閃鑄AdventurerⅢ 3D打印機測試
經過我們前幾期的介紹，相信很多讀者對3D打印技術已經有一定的了解了，不過這種了解還建立在抽象的技術解析和描述中。究竟3D打印是不是真的有那么神奇，真的能夠“打”出萬物嗎？本期，電腦報評測實驗室聯合重慶大學自動化學院、羅克韋爾實驗室對閃鑄AdventurerⅢ 3D打印機進行了一番詳細的評測，通過這次評測，我們可以看出目前民用級的3D打印技術究竟達到了怎樣的水準，3D打印還有多遠的路要走。
3D打印技術對比
3D打印技術實際上是一系列快速原型成型技術的統稱，其基本原理都是疊層制造，由快速原型機在X-Y平面內通過掃描形式形成工件的截面形狀，而在Z坐標間斷地作層面厚度的位移，最終形成三維制件。目前市場上的快速成型技術分為3DP 技術、FDM熔融層積成型技術、SLA立體平版印刷技術、SLS選區激光燒結、DLP激光成型技術和UV紫外線成型技術等。
3DP技術：采用3DP技術的3D打印機使用標準噴墨打印技術，通過將液態連結體鋪放在粉末薄層上，以打印橫截面數據的方式逐層創建各部件，創建三維實體模型，采用這種技術打印成型的樣品模型與實際產品具有同樣的色彩，還可以將彩色分析結果直接描繪在模型上，模型樣品所傳遞的信息較大。
FDM熔融層積成型技術：FDM熔融層積成型技術是將絲狀的熱熔性材料加熱融化，同時三維噴頭在計算機的控制下，根據截面輪廓信息，將材料選擇性地涂敷在工作臺上，快速冷卻后形成一層截面。一層成型完成后，機器工作臺下降一個高度（即分層厚度）再成型下一層，直至形成整個實體造型。其成型材料種類多，成型件強度高、精度較高，主要適用于成型小塑料件。
SLA立體平版印刷技術：SLA立體平版印刷技術以光敏樹脂為原料，通過計算機控制激光按零件的各分層截面信息在液態的光敏樹脂表面進行逐點掃描，被掃描區域的樹脂薄層產生光聚合反應而固化，形成零件的一個薄層。一層固化完成后，工作臺下移一個層厚的距離，然后在原先固化好的樹脂表面再敷上一層新的液態樹脂，直至得到三維實體模型。該方法成型速度快，自動化程度高，可成形任意復雜形狀，尺寸精度高，主要應用于復雜、高精度的精細工件快速成型。
SLS選區激光燒結技術：SLA立體平版印刷技術是通過預先在工作臺上鋪一層粉末材料（金屬粉末或非金屬粉末），然后讓激光在計算機控制下按照界面輪廓信息對實心部分粉末進行燒結，然后不斷循環，層層堆積成型。該方法制造工藝簡單，材料選擇范圍廣，成本較低，成型速度快，主要應用于鑄造業直接制作快速模具。
DLP激光成型技術：DLP激光成型技術和SLA立體平版印刷技術比較相似，不過它是使用高分辨率的數字光處理器(DLP)投影儀來固化液態光聚合物，逐層的進行光固化，由于每層固化時通過幻燈片似的片狀固化，因此速度比同類型的SLA立體平版印刷技術速度更快。該技術成型精度高，在材料屬性、細節和表面光潔度方面可匹敵注塑成型的耐用塑料部件。
UV紫外線成型技術：UV紫外線成型技術和SLA立體平版印刷技術比較相似類似，不同的是它利用UV紫外線照射液態光敏樹脂，一層一層由下而上堆棧成型，成型的過程中沒有噪音產生，在同類技術中成型的精度最高，通常應用于精度要求高的珠寶和手機外殼等行業。
編注：從各3D打印技術的原理、3D打印設備體積及3D打印成本來看，對于個人消費者來說采用FDM熔融層積成型技術的設備是整體成本最低且占用空間最小的，因此我們可以看到目前市面上面向普通消費者銷售的3D打印機都是基于FDM熔融層積成型技術的。我們本次測試的閃鑄AdventurerⅢ 3D打印機就是基于該技術的。
3D打印機結構分析
和通常我們見到的打印機一樣，3D打印機也是由控制電路、驅動電路、數據處理電路、電源及輸入輸出模塊這幾個部分構成。我們在重慶大學自動化學院羅克韋爾實驗室將閃鑄AdventurerⅢ 3D打印機拆解開來，對其主要元器件逐個進行分析。
從外觀來看，采用FDM熔融層積成型技術面相的個人消費者的3D打印機的結構并不復雜，甚至有點簡陋，不過也正是這樣的原因才能夠將3D打印機的價格從幾萬甚至幾十萬美元降低到幾千元人民幣。目前，消費級的3D打印機主要都由PC電源、主控電路、步進電機及控制電路、高溫噴頭和工件輸出基板這幾個部分組成，外面用木板來固定，采用非密閉式鑄模平臺。我們測試的這款閃鑄AdventurerⅢ 3D打印機相對比較高端，不僅能夠通過USB連接線連接電腦進行打印控制，還能夠插入儲存有3D模型文件的SD卡，通過LCD打印控制界面來進行控制打印。
我們可以看到其核心是一塊采用ATmega1280-16AU（16MHz）8位AVR微處理器的主電路板，通過這塊主電路板將處理后的3D模型文件轉換成X、Y、Z軸和噴頭供料的步進電機數據，交給4個步進電機控制電路進行控制，然后讓步進電機控制電路控制工件輸出基板的X-Y平面移動、噴頭的垂直移動和噴頭供料的速度，比較精確地讓高溫噴頭將原料（ABS塑料絲）融化后一層一層地噴在工件輸出基板上，形成最終的實體模型。
從硬件結構上來說，閃鑄AdventurerⅢ 3D打印機并不復雜，成本也并不是太高，據重慶大學自動化學院副院長林景棟教授介紹其主控制電路成本也就100元左右，一套步進電機和控制電路的成本也在100元左右，可加熱的工件輸出基板和噴頭成本也不是太高。在得知它配備的航嘉磐石355電源售價超過200元后，自動化學院的廖孝勇老師笑著對我們說，這個電源可能是這款打印機里面硬件成本最高的配件。
工作中的閃鑄AdventurerⅢ 3D打印機，其X軸和Y軸采用皮帶傳動，Z軸為精度更高的螺桿傳動，左側的白色塑料絲就是3D打印的原材料
原本直徑為1.7mm的ABS塑料絲經過溫度高達225℃的高溫噴頭，噴出直徑為0.4mm的細絲
步進電機控制高溫噴頭將融化后的ABS塑料絲噴在110℃輸出基板上，將輸出模型的底板固定，然后開始逐層打印
閃鑄AdventurerⅢ 3D打印機由主電路板、4個步進電機控制電路板、1個噴頭控制電路板構成
主電路板采用標準的PC電源接口，所有步進電機控制電路板和噴頭控制電路板所需的控制信號都由主電路板發出
以ATmega1280-16AU 8位AVR微處理器為核心的主電路板
單芯片的步進電機控制電路，結構也非常簡單
(責任編輯：admin)
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