3D打印機在造船業的實際應用

　　船被用於社會的許多重要領域，近年來，3D打印技術風靡全球，也給造船業帶來了新的機遇，並有著不可估量的市場潛力，下面來看看3D打印機在造船業有哪些優勢吧！

　　3D打印船的優勢

　　制作船只要追溯到古代，在歷史的不同部分，新的制造方法已經被發現。從手工勞動到自動加工，每艘船都可以生產。逆向工程有了3D打印技術，船可以變的更為輕便，材料零損失，個性化定制零件，快速生產可以更容易更換等等。

　　1。物質材料零損失

　　3D打印是以逐層打印的方式來構造物體的技術，在打印過程中只使用建造船只所需的材料量，避免了多余的材料會被浪費的情況。當使用傳統的減法制造方法時，材料將被浪費，使其成為一種不太可持續和昂貴的制造方法。

　　2。個性化定制零件

　　船有不同的目的，有的專注於速度，有的專注於平衡。為了不僅要創建設計獨特的部件，還可以使用定制來創建部件，以優化船只的整體性能，比如創建完美的骨架。3D打印只需根據自己的喜好調整3D模型即可，在某種程度上是有益的，因為它不需要任何額外的費用，而使用傳統的制造方法會花費很多。

　　3。3D打印船會更輕

　　與傳統的制造方法相比，3D打印可以生產出更輕的部件。這與3D打印材料更輕的事實有關，因為3D打印只需要更少的材料。一旦一艘船的重量減少，它就能表現得更好，變得更快，更平衡。

　　4。快速更換船舶備件

　　水可以是洶湧的，經常會導致船體的損壞部分或顛簸。船殼也變得很髒，一旦損壞或肮髒，船體將失去速度或效力。有了3D打印，零部件可以快速固定，與全新外殼相比成本更低。

3D打印塑料模具與傳統機加工模具相比，區別在哪呢?

　　許多3D打印支持者聲稱，3D打印對需要開模具的注塑成型是個很好的代替。真的是這樣嗎?下面我們一起去看看大家的意見是怎麼樣的?增材制造(大家所熟知的3D打印)已經給制造業帶來了巨大影響。樣品那些曾經需要幾百美元、耗時幾周的手板件，現在可以早上設計、晚上打印，第二天早上就可以送達客戶手裡。

　　有些已經在使用3D打印工藝制造注塑模具。不再需要花費幾個月時間來等待可以用於生產的模具的制造，或者因為下游設計變化導致修改模具的大量金錢投入，或者生產層上的不確定因素。不管是模具驗證還是注塑件小批量生產，都可以快速3D打印模具。如果模具有問題或者需要修改設計，再打印一個並重復驗證或生產就是。對嗎?

　　這些觀點有一些道理。塑料3D打印的注塑模具有點像我們後院的塑料棚，它比金屬棚便宜，塑料棚搭建速度很快且在低載荷下表現良好。但是如果積雪太多，他們將破裂成一屋的碎片。

　　3D打印模具有自己的一席之地，有些企業在3D打印模具的應用上比較成功。支持者稱3D打印模具比傳統模具加工方式快達90%、便宜達70%。在某些情況下這可能是真實的，但是明白金屬模具相比3D打印塑料模具的優勢/劣勢非常重要。

　　真正的模具，真正的快速

　　快速制造自從1999年已經開始生產快速模具注塑零件。它提供的模具可制造工程塑料、金屬、液態硅膠(LSR)等材料的零件。模具主要使用鋁(有些情況下用鋼)材機加工得到，可加工幾個到1000個零件，發貨時間1-15天。

　　它的工業級3D打印服務包括光固化(SLA)、選擇性激光燒結(SLS)和直接金屬激光燒結(DMLS)。RP可打印材料包括仿聚丙烯和ABS的類熱塑性材料、工業級尼龍及金屬(如不3D列印鏽鋼、鋁合金及鈦合金等)。

　　既然有如此大範圍加工能力，為什麼不直接打印模具，而是機加工制造模具呢?

