的物理和动力学特性 • 正向和反向运动
• 动力学逆过程(已知力求运动) • 刚体和柔体物体对象 • 碰撞检测和响应
几何处理阶段
几何变换
• 将3D的几何体变换到2D的屏幕上 • 在这个阶段不会产生任何绘制操作 – 完全的数学计算
• 由许多的坐标系系统和在这些系统之间相互转换的操作方法组成 – 矩阵运算
世界变换
• 将所有的物体转换为统一的全局坐标 • 由不同的模型组成并且通过世界变换创建 – 缩放 – 旋转 – 平移 视图变换
• 转为从摄像机的角度看到的世界坐标系 • 设置摄像机位置和方向 – 设置注视点和参考点 • 设置灯光位置，方向和属性
• 以摄影机为原点，从原点到注视点为Z轴，再加上参考点，确定Y-Z平面，构成视图坐标系系统(VCS) • 创建无限的棱锥面 • 将场景从WCS变换为VCS
灯光和阴影
• 对每个顶点计算RGBA颜色数值 • 灯光模型方程应用于一组输入参数
• 使用顶点和像素着色器可以实现灵活的灯光处理
灯光 • 输入参数 • 顶点位置坐标 • 顶点法线坐标系 • 灯光源位置坐标
• 灯光源属性(点光，聚光灯，方向光)
• 表面材质属性(漫反射和环境光反射，散射，镜面反射) • 操作
• 物体颜色由光源和表面属性决定 • 为每个顶点计算法线向量 • 在每个顶点上应用照明模型
• 每个顶点都保存漫反射和环境光反射，散射和镜面反射颜色
透视转换 • 介绍前后裁剪面
• 将无限的视图棱锥体截为有限的视图截锥
• 将VCS场景转换为齐次剪裁坐标系系统(CCS, 视口坐标系系统的另一个名字– 2.5D) • 将有限的视窗体扭曲为长方体(实现近大远小的效果) • 在CCS中裁减算法非常简单
剪裁
• 删除长方体外部的场景
• 实现Sutherland-Hodgeman多边形裁剪算法 – 每次用裁剪窗口的一条边裁剪多边形。
– 裁剪窗口的一条边以及延长线构成的裁剪线，把平面分成两个部分： • 一部分包含窗口，称为可见一侧 • 另一部分称为不可见一侧
透视除法
• 投影3D物体到2D视图平面
• 将可视长方体压扁到屏幕坐标系系统上 • 通过奇次坐标分割奇次CCS坐标
– 光栅希望以x/w、y/w和z/w坐标的形式得到顶点，同时还要求RHW，即齐次w的倒数 • SCS是设备无关的
• SCS中不包含2D视图之外的像素
屏幕映射变换
• 视口是包含SCS映射内容的显示设备区域。它定义了被显示的2D图像的位置 • 视口变换重新解释SCS坐标系为相应的硬件像素坐标 光栅化处理阶段
• 将几何图元转换为二维图像的过程
– 图象的每个点都包含诸如颜色、深度、纹理数据等信息 – 像素点和它的相关信息合起来称作碎片 设置
• 如果背面(back-face)剔除被打开，只光栅化前面(front-facing)的三角形
– 从三角形的前面看三角形，顶点是按照顺时针方向排列，背面剔除可以剔除那些背离屏幕(顶点逆时针方向排列)的三角形
• 为三角形光栅化计算参数 – 边斜度 – 颜色渐变层 – 贴图坐标梯度
光栅化
• 计算三角形所覆盖的像素的坐标 • 计算每个内部像素的数据 – 颜色 – 深度 – 纹理坐标 – RGBA颜色 • 处理凸凹形多边形 • 转换多边形为线段和像素点
碎片处理
• 处理内像素的颜色和深度值 • 材质查找 • 雾化 • 反锯齿 • 深度测试 • 混合
• 保存内部像素的颜色和深度值 • 决定像素是否可见
• Z值表示了像素点到视口的距离 • 将最后计算出来的颜色写入到帧缓冲区 • 将深度值写入深度缓冲区
• 内部像素传递路径：
纹理影射
• 图像数据从系统内存传递到在线纹理存储器中 • 使用内插值纹理坐标来查找纹理内存并且获取颜色数 • 将纹理颜色数据输入到颜色融合函数中 – Replace – Modulate – Add – Blend 纹理映射
• 多纹理在管线纹理处理阶段处理
• 每个独立单元被称为纹理环境发生器(TEV)
• 第一个TEV单元结合纹理颜色，顶点颜色(或者第二个纹理颜色)以及约束条件 • 处理结果被传递到下一个TEV单元
• 第二个和后继的TEV单元将另一个纹理或者内插值与前一个结果相结合
雾化
• 景深效果处理：当效果被打开时，物体随着距离的延长而淡出 • Colorfinal = (f)Colorfragment + (1−f)Colorfog • 雾化混合因子被定义为f ∈ [0, 1] • 雾化效果随着观察者距离的增加而增强 • 不同的雾化混合因子：线形，指数，„
• 对每个顶点以及内插点进行计算，或者对每个碎片进行计算
图像反锯齿
