三 维 打 印 成 型 之 实 现 之 道 2 介 绍 正 如 每 一 位 设 计 人 员 都 知 道 的, 将 优 秀 创 意 转 化 成 人 们 可 以 拿 在 手 上 的 有 形 而 实 用 的 真 实 物 件 就 像 魔 法 一 样 这 个 实 物 可 以 是 仓 库 货 架 上 的 消 费

三 维 打 印 成 型 之 实 现 之 道 喷 墨 三 维 打 印 的 前 景 创 新 和 技 术 > >

三 维 打 印 成 型 之 实 现 之 道 2 介 绍 正 如 每 一 位 设 计 人 员 都 知 道 的, 将 优 秀 创 意 转 化 成 人 们 可 以 拿 在 手 上 的 有 形 而 实 用 的 真 实 物 件 就 像 魔 法 一 样 这 个 实 物 可 以 是 仓 库 货 架 上 的 消 费 类 产 品 工 业 机 器 的 关 键 部 件, 或 者 甚 至 是 一 个 将 你 的 崭 新 创 想 揭 示 给 世 界 的 早 期 实 体 原 型 实 体 原 型 无 论 是 基 础 而 大 致 形 状 的, 还 是 把 形 状 纹 理 和 颜 色 极 为 精 妙 地 实 现 的 在 传 达 交 流 您 的 意 象 方 面 都 远 胜 于 图 纸 或 计 算 机 模 型 实 体 模 型 会 赋 予 观 察 者 仔 细 观 察 研 究 产 品 并 与 产 品 互 动 的 能 力, 而 不 必 让 观 察 者 猜 测 产 品 看 起 来 是 怎 样 的 甚 至 在 产 品 生 产 出 来 之 前, 我 们 就 可 以 触 摸 它 感 觉 它 翻 来 覆 去 地 观 察, 甚 至 了 解 它 的 内 部 在 成 品 投 向 市 场 之 前, 我 们 可 以 测 试 它 操 作 它 并 充 分 地 评 估 它 直 至 最 近, 快 速 而 廉 价 的 实 体 原 型 一 直 都 是 一 个 自 相 矛 盾 的 悖 论 总 是 无 法 很 快 获 得 原 型 制 作 原 则 意 味 着 与 制 作 者 签 订 合 约, 由 制 作 者 手 工 制 造 原 型, 或 者 采 用 一 台 复 杂 的 光 固 化 快 速 成 型 机 来 制 作 无 论 采 用 哪 一 种 方 法, 都 需 要 费 时 数 周, 而 且 成 本 绝 不 便 宜 这 件 麻 烦 的 工 作 要 向 您 收 费 数 千 美 元 但 是, 有 人 只 想 要 一 个 原 型 吗? 成 功 的 产 品 开 发 者 会 在 自 己 不 断 逼 近 自 己 完 美 创 想 的 过 程 中 反 复 修 订 设 计 方 案 而 数 量 充 足 的 按 需 制 作 的 实 体 原 型 能 够 加 速 这 个 设 计 流 程, 而 且 可 以 让 更 好 的 产 品 更 迅 速 地 投 入 市 场 对 于 世 界 上 那 些 最 为 成 功 和 要 求 严 苛 的 设 计 师 和 工 程 师 来 说, 这 个 创 想 现 已 化 为 现 实 如 今, 只 需 在 日 常 办 公 室 环 境 下, 在 一 个 安 静 清 洁 和 造 型 时 尚 的 机 器 上, 用 一 两 个 小 时 打 印 一 下, 按 需 制 作 的 原 型 就 能 助 工 程 设 计 组 织 一 臂 之 力 改 进 产 品 开 发 组 织 内 的 意 见 沟 通 ; 缩 短 设 计 周 期 ; 比 竞 争 对 手 更 早 向 市 场 投 入 卓 越 产 品 ; 充 分 利 用 R&D 费 用 ; 改 善 精 确 度 ; 彻 底 消 除 费 用 高 昂 的 错 误 想 法 ; 触 发 奇 思 妙 想 ; 推 高 创 新 和 品 质 ; 能 够 增 进 工 程 设 计 销 售 市 场 营 销 和 高 管 团 队 之 间 的 合 作 本 文 将 先 介 绍 三 维 打 印 的 兴 起 和 演 进 ; 然 后 深 入 探 索 三 维 打 印 成 型 机 如 何 能 够 制 作 出 实 体 模 块 ; 而 最 后, 仔 细 检 视 Z Corporation 三 维 打 印 成 型 机 的 界 定 性 特 性 以 及 让 这 些 特 性 体 现 出 来 的 技 术 决 策