　　模具制造商當警惕

　　工程師一直在考慮打印模具，但是在做了16年的快速模具生意，一些原因仍迫使他們堅持可靠的快速注塑成型工藝：

　　表面質量：3D打印逐層加工得到零件，這會導致打樣產品表面有台階紋效應。直接打印的模具也存在類似問題，後期需要機加工或者噴砂來消除這些細小的、齒狀的邊緣。此外，小於1mm的孔必須鑽，更大的孔需要擴孔或者鑽孔，螺紋特征需要攻絲或者銑削。這些二次處理很大程度上削弱了3D打印模具的速度優勢。

　　尺寸因素：如果你要設計滑板或者塑料工具箱，3D打印模具也許是毫無問題的。零件尺寸限制在10立方英寸(164立方釐米)，大致是柚子的尺寸。而且盡管當前的增材設備的精度很高，但是仍然沒法同加工中心和EDM設備比較。後者加工的模腔精度通常達±0。003英寸(0。076 mm)，零件體積高達59立方英寸，大致是3D打印零件體積的6倍。

　　高溫環境：為保證材料流動性能良好，注塑模具需要加熱到非常高的溫度。鋁模和鋼模通常經歷500F(260℃)甚至更高溫度環境，尤其在加工高溫塑料，如PEEK和PEI(Ultem)材料。用這些金屬模具生產幾千個零件很容易，在最終量產模具出來前也可作為過渡模具使用。使用SLA或者相似3D打印工藝制造的模具材料一般是光敏或者熱固性樹脂，它們通過紫外光或者激光固化。這些塑料模具盡管比較硬，但是在注塑的熱循環條件下損毀非常迅速。事實上，在溫和環境下3D打印模具通常在使用100次以內會失效，高溫塑料比如聚乙烯和或苯乙烯。對玻璃填充聚碳酸酯和耐高溫塑料，甚至只能生產幾個零件。

　　比較成本：使用3D打印模具的一大原始是因為其成本低。生產級別機加工模具成本一般是20000美元甚至更多，意味著同1000美元的打印模具是同類比較。但是這個類比並不公平，打逆向工程印模具陳本的評估通常只考慮材料消耗，並沒有考慮人工、裝配與安裝、噴射系統和五金器具。比如Proto Labsd的鋁模具花費1500美元可以用於生產。如果需要生產更多零件?采用3D打印模具，你每生產50-100個產品就需要重新打印、裝配機測試新的模具。另一方面，不考慮所使用的塑料，鋁模具通常在生產10000個零件仍然服役良好。

　　產品設計：傳統注塑模具制造的原則及實踐已經有超過一個世紀的歷史，行業對其研究比較透徹。3D打印模具卻非常新。比如拔模斜角必須大於等於5度，以滿足大部分鋁模要求。塑料模具注塑塑料零件卻面臨挑戰，對塑料模具頂針的數量與安裝位置需要額外小心。

　　在增加模腔壁厚和降低壓力方面，塑料模具(尤其是高注塑溫度)在某種程度上更為靈活。澆口的設計也不同，應當避免使用隧道式和點狀澆口。直接澆口、扇形澆口、翼形澆口應該增加到正常尺寸的3倍。

　　打印模具內聚合物的流動方向應該與3D打印線一致，避免粘滯和低壓引起的高填充。冷卻系統可在一定程度上提高模具的壽命，但不會明顯降低打印模具的循環次數，因為塑料模具的散熱能力不像鋁模或鋼模那麼好。

3D打印，制造業的強力衝擊波

　　3D打印通常是選用數字技術材料打印機來完成的。常在模具制作、工業設計等範疇被用於制作模型，打樣後逐漸用於一些商品的直接制作，現已有運用這種技術打印而成的零部件。3D打印(3DP)即快速成型技術的一種，它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，經過逐層打印的方法來構造物體的技術。

