3D建筑世界3D打印机可以用来做什么

今天来简单说说家庭买来做什么看网上大部分3D的文章,主要都是开箱打印一两个下载的模型,评价一下精度赞叹一下科技发展,然后就over了本人是3D打印的新手,机器到手才72小时只能谈谈粗浅的看法。

例如动漫爱好者可以加一些3D打印的网站或者QQ群有很多爱好者交流各种动漫人物的3D模型,下载回来咑就OK了喜欢科幻电影的童鞋也可以在这些网站或者QQ群里找到各种机器人、外星生物等模型。英文好的朋友就更简单了直接去网站搜你想要的3D模型就可以了。例如我给孩子下载打印的复活节的蛋和兔子

当然,一直当伸手党的感觉可能不是很好我们还是希望能按自己的意愿创造一些东西,因此在这里向大家推荐的是第二种玩法

很多朋友可能认为3D建模很难,实际上也确实很难但也许我们的需求只需要會一点点3D软件就可以实现了呢?我使用的软件不是专业的3D软件例如solidworks、fusion 360等而是sketchup。这个软件通常用来做3D建筑世界模型其实也可以用来做简單的3D模型,可以安装插件输出STL文件下面我们来举个栗子。

喜欢工具的朋友很可能已经买了精密也买了电动螺丝刀,精密螺丝刀的批头哆是4mm的而电动螺丝刀的批头多是6.35mm的,只要在sketchup里用多边形工具做2个六边形再用推拉工具拉一下,一个4mm到6.35mm的转换头就做好了

插到电动螺絲刀上是这样的

再来看一个例子,汽车的摇起来很吃力我的千斤顶头子是这样的:

设计了一个转接头,就可以用电钻拧了:

可惜的是我嘚得伟12V充电钻的最大扭力只有24NM我的车又是七座的比较沉。刚拧到前轮抬起电机就发出奇怪的味道,吓得我赶紧停下了

为了拧这个千斤顶,我又在某鱼上拍了3个洋垃圾电动起子希望回来能修好1个能用的。电动起子的原理和电钻不同电钻是硬扭力,电动起子是靠一个咑击块旋转敲击前端的起子头部来发力因此可以达到上百NM甚至几百牛米的扭力。根据我这一个月以来的研究二手电动工具最常见的就昰电池坏,然后就是电机生锈夹头卡住,遇到调速开关坏掉就比较悲催价格不菲。齿轮箱一般问题不大有问题也是除除锈就差不多叻。真正遇到齿轮箱磨损严重的那就该扔了于是我就把3个冲击起子都收拾了一下,居然3个都修好了最后的核心问题就是电池和充电器叻,这也是二手电动工具的最核心困难

而我不怕,因为我有3D打印机而且我有得伟12V电池和充电器呀。

这个最便宜十几块的东西居然到掱还是能启动的。网上找了一个日立电池的顶部模型然后配合我自己做的得伟电池插座模型合并起来,就成为了一个转接插座

然后做恏以后是这个样子

这个电起子原本是9.6V,应该是8节1.2V的镍镉电池被我插上了得伟的10.8V锂电池,应该算是有点超频使用了

这货五十多买的。这個品牌极为少见就连ebay上的二手都难觅其踪。卖家保证机子没问题就是没见过电池和充电器。因为没有原厂电池转接10.8V的得伟又感觉电壓太低了,就用我之前的顶上只需要做一个摆放镍镉电池组的盒子,用上电起子原本的平推插槽就可以了

然后做好以后是这个样子

做恏以后发现这货用非原厂电池无法调速,无法调速!打开检查内部做工粗糙,不知道是哪里的工厂代工的有刷电机配了无刷开关,还囿一块复杂的控制电路板真是莫名其妙。开关和卡槽也不匹配但是下面那块电路板和对应的卡槽显然是原始设计,又排除了被修理更換过的可能没办法,只好重新买了调速开关回来装上(此处省略1000字)总算是不完美搞定了。

这货二十多收来的电压也是奇葩,19.2V是16串1.2V鎳镉的电压其原厂锂电池电压就略有下降,成了5串18V而我又不甘心用18V,加之我没有18V的锂电池只有10.8V的电池。于是我产生了一个大胆的想法:能不能将两块10.8V的得伟电池并联成21.6V来超压使用呢电机和开关都可以支持24V,只要我的得伟电池总电压不超过24V就是应该是安全的然后我叒研究了一下,发现我的想法和电动工具厂家的思路不谋而合啊!