三 维 打 印 成 型 之 实 现 之 道 3 三 维 打 印 成 型 技 术 的 演 进 价 格 合 理 的 按 需 原 型 制 作 技 术 的 实 现 是 由 一 些 麻 省 理 工 学 院 (MIT) 的 远 见 卓 识 者 所 最 先 构 想 出 来 的, 他 们 在 1993 年 开 发 出 了 最 快 速 和 价 格 最 合 理 的 原 型 制 造 方 法 三 维 打 印 成 型 技 术 更 是 在 1994 年 成 功 创 建 了 Z Corporation 公 司, 我 们 承 诺 将 按 需 原 型 制 作 能 力 提 供 到 每 一 位 设 计 者 或 工 程 师 的 手 边 实 现 这 个 承 诺 必 须 让 三 维 打 印 成 型 机 沿 着 文 本 打 印 机 的 脚 印 走 下 去, 并 要 实 现 快 速 演 进, 以 提 供 大 家 所 需 要 的 速 度 可 购 性 精 确 度 色 彩 和 可 用 性 我 们 一 直 在 努 力 实 现 这 个 承 诺 : 第 1 代 三 维 打 印 的 来 临 1996 年, 我 们 推 出 了 市 场 上 第 一 款 三 维 打 印 成 型 机 Z 402, 重 新 定 义 了 快 速 原 型 制 作 的 速 度 和 可 购 性 随 后 推 出 的 型 号, 诸 如 Z402c 和 Z406, 引 入 了 多 色 三 维 打 印, 可 以 在 需 要 时 制 作 出 色 彩 更 为 鲜 艳 和 提 供 更 多 信 息 的 模 型 第 2 代 改 进 性 能 可 购 性 和 色 彩 我 们 于 2003 年 推 出 的 ZPrinter 310 带 来 了 突 破 性 的 速 度 简 明 的 用 户 体 验 和 前 所 未 有 的 可 购 性 2005 年,Spectrum Z 510 以 全 新 一 代 的 高 分 辨 率 打 印 和 鲜 艳 的 色 彩 重 新 定 义 了 三 维 打 印 技 术 第 3 代 集 中 在 易 用 性 上 2007 年,ZPrinter 450 首 先 带 来 了 第 3 代 三 维 打 印 成 型 机 设 备, 其 重 点 集 中 在 易 用 性 和 办 公 室 相 容 性 方 面 这 款 自 动 化 自 成 一 体 功 能 完 善 ( 打 印 除 粉 ) 的 解 决 方 案 改 进 了 产 品 的 易 用 性 和 办 公 室 友 好 性 随 后 是 2008 年 推 出 的 ZPrinter 650, 其 尺 寸 和 性 能 都 有 所 提 升 ; 以 及 2009 年 推 出 的 ZPrinter 350, 它 将 三 维 打 印 成 本 带 入 了 一 个 全 新 的 水 平 这 些 打 印 成 型 机 设 备 都 增 加 了 新 用 户 对 本 类 产 品 的 购 买 能 力 Z406 Spectrum Z510 ZPrinter 650 Z402 和 Z402c ZPrinter 310 ZPrinter 450 ZPrinter 350 第 1 代 第 2 代 第 3 代 1995 2000 2005 2010 这 是 我 们 的 设 计 者 和 工 程 师 正 在 思 考 的 问 题...