• 当高频信息通过低频像素采样时，会发生锯齿 – 连续的数学表达式与离散的像素之间的误差 – 低分辨率显示设备
• 反锯齿技术尝试减轻赝样锯齿
• 根据碎片所覆盖的像素的总量调整像素颜色
• 在MIP映射(多纹理映像纹理)中，原始纹理被过滤为许多子纹理，形成纹理序列 – 每一级纹理都比上一级纹理的高和宽图像小二次幂
单个碎片操作
• 光栅化产生的碎片只有通过过一系列的测试后，才允许它修改相应的帧缓冲象素。 – 通过测试，碎片数据可以直接替代帧缓冲中现有的数据
– 否则，根据某些模式的状态，碎片数据可能与帧缓冲已有数据结合 • 剪切测试(Scissor Test) – 判断碎片是否在视口中 – 如果测试失败，碎片将被抛弃 • Alpha Test
– 将碎片的alpha值与固定参考值进行比较 – 如果测试失败，碎片将被抛弃 • 蒙板测试(Stencil Test)
– 蒙板缓冲是一组不可显示的位平面(1-8) – 视口中的每个象素都有对应的蒙板值 – 将碎片的蒙板值与蒙板参考值进行比较
• 深度测试
– 判断新进入的碎片是否比以前已经渲染过的碎片更近 – 将新进入的碎片深度值与深度缓冲器中的当前值进行比较 – 如果测试失败，碎片将被抛弃
– 否则，如果DB需要更新，则更新为碎片的深度值 • 混合
– 透明，合成，绘画，„
– 将新进入的碎片的颜色与帧缓冲区中碎片所在位置的颜色相结合 – 将计算出来的颜色部分截取在1.0以内 – 将颜色写回到帧缓冲区
– ColorFinal = αColorFragment + (1− α)ColorFB • 逻辑运算
– 逻辑运算应用于新进入的碎片的颜色和帧缓冲区中碎片所在位置的颜色
第三篇：3D打印技术
基本概念
3D打印机出现在上世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。它与普通打印机工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。这打印技术称为3D立体打印技术。
原理
3D打印是添加剂制造技术的一种形式，在添加剂制造技术中三维对象是通过连续的物理层创建出来的。3D打印机相对于其他的添加剂制造技术而言，具有速度快，价格便宜，高易用性等优点。
3D打印机就是可以“打印”出真实3D物体的一种设备，功能上与激光成型技术一样，采用分层加工、迭加成形，即通过逐层增加材料来生成3D实体，与传统的去除材料加工技术完全不同。称之为“打印机”是参照了其技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。随着这项技术的不断进步，我们已经能够生产出与原型的外观、感觉和功能极为接近的3D模型。 说的简单一点，3D打印是断层扫描的逆过程，断层扫描是把某个东西“切“成无数叠加的片，3D打印就是一片一片的打印，然后叠加到一起，成为一个立体物体。
应用领域
汽车制造业,医疗
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“3D打印”火了 闽企跃跃欲试
一股“3D打印热”从美国股市传至国内A股市场，“3D打印技术”受到资本追捧;福建已有企业涉足该领域
国外艺术家用3D打印机“打印”出了一个小型3D城市，里面的建筑物非常精致(资料图)
东南网-海峡都市报8月31日讯(记者 林可 周锡银 文/图) 将一项产品设计转化为3D数据，录入3D打印机，添加合适的“墨水”后，就能直接打印出实物——近日，一股“3D打印热”从美国股市传至国内A股市场，不少涉及3D打印领域的企业股价连创新高。
3D打印技术为何受到热捧?3D打印机如何使用，主要应用于哪些领域?普通居民现在能买到3D打印机吗?福建制造企业有没有掌握这一技术?带着这些问题，本报记者多方调查，为您揭开“3D打印”的面纱。
市场动向
有望改变制造业“3D打印”成资本宠儿 美国两家3D打印机生产商8月股价大幅上扬，这股“3D打印热”烧到国内A股市场，涉及3D打印领域的企业股价连创新高。由于3D打印需运用到激光技术，我省一些生产激光晶体元器件的上市企业，股价业有不小涨幅。
“3D打印”为何成为资本宠儿?据业内人士介绍，3D打印受到热捧，是因为该技术有望改变制造业形态。
据介绍，“激光3D打印”，又叫选择性激光烧结(SLS)，即快速成型技术，其原理是将一项产品设计转化为3D数据，然后将这些数据录入3D打印机，使用合适的添加剂进行逐层打印，然后叠加到一起，成为实物。由于3D技术可自动、快速、直接、准确地将产品设计直接转化为实物，因此将有效缩短产品研发周期、提高产品质量并缩减生产成本。3D打印技术在美国已经产业化，在国内也已起步。
