让我告诉你好玩的3D打印机,小朋友都能看明白!

点击量:544 发布时间:2017-03-29 作者:状迈(上海)增材制造技术有限公司
   大侠是学理工科的,对这些新鲜玩意向来兴趣浓厚。最近看了央视多次介绍3D打印机,后又百度,知些皮毛。这哪甘心啊,索性去图书馆借了本300页厚的关于3D打印机的翻译本阅读起来。这可不是看小说啊,整整两周才读完。
       也许你早知道3D打印机了吧,那么,什么是3D呢?3D就是“Three Dimensions”  三个尺寸嘛,长、宽、高三个维度,或者通俗讲就是立体。平面一张纸,就是长和宽。我们用打印机在白纸上打印一个像薄薄鸡蛋饼样的圆形图画,这打印机就是平面打印机。如果你的墨盒够多而且油墨够粘,你就朝圆圈里使劲打吧,油墨越堆越高,往高度发展,你打印出来的就是厚厚的新疆大饼啦!这就是3D打印机。
        明白不?继续听大侠讲课~~
      《3D打印---从想象到现实》,看得费劲,但经过我的消化,相信大家都能看明白,小朋友会特别喜欢。下面,大侠向你介绍下哈~
        它能打印飞机零件,波音787飞机已经用上了。能打印汽车仪表盘、打印齿轮、打印手枪,这些你也许知道了,如果你以后成了机器人设计工程师可不要去打印手枪干坏事哦!不过呢,最有吸引力的,是3D打印机能打印食品,这可是关系到千家万户的大好事了!小朋友们喜欢吃动物巧克力,老师不是教你画动物的吗,你画什么,就让爸爸用巧克力酱把它打出来。你也可以自己做汉堡包啊,第一层是麦饼,第二层是黄油片,第三层是你爱吃的鸡肉,第四层打印一个鸡蛋白,第五层是一片蔬菜叶,第六层是巧克力酱,第七层是虾仁瓶,第八层……你爱打印几层就几层啦,只要你的嘴巴像河马一样足够大!    
       这可不是耸人听闻的故事,目前科学家们正在研发用生物技术制造打印机可食用原料,可以用这些生物“墨盒”打印各种健康食品,比如可供糖尿病人食用的食品,所有的营养成分都在电脑里配置好,按几下鼠标键,食物就出来啦!以前你玩QQ农场,自己种菜,将来你可以把这些虚拟的“有机”蔬菜通过打印机打印出来。
      你还不信?现在西方科学家正在研究用3D打印机打印人体器官,比如膝盖骨啦,心脏瓣膜啦,在膝盖骨上再打印一层人体干细胞,就会使这些器官有再生机能。人家在80年代就拥有3D打印机了,我们到21世纪才开始咋呼咋呼做声,当新鲜事物来宣传。人家把大把钱投到高科技研发去了,我们政府把大把钱去造楼堂馆所,可不,主席不是发话了吗,停建馆所!先强军吧,多造几首航空母舰,收拾小日本去!
       说着说着就开始发牢骚了,唉,当个老师不够格,没修养。继续讲打印机吧~
       以后你想要的实体东西都可以发“电子邮件”过来。 你要一把枪(当然是玩具枪啦!),就会有人发一个枪的程序过来。把它输入笔记本电脑,连上通往打印机的线,一把工程塑料的枪很快就打印出来了,可以开枪啊,很轻的塑料子弹,小心不要对着人眼哦,朝爸爸的屁股打没问题!你想要的东西都可以到网上下载,家里备好一些打印材料就行。别忘了付点钱,有版权。
       小的打印机也就微波炉大小,市场上可以买到。大的如空中行走的行车,可以打印建筑,嘿嘿,无所不能啊!
       啰啰嗦嗦,说了半天,还没说打印机的工作原理,这才是我大侠迫切借书看的原因呢。
      打印大饼和一个圆柱体好理解啊,往上堆料就行了。打印中空的东西,或者中空还雕花的怎么打印呢?打印一个悬臂的手呢?这手怎么不会掉下来啊?好多好多学问。
      首先,我们要了解3D打印机的动作,然后再了解打印机的材料(“墨盒”),最后,了解被打印物体成形的原理。
      平面打印机,你应该早就见过了,家里没有学校或单位也有吧。老式的喷墨打印机,打印头左右来回摆动,吱吱,吱吱……发出持续不断的声响,纸慢慢从打印机的一个方向(前方或后方)吐出来,你的画画习作就呈现在你眼前。
      3D打印机,打印头除了左右前后移动,还往高度方向移动。当然啦,如果打印头朝高度方向不动,就是台面会上下移动,总之台面和打印头会产生相对移动,要有相对空间才行,否则怎么打印实物呢。有些3D打印机更好玩,打印头是固定不动的,台面会左右高低方向移动,这就是3D,3个维度。
       好了,现在讲这个“墨盒”。墨盒,大家会想,“不就是盒子里放墨水吗,还用说。”这话对,也不对。对3D打印机来说,如果是堆叠式打印蛋糕之类食物,打印头上方有个盒,里面填充各种可食用的粉,如黄豆粉、奶粉、面粉什么的都可以,也可以是各种食品胶状物。但如果要打印铁家伙,墨盒里就不能放铁粉啦。如是打印塑料制品,通常的“墨盒”是塑料线,或是胶状塑料。如果彻底抛去墨盒的概念,革命性思维一下?告诉你吧,目前好多3D打印机的材料是存放在打印头下方容器里的塑料水或铁砂或水泥或木屑,就看你打印什么东西了。奇怪吧!下面到了求知的关键时刻,讲3D物品打印成形的原理。