三 维 打 印 成 型 之 实 现 之 道 4 三 维 打 印 成 型 是 如 何 运 作 的? 三 维 打 印 成 型 机 的 基 本 用 途 是 快 速 将 创 意 转 化 成 实 体 对 象 这 种 创 意 通 常 采 用 诸 如 SolidWorks Autodesk Inventor 或 Pro/ENGINEER 之 类 的 3D CAD 软 件 创 建 出 来 的 三 维 计 算 机 模 型 实 现 出 来 所 有 这 些 软 件 都 能 用 于 三 维 打 印 的 标 准 格 式 将 三 维 模 型 输 出, 包 括.STL,.WRL (VRML),.PLY,.3DSand 和.ZPR 这 些 输 出 文 件 都 表 示 一 些 在 空 间 定 位 的 网 格 或 一 系 列 的 三 角 形, 这 些 网 格 或 三 角 形 围 起 了 一 定 的 3D 容 积 而 这 种 网 格 必 须 水 密 以 形 成 实 心 模 型, 而 不 仅 仅 是 没 有 任 何 厚 度 的 表 面 ( 参 见 第 5 页 的 图 1.1) 换 句 话 说, 此 时 的 设 计 方 案 必 须 已 经 准 备 好 存 在 于 现 实 世 界 中 制 造, 而 不 仅 是 存 在 于 计 算 机 当 中 文 件 已 属 于 可 打 印 格 式 之 时, 您 按 启 动 PC 机 上 的 ZPrint 软 件 运 用 ZPrint, 您 就 可 以 比 例 放 大 或 缩 小 您 想 要 打 印 的 文 件, 确 定 各 个 部 件 在 构 建 仓 内 的 方 位, 并 发 指 令 给 三 维 打 印 成 型 机 在 同 一 次 构 建 操 作 当 中 打 印 部 件 的 多 个 版 本 ( 有 变 化 或 无 变 化 均 可 ) 然 后 ZPrint 将 3D 模 型 文 件 层 切 片 成 数 百 个 数 字 化 横 截 面, 或 称 为 层 每 个 0.004 英 寸 (0.1 毫 米 ) 的 切 片 对 应 于 将 要 在 ZPrinter 内 制 作 的 模 型 的 一 个 层 ( 参 见 图 1.2) 能 够 生 成 可 用 于 三 维 打 印 文 件 的 CAD 软 件 示 例 3D Studio Max MicroStation 3DStudio Viz Mimics Alias Pro/ENGINEER AutoCAD Raindrop GeoMagic Bentley Triforma RapidForm Blender RasMol CATIA Revit COSMOS Rhinoceros Form Z SketchUp Inventor Solid Edge LightWave 3D SolidWorks Magics e-rp UGS NX Maya VectorWorks 在 准 备 好 开 始 执 行 打 印 任 务 后, 就 可 单 击 3D Print ( 三 维 打 印 ) 按 钮 此 操 作 将 数 字 化 的 层 文 件 发 送 至 ZPrinter, 然 后 模 型 就 立 刻 开 始 打 印 了 ZPrinter 将 在 每 一 层 的 上 面 打 印 出 新 的 一 层, 随 着 这 个 过 程, 实 体 部 件 就 在 成 型 机 的 构 建 仓 内 制 作 出 来 我 们 将 在 下 文 详 细 说 明 ZPrinter 是 如 何 完 成 打 印 任 务 的 在 ZPrinter 将 最 终 层 打 印 完 毕 后, 将 经 历 一 个 短 时 间 的 干 燥 定 型 周 期 然 后 就 可 以 搬 动 实 体 模 型 了 ( 参 见 图 1.3)

三 维 打 印 成 型 之 实 现 之 道 5 图 1 三 维 打 印 成 型 过 程 1.1 三 维 打 印 可 使 用 标 准 CAD 软 件 网 格 格 式 输 出 的 CAD 文 件 输 出 的 文 件 是 一 种 包 围 着 一 定 3D 容 积 的 网 格 1.2 ZPrint 软 件 将 三 维 模 ZPrint 层 型 切 片 成 数 百 个 数 字 化 横 截 面, 每 个 横 截 面 对 应 于 所 要 打 印 模 型 的 一 个 层 ZPrinter 完 成 的 模 型 1.3 然 后 再 每 一 层 的 上 面 打 印 出 新 一 层, 直 至 模 型 打 印 完 毕