受益“3D打印热”一闽企股票大涨
受益这轮“3D打印热”，福建上市公司——福晶科技的股价也有不小涨幅。前日，该公司股价涨停。据了解，公司主营业务属于光电子产业，是全球领先的非线性光学晶体与激光晶体元器件制造商。由于3D打印需要运用到激光技术，因此该公司股价上涨。
昨日，记者从南京、深圳等地3D打印机制造商处了解到，购买3D打印机的福建买家现在还不多。许多经销商表示，他们对3D打印的前景保持乐观态度。他们认为，由于掌握“3D打印”后，制造企业可有效缩短产品研发周期、提高产品质量并缩减生产成本，作为制造业大省，福建加工制造类企业也需要掌握3D打印技术。
输入数据就可打印出实物
昨日，记者电话采访了国内一家3D打印机制造商——南京紫金立德公司。该公司销售代表介绍，他们公司的3D打印技术是以色列的，目前国内自主掌握3D打印技术的企业较少，能批量生产全套设备的大厂家也只有几个。 蔡先生说，3D打印机是按照所使用的添加剂划分的，有塑胶的，也有金属的，而他们公司制造的3D打印机，使用的是pvc膜。据介绍，紫金立德制造的3D打印机，可将按照电脑里的3D数据，将pvc膜进行切割、叠置，然后烧结成实物。打印出的产品坚固耐用，可以在上面打孔、抛光。
据介绍，除“打印”茶壶等不太复杂的生活用品外，3D打印机还能“打印”齿轮、螺丝钉、涡轮增压零件等工业用品。
蔡先生告诉记者，目前，3D打印机主要用于工业设计、制造等领域。传统的制造技术，需要专门“开模”，时间周期长，单价高，而3D打印机的特点是，只要你提供产品设计及数据，过两三个小时，就能拿到实物，省时省力。
3D打印用的是“固态墨水”
据了解，3D打印机与普通打印机，最大的区别是“墨水”，3D打印机的“墨水”，也就是添加剂，从液态转成固态，如塑胶、硅、金属粉等。
目前的3D打印机，分堆叠法打印与烧结法打印，原理基本都是多层分片打印，而堆叠、烧结只是成型
技术的区别。堆叠法只能成型塑胶、硅之类的添加剂，对固化反应速度有要求，而烧结可以用激光的高温对金属添加剂进行处理加工。
“我们的打印机，主要通过打印喷头，按照3D图片，进行堆叠。”昨日，浙江一家3D企业市场部有关负责人陈女士告诉记者，3D打印首先要有一个设计图片，然后将文件录入，准备好打印需要的添加剂，就能够开始直接打印了，3D打印机通过打印喷嘴开始从打印底盘一层层堆叠，过不了几分钟，就能打印出实物成品。
便宜的3D打印机只要三千多元
3D打印机哪里有售?记者发现，福州市面上还并没有3D打印机专卖店，但3D打印机在部分购物网站有售，价钱在几千到几万元不等，最便宜当数个人打印机，定价在3000多元。
据了解，国内的3D打印机，按照打印机的喷头数量定价，比如，单喷头的3D打印机，要近4000元，双喷头的打印机则要7000多元。单喷头与多喷头的区别主要在于，在打印中，双喷头可以打印两个颜色的实物，而单喷头只能打印一个颜色的实物。
深圳一家3D打印机厂商的负责人刘先生表示，他们的打印机出口较多。陈女士也表示，他们公司的产品主要都是销往美国、澳大利亚等国家，国内需求还不够旺盛，主要是因为国内对3D打印机的认知、普及还不够高。
许小曙
湖南华曙高科技有限责任公司 总经理
许小曙，1990年毕业于美国科罗拉多矿业大学，获得博士学位。
早在1996年，就曾因在CH-46直升机相关研究项目中“史无前例的杰出工作”，荣获了被誉为“应用科学的诺贝尔奖”的“美国科学技术创新奖(R&D 100)”。该奖项用于奖励每年在世界范围内评选100个最杰出的科技成就，是世界应用科学中的最高奖项。
自1997年以来，在美国DTM公司和3D Systems公司工作12年，先后担任先进制造主管，软件开发总监及高级顾问等职务，是SLS SinterStation 2500+, Vanguard, HiQ and Pro 系列设备实现产业化过程的原创者之一。2011年4月，许博士被国际分层制造行业权威协会AMUG-Additive Manufacturing Users Group授予终身成就奖(“Dinosaur Award” ——恐龙奖)。该奖项用以表彰在SLS和SLA领域做出长期卓越贡献以及具有领导力的人士，全世界仅十余人获此殊荣。他在业内被认为是目前世界上最了解该技术的人，有“SLS之父”之美誉。
许小曙博士2010年回到中国，成立湖南华曙高科技有限责任公司，研发和推广拥有中国自有知识产权的SLS设备，材料及相关服务。
王运赣
上海富奇凡机电科技有限公司 董事长、教授
