经过电脑报连续几期文章的介绍，相信很多读者对3D打印技术已经有一定的了解了，不过这种了解还建立在抽象的技术解析和描述中。究竟3D打印是不是真的有那么神奇，真的能够“打”出万物吗？近日，电脑报评测实验室联合重庆大学自动化学院、罗克韦尔实验室对闪铸AdventurerIII3D打印机进行了一番详细的评测，通过这次评测，我们可以看出目前民用级的3D打印技术究竟达到了怎样的水准，3D打印还有多远的路要走。
3D打印机结构分析
和通常我们见到的打印机一样，3D打印机也是由控制电路、驱动电路、数据处理电路、电源及输入输出模块这几个部分构成。我们在重庆大学自动化学院罗克韦尔实验室将闪铸AdventurerⅢ 3D打印机拆解开来，对其主要元器件逐个进行分析。
从外观来看，采用FDM熔融层积成型技术面相的个人消费者的3D打印机的结构并不复杂，甚至有点简陋，不过也正是这样的原因才能够将3D打印机的价格从几万甚至几十万美元降低到几千元人民币。目前，消费级的3D打印机主要都由PC电源、主控电路、步进电机及控制电路、高温喷头和工件输出基板这几个部分组成，外面用木板来固定，采用非密闭式铸模平台。我们测试的这款闪铸AdventurerⅢ 3D打印机相对比较高端，不仅能够通过USB连接线连接电脑进行打印控制，还能够插入储存有3D模型文件的SD卡，通过LCD打印控制界面来进行控制打印。
我们可以看到其核心是一块采用ATmega1280-16AU（16MHz）8位AVR微处理器的主电路板，通过这块主电路板将处理后的3D模型文件转换成X、Y、Z轴和喷头供料的步进电机数据，交给4个步进电机控制电路进行控制，然后让步进电机控制电路控制工件输出基板的X-Y平面移动、喷头的垂直移动和喷头供料的速度，比较精确地让高温喷头将原料（ABS塑料丝）融化后一层一层地喷在工件输出基板上，形成最终的实体模型。
从硬件结构上来说，闪铸AdventurerⅢ 3D打印机并不复杂，成本也并不是太高，据重庆大学自动化学院副院长林景栋教授介绍其主控制电路成本也就100元左右，一套步进电机和控制电路的成本也在100元左右，可加热的工件输出基板和喷头成本也不是太高。在得知它配备的航嘉磐石355电源售价超过200元后，自动化学院的廖孝勇老师笑着对我们说，这个电源可能是这款打印机里面硬件成本最高的配件。
工作中的闪铸AdventurerⅢ 3D打印机，其X轴和Y轴采用皮带传动，Z轴为精度更高的螺杆传动，左侧的白色塑料丝就是3D打印的原材料。
原本直径为1.7mm的ABS塑料丝经过温度高达225℃的高温喷头，喷出直径为0.4mm的细丝。
步进电机控制高温喷头将融化后的ABS塑料丝喷在110℃输出基板上，将输出模型的底板固定，然后开始逐层打印。
闪铸AdventurerIII 3D打印机由主电路板、4个步进电机控制电路板、1个喷头控制电路板构成。
主电路板采用标准的PC电源接口，所有步进电机控制电路板和喷头控制电路板所需的控制信号都由主电路板发出。
以ATmega1280-16AU 8位AVR微处理器为核心的主电路板。
单芯片的步进电机控制电路，结构也非常简单。
实测3D打印机
我们通过一系列模型的实地打印来测试闪铸AdventurerⅢ 3D打印机的打印效果、精细度、打印时间及工作噪音。首先打印的是结构非常简单的玩具小猪模型，然后打印结构和表面纹理略为复杂的冰激凌模型，最后打印结构和表面纹理相当复杂的雕塑。
闪铸AdventurerⅢ 3D打印机性能参数表
定位精度： 0.02mm
层厚： 0.1～0.5 mm
打印精度： 0.2mm
垂直构建速度： 15cm 3/h
构建尺寸： 120mm×120mm×115mm
材料种类： ABS／PLA细丝
材料颜色： 12色
材料规格： 直径1.7mm
打印头数量： 1个
最大温度控制： 260℃
设备尺寸： 30cm×30cm×40cm
设备重量： 8.5kg
电源要求： 220V交流输入，功率350W
打印文件格式： STL文件
操作系统： Windows XP／Vista／7、Linux、Mac OX
实际上，采用FDM熔融层积成型技术的3D打印机操作还是非常简单的，导入画好的3D模型（当然，现在网络上也有不少现成的模型文件提供下载），选择合适的大小比例，生成G代码后即可进行打印。由于闪铸AdventurerIII 3D打印机喷头喷出的细丝直径在0.4mm，因此我们在生成G代码时设置层高为0.3mm（追求最高精度的话，可设置为0.1mm）设置不同的填充率进行打印测试。