三 维 打 印 成 型 之 实 现 之 道 6 系 统 综 述 我 们 的 三 维 打 印 成 型 过 程 是 自 动 化 执 行 的, 因 此 对 于 任 何 用 户 来 说 都 很 简 便 只 是, 有 许 多 工 作 步 骤 将 在 打 印 成 型 机 的 机 罩 下 完 成 本 节 对 ZPrinter 系 统 以 及 三 维 实 体 模 型 打 印 所 涉 及 的 工 作 步 骤 进 行 了 总 体 介 绍 我 们 将 在 详 细 描 述 三 维 打 印 过 程 时 参 照 图 2 中 的 三 维 打 印 成 型 机 说 明 图 图 2 ZPrinter 内 部 构 造 A F J B I E H K D G C L A. 自 动 空 气 过 滤 器 : 用 于 确 保 所 有 粉 末 均 保 留 在 设 备 界 区 之 内, 只 允 许 清 洁 的 空 气 排 至 办 公 室 或 工 作 室 环 境 当 中 B. 胶 水 盒 : 内 含 用 于 固 化 粉 末 的 水 基 胶 水 C. 构 建 仓 : 用 于 制 作 部 件 的 区 域 D. 滑 动 托 架 : 能 够 沿 门 架 滑 动 以 定 位 打 印 头 E. 压 缩 机 : 产 生 用 于 清 除 完 工 部 件 上 粉 末 的 压 缩 空 气 F. 尘 屑 过 滤 器 : 用 于 在 构 建 后 粉 末 回 收 过 程 中 防 止 任 何 固 体 进 入 料 斗, 以 确 保 下 一 次 构 建 作 业 的 清 洁 G. 电 子 线 路 盒 : 用 于 控 制 ZPrinter 所 有 动 作 的 板 载 计 算 机 H. 门 架 : 能 够 沿 每 个 构 建 层 来 回 横 向 移 动 的 水 平 架 条 I. 料 斗 : 承 载 用 于 制 作 模 型 的 粉 末 J. 贮 盒 : 用 于 承 集 来 自 胶 水 盒 的 胶 水, 并 向 门 架 供 应 胶 水 K. 维 护 站 : 能 够 在 要 求 时 自 动 清 洁 打 印 头 L. 真 空 阀 : 作 为 除 粉 系 统 的 核 心 部 件, 可 以 从 构 建 仓 溢 流 除 粉 站 处 或 接 回 料 斗 的 真 空 软 管 处 真 空 吸 取 粉 末

三 维 打 印 成 型 之 实 现 之 道 7 打 印 循 环 我 们 的 三 维 打 印 成 型 过 程 清 洁 而 且 高 度 自 动 化 这 里 所 描 述 的 所 有 工 作 步 骤 都 不 需 要 您 发 出 任 何 指 令 准 备 一 旦 您 在 ZPrint 软 件 内 点 击 3D Print ( 三 维 打 印 ) 按 钮, 打 印 成 型 机 就 会 启 动 一 项 构 建 前 例 行 程 序 首 先, 打 印 成 型 机 会 加 热 成 型 机 内 的 空 气, 形 成 一 种 有 利 于 三 维 打 印 的 最 优 工 作 环 境 与 此 同 时, 打 印 成 型 机 会 用 一 层 1/8 英 寸 (3.18 毫 米 ) 的 粉 末 层 填 充 构 建 仓, 使 得 部 件 在 构 建 完 成 后 就 放 置 在 这 层 粉 末 之 上, 以 方 便 取 出 部 件 打 印 成 型 机 也 可 以 执 行 一 项 自 动 打 印 头 校 准 例 行 程 序 这 个 例 行 程 序 包 括 在 粉 末 上 打 印 一 个 图 案, 用 电 子 眼 读 取 这 个 图 案, 并 据 此 校 准 自 己 的 打 印 头 ( 参 见 第 8 页 的 图 3.1) 打 印 成 型 一 旦 构 建 前 例 行 程 序 执 行 完 毕, 打 印 机 就 会 立 刻 开 始 打 印 在 ZPrint 软 件 内 创 建 的 各 个 层 打 印 成 型 机 会 从 设 备 背 部 的 料 斗 内 撒 布 粉 末, 沿 构 建 平 台 向 前 撒 布 0.004 英 寸 (0.1 