王运赣，华中科技大学教授、博士生导师，上海富奇凡机电科技有限公司董事长，20世纪90年代初开始致力于快速成形技术的研发，主编出版了11本有关快速成形/3D打印技术的专著，拥有12项中国专利，所在公司已批量生产和销售具有自主知识产权的7种快速成形设备。
入门级开源3D打印机项目技术简介
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简介
三维立体打印的技术。三维立体打印机，也被称为快速成型打印机。它是利用普通打印机的原理，将打印机和计算机连接起来，把原料装入机身，通过计算机的控制，用激光注射器将原料一层一层累积起来，最后将计算机上的蓝图变成实物。
3D打印机在90年代中期就出现了。在过去十年里，它已经被设计师、工程师以及科学家用来制造一次性的机械产品以及模型。他们通过一层一层堆积的液体和粉末来生产物体。助听器生产部门利用3D打印机扫描患者的耳朵轮廓后复制出合适的助听器;汽车定制公司也在利用这套设备为汽车爱好者提供专门的汽车部件;消费电子产品厂商用它来完成对产品功能的设计，以避免在大规模生产后修改设计;医生用它来制造实习模型;博物馆用它复制真品，以避免参观者损毁真品。
但是，这套机器价格不菲，每套大约需要10万美元。最近几年，价格下降到约1.5万美元。如此昂贵的费用也只有大型公司才能负担。
本项目的目标是为了制造出价格在1000美元之内的桌面3D打印机，方便设计师，工程师，科技人员甚至是普通爱好者的使用。
市场前景
三维打印机不仅使立体物品的造价降低，且激发了人们的想象力。未来三维打印机的应用将会更加广泛。
3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件,从而极大地缩短产品的研制周期,提高生产率和降低生产成本。这项技术目前正迅猛发展,已越来越引起人们的广泛重视。
3D打印机在哪些领域使用有何用处3D打印技术作为一种高科技技术，综合应用了CAD/CAM技术、激光技术,光化学以及材料科学等绪多方面的技术和知识，让产品设计、建筑设计、工业设计、医疗用品设计等领域的设计者，第一时间方便轻松的获得全彩色实物模型，便于重新修定CAD设计模型,从而节省了为错误设计制造工艺装备的费用,并节省了研制时间。
随着技术的进步，现在3D打印机在电影动漫、气象、教育、外科医疗等领域都能发挥独特的作用。在教育领域，3D打印机能够将抽象概念带入现实世界，将学生的构思转变为他们可以捧在手中的真实立体彩色模型，令教学更为生动;在建筑领域，3D打印机能够为曲面异形建筑的重要精密构件快速制作精确模型，实现传统建筑模型制作无法达到的工艺水平;在工业生产领域，3D打印机可以为金属铸件直接打印模型、模型插件和图案;在地理空间领域，3D打印机可以轻松将GIS数据转化为三维地形及城市景观模型或沙盘;而在娱乐艺术领域，3D打印机还可根据电子游戏、三维动画以及其他创作产生的三维数据轻松制作自定义头像和雕像。
但如果要将3D打印机像电脑一样应用到我们普通消费者的生活中，还存在一些具体的问题：首先是购买成本问题，不同三维打印机的报价相差很大，但依旧徘徊在几万到几十万人民币，这个数字对家庭用户来说，不如去买套房子;其次是打印材料问题，3D打印机的成型材料多是采用化学聚合物，在这里，我们不仅仅是担心它的后期使用成本问题，而且如果要让它融入我们的家庭生活，那么这种材料是否安全将是一个很重要的参考因素。
不过我们还是期待，随着技术的不断进步，这些我们担心的问题都会迎刃而解，3D打印机会在未来像照相机、扫描仪一样进入千家万户，为我们的生活增添无穷乐趣。 优势
我们拥有一套完整的实现低成本3D打印机的系统方案，该方案设计制造的3D打印机可以满足设计师，工程师，爱好者们的基本需要，并且在价格上大大低于昂贵的快速成型系统。能够实现每位设计师，爱好者或者是个人都能够拥有一台3D打印机的梦想。
技术规格
使用技术 FFF (熔融纤维制造)/热塑挤压
尺寸 500 mm (W) x 400 mm (D) x 360 mm (H) 重量 7.0 kg 打印范围 200 mm (W) x 200 mm (D) x 140 mm (H) 打印耗材原料 PLA,、HDPE、ABS等，使用3mm直径细丝 耗材价格 PLA:195元/kg，HDPE:97元/kg，ABS:150元/kg 打印速度 每小时构建实心物体为15.0 cm3 (使用PLA测试, 其他材料都差不多) 精度 喷嘴直径0.5毫米，最小打印2毫米的物体，定位精度0.1毫米，每层厚度0.3毫米
硬件部分 控制芯片
主板芯片 Arduino
上图所示的主板是整个系统的核心控制部件。其核心是一片Sanguino，它是一块Arduino兼容的主板由一块ATMEGA644P芯片驱动。