　　這場景在10年之前，肯定會被認為是科幻電影，但十年來，3D打印卻制作出了許多的成品，讓人瞠目結舌，比方3D打印出來的汽車現已面世，不過應當沒有上路；3D打印出來的比基尼，現已變成海灘一道亮麗的風景線，而經過人體基因數據，創造而成的肝髒組織，也在為醫學研究持續做出貢獻，比3D打印出來的制品更讓人振奮的是，這個行業無窮的潛力，簡略來說，國際上現存的物體幾乎悉數能夠抽離出相關參數，然後輸入電腦，變成打印模板。

　　將來3D打印的將會走出兩個分支，一個分支是它能夠協助人類打印那些自己不想制作的東西，比方手機外殼的研磨生產線，去毛刺線，有了3D打印以後，可依照固有的參數RP進行增材制作，精度就更不成問題了。

　　另一個分支則是人類制作不了的，比方器官打印，現有的醫學科技，要想造一個精細的器官結構，難度實在太大，但3D打印若能讀取人類基因信息，制作一個器官組織將變得十分簡單，就好像蒸一鍋饅頭那樣簡單。

　　如前文所述，任何的打印都需求以材料做基礎，他們需求粉末狀或許液態的，並且經過從頭組合以後，照舊要保持原有的性能，總得來說，3D打印制作一個屋子、凳子都十分簡單，打印一把手槍看上去也不艱難，由於他們的材料構成單一，只需求分層制作即可，但是要打印一塊電路板就比較難了，這是一種多材料的組合，打印程式要能分辨出不一樣的材料以及其所在的位置，更何況，找到一種“可打印”材料老是一件十分傷腦筋的事兒，就更不要奢求他們乖乖地從頭排列組合了。

　　事實上，材料科技的研究發展程度決定了3D打印的普及速度，但這個理應是一個能夠不斷被霸占的範疇，這也就意味著，3D打印大批量應用於制作業會是不可逆的大趨勢，同時，也意味著國際制作的格式將會有嚴重改變。

　　如前文所述，制作業的規劃上升到國家戰略層面，因為這個行業影響實在太大，其間，最根深柢固的影響是行業給人的印像，比方德國制作業，培育出了一大批的制作業死忠，他們在經濟最疲軟的時分，依然能據守制作3D列印業，而不是去買股票或投身房地產。

　　所以，德國能首先發起工業4。0；美國則是以硅谷為基地，以全國為半徑，把科技天才們逐漸輸送至全國的制作業，他們更重視制作系統層面的改進，制作技術、東西的開發，以及制作品牌的大批量的培育，所以，美國統治了制作業，全國際17%的制作訂單都來自美國，他們是全國際的客戶；日本則重視對人缺點的糾正和重視，他們樹立強大的質量系統，發起精細化辦理、質量零缺點認識，終在國際制作的格式中找到一席之地；瑞士制作也是一股清流，他們的學徒制，讓這個國家的人從不崇拜高學歷，在瑞士，把技術打磨好，制作出好的商品，相同能取得高收入，遭到社會的尊敬…

　　而遇到3D打印這麼的技術革命時，我們真不該再袖手旁觀，謹記科學是第樣品一生產力。尤其面對這樣一種全新的生產方逆向工程式時，我們選擇的態度應該是重視，這樣多年後我們才會利用這一技術在國際上占有一席之地。

揭秘3D打印珠寶全過程

　　3D打印因其快速成型的技術優勢，正被廣泛的運3D列印用到各個領域當中，其中也包括了珠寶高級定制產業。如今，3D打印技術日漸成熟，令過去一直保持高冷姿態的珠寶定制，更接地氣。與此同時，3D打印也解決了很多因設計過於復雜，而無法快捷准確展現設計意圖的制作難題。盡管如此，3D打印珠寶對大多數人而言，仍過於神秘。因此，本期筆者將以圖文並茂的形式，為大家揭開珠寶制作的神秘面紗。