从打印成品模型来看，打印出的产品和输入的3D模型的吻合度还是非常高的，基本上能够达到打印产品的目的。不过从打印的精细度来看，由于层高为0.3mm，各打印模型的精度并不是特别高，肉眼可见明显的分层，通过这款打印机打印出的模型只适合远观，而不可“亵玩”。对于这类打印机打印出的产品，我们还是建议在模型打印完成后对边沿进行打磨，只有这样才能够进一步提高打印模型的外表面精度。
由于其打印速度为15cm3/h，因此填充率稍高的模型打印时间都会相当长，高度为6.7cm，填充率15％的冰激凌打印时间为1小时5分，而高度为8cm，填充率为40％的雕塑打印时间长达3小时28分，只有空心的模型玩具猪打印时间最短，22分钟即可打印完成。虽然从打印时间来看，耗时相当长，不过若要通过其他方式来构建模型花的时间可能更长，所以相对来说打印速度还是不错的。
由于闪铸AdventurerIII 3D打印机拥有4个步进电机，采用的还是PC电源，因此其工作噪音相当大，单层打印时，工作噪音在65dB，而一旦喷头在Z轴方向开始移动，噪音就提升到80dB以上，还好Z轴方向的移动要待每一层打印完毕才会发生，否则光是打印噪音就能让用户崩溃。
另外，由于闪铸AdventurerIII3D打印机采用的时单喷头，无法喷出支撑料，因此在打印某些缺乏支撑的部分会出现镂空或形变，也就是说对于这类打印机来说，并不是什么形状的模型都能够打印的。如果需要打印有缺乏支撑部分的模型必须要使用双喷头的3D打印机，一个喷头喷出铸模材料，而另一个喷头则喷出可溶性的支撑料，再打印结束后，通过溶解液将支撑料溶解，才能得到最终的模型。
打印开始前，生成G代码时可选择层高、填充率和进给速度，通过调整这些参数能够部分提高打印精度。
高度为8cm的雕塑，预计打印时间长达3小时20分，实际打印时间为3小时28分。
打印模型前，首先需要打印模型的底板，以保证模型能够稳稳地粘在基板上，否则会因为模型移动而导致打印失败。
打印完成后，基板会移动到打印机边沿，待基板冷却后模型即可取下。
实际打印作品
空心的玩具猪模型，由于填充率较小，内部缺乏支撑，玩具猪的头部不能封闭，有多个缺口。
填充率15％的冰激凌模型，由于结构比较简单，打印精度要求不高，“蛋筒”部分的菱形纹路和上半部冰激凌的螺旋状层叠比较清楚。
填充率40％的人像雕塑，外观和和模型文件基本吻合，不过由于层高为0.3mm，精细度明显不够，只有通过后期的打磨才能让它的表面变得光滑。
立体的“电脑报”三个字算是打印难度较低的模型，精度要求也并不太高，打印效果还是相当不错的。
消费级3D打印未成熟
从我们测试闪铸AdventurerⅢ 3D打印机这款消费级3D打印机来看，这类3D打印机打印能够打印外形不是特别复杂的模型，但耗时较长，模型精细化程度相对较低，只能满足部分个人设计师和模型爱好者的使用需求，并不能真正达到精细化制造的水平。当然，其售价不高，打印耗材的成本也比较低，打印模型还是比较方便的，如果对模型的精度要求不高，或者有能力通过后期的手工打磨来提升模型精度，那么这样的消费级3D打印机不失为一个选择。对于动手能力不强的普通用户来说，由于并不具备购买工业级高精度3D打印机的条件，要想获得高精度的打印模型，要么付费让专业的3D打印机构帮你打印模型，要么等待技术的发展带来成本更低，精度更高的消费级3D打印机。
3D打印带来的制造业革命还很遥远
3D打印机从上个世纪80年代发展到今天，走过了20多年，目前的技术确实能够实现高精度的3D打印，不过对于这种大众梦想中的高精度打印来说，设备成本和材料的成本非常高，远远超出了个人用户能够承受的范围。所以，即便我们看到有人通过3D打印机制造了枪支（还用不了多久），有人通过3D打印机打出了汽车，但那至少是通过DLP激光成型技术或UV紫外线成型技术来实现了，而这种技术还不是个人用户玩得起的。
从3D打印技术的前景来看，3D打印确实有非常好的应用前景，我们甚至看到有科学家在尝试通过3D打印机复制皮肤和血管组织来修复人体创伤，不过对于普通用户和制造业来说，3D打印的大规模产业化时机还没有成熟。虽然现在航空业和汽车制造业在部分地采用3D打印技术，但其成本依然居高不下，还不能一统制造业的“江湖”。传闻中3D打印带来的制造业革命，离我们还有相当长的一段距离。
文章来源：电脑报
原文链接：http://www.icpcw.com/Parts/Peripheral/dnwspc/1525/152565.htm