Arduino是源自意大利的一个开放源代码的硬件项目，该平台包括一片具备简单I/O功效的电路板以及一套程序开发环境。Arduino可以用来开发可独立运作、并具互动性的电子用品，或者也可以开发出与PC相连的周边装置，同时能在运作时与PC上的软件进行沟通。 Arduino 平台由两部分组成：硬件(包括微控制器、电路板等)和软件(编程接口和语言)。平台的两个部分都是开源的。如果需要，您可以下载 Arduino 的图表、购买需要的所有独立部件、切割电路板并从头开始制作一个电路板。
同样地，Arduino 旨在提供一个简单的界面和一个将所有功能集于一身的包，同时尝试提供其他优点： 低成本
可以从头开始构建便宜的 Arduino 板，并且预组装的组件十分便宜。Arduino Diecimila 花费大约 35 美元。 跨平台软件
获得适用于 Microsoft Windows、Mac OS X 和 Linux 的 Arduino 软件。 简单的语言
Arduino 开发人员尝试使语言可以被初学者轻松掌握，但是对于高级用户足够灵活。 开放源码
Arduino 从上到下完全是开源的。如果需要构建或修改软件，您可以随意执行。此外，Arduino 的官方 Web 站点包含丰富的维基，其中的代码样例和示例都是免费共享的。
Arduino成本低功能强大的特点，满足了低成本3d打印机项目的需求，是理想选择。
该主板连接了所有的周边扩展，用来驱动整个3d打印机，其中包含了3个步进电机接口，还有四个RJ45接口用于连接挤压控制电路板，该电路板用于控制打印头，此外主板上还配备一个SD卡插槽及ATX电源接口。 以下为该主板最新版本的电路原理图：
步进电机控制板
该电路板用于控制步进电机，通过两个极限开关来获得输入。基于Allegro A3982 步进电机驱动。此步进控制芯片价格和性能上都有相对的优势，满足3D打印机低成本和功能充足的特性。
以下为该电机驱动板最新版本的电路原理图：
打印头控制板
该电路板由PWM驱动板，DC电机驱动板，温度传感板，RS485接口和一块Arduino组合而成。该板用于控制在打印过程中的材料输出。 以下为该打印头驱动板最新版本的电路原理图：
机械结构
整个设计结构包含了多种材料，以下为罗列的部件名称： 部件名称 备注
长棒 8mm直径，镀锌表面铁棒 轴承 皮带
挤压部件(打印头) 螺丝、螺帽、五金、DIY扣件 轨道扣件 步进电机 NEMA 17 或 NEMA 14 PCB/集成电路
装配部件 3D打印制作，使用设计的3D数据
厚、薄钢板 4mm - 6mm 厚，至少 42cm x 40cm 螺柱 轨道扣件
构造组件
使用3D设计软件将3D打印机上的各个部件进行设计，并使用快速成型技术来制作这些部件。 部件罗列见下图：
由 3D打印服务 提供打印制作。
软件部分 控制系统固件 控制主板和打印头控制板为整个3D打印机系统的核心部分，两个控制芯片都采用开源Arduino硬件。可以通过Arduino平台方便的进行控制固件的编程和安装。
打印机软件
打印程序用于将设计好的STL格式文件转换成打印机可以读取的格式，并将该格式文件的数据信息传给打印机。打印机固件识别此格式3d数据信息，通过控制芯片来，进行打印输出。
我们使用一套通用的3D打印机程序与打印机固件进行交互通信，输入的文件格式现在仅支持STL，绝对多数的3D设计软件支持此格式的输出，因为设计师可以不需要使用额外的软件来输出需要制作的3D模型。
该打印机软件使用Java，可以用于Windows, Mac, Linux 多平台。
打印机软件界面截图：
原料耗材 材料选择
材料 单价 规格
PLA 195元/kg 3mm细丝 HDPE 97元/kg 3mm细丝 ABS 150元/kg 3mm细丝
打印案例
下图为3D数据与打印结果的展示图：
Magicfirm MBot 3D打印机
耗材决定能力边界—3D打印技术原理
3D打印技术在原理上并不复杂。与传统制造业在材料上做减法不同，它奉行的是加法守则。要打印一个东西，你首先要有一张3D立体图，配套的软件会把这张图上的物体进行一系列数字切片，并将切片信息传送到打印机，打印喷头立刻启动，根据切片信息，一层层极薄地堆叠出立体物件。
在这一核心“秘笈”指导下，不同打印机有不同的流派打法，而使用的“墨水”则是其中的关键。