       你知道医院里给病人看病的检测仪CT吗?比如,有人被打了,头部受伤。医生通常会让病人做CT,看看脑里面有没有淤血,因为大脑里的淤血会压破神经导致脑瘫痪。CT是电子计算机X线断层扫描,把大脑截面一层层地扫描到电脑屏幕,形成一张张头脑截面图片,供医生看。如果你不懂,从没看过CT图像,也没关系。再举个例子,如果我们把站着的人体从脚底到头部分割成100片,那么,脚底的切片形状就是你的一双脚印,小腿切片形状就是两个小圆圈,臀部的切片形状就像个苹果;再往上一点,胸部的切片就是两个小山峰,颈部的切片就是一个圆,头部的切片就是个大椭圆。3D打印机就是先从你的脚开始打印喷料,从脚板底部往上一片片的打印,打印100片,直到头部一个圆,头顶一个点,完成塑料人体打印。这下懂了吧?再举个更通俗的例子:你在家切过土豆片吗?一片片的,如果你是星级酒店高级厨师,可以把每片土豆片都切成1毫米厚,每一片的形状都不一样是吧?然后你重新把切下来的土豆片一片片叠起来,可以还原成土豆形状。3D打印机的原理就这样,就是一层层打印,比如说打印这个土豆吧,先打印土豆的第一片(层),打印头里打印(挤出)出来的是土豆泥,打印完,放置土豆的台面下沉1毫米(或另一种打印头上升机构,打印头上升1毫米),稍等凝固后,打印头在这基础上打印第二片(层),打印完台面再下沉1毫米,第二片凝固后接着打第三片(层),以此类推,直到把土豆全部打印完,然后拿出烤干,一个香喷喷的土豆就出炉了,比原来的还好吃呢。为什么要让台面不断往下沉呢?因为如果不下沉的话,随着土豆的堆高,打印头就碰上土豆啦。这样的打印方法叫材料堆叠式打印。热熔性的塑料线可作为打印塑料玩具的原料,塑料线经过高温的打印头就融化成能流动的塑料液,一层打印完后很快就干了,接着打印第二层、第三层……。堆叠式3D打印有个缺点,就是不能打印中间镂空的物件,你下面没有支撑,上面就塌下来了。因此,如要打印悬臂和有顶中空的东西,要同时打印出支撑物,打印完以后再把支撑材料剪掉,浪费了材料。
       那么,中间镂空的物件如何打印呢?比如打印一个中间有横杆,横干上有供鸟喝水的小壶这样一个鸟笼。铁器怎么打印呢?看完《3D打印---从想象到现实》后恍然大悟,真觉得人类智慧无限啊!
       下面,介绍另一种3D打印方式,称作粘结、烧结式打印。
       举例来说吧。如果打印材料是粉状的,如打印美术课用的石膏像。把石膏粉放在一个打印头下方的粉床容器中,“墨盒”里放的全是粘结剂,打印头按设计图形打印完一层粘结剂后,容器里面的台面下降1毫米,已与粘结剂粘结在一起的石膏块同时下降1毫米,打印机再往上铺一层石膏粉,然后打印头再喷上一层粘结剂,台面再下降一层,如此往复,石膏像就一点点打印出来了。
       烧结式3D打印机可以打印金属、塑料或玻璃玉器等高端的东西。枪体、上面说的鸟笼,镂空的艺术品等都可以打印。
       同上原理,如要打印中空的金属枪体。把铁粉放在一个打印头下方的容器(或称粉床)里,打印头是一把激光枪,“墨盒”是发出激光用到的二氧化碳气体(CO2)。打印头根据计算机指令按设计路径用激光烧台面上的铁粉,烧过后的铁粉立刻融化和结成了片状固体,然后,容器里面的升降台面下降1毫米,烧粘一起的片状铁饼同时下降1毫米;打印机自动再铺上1毫米铁粉,填补这1毫米的空间,激光头再烧结第二层铁粉……一层层烧结,全部烧结完后,枪体就可从粉床里拿出来,去掉枪体里外的铁粉,抛光下表面就OK啦。
       如果打印材料是石英砂,同样原理,可以用激光烧结打印机烧融石英砂粘结,打印出千姿百态的玻璃制品出来!如果要打印中空的塑料物件,可以用一种称作液体塑料的东西,同样的放在一个3D打印机容器里,激光给液体塑料表面加温后,这一层液体塑料迅速凝固,然后新的液体塑料补充,再激光加温凝固,一层层的做,可制造出更多奇特的,用常规模具制造不出来的东西。你能想象吗?
      还有一种打印机更好玩。把磨得很细的木屑放在粉床上,打印头按程序轨迹打印出来的是胶水,然后再自动盖上一层木屑,再打印一层胶水,如此一层木屑一层胶水,就可以打印出一个木拖鞋!
       所有这一切,都是要通过电脑程序实现的。将来,你想要什么东西,可以去淘宝网找,有大把的工程师来设计3D设计电子图纸,会根据你的要求来编制3D打印程序。只要想得到,不怕做不到啊!   
       家里有一台3D打印机,再买一个微波炉大小的三维扫描仪。就可以“复印”立体的东西了。有小朋友来你家玩看到喜欢的东西就想要(当然这是不礼貌的),主人将不再尴尬,像复印纸一样容易,复制一个给他就行了呀!
      大侠用3500个字的口语化句子,把书中21万严肃的文字变得生动而有趣。不然你看到的大多是机器零部件,专业词汇,不熟悉机器设备的人谁看得懂啊,更别说小朋友了。大侠记英语单词差得要命,记这些东西,可是过目不忘,因此说,做什么事,兴趣很重要。今这篇日记大侠费了几个晚上心血才得以完成,功劳没有苦劳有嘛,希望大家喜欢!有孩子的家长们可以转给他们看看,科普教育哦!
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