毫 米 ) 的 薄 层 ( 参 见 图 3.2) 打 印 托 架 随 后 沿 此 层 横 向 移 动, 按 照 ZPrint 所 发 来 的 第 一 个 切 片 的 图 案 撒 布 胶 水 ( 以 及 用 于 打 印 彩 色 模 型 的 各 种 墨 水 ) 胶 水 会 让 模 型 横 截 面 内 的 粉 末 固 化, 而 其 它 粉 末 保 持 干 燥, 以 后 可 以 回 收 ( 参 见 图 3.3) 此 时, 构 建 仓 下 方 的 活 塞 将 把 粉 末 床 向 下 放 低 0.004 英 寸 (0.1 毫 米 ), 为 下 一 层 的 打 印 做 好 准 备 ( 参 见 第 9 页 的 图 4.1) 这 个 循 环 将 一 再 重 复, 直 至 模 型 构 建 完 毕 ( 参 见 图 4.2) 除 粉 / 回 收 在 模 型 构 建 完 成 后, 模 型 将 悬 浮 在 粉 末 当 中 进 行 养 护 在 养 护 时 间 结 束 时, 打 印 成 型 机 将 通 过 施 加 真 空 吸 力 以 及 向 构 建 仓 底 部 施 加 振 动, 自 动 去 除 模 型 周 围 的 大 多 数 粉 末 松 散 的 粉 末 在 气 力 作 用 下 沿 系 统 进 行 输 送, 经 过 过 滤, 送 回 至 料 斗 以 备 后 续 构 建 作 业 使 用 ( 参 见 图 4.3) 这 时, 您 就 可 以 打 开 打 印 成 型 机 前 盖, 将 部 件 移 至 精 细 除 粉 仓 了 在 此 仓 室 内, 您 可 以 用 压 缩 空 气 喷 扫 部 件, 去 除 所 有 的 粉 末 残 余 痕 迹 ( 这 部 分 材 料 也 自 动 真 空 吸 回 至 ZPrinter 并 回 收 以 供 以 后 使 用 ) 进 入 ZPrinter 的 所 有 粉 末 最 终 必 将 转 化 成 模 型 的 一 部 分 不 会 有 任 何 材 料 浪 费 或 丢 失 所 有 粉 末 的 加 装 清 除 和 回 收 操 作 都 一 直 是 由 负 压 支 持, 以 将 空 气 中 漂 浮 的 颗 粒 物 限 制 在 打 印 机 体 内 的 闭 环 系 统 的 组 成 部 分

三 维 打 印 成 型 之 实 现 之 道 8 图 3 三 维 打 印 成 型 循 环 3.1 当 用 户 单 击 3D Print ( 三 维 打 印 ) 按 钮 后,ZPrinter 打 印 成 型 机 预 热, 以 构 建 材 料 填 充 构 建 仓, 并 在 必 要 时 自 动 校 准 其 打 印 头 ZPrinter 开 始 构 建 模 型, 向 下 释 放 一 层 粉 末 3.2 3.3 打 印 小 车 沿 此 层 横 向 移 动, 依 照 第 一 切 片 层 的 图 案 降 下 胶 水 ( 以 及 彩 色 模 型 用 的 墨 水 ) 第 3.2 步 和 3.3 步 将 反 复 执 行, 直 至 模 型 构 建 完 毕 胶 水 会 让 这 个 模 型 横 截 面 内 的 粉 末 固 化, 而 其 它 粉 末 保 持 干 燥, 以 后 可 以 回 收

三 维 打 印 成 型 之 实 现 之 道 9 图 4 构 建 仓 4.1 在 每 层 构 建 后, 构 建 仓 下 方 的 活 塞 将 放 低 粉 末 床, 准 备 执 行 下 一 层 的 构 建 4.2 这 个 循 环 继 续 重 复 执 行 下 去, 直 至 模 型 构 建 完 毕 4.3 在 模 型 构 建 完 成 后, 模 型 将 悬 浮 在 粉 末 当 中 进 行 养 护 在 养 护 时 间 结 束 时, 打 印 成 型 机 将 自 动 真 空 吸 取 模 型 周 围 的 绝 大 多 数 粉 末, 并 将 粉 末 回 收 以 供 后 续 构 建 作 业 使 用