在北京北五环外永丰科技园的北京计算中心，一台售价160万元人民币的Objet3D打印机，已经在这里服务一年有余。这台双缸洗衣机大小的银灰色打印机，使用光敏树脂耗材，这是一种遇紫外线照射会立刻变硬的特殊材料，另外一种支撑材料也必不可少。在电脑的三维数据图像的控制下，打印机的六个喷头以16微米的厚度，一层层喷出液态材料，物体的部分使用光敏树脂，其余部分则喷出填充材料，每喷一层，就进行一次紫外线照射，液态材料随即变硬。
打印完成后，最初从打印机肚子里拿出的是一个立方体，需要再给它洗个澡，冲去填充材料，打印的东西就“水落石出”了。
Stratasys公司使用的则是一种叫做“熔积成型”的技术，整个流程是将一根粗的塑料绳，在喷头内熔化液体，一层层沉积塑料纤维成型。还有一些系统使用粉末微粒作为打印介质，最常用的是石膏粉，粉末微粒被喷撒在铸模托盘上形成一层极薄的粉末层，然后由喷头喷出的液态粘合剂进行固化，或者用“激光烧结”，熔铸成指定形状。 耗材的扩展，决定了3D打印机的能力边界。
受到耗材的限制，3D打印最初的应用主要局限在样品制作。汽车零部件制造商或齿科医生在完成一个产品设计时，往往需要用一台3D打印机在几个小时内打印出其设计的产品，反复修改后再投入到规模化的生产线制造，这种样品制作方式相比传统的模型制作极大地节约了时间和材料成本。
随着可供打印使用的耗材的不断拓展，3D打印也逐渐具备了制作成品的可能。这是3D打印技术一个质的飞跃，这种变化在最近两年才逐步发生。2011年，钛合金和不锈钢材料的使用，使波音公司开始用这种技术直接打印飞机机翼，当然这种打印机的体型和价格都在另一个层级上。
目前，仅Objet一家公司已经可以使用14种基本材料并在此基础上混搭出107种材料，两种材料的混搭使用、上色也已经是现实。这些材料的价格便宜的几百块(人民币)一公斤，最贵的要4万元左右。
打印手枪、药物、建筑—盘点2012十大3D打印产品
3D打印颠覆了人们创造东西的能力，让人们将自己的想法转化成电脑上的虚拟模型，将产品制造这项专利从企业领域交还到个人手中。设计癖网站带我们一起回顾过去一年中曾报道过的3D打印产品：
1、3D打印手枪
2、Replicator 2台式3D打印机
3、Go!SCAN 3D白光3D扫描仪
4、按需打印药物3D分子打印机
5、LAYWOO-D
6、MIT廉价专业3D打印机
7、voxeljet连续3D打印机
8、可打印建筑物的“喷石”3D打印机
9、3D打印砖
10、XEOS概念3D打印机
第四篇：3D打印开展报告
说3D打印技术风靡全省，成为最热的词汇一点也不夸张，3D打印教育市场也开始初见端倪，大量的3D打印厂商和学校、儿童培训机构纷纷扬言开始涉足，然而真正的中小学3D打印教育市场是怎样的呢?
这次出去学习了解到，体制内教育中小学更多的是购买了某一品牌的3D打印设备和几卷耗材，待上层领导视察的时候临时抱佛脚找来草草了事，零星好一些的学校可能是教师开了兴趣班，但是全校只有那么几台已经被尘土封存许久的设备还不允许接触，美其名曰没有老师指导有危险。
体制外的儿童机构早已蠢蠢欲动，但是这个市场大量缺乏真正既懂得3D打印技术又了解儿童心理和青少年教育的一线教师，搞得更像是3D打印厂商的王婆卖瓜，谁喊得嗓门越大谁就占先机。
我真心感觉中小学生3D打印教育市场前景非常广阔，绝对不应该是这样的玩法。3D打印机就是一个工具，至于选择什么样的厂商，只要是有品牌保证的就ok，完全不必要选择什么国外一流设备，一些DIY的设备也不是什么孩子能使用的了得，毕竟不可能人人创客，所以中小学3D打印教育选择购机只要是国产一流品牌机足够了，更重要的是内容上的突破，教学方式上的爆破。
之前我也做过类似的探讨，今天说点更直接的，就拿3D打印计算机课程来说，大部分的同学只要你一开讲，底下窸窣一片。真可谓此起彼伏，声声入耳。那么为什么不能从实践的角度入手呢?通过兴趣引导，比如房屋的拼装演变过程来说明物理结构的改变，从而影响整个上层建筑呢!我们其他课程类似于数学和美术甚至语文都可以借用此套路，高尚而不奢靡!
1 根据那些一线老教师3D打印教学经验结合我的课堂理解判断，如果想要更深层次的开发中小学生3D打印教学内容，可能要从以下几点来参考：
1、 课堂内容需要更多游戏化的设定。游戏是孩子们天生所喜好的，特别是年龄偏小的孩子，男孩子尤为显著，这摸摸，那碰碰，没有什么他们不好奇，所以如果让3D打印设备完全成为了软件的课程或是科普展示宣讲，那孩子们怎么能不走神?
2、 课堂内容需要延展性的思维。比如3D打印分层累加过程，那么我们为什么不引导孩子们做事情要有条理性，做同一种事情的时候需要一步一步来做，不同种性质的事务要一阶段一阶段来执行，这是不是也有点类似数学里的归纳法?那就直接融合过去就好啦。这里不仅融合了数学知识，而且暗含着做人做事的道理，岂不很有意义?