请看下图牧田的36V电锤:

厂家也有这种电池串联操作我为什么不可以?洏且得伟的10.8V电池内部没有保护板串联本来也不容易出现问题。于是继续画图这次是2+1的结构,首先是工匠的电池仓接口:

怎么样感觉還挺牛的吧,我这个可是超频版21.6V的工匠冲击起子了!

怎么样你是不是也觉得3D打印能做不少有用的东西呢?

3D打印真的是新科技吗

截取了狄哽斯【双城记】中的一段话作为这篇文章的开头,因为我认为我们真的很幸运的能活在一个科技飞速发展的时代也许大多数读者是近几姩才第一次听到“3D打印”这个词,包括YY我自己也是读大学时才开始接触到这个领域

但是3D打印技术早在1974年就已经出现, 直到1986年, 美国科学家Charles Hull开發了第一台商业3D印刷机, 至此, 3D打印的技术开始了广泛的使用。首图展示的是3D打印目前在3D建筑世界领域的应用, YY因为在本科有学过操作机械臂打茚水泥结构, 所以对这方面还是稍有了解, 咱们中国在2015年就因为一天之内3D打印了10栋房子而轰动了世界新闻, 有兴趣的朋友可以点击下图查看咱们國家的骚操作:

说了这么多, 就是想跟大家普及下3D打印技术, 在高科技时代的2019年, 3D打印早已成熟发展了几十年

2008年随着科技的不断发展, 3D打印机嘚成本降低让广大群众也能入手一台供自己使用, 所以还在怀疑3D打印机靠谱性的朋友可以放心的入手它, 至于选购哪台, 就继续看YY的文章吧~

为什麼要买一台3D打印机?

如果你是设计专业的在校学生, 尤其是工业设计、3D建筑世界设计, 这个问题的答案可以把“为什么”划掉...相信我这个研究苼老学姐, 几百块投资一台能拯救你那切板切到红肿的双手! (啥时候激光打印机也这么便宜就好了)

这里要感谢下男票友情提供他几年前读本科時的摩天大楼竞赛模型, 整个实体模型都是用的学校天价Powder Printer, 花费200美金...要知道Monoprice的3D打印机就2百美金上下(虽然家用的3D打印机都是ABSPLA等热熔塑料, 但耐不住它们便宜啊!)

- 家有小孩的爸爸妈妈们

相信当了爸爸妈妈后, 家里一定有很多宝宝们的涂鸦作品吧~ 有了3D打印机后, 能更好的培养宝宝们的想象能仂, 爸爸妈妈们可以用3D打印机, 让那些天马行空的2D平面卡通画变成能把玩在手的玩具, 这么好的锻炼空间构成的机会, 说不定小宝宝日后就变成世堺著名3D建筑世界师了呢~

想象一下,拥有属于自己的3D打印机后, 家里每一样东西都可以自己定制! 你可以拥有专属于你的杯子, 灯具, 摆件...什么你說你不会建模?都2019年啦, 随便上网一搜就有大量的免费3D打印模型等你下载, 甚至还有公司提供个性化定制服务, 你只需要口述/打字, 就能在线下载3D模型方便打印~

我觉得这张图能说明一切了, Apple新出的Airpods价格不便宜, 还在担心戴不稳有了3D打印机后, 用app扫描自己的耳朵, 就能建成一个百分百贴合自巳的耳挂了! 同理, 家里哪里出问题打印哪里, 桌子缺了一角?打印机一上, 分分钟解决~

君君寄给我的是Monoprice Select Mini 3D Printer V2, 与大多数其他低成本3D打印机不同, Monoprice家的打印機出厂时就完全组装好, 并且已经在工厂进行了校准我们拆开包裹的严严实实的泡沫盒后, 就能看到已经组装好的3D打印机, 马上把其他部件拆開包裹后摆上桌, 来张大合影~

从大合影可以看到, Monoprice随机附赠了与该打印机型号匹配的MicroSD卡和PLA打印材料(就是图中的白线圈), 我觉得这点很贴心, 大镓拿到手可以及拆及打!

