2013年5月22日 星期三

個人用3D印表機入門(1)

[譯者前言]
如 之前所述,由於一般媒體報導偏向3D印表機是無所不能的神器。所以我想要引用一些比較專業的文章,來讓大家看看這個產業的實際狀況。裡面除了出現和主流媒 體比較不同的意見外,還有一些實際的技術介紹。此系列就是比較偏技術的部份,而且應該是一般人也能容易理解的說明。所以特別譯出來給大家參考。

作者:森田浩史/Ultra Technology集團:Make部

個人用3D印表機入門(1):
Replicator與使用各種不同方式的3D印表機

~在開始說明個人用3D印表機的使用方法前,先來說明一下各種不同的成形方式

3D印表機是只要按下開關就甚麼都能做出來的魔法盒?由於價格下降到一般個人也能買得起的程度,所以在日本也被媒體大幅報導而一炮而紅的3D印表機,至今為止通常是被寫成給人有「不管是誰都能把心中描繪的東西做出來」的印象。

不過,對於個人用3D印表機這種產品來說,其實還只能算是處於黎明期的階段,根本還無法符合如同紙張印表機那樣高完成度的期待。

此 外,由於這種產品還牽扯到很多人沒有甚麼接觸到的3D資料,所以其技術上的障礙並不像價格一樣可以那麼容易被突破,這也是現實。為了要達成將心中描繪的東 西列印成實物的勝利,就必須面對得不到3D印表機廠商充分的協助、機器又不熟悉、還要和畫出3D資料而苦戰惡鬥的問題。

但目前一般的報導,完全都不管這些問題,而沒有將3D印表機實際的作業過程詳細說明出來。

對 於想要真心要利用3D印表機來做產品製造的人來說,將真實傳達出來是絕對必要的。所以本連載就想要從買入3D印表機開始到實際東西列印出來為止,更具體地 聚焦在3D列印的作業流程上,然後交互敘述著「順利進行時的流程」與「進展不順利時的苦惱」,來讓大家明白3D印表機入門之路。

3D印表機的各種成形方式

這次要介紹的3D印表機,是美國MakerBot公司的「Replicator」(譯註:按照我的習慣,通常會取個搞笑的音譯名字,但這次沒有甚麼好靈感,叫「翻印王」之類的,好像又太直白....只好先保留英文原名)。

Replicator本體

這 是我在2012年夏天以個人的方式買入的機器。MakerBot是開發個人用3D印表機的新創公司,由於得到了網路雲端資金公司Kickstarter幫 忙籌資了許多資金而成為一大話題。在Replicator之前,他們也賣過使用者自行組裝式的3D印表機。而Replicator是他們首次做出來的完成 型產品,印刷品質也比以前的版本要好。在2013年3月的現在,他們又推出了Replicator的後繼機種Replicator2與 Replicator2X,逐漸提升了其產品的完成度。

目前3D印表機的輸出(成形)方式主要有以下所列:熱溶解積層、粉末燒結、光造型等幾種方式存在。

熱熔解積層

這是靠在XY方向動作的塑膠射出機構與在Z方向動作的平台所構成的列印方式。列印時會將做成線狀原料條的塑膠拉入塑膠射出機構中熔解,然後噴出來一層一層堆積在平台上成為立體造型工件。


成形機的各部名稱(熱熔解積層式)

粉末燒結

這是將粉末塑膠以二氧化碳雷射照射後再燒結成型的方法。成形時是將粉末塑膠中要成為立體造型物體截面形狀的部分用雷射照射熔解,然後再燒結成形一層截面形狀。而在高度(Z)方向可移動的平台上將截面形狀一層層地堆疊起來,成為完成品。

光造形

在 UV硬化樹脂上照射UV光線使之硬化成任意形狀的方式。這是將UV光照入充滿液狀的UV硬化樹脂的容器(Pot)中,使樹脂硬化成形。然後再於高度(Z) 方向可移動的平台上,將已經硬化的斷面一層一層堆疊起來。(譯註:這是早期比較常用的方式,缺點很多。特別是成形品的強度非常差,幾乎不能拿來當功能性使 用)

至於Replicator,則是使用很多低價個人用機種採用的熱熔解積層方式。

下一集則會說明3D印表機的選擇方法。