3、 更多任务性的指引。以班级为对象的教课过程，需要分组进行，课堂相对好管理。那么每一个小组的工作需要连贯性，孩子们对完成任务获得奖励有天生的吸引，所以通过组团完成任务，达到共同目标，暗含着团队协作、领导力判断等因素，真正素质教育的结合体。
4、 绝对不能有统一标准答案。3D打印教育玩的就是创造力，怎么能统一标准答案呢。而且每一位小朋友都有自己独特的思维模式，这个跟家庭因素、周围生活环境密不可分，这种独特的创造性思维一旦形成一套方式，很有可能会出现特立独行的小孩子，而往往创新意识最为强的也是他们，会出现更多奇思妙想。
我们的教师工作通过3D打印这一突破口，引发孩子们对于知识的渴望，创造新事物产生前所未有的兴趣，通过完成一个个任务，提升孩子们的综合素质。其实只要更多的融合思维，就会有更多的奇思
2 妙想，只有你自己对3D打印感兴趣了，全身心的投入，你才有可能在课堂上感染孩子们和家长，当然赢得所有人的认可。更重要的是你的学生们玩着学会了复杂的学科知识，潜移默化的升华了自身。
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第五篇：3D打印技术概述
摘要：3D打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。它无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。灯罩、身体器官、珠宝、根据球员脚型定制的足球靴、赛车零件、固态电池以及为个人定制的手机、小提琴等都可以用该技术制造出来。
关键词：3D打印，快速成型，添加制造，增材制造
引言：3D打印技术是一项革命性技术其重要性可能与电脑时代相媲美。3D打印制造不需在工厂进行操作,也就意味着无需机械加工或者任何模具,这毫无疑问将大大缩短产品的研制周期提高生产效率并降低生产所需的人力资源成本. 以目前加式制造的发展情况判断,3D打印机之后必将是社会制造的迅猛发展。
部分。目前，3D打印技术主要被应用于产品原型、模具制造以及艺术创作、珠宝制作等领域，替代这些
领域传统依赖的精细加工工艺。3D打印可以在很大程度上提升制作的效率和精密程度。除此之外，在生物工程与医学、建筑、服装等领域，3D打印技术的引入也为创新开拓了广阔的空间。如2010年澳大利亚Invetech公司和美国Organovo公司合作，尝试 以活体细胞为“墨水”打印人体的组织和器官，是医学领域具有重大意义的创新。 1 3D打印技术简介
3D打印技术是指通过连续的物理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体的技术，与传统的去除材料加工技术不同，因此又称为添加制造(AM， Additive Manufacturing)。作为一种综合性应用技术，3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识，具有很高的科技含量。3D打印机是3D打印的核心装备。它是集机械、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统，主要由高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等子系统组成。此外，新型打印材料、打印工艺、设计与控制软件等也是3D打印技术体系的重要组成
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2 3D打印技术的基本概念
3D打印机出现在20世纪 90年代中期,实际上是利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置.它与普通喷墨打印机工作原理基本相同,打印机内装有液体或粉末等“打印材料”， 与电脑连接后，通过电脑控制把打印材料一层层叠加起来，最终把计算 机上的蓝图变成实物。这种打印技术称为3D立体打印技术。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。设计出三维图形无需模具即可整体成形，这就是“3D打印”名字的由来。由于成品是增加材料、逐 渐铺陈所得，即每次只铺一层，因此 打印技术又被称为“增加材料制造技术”。
3D打印技术或称为增材制造是一系列技术的组合，即通过一台机器逐次添加物层的方式来制造一个物品，其组合由计算机辅助设计(CAD)、激光 成型、挤出机，或能一次打印一层物质的打印机针头构成。增材制造能一次性生成复杂的几何物体，其内部可以有空腔或活动部件而传统的机械不能胜任以这种方式进行制造。
3D打印技术(增材制造)已经在消费品，汽车工业及航空工业等领域部分获得应用。它对于制造新奇廉价的物品很合适但生产大体积低价格且有足够强度的部件其能力有限。据估计到2023年，,增材制造有望取代一些传统的规模化生产企业，导致大量拥有现代生产能力的本地化微工厂出现，有效缩短生产周期，简化供应链。在这一过程中，发展中国家将是主要受益者，因为增材制造相对于传统制造而言，其对工业基础建设的要求更低。理论上来说，当3D打印技术成熟后，随着打印材料的添加的不同，可以打印任何东西，包括人体器官(原料是细胞)、房子(原料是建筑材料)、机械(原料是金属)等，并且可以按照你想要的一模一样打印出来，只要你在计算机前把要打印的东西的形状等设置好即可。
的成熟而得到飞速的发展。
1986年，Charles Hull开发了第一台商业3D印刷机。
1993年，麻省理工学院获3D印刷技术专利。 1995年，美国ZCorp公司从麻省理工学院获得唯一授权并开始开发3D打印机。
2005年，市场上首个高清晰彩色 3D打印机由Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功。