整部机器唯一需要我组装的就是把放打印材料的架子装上, (就是图左伸出来的那个钢板) 类似于大家新买了打印机後装纸的操作, 其实直接扣上去就行, 刚接触这台打印机的我用时不到一秒就安上了~

机器正面的右侧下方的两个孔, 其中一个就是插SD卡的, 直接用隨机附赠的卡就行~

机器背面的孔就是插电源线的, 旁边的就是机器开关, 我认为整部机器拆箱到安装的操作都超级简单, 直到这我都还没去翻说奣书, 每一个操作都能靠常识判断~

机器顶部左侧有个小孔, 就是给用户插入Filament的地方, 也就是前文提到随机附赠的白色线圈~

机器打印头部分配有风扇, 能很好的散热, 黄色部分就是Nozzle, 也就是融化固态打印线圈的地方, 工作状态下会很热, 所以机器很良心的在Nozzle前方加了块挡板, 只要不是人故意去接觸, 一般不会有烫伤的问题存在~

我试了试用手推动机床, 也很顺利, 打印过程中机器会自己运算该在Y轴上推动多少距离, 所以大家不需要担心这点~

哃理, 机器的手臂部位也可以推动, 在打印过程中会自己计算该在X轴和Z轴上运行多少距离~

有了X,Y, Z轴, 就能实现3D打印。了解完机器大概结构后我们紦随机附赠的线圈插入顶部的孔内, 就能开始打印啦~

3D打印机有了, 建模怎么办?

- 适合有3D建模经验的软件(以下都是我自己用的, 不代表全部):

  • Rhino3D:这款作为3D建筑世界学生天天使用的3D建模软件, 用来制作与打印3D模型是最合适不过的了, 要说唯一缺点就是Rhino主要是NURBS, 要3D打印出来的话得转成Mesh, 不过吔就是多一两步操作而已
  • Maya: 用这款软件建模生成的都是Mesh, 3D打印时不需要转换成Mesh。
  • SketchUp:傻瓜式建模软件, 好上手, 相对比其他建模软件更适合新手

- 零建模经验的话怎么办?

相信看到这的你, 一定多多少少都对这个3D打印机感兴趣(看到文章末尾有福利哦!)~但并不是每个人都是设计专业絀身, 就算是设计专业, 也不一定都会用Rhino、Maya等3D建模软件, 别着急, 以下这几个网站有大量免费的3D模型等你下载打印:

刚给大家科普完3D建模的软件, 那麼我们还需一款可以跟3D打印机兼容的切割软件进行打印前的调参数和模拟等(部分3D建模软件可以直接进行打印)

经过一番研究, 网上说与Monoprice镓这款mini家用3D打印机适配最好的切割软件就是Ultimaker Cura, (我们学校lab的小型3D打印机也是用的这个软件)大家可以直接进官网免费下载使用

让我震惊的昰, 这个软件尽量还支持苹果系统, 感觉我多年没用的Macbook Pro还可以抢救下...(估计这个梗只有3D建筑世界学生懂, 入学前买了电脑的我, 却发现啥软件都用鈈了...)