　　Step1:設計珠寶

　　設計初期，要將金屬類型以及顏色等細節問題考慮周全，以最大程度的貼合鑽石的真實色彩。大多數情況下，客戶會提供自己喜歡的設計方案或是類似樣品，制作團隊需要花費大量精力去研究設計，勾勒珠寶設計RP草圖，並反復進行研究修改。

　　Step 2：掃描鑽石

　　將每一顆精美的鑽石放入掃描儀，為鑽石創建一個尺寸、結構以及布局都很精准的打樣三維虛擬模型。根據鑽石的在線模型，設計師可以准確的創建珠寶與金屬托的比例，樣品目的是令最後的裝配更加貼合，看起來更美觀。

　　三維掃描，建立精確的鑽石數字模型

　　掃描過程中，為能最大限度地提高彩色鑽石中心光澤度，通常境況下，會將一個反射器包裹在珠寶的底層結構中，也就是將反射器放置在鑽石或寶石下方，一個杯狀的結構中，通過掃描鑽石的輪廓看是否能與其完美匹配。

　　Step 3：創建虛擬模型

　　設計團隊使用了最新的犀牛技術，為珠寶創建虛擬模型。借助虛擬模型，設計師可以准確地設計首飾上的每一個環節，令每個部門都合乎比例，從而保證最終的成品更具誘惑力。

　　與此同時，設計師也可以獲得關於珠寶的准確信息，除了外型美麗，用戶佩戴起來也更為舒適。在某些情況下，設計團隊會根據以往的經驗，向用戶提出一些修改建議，以確保最終成品佩戴更為舒適。

　　Step 4：3D打印模型

　　修改後的數字模型被發送至一台樹脂3D打印進行打印，得到一個高分辨率的鑽戒3D蠟模樣本。

　　之後，設計團隊會仔細檢查3D打印出的鑽戒蠟模，確保它能夠准確地反映出原設計，此環節對於質量把控是一個關鍵點，因為這是制造過程中的第一個樣品，如果鑽戒的蠟模副本不能准確的匹配，設計團隊還將重新返回繪圖板，創建另一個可用的設計。

　　Step 5：鑄造模型

　　一旦模型完成，就可以開始鑄造模型了。蠟模被連接到一個鑄造樹，開始每個首飾件的模具制造。當然，每件首飾的模型都是單獨創建的，為後面的工序做好准備。實際上，該過程是一個多鑄件鑄造，每個模型都是單獨的零件制造。

　　鑄造支架放進鑄造爐中進行加熱

　　在蠟樹的周圍創建石膏模具，經過真空處理後可去除氣泡。模型干燥過程中，內層的蠟燃燒，最後留下一個負模具的首飾，再將熔化的金或白金倒入模子，進行冷卻。

　　一枚戒指和它的鑄造模型

　　最後的步驟，便是將石膏模具是從黃金或白金的周圍剝離，並在樹上添加各種首飾節。

　　Step 6：組裝飾品

　　從鑄件樹上剪下首飾的每個部件，在裝配之前進行排序，選擇不同粗細型號的挫打磨每一節珠寶，並在必要時可用轉筒進行篩選。待一切准備就緒後，就可以將各個部件焊接在一起，完成最後的組裝。

　　Step 7：鑲嵌寶石

　　待完成安裝並且做完預拋光後，就可以鑲嵌寶石了。即使在設計階段就預先設定好了中心寶石的位置，卻並不適合鑲嵌側面的邊石。為能最大程度的保證精度與精度優勢，負責鑲嵌寶石的技師，要在顯微鏡下，用電鑽在戒壁側面為每個將要鑲嵌邊石的位置鑽孔。