2010年11月，世界上第一辆由3D打印机打印而成的汽车Urbee问世。 2011年6月6日，发布了全球第一款 打印的比基尼(泳衣、衬衫)。 2011年7月，英国研究人员开发出世界上第一台3D巧克力打印机 2011年8月，南安普敦大学的工程师们开发出世界上第一架3D打印的飞机。
2012年11月，苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织。
3D打印技术的本质在于个性化需求的创意设计理念。因而3D打印技术的发展,体现了人性的完善和完美过程。
4 3D打印过程原理
每一层的打印过程分为两步，首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散。然后是喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到
胶水会迅速固化黏结，而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被“打印”成型，打印完毕后只要扫3 3D打印的发展简史
除松散的粉末即可“刨”出模型，而3D打印技术的胚芽源于18世纪西
剩余粉末还可循环利用。
欧的雕塑艺术。19 世纪在北美被重视。
打印耗材由传统的墨水、纸张转变随着20世纪计算机和网络技术的发展，
为胶水、粉末，当然胶水和粉末都是3D打印技术才真正诞生，并由于条件
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经过处理的特殊材料，不仅对固化反应速度有要求，对于模型强度以及“打印”分辨率都有直接影响。3D打印技术能够实现600dpi分辨率，每层厚度只有0.01毫米，即使模型表面有文字或图片也能够清晰打印。受到喷打印原理的限制，打印速度势必不会很快，较先进的产品可以实现每小时25毫米高度的垂直速率，相比早期产品有10倍提升，而且可以利用有色胶水实现彩色打印，色彩深度高达24位。 由于打印精度高，打印出的模型品质自然不错。除了可以表现出外形曲线上的设计，结构以及运动部件也不在话下。如果用来打印机械装配图，齿轮、轴承、拉杆等都可以正常活动，而腔体、沟槽等形态特征位置准确，甚至可以满足装配要求，打印出的实体还可通过打磨、钻孔、电镀等方式进一步加工。同时粉末材料不限于砂型材料，还有弹性伸缩、高性能复合、熔模铸造等其它材料可供选择。
低了成本;大幅减少了材料浪费;而且，它还可以制造出传统生产技术无法制造出的外形，让人们可以更有效地设计出飞机机翼或热交换器;另外，在具有良好设计概念和设计过程的情况下，三维打印技术还可以简化生产制造过程，快速有效又廉价地生产出单个物品。
三维打印技术还有其他重要的优点。大多数金属和塑料零件为了生产而设计，这就意味着它们会非常笨重，并且含有与制造有关但与其功能无关的剩余物。三维打印技术不是这样的。在三维打印技术中，原材料只为生产所需要的产品”，借用三维打印技术，他的团队生产出的零件更加精细轻盈。当材料没有了生产限制后，就能以最优化的方式来实现其功能，因此，与机器制造出的零件相比，打印出来的产品的重量要轻60%，并且同样坚固。
6 应用发展现状
如今三维打印技术的精度约为0.1毫米，而且打印机本身的售价偏高，不过，随着技术的进步和成本的降低，一台普通三维打印机的成本有望比1985年的激光打印机还要低。 但生物三维打印机也面临着诸多挑战，其中之一是其打印出的物体如何与身体其他器官尤其是大的组织更好地结合，因为任何打印出来的器官或身体组织都需要同身体的血管相连，而这可能非常难实现。一旦克服了这个技术障碍，在未来几十年内，生物打印技术将成为一项标准技术。 现在3D打印技术还不够成熟，材料特定、造价高昂，打印出来的还都处于模型阶段，也就是说真正用于生5 技术优势
三维打印技术的魅力在于它不需要在工厂操作，桌面打印机可以打印出小物品， 而且，人们可以将其放在办公室一角、商店甚至房子里;而自行车车架、汽车方向盘甚至飞机零件等大物品，则需要更大的打印机和更大的放置空间。
3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。
与传统技术相比，三维打印技术还拥有如下优势：通过摒弃生产线而降
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活应用的还并不多，但3D打印技术的前景很好，未来将有可能得到普及，进入我们的生活。
7 发展展望
3D打印技术的到来将意味着我们人人都能成为制造家。世界各地各处都能成为制造工厂，全民制造的时代正在向我们招手。它同时也意味着各种行业将面临巨大变革，传统制造业和服务业之间的界限将变得越来越模糊。3D打印将重塑制造业。随着大企业对3D制造的兴趣日益浓厚，原材料成本就会随着下降，同时打印机技术也会不断改进。 在不久的将来，3D打印技术将走进千家万户。这是制造能力的大众化 。有了3D打印机后，人人都可以通过数码设计制造出各种想象中的物体，或者借用不管来自世界哪个角落的某种设。只需要按一个按钮，3D打印机就可以用一层层的塑料或其它材质，把你设计的物品在你眼前“打印出来”。10年前的科幻小说情节如今已经成为现实。事实上，能让我们的电脑打印纸质文档的点矩阵打印机，还是不久之前才发明出来的，而现在3D打印机又以同样的方式使我们梦想的各种物体都能呈现在我们眼前。有了3D打印机的魔力，人人都是制造商，唯一能限制我们的，就是我们的想象力。3D打印技术必将开创一个全民制造的崭新时代。
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