三 维 打 印 成 型 之 实 现 之 道 10 一 旦 所 有 粉 末 残 余 痕 迹 都 从 部 件 上 清 除 干 净, 则 可 以 按 部 件 预 定 使 用, 或 者 可 以 接 受 后 处 理 以 进 一 步 加 强 硬 度 或 改 善 表 面 光 洁 度 这 个 过 程 被 称 为 浸 渍, 而 是 否 以 及 如 何 浸 渍 将 取 决 于 模 型 的 用 途 而 考 虑 我 们 提 供 的 浸 渍 选 择 方 案 全 部 是 安 全 清 洁 快 速 和 有 效 的 浸 渗 剂 属 于 一 种 副 产 树 脂 材 料, 在 普 通 情 况 下 可 以 用 细 滴 撒 布 或 刷 涂 在 模 型 的 表 面 上 浸 渗 剂 能 够 填 充 模 型 上 的 显 微 级 凹 陷 处, 密 封 模 型 表 面, 增 强 色 彩 饱 和 度 并 随 着 模 型 的 养 护 改 进 其 机 械 特 性 ( 参 见 图 5) 图 5 浸 渍 胶 水 气 隙 粉 末 浸 渍 剂 胶 水 用 于 固 体 粉 末 浸 渍 剂 用 于 取 代 部 件 内 的 空 气 开 放 矩 阵 结 构 允 许 大 量 的 浸 渍 剂 进 入 部 件 根 据 您 的 需 要, 我 们 向 您 提 供 了 各 种 各 样 的 浸 渗 剂 选 项 这 些 选 项 包 括 用 于 满 足 诸 如 模 型 展 示 基 本 要 求 的 水 用 于 一 般 能 用 概 念 模 型 制 作 的 Z-Bond 以 及 用 于 功 能 性 原 型 或 真 实 部 件 的 Z-Max 树 脂 材 料 基 于 Z-Max 的 原 型 已 证 实 了 的 用 途 包 括 在 水 下 机 器 人 应 用 当 中 的 生 产 部 件 鞋 具 测 试 当 中 的 连 续 重 击 机 械 脚, 以 及 捶 击 使 用 以 及 实 际 工 作 的 发 动 机 舱 的 实 用 汽 车 部 件 水 养 护 Z-Bond Z-Max 廉 价 而 易 用 的 盐 和 水 单 组 份 快 速 养 护 树 脂 双 组 份 高 强 度 树 脂 用 于 展 示 模 型 有 着 极 佳 效 果 概 念 模 型 的 理 想 之 选 针 对 功 能 性 原 型 进 行 了 优 化

三 维 打 印 成 型 之 实 现 之 道 11 以 先 进 技 术 为 基 础 的 打 印 速 度 低 成 本 易 用 性 精 确 度 和 色 彩 特 性 我 们 的 三 维 打 印 成 型 过 程 是 通 过 一 些 在 开 发 前 期 做 出 的 深 思 熟 虑 且 意 义 深 远 的 技 术 决 策 而 形 成 的, 这 些 决 策 的 基 础 是 那 些 我 们 所 深 知 对 您 最 为 重 要 的 标 准, 包 括 了 速 度 低 成 本 易 用 性 精 确 度 和 色 彩 速 度 如 果 要 等 很 长 时 间 才 能 看 到 原 型 的 出 现, 那 么 原 型 的 价 值 就 失 去 了, 因 此, 部 件 制 作 时 间 就 成 为 三 维 打 印 成 型 的 关 键 性 能 衡 量 标 准 之 一 从 刚 开 始 开 发, 我 们 就 承 诺 要 提 供 最 快 速 的 按 需 原 型 制 作 技 术, 让 用 户 能 够 在 几 个 小 时 内 制 作 出 原 型, 而 无 需 等 待 数 天 ZPrinters 能 够 以 每 小 时 1 垂 直 英 寸 (25 毫 米 ) 的 速 度 构 建 模 型, 这 意 味 着 一 个 团 队 可 以 在 仅 仅 两 个 小 时 内 就 打 印 出 多 个 可 以 拿 在 手 中 大 小 的 2 英 寸 (50 毫 米 ) 高 的 部 件 我 们 做 出 的 几 项 关 键 性 的 技 术 决 策 使 我 们 达 成 了 这 个 速 度 目 标 首 先, 我 们 在 大 吞 吐 量 喷 墨 打 印 技 术 的 基 础 上 建 立 起 我 们 的 加 式 原 型 制 造 技 术 这 个 决 策 使 得 ZPrinter 能 够 在 三 维 打 印 时 采 用 一 种 光 栅 式 ( 而 不 是 矢 量 式 ) 方 法 在 基 于 光 栅 执 行 作 业 时, 打 印 头 可 以 包 含 许 多 个 喷 射 动 作 每 半 英 寸 (12.7 mm) 300 次 在 每 一 道 打 印 时 都 迅 速 覆 盖 半 英 寸 (12.7 mm) 的 狭 长 条 而 采 用 矢 量 方 法 的 原 型 制 作 技 术 