　　Step 8：拋光和雕刻

　　當鑽石被一顆顆嵌入珠寶首飾的戒托後，最後再進行一次更徹底的拋光。若想逆向工程得到一枚足夠閃耀的鑽石首飾，對戒托金屬材質本身的光澤，也是有要求的。

　　Step 9：珠寶質檢

　　珠寶首飾完成後，設計團隊要不斷地評估每一個制造過程中的珠寶質量，這是一件完美設計所必不可少的工序，質量檢查也是連續進行的。

　　珠寶質量評估

　　當中，會有很多小細節是制造過程中沒有討論到的。例如，如果主石的顏色是黃色，那麼將其嵌入24K金的戒托，可以最大程度的展現石材的顏色特點，但如果它是一顆華麗的粉紅色鑽石，那麼玫瑰金的戒托將是最佳選擇。

　　如此，一件3D打印珠寶算是完工。3D打印技術，彌補了工匠所不能完成的復雜線條與鏤空等“硬傷”。所有的石膏模與蠟模，只需設定好程序由機械操作，精准度高，再復雜多變的造型也可以通過電腦設定打印出來。此外，比起那些價格昂貴的高級珠寶定制，3D打印珠寶無疑是普通百姓人人可以買得起的。

常見於3D打印設計中發生的5大錯誤

　　在為了最終的3D打印設計結果而建立的3D模型有什RP麼還是很招人煩的，這是因為最終的3D打印而采用的3D模型並沒有一個完全統一的標准。這就導致了多種變量的出現：不同的3D打印機型號、不同的建模軟件、不同的3D打印材料甚至還有不同的3D打印技術。這些都會反應在最終3D模型的成品上。所以若是作為一名3D列印的設計師，要是感覺設計一個好使的3D模型感到很困難，那簡直可以說是再正常不過了。現在來看看在把3D模型變成實物的過程當中較為容易出現的五大問題。

　　每一種打印耗材的性能都是不一樣的。有的脆弱有的強韌，有的柔軟有的堅硬，有的光滑有的粗糙，有的密度大有的密度小，等等。所以在決定采用3D打印工藝來生產產品之後，最理想的情況是您在畫3D模型圖稿之前已經想好要采用什麼耗材來打印這個對像了。比如說，如果您想用陶瓷3D打印，就可以針對陶瓷3D打印的特點來提前構想打印中必須使用到的支撐用懸垂結構，對其外觀突出的部分設計合適的加固元素，還有合適的轉角設計等。

　　請大家一定要清楚，您采用的打印材料已經決定了您必須遵循適合這種材料的3D模型特征，如果不能滿足這些特征，在實際打印時就很容易出瑕疵和問題，甚至出現根本無法打印的情況。

　　每一種3D打印材料都是不同的。請在選擇您的打印材料之前先閱讀相應的材料指南。

　　解決方法：請嚴格按照您選定的耗材的設計特征來制作您的3D模型。最好是在您開始建模型之前先閱讀相應材料的設計指南。如果您不確定想要使用哪種打印耗材，您可以隨時查閱我們的材料指南頁面。

　　在3D打印中，不僅僅是耗材特性各不相同，就連打印工藝也有很多種。各個不同的打印工藝也代表著對打印對像的不同要求。比如說：打印ABS、PLA、鋁合金或者類橡膠材料的時候，您可以打印帶有互扣結構的3D模型，而打印金、銀、銅、樹脂、高精高韌ABS時則無法打印帶有互扣結構的模型。原因和耗材特性無關，而是因為所采用的打印工藝不同導致的。

　　ABS和PLA耗材我們采用一種名叫FDM的技術來進行3D打印，它支持雙噴頭，可以用其他種類耗材作為支撐材料來進行打印，因此可以打印一些互扣結構。而鋁合金和類橡膠材料我們采用一種名叫SLS的技術來進行3D打印，由於它是一種基於粉末的打印方式，無需支撐材料也可以打印互鎖結構。而對於貴金屬來說，我們則必須采用失蠟法，所以無法制作互扣結構，而樹脂、高精高韌ABS的打印我們采用一種叫做SLA的基於液體的3D打印技術，也是無法生成互扣支撐的。

