3D打印机购买时应考量的因素

美丽老师

3D打印机在购买时应考虑以下6个因素：
1、打印速度
2、打印成本
3、细节分辨率
4、精度
5、材料性能
6、能够打印的颜色
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打印速度：
根据快速成型设备制造商的不同，或者采用的3D打印技术的不同，3D打印速度的衡量标准是不同的。有些用来指示在Z轴方向上打印一定高度所需的时间（针对单次3D打印任务而言），通常用英寸/小时、毫米/小时来表示。那些具备稳定的垂直方向建造速度的3D打印机普遍喜欢采用这一技术参数，基本不受被打印物体的结构复杂程度和单次打印部件的数量的影响。这种3D打印机是手板模型3D打印的理想选择，因为它们可以在有限的时间内快速制作出数量可观的、各种各样的模型，方便设计沟通、讨论和对比。
    另外一种衡量打印速度的技术参数是指打印特定物体或者特定的体积所需的时间。一些3D打印机可以快速打印单个的、简单结构的物体，多采用这种指标。但是这种类型的3D打印机在遇到打印数量增加或者结构比较复杂的打印任务时，打印速度就会明显下降，因此不适合用于打印速度要求较高的手板模型的快速成型
打印成本:
打印成本通常用单位体积所需的费用来表示，比如***元/立方英寸或***元/立方厘米。即便使用同一台3D打印机，由于受到成型件结构的影响，单个成型件所需的费用也是千差万别，因此3D打印服务的报价经常以典型物体打印价格或者平均水平的价格来呈现，也就不难理解了。如果需要对报价进行对比，可以提供您自己经典样件的一套STL数据让供应商进行报价，并清楚地知道不同报价所包含和不包含的内容，从而选择性价比最高的供应商。
    有些供应商提供的报价只包含了成型件所需模型材料的费用，而不含支撑材料或者3D打印过程中产生的其他损耗的费用，这种报价不是真实的、最终的报价。不同的3D打印工艺的材料利用率差异很大，因此，实际的材料使用成本是衡量报价的另外一个重要参考。
    一些塑料件3D打印过程中需要同时消耗材料制作模型和支撑，支撑是一些稀疏的、用于支持成型的结构，可以通过后处理轻松去除。相比其他塑料件成型工艺，3D打印的方式所使用的材料相对较少，浪费也较少，因此材料利用率更高，成本更低。
    还有一些塑料件3D打印工艺会损耗大量的支撑材料，因此往往采用不同性能的模型材料和支撑材料，支撑材料相对价格更低一些。去除支撑的方式有融化、溶解、水压破除等，可能会用到强烈的腐蚀性化学品，要求特殊的处理方式和预防措施。水压破除的方式要求有水源和排水渠，无疑会增加场地建设费用，而且这种支撑去除方法对人工劳动要求比较多，还容易造成精细部件损坏或者支撑无法去除干净的问题。最快、最有效的支撑去除方法是融化蜡质的支撑，在特殊的后处理烤炉的帮助下，蜡质支撑可以快速融化并被轻易去除，深藏在成型件内部凹陷处的支撑也不在话下，而不会对成型件的细节与复杂结构产生损害；去除蜡质支撑不需要化学品，融化出来的支撑材料可以视作普通垃圾，不需要特殊处理。
    警惕那些在成型过程中使用高价的模型材料制作支撑的3D打印机，因为它们会大幅增加整体打印成本。成型同样体积的样件，它们所需要的材料和损耗的材料明显更多。
细节分辨率：
3D打印机提供的最令人费解的指标之一是“分辨率”，应谨慎使用。简单举例，分辨率的表述有DPI （dots per inch，每英寸的像素点），Z轴方向层厚，像素大小，射束点大小，点直径等。在同类3D打印机对比时，这种表述可能有帮助，但是如果用来考量多种3D打印技术则不太适用。
    其实，最好的对比方式是目视检查不同3D打印技术的样件，寻找是否存在剃刀般锋利的边缘、清晰的角、最小的特征尺寸、薄壁件质量和表面光洁度。采用一台便宜的数字显微镜来检查很有效，显微镜能够放大细节特征用于对比。在3D打印功能测试模型时，成型件能够如实精确地反映设计特征是关键性因素，如果成型件精确度或分辨率不够，有些功能测试的结果的准确性也会随之降低