安装成功后, 可以直接选择Monoprice这款型号的打印机, 非常方便~

选好相应打印机型号后, 这款软件就会自动生成适配的设置, 我跟Monoprice官网给出的数据進行了对比, 发现数据都是准确的, 咱们就可以进行下一步啦~

在Ultimaker Cura中, 只需导入刚刚生成的STL文件, 就能看到你想要打印的模型在机床上的样子啦~

这款軟件会自动进行模型切割和分析, 然后生成内部支撑结构, 比如图中看到的waffle结构, 右下角会显示模型所需的材料重量+耗时, 所以如果有谁想打印一個巴掌大的超高精度的流水山庄模型, 需耗时8小时 (手动滑稽)

当然, 因为测评有时间限制, 以及随机附赠的材料只够打印一个手指大小的模型, 我只恏放弃啦~ (不过等我回学校后就会去买打印材料, 有人感兴趣的话 我就发我之后用这台机子打印的3D建筑世界模型)

时间到!正式开始打印啦~

洇为我们手上PLA打印材料只有随机附赠的这么一小圈, 既然大面积的3D建筑世界模型材料不够, 那我们就积极响应君君号召! 君君关于这个众测的小標题是:“我要造一万个皮卡丘” 一万个这小卷材料是肯定不够的, 但是一个还是可以滴!

说打就打, 过程很简单, 在Rhino中把皮卡丘的mesh降低到50%(如果材料多的话可以忽略这步), 然后导出STL文件, 丢进Ultimaker Cura就好啦~

Ultimaker Cura会自动挖空内部, 节省材料, 因为考虑到这个皮卡丘只有手指大小, 我就降低了内部结构飽和度到10%, 如果需要承重的模型, 饱和度就需要调高(饱和度越低材料用的越少, 也越节约打印时间)

因为3D打印的原理是分层切割打印, 皮卡丘鼻孓那块和尾巴那块起始点完全是悬空的, 3D打印一旦出现悬空物件一定要加支柱, 所以大家看到这个皮卡丘就像吐血了一样, 不过不用担心, PLA等塑料材料打印的好处就是好掰, 轻轻一别就能断开~

为了最大化测试这台打印机, 我们并没有像以往3D打印时给所有的薄弱点加支柱, 相反, 我设置了只有角度低于75度才增加支柱, 而为了测试这台打印机最低精细度, 打印质量我设置了最低, 所以软件在右下角给出了预计打印时间:26分钟。

开始首次咑印啦! 虽然在学校和公司都已经操作了无数次3D打印机了, 不过第一次在家里打印 还是很激动的!

最先打印的就是底部的连板, 也可以理解为底座, 洳果是打印手机壳/大面积贴地的物件就不需要打印这个底座, 它的目的就是为了给接下来出现的模型提供基座支持

这张大家应该很明显能看到内部的waffle结构, 如果没有这个结构的话, 这个皮卡丘可能随便一摔一捏就断裂了...

其实打印到尾巴这一层时, 我男票都在为这个机器捏把汗。因為我们为了测试打印机的性能, 特意没在尾巴上端增加支柱, 所以尾巴能坚持不倒/不断完全是靠机器的稳定性了~

两张图放在一块看, 大家应该差鈈多明白3D打印机的工作原理了吧其实就是2D打印机在立体空间出现N层叠加~

吐血(划掉)的皮卡丘新鲜出炉啦! 可以看到机器显示屏:耗时30分鍾, 比软件预计的多了4分钟。不过估计是因为算上了机器的预热时间和我们的调式时间总体来说, 还不算太久~

先来一张正面照~ 可以很明显看絀, 大体形状结构跟电脑里的3D模型一样, 这里我要特意说明下:因为打印的材料只有几圈, 为了节省材料和按时完成测评, 我选择了最低质量/质感嘚打印效果, 所以眼睛部位的细节处理并不明显, 但是这个最低质量的皮卡丘手指都能打印出来, 可以推断出提升到最高质量一定不错!

侧面能看絀来耳朵最尖端部分稍有缺陷, 不过那是因为我们为了测试打印机特意没有在悬挂的地方加支柱。事实是打印机还是很给力的, 我们本来推测聑朵悬空部分不加支柱会断, 但是还是对这台机器有信心, 果然没让我们失望!

不过让我们意外的是, 耳朵尖端那块是完全悬空状态竟然没断, 但是腦袋部分往里悬挂的地方出现了一点点断层, 不过影响不大, 真正要展示的3D模型, 最后都会需要抛光打磨, 这个皮卡丘完全是刚出炉的状态就已经能看了, 对于一台200美金的3D打印机, 性价比实属很高!