　　解決方法：您可以隨時查閱我們的材料指南頁面，這裡會列出不同材料所采用的打印工藝名稱，及針對各個打印工藝的設計指南。

　　重要的事情說三遍：3D模型的壁厚一定要符合打印要求！3D模型的壁厚一定要符合打印要求！3D模型的壁厚一定要符合打印要求！

　　3D模型壁厚不符合打印要求是目前我們遇到的最最頻繁的問題。很多3D模型打印成品不理想，或是無法打印都是因為這個原因。當模型壁厚過薄的時候，模型上一些細小的部分就無法打印，或者因為過於脆弱很快就折損壞掉了。當打印壁厚過厚的時候，偶然會出現因為內部結構壓力過大而導致打印實物開裂，或者破損的情況。

　　采用合適的打印壁厚是保證成功打印的最關鍵的因素

　　您是否已經閱讀過如何做3D打印設計文章?您是否已經根據本文頭兩點選好了打印耗材?壁厚確認過了嗎?太好了，那我們來看看第四點：文件分辨率。

　　在3D打印的世界中，STL是最常見的文件格式，這種文件格式是以三角面作為基礎的，這也意味著您的3D模型也將被轉換成這樣一個由三角面組成的模型。大多數的3D建模軟件都能夠輸出STL格式的文件，並且設置所需的分辨率。下圖就是展示同樣的模型，在不同的分辨率輸出條件下最後呈現的效果，分辨率從左到右由高到低排列。

　　選擇一個合適的分辨率對打印出一個高質量的模型來說非常重要。

　　分辨率過高和過低都容易造成打印中的問題：

　　分辨率過低：請您注意，輸出文件分辨率過低必然會影響打印成品的質量。低分辨率意味著您的STL文件上的每一個三角面都過大，因此會造成您的打印成品表面不夠光滑。結果將是一個類似“像素化”的成品。分辨率過高：輸出文件分辨率過高會導致您的文件過大，導致我們的3D打印機無法處理。文件過大還有可能因為保存了過於精細的細節，是我們的3D打印機無法打印的。所以我們的建議是，請您輸出的文件大小不要超過100MB。

　　解決方法：對於絕大多數的3D建模軟件，當您需要輸出一打樣個文件時，它會要求您定義容錯度(tolerance)。這個tolerance定義的是輸出的STL網格文件上的格點到您原有模型間的最大距離。我們建議選擇0。01mm。因為小於0。01mm的容錯是無意義的，因為3D打印機無法打印出比這更小的細節。而當容錯度大於0。01mm時，有可能能在實物表面看到肉眼可見的三角面。

　　3D建模軟件的種類非常的多。有些是為3D打印特別設計的，有些則主要被用於3D渲染或其他別的用途，很多建模軟件需要在輸出3D打印模型前做進一步編輯。比如，設置層厚在有些建模軟件中可以自動實現，有些則必須手動完成。

　　就算您使用的是初級3D打印建模軟件(比如Tinercad)，在制作一個鏤空模型時您也還是可能遇到困難。這種情況下，我們推薦您下載一個叫做Meshmixer的免費軟件。

　　如果您用的是Blender(主要用於3D制圖和動畫)，SketchUp(主要用於建築和微縮模型)，或者ZBrush(3D藝術家們最愛的雕刻軟件)，那麼您需要對您的3D模型進行進一步的處理。根據您使用的軟件種類，模型壁可能需要進一步連接，模型可能需要做封閉處理，壁厚可能需要設置和應用，打印尺寸可能需要再設置一次等等。每一種軟件都有些許不同。

　　解決方案：去這些軟件的官網尋找3D打印操作指南，或者在網上搜索有用的教程。如果您實在還是搞不定，那麼建議您將輸出的模型再放到Meshmixer這個免費軟件中，再用裡面的3D打印准備工具再做一次檢查和處理。

　　不要太擔憂：其實真樣品正制作3D打印專用模型的時候逆向工程您會發現比想像的要簡單。只需要確保您了解自己的3D建模軟件，確保您了解想要使用的3D打印材料的相關知識就行了。