只 需 使 用 1 个 喷 嘴, 而 且 必 须 一 次 一 个 窄 细 行 地 绘 制 出 部 件 的 整 个 横 截 面 而 ZPrinter 的 光 栅 方 式 可 以 媲 美 于 当 前 先 进 水 平 的 喷 墨 式 文 档 打 印 机, 而 不 是 80 年 代 的 绘 图 机 技 术 绘 图 机 会 十 分 繁 复 地 将 文 本 每 一 个 词 的 每 一 个 字 母 的 每 一 条 线 绘 制 出 来 第 二 个 速 度 要 素 是 我 们 用 于 散 布 构 建 材 料 的 方 法 通 过 在 开 始 时 将 预 备 性 构 建 材 料 ( 粉 末 ) 撒 布 在 构 建 平 台 之 上, 而 不 是 通 过 一 个 喷 嘴 强 力 喷 射 出 来,ZPrinting 方 法 具 有 极 高 的 效 率 而 且 十 分 快 速 ZPrinter 只 需 通 过 打 印 头 来 喷 撒 胶 水 而 在 另 一 种 方 法 当 中, 会 通 过 单 个 喷 头 ( 或 甚 至 多 个 喷 头 ) 撒 下 100% 的 构 建 材 料, 则 要 花 费 多 出 5 倍 的 时 间 另 外, 通 过 在 构 建 过 程 当 中 用 松 散 的 粉 末 支 撑 部 件,ZPrinters 不 需 要 采 用 那 些 可 拆 卸 式 的 支 撑 构 件 即 用 于 在 打 印 和 养 护 当 中 支 撑 壁 面 平 面 和 悬 吊 构 造 的 支 脚 和 支 柱 这 意 味 着 无 需 在 打 印 当 中 浪 费 时 间 去 构 建 这 些 支 脚 和 支 柱 另 一 个 提 升 ZPrinter 的 速 度 因 素 是 它 具 备 在 单 次 构 建 当 中 制 作 多 个 模 型 以 及 在 构 建 仓 内 堆 叠 这 些 部 件 的 能 力 这 种 能 力 可 以 在 单 次 构 建 作 业 当 中 嵌 套 多 个 部 件, 再 与 其 速 度 结 合 起 来, 就 决 定 了 打 印 成 型 机 的 吞 吐 量, 而 这 样 的 吞 吐 量 可 能 正 是 衡 量 生 产 率 由 于 其 所 具 有 的 吞 吐 量, 一 台 ZPrinter 可 以 在 1 个 月 内 制 作 出 超 过 2000 件 棒 球 大 小 的 原 型 的 最 重 要 度 量 指 标 一 台 ZPrinter 可 以 在 单 次 5 个 小 时 的 构 建 作 业 当 中 构 建 15 个 棒 球 大 小 的 模 型 由 于 具 有 如 此 之 大 的 吞 吐 量, 一 台 全 天 24 小 时 工 作 的 ZPrinter 650 可 以 在 1 个 月 内 制 作 出 超 过 2000 件 同 等 大 小 的 原 型 而 运 用 我 们 的 三 维 打 印 成 型 机, 您 可 以 充 分 利 用 整 个 构 建 区 域 来 制 作 部 件, 而 且 可 以 通 过 单 个 设 置 操 作 步 骤 来 实 现, 从 而 进 一 步 缩 短 构 建 和 处 理 所 耗 费 的 总 时 间 ZPrinter 较 高 的 吞 吐 量 最 终 让 您 可 以 在 更 短 的 周 期 下 连 续 审 查 多 个 原 型, 从 而 做 到 更 多 数 量 的 迭 代 设 计, 结 果 带 来 更 为 丰 富 新 设 计 并 将 更 好 的 产 品 投 放 到 市 场 而 且 工 程 师 们 也 无 需 排 队 等 待 自 己 的 设 计 方 案 的 打 印 完 成

三 维 打 印 成 型 之 实 现 之 道 12 低 成 本 为 了 将 即 时 原 型 制 作 能 力 提 供 到 每 一 位 设 计 师 和 工 程 师 的 身 旁, 三 维 成 型 的 价 格 需 要 控 制 在 合 理 范 围 内 在 这 一 方 面, 我 们 也 在 早 期 做 出 一 些 关 键 性 的 开 发 决 策, 让 ZPrinting 成 为 在 从 概 念 形 成 直 至 生 产 这 个 过 程 当 中 制 作 实 体 原 型 方 面 低 成 本 的 方 法 首 先, 低 成 本 起 源 于 低 价 格 的 设 