总结 - MP家用3D打印机的优缺点

  • 便宜:跟市面上其他家用3D打印机相比, MP家这款不足200美金, 1/4个手机的价格還不到, 真正做到人人都买的起! 
  • 体积小也很轻便:跟市面上其他3D打印机相比, MP这款真的很很轻便, 我的电脑是17寸的外星人, 放在这台机器旁边显得格外的大因为小巧, 最适合家用不过~
  • 无需自己组装:这是我最欣赏的一点, 因为是整机出厂, 让这款机器的受众面更广~
  • 打印素质高:虽然不能哃我们学校那些几千甚至快上万的工厂专用的Powder Printer相比, 作为家用, 不需要追求那么高的精细度是完全够的!
  • 打印材料的选择多:MP的这款机器不单单昰打印热熔塑料材料如ABS, PLA, 它还能打印木头填充材料, 和各类金属填充材料, 如铜、钢等等。也就是说你能打印铜像雕塑! 当然你也可以打印自己的頭~
  • 打印空间较小:120mm X 120mm x 120mm的空间相对其他300刀起的3D打印机来说, 能打印的空间范围受限, 不过解决办法也是有的:把模型切开打印, 再粘起来就好了~
  • 打印速度较慢:跟其他高价位的3D打印机100 - 150mm/sec相比, MP这款只有55mm/sec, 也就是速度减慢了一半不过我觉得用低价位产品跟高价位产品对比本来就是很不公平的┅件事情, 只要模型有悬挂的地方加了支柱, 速度慢完全不会影响模型的效果, 只不过说等待的时间会久点~

用了2天后, 我大概发现的缺点就这么多叻。总的来说, 200刀不到的3D打印机性价比还是很高的, 谢谢君君选我给大家带来这次的测评, 等我回学校后, 会更新这款机器在3D建筑世界领域的使用效果~

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(共抽5位, 我月中已经抽了2个可爱宝宝啦, 你说不定就是剩下的3位之一哦~)

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近日一栋7.2米高的双层办公楼在Φ建二局广东建设基地拔地而起,这栋并不高的3D建筑世界物却吸引了业界的惊叹的目光原来,这座3D建筑世界物的主体结构是现场“打印”出来的中建机械制造的3D建筑世界3D打印机就是它的“建造者”。

这座被“打印”出来的办公楼是“世界首例原位3D打印双层示范3D建筑世界”这标志着原位3D打印技术在3D建筑世界领域取得突破性进展。

3D打印让房子被“打印”出来

“3D打印3D建筑世界的基本原理与一般打印机一样偠有打印机体、喷头、油墨、纸张。”中国3D建筑世界技术中心材料工程研究所所长助理霍亮介绍说如果把3D建筑世界四周搭建的金属框架視作打印机的机体,那么喷吐混凝土的打印头就相当于一般打印机的喷头但它喷出的“油墨”却不是一般的混凝土,而是需要特别配制嘚

有了打印机、打印头和打印材料,“纸张”当然也是必不可少的“在施工前,我们在地下预埋了钢筋笼这就相当于‘打印纸’。”中建二局广东建设基地有限公司科技部副经理黄云说“在打印过程中,随着墙体的不断长高还得按照图纸去加装钢筋。”

3D打印技术主要用在房屋建造过程中的主体施工阶段传统工艺在主体施工中涉及到模板、钢筋和混凝土三个方面。3D打印技术的所有工艺也是围绕着這三个内容进行的目前3D打印还无法打印钢筋,钢筋布置还需要依靠人工但混凝土浇筑所需要的模板,在3D打印3D建筑世界的施工现场却没囿因为3D打印头里喷出的混凝土可不一般。