精度：

D打印采用的是逐层叠加的方式，利用合适的材料快速制作成型件，这一过程中有一定的变数，比如材料收缩，因此必须在打印过程中加以补偿来确保最终成型件的精度。
    使用粉末材料的3D打印机所使用的粘合剂，通常不易收缩变形，因此成型精度一般比较高。塑料件3D打印技术通常使用热源或者/与UV光来处理打印材料使之成型，这一过程产生的额外变数会影响成型精度。成型件的大小和结构也会对精度产生影响。一些3D打印机可以为特殊的几何结构提供不同级别精度的打印模式。
    3D打印机制造商提供的精度参数是基于实验测试的数据，而实际成型精度会因为成型件的结构复杂程度而变化，因此我们在选择3D打印机时，很重要的一点就是明确我们实际应用的精度要求，然后用这一精度要求作为衡量指标

材料性能
请注意，目标应用领域与所需材料特性对于3D打印机的选择至关重要。任何一种3D打印技术都有它自身的优势和弱点，这一点也是我们在选择3D打印机时必须明白的。宣传上声称的提供多种材料以供选择，我们必须审慎看待，因为提供的这些材料并不能保证我们所需的真实的功能性能。很重要的方法就是在选购3D打印机之前，先在目标应用领域对多种3D打印技术的成型件进行测试和评估。公开的技术参数不能表明成型件长期放置和在多种使用环境下的稳定性，我们不切实加以审查和测试就无法得知实际的使用局限性。
    手板模型应用领域，打印成本和模型外观可能比模型的物理特性更加重要。因为手板模型多用于视觉沟通，短时间内就废弃无用了。功能测试模型追求与最终产品相似的效果，包括材料的功能特性也要相近。而用于小批量试制或者数字制造的3D打印材料，可能需要可铸的材料或在实际使用中高耐热性的材料，能够实际使用的成型件通常可以保持长期的稳定性能。
打印的材料
    每种3D打印技术可使用的材料种类是有限的。办公级3D打印机的材料通常分为非塑料、塑料和蜡这几种。您选择的 3D 打印机所提供的材料类别，应该能够为您提供最佳的组合价值及应用范围。相比单台3D打印机，多种3D打印技术的组合可以提供更大的灵活性和扩展您的应用范围。有时候，如果预算有限，选择两台相对廉价的3D打印机甚至可以比一台昂贵的3D打印机创造更多的价值，提供更广的应用范围，打印更多的东西。
    非塑料材料又可分为石膏粉、金属粉、生物材料等几种。比如石膏粉在粘合剂渗入的作用下可以成型为致密度和刚性都很好的样件，这种样件是优秀的手板模型，有时候还可以用作部分不需要弹性弯曲的功能测试模型。当石膏粉材料与全彩3D打印能力结合，就可以快速打印视觉真实的模型，而不需要额外的喷漆或后处理。金属粉通常是在激光的作用下烧结成型，成型件具有很好的物理性能和结构强度，可作为最终产品使用，在医疗、航天航天、汽车制造、模具、文创等行业应用广泛。
    塑料材料从弹性的到刚性的，从遇热融化的到耐高温的，从透明的到不透明的，从生物相容性的到可铸造的，种类繁多。使用不同的3D打印技术成型的塑料件的性能也是差异很大，一般无法从技术参数中看出，有些3D打印机生产的塑料件会随着时间的推移和使用环境的变化而持续改变性能。比如在塑料件技术参数中使用广泛的耐热系数是HDT（Heat Distortion Temperature），但是HDT只是一个指标，并不能预示超过HDT范畴的材料实际使用情况。有些塑料材料在温度稍微超出HDT范畴的时候就会产生迅速的功能性恶化，而有些材料产生的变化却很微小从而可以在更多的温度范围内使用。另外一个例子是湿度对于塑料件的作用，有些3D打印塑料件有很好的防水性，而有些具有细小孔洞的塑料件可能吸收水分后膨胀，引起几何规格的变化。除非使用人工进行足够的后处理，不然这种塑料材料不适合在潮湿的环境中使用，也不适合加压应用。
    美国的3D Systems推出了新型的“跨界”3D打印机，结合了SLA（Stereolithography）设备的成型优势和办公级3D打印设备的易用性。这种3D打印机提供了更加广泛的材料选择范围，比如ABS，聚丙烯（polypropylene），聚碳酸酯（polycarbonate），使用简单、快速、材料更换成本低，因此该设备可以满足更多应用领域的需求。当某种3D打印技术宣称材料选择多时，我们还要关注材料更换时产生的浪费有多少。有些3D打印设备有多个打印喷头，当需要更换材料时，必须全面清理每个喷头，造成了高价材料的浪费

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