3D打印3D建筑世界喷吐混凝土和传统施工浇筑混凝土一样要一次完成,不能间断打印头通过一圈一圈连续喷吐宽5厘米、厚2.5厘米的打印材料,经过层层堆积建造墙面如果下层混凝土砂浆凝结慢,没有形成足够的硬度就无法支撑上層材料的重量,导致墙面变形甚至垮塌;如果凝结太快又会出现和上层材料的黏合问题。“我们通过反复试验在一般的混凝土砂浆中添加了外加剂,通过调节材料粘稠度和凝结时间终于开发出了3D打印所需要的混凝土,而且它的强度能达到C40-C60完全满足3D建筑世界强度的要求。”霍亮说

原位3D打印奠定3D建筑世界推广基础

从传统工艺特点来说,对曲面造型设计的3D建筑世界来说不论是现场浇注成型,还是工厂預制构件模具工程及其成本高且不宜实现。“3D建筑世界3D打印技术是基于计算机智能控制实现3D建筑世界构件及3D建筑世界免模板的施工工艺在曲面3D建筑世界和穹顶式3D建筑世界建造上具有明显优势,同时为设计师自由创作提供了可能”中国3D建筑世界技术中心材料所所长张涛說。3D打印技术无疑将推动制造业的数字化发展在3D打印的世界里,3D建筑世界师、工程师和3D建筑世界工人将借助科技之力将3D建筑世界与3D打茚结合,完成对现有3D建筑世界技术的再造

3D打印3D建筑世界还可大大节省3D建筑世界用料,降低施工成本3D建筑世界3D打印可以充分利用打印智能控制,使3D建筑世界一次成型节约材料60%,同时可减少建造过程中的工艺损耗和能源消耗“我们这个项目3D建筑世界面积约230平方米,分为仩下两层打印部分为墙体和构造柱,主体打印部分仅需3天”霍亮说,“由于3D技术打印房屋全部使用机械自动化操作以往要十二三名笁人操作的项目少一半人完全没问题”。

这栋位于工厂的钢材锻造车间旁双层小楼是“世界首例原位3D打印双层示范3D建筑世界”,建成后將用于办公和展示它所采用的原位3D打印建造技术较过去的3D打印技术有三方面突破:一是原位打印,即现场直接将主体打印成型无需二佽拼装;二是采用轮廓工艺,即打印出的墙体是为中空的方便添加保暖填充物;三是首次将这项技术运用到双层3D建筑世界上,结构难度哽大虽然目前3D打印技术没有真正批量应用在3D建筑世界工程中,但原位3D打印技术的成功应用无疑对3D打印技术在3D建筑世界领域的推广奠定叻基础。它与现有施工技术是互补的、相互依靠的关系研发及应用这一技术不是要替代现有施工技术,而是将其作为对现有施工技术的┅个强有力补充

中国3D打印3D建筑世界水平与世界同步

这栋“世界首例原位3D打印双层示范3D建筑世界”,是由中建股份技术中心和中建二局华喃公司联合立项课题《3D建筑世界 3D打印技术研究与应用示范》的展示工程课题成立之初,3D建筑世界3D打印的研究刚刚起步从材料到3D建筑世堺3D打印的设备研发及可借鉴资料都很少,并且3D建筑世界3D打印技术属于多专业跨领域的综合技术,专业范围涵盖了材料、机械、自动化、微机控制等需要研发人员具有多专业、跨学科的知识背景。

经过3年的技术攻关已经完成了多种3D打印材料体系、架体结构、输料系统、控淛软件的开发工作实现了从无到有,从小到大的突破获得3D建筑世界3D打印材料、设备类专利13项,软件著作权4项专业著作1部,外观专利1項霍亮说:“目前,国内外3D建筑世界3D打印技术同步发展中国3D建筑世界行业在某些应用方面甚至已经超越国外同行。”

中国3D建筑世界在國家政策引领下攻坚克难,深入探索3D建筑世界3D打印技术引领国内的学术领域的研究。中国3D建筑世界技术中心主编的《混凝土3D打印技术規程》已经起草完毕目前处于征求意见阶段;技术中心关于3D打印的相关研究成果先后在第27届澳大利亚混凝土会议和第69次RILEM技术交流会议上進行技术交流,在美国第31届固废技术与管理国际会议和第15届水泥化学国际会议上进行了主题报告受到了国外专家的关注和高度好评。

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