备 由 于 ZPrinter 借 鉴 了 消 费 类 喷 墨 打 印 技 术 的 成 果, 因 此 其 价 格 处 于 绝 大 多 数 设 计 组 织 可 以 接 受 的 范 围 内 这 种 打 印 设 备 不 要 求 采 用 昂 贵 的 激 光 器 复 杂 的 温 度 控 制 装 置 或 特 种 设 施 要 求 第 二 点,ZPrinting 将 自 己 较 低 的 采 购 价 格 与 广 泛 应 用 于 其 它 工 业 应 用 的 价 格 低 廉 的 石 膏 粉 结 合 起 来 ZPrinter 能 够 通 过 将 每 一 点 滴 的 材 料 都 转 化 成 可 以 使 用 的 原 型 来 最 为 充 分 地 利 用 此 项 资 源 没 有 任 何 构 建 材 料 浪 费 用 于 在 构 建 过 程 当 中 支 撑 模 型 ( 松 散 的 粉 末 在 回 收 之 前 就 能 够 在 模 型 养 护 过 程 当 中 为 模 型 提 供 支 撑 ) 未 在 模 型 制 造 过 程 当 中 消 耗 掉 的 粉 末 全 部 都 自 动 回 收 过 滤 并 放 回 至 料 斗 内 以 供 后 续 构 建 作 业 使 用 第 三 点, 我 们 提 供 针 对 范 围 宽 阔 的 应 用 浸 渍 选 项, 其 中 一 个 事 实 上 是 免 费 的 我 们 的 水 养 护 过 程 只 要 求 将 七 水 硫 酸 镁 稀 释 于 自 来 水 当 中 并 将 其 喷 撒 至 刚 完 成 ZPrinted 打 印 部 件 的 表 面 之 上 水 养 护 采 用 了 安 全 无 毒 的 材 料, 不 要 求 采 用 昂 贵 的 保 护 性 容 器 通 风 或 特 殊 弃 置 方 法 维 护 简 便 性 是 Z Corporation 的 另 一 个 成 本 控 制 策 略 标 准 的 现 成 喷 墨 打 印 技 术 和 模 块 化 设 计 方 式 的 采 用 使 得 部 件 更 换 变 得 快 速 而 简 便, 最 大 程 度 减 少 了 代 价 高 昂 的 停 用 时 间 考 虑 到 所 涉 及 的 所 有 成 本,ZPrinter 350 和 ZPrinter 450 上 的 完 工 模 型 的 总 成 本 支 出 约 为 每 立 方 英 寸 2-3 美 元 ( 每 立 方 厘 米 0.12-0.18 美 元 ) 这 些 成 本 包 括 与 打 印 机 运 行 和 修 整 模 型 相 关 联 的 所 有 可 变 成 本 : 粉 末 胶 水 浸 渗 剂 以 及 甚 至 是 在 打 印 当 中 使 用 的 可 更 换 打 印 头 您 的 精 确 最 终 成 本 取 决 于 部 件 的 几 何 形 状 和 浸 渗 剂 选 项 每 立 方 英 寸 平 均 2-3 美 元 ( 每 立 方 厘 米 0.12-0.18 美 元 ) 的 成 本 指 的 是 实 心 部 件 的 立 方 英 寸 ( 立 方 厘 米 ), 而 不 是 构 建 模 型 之 内 的 空 容 积 这 意 味 着 一 个 如 上 所 示 的 8.75 立 方 英 寸 (143 立 方 厘 米 ) 的 模 型 只 需 约 22 美 元 就 能 制 作 出 来 低 成 本 是 让 所 有 人 可 以 应 用 快 速 原 型 制 作 技 术 的 最 重 要 因 素 之 一 有 了 工 作 的 低 成 本, 您 就 不 必 再 顾 虑 每 个 模 型 的 制 作 成 本 了, 就 像 在 文 本 打 印 机 上 打 印 时 无 需 担 心 每 一 页 纸 的 成 本 一 样 您 的 关 注 焦 点 只 需 放 在 设 计 方 案 之 上 易 用 性 我 们 让 每 个 人 接 触 到 按 需 原 型 制 作 技 术 的 远 景 目 标 的 达 成 还 要 求 模 型 的 打 印 要 像 文 档 打 印 一 样 简 便 易 行 我 们 设 想 每 一 位 设 计 师 工 程 师 实 习 生 或 学 生 都 应 当 能 够 以 ZPrint 方 式 制 作 出 原 型 就 像 文 档 打 印 机 一 样, 三 维 打 印 机 应 当 与 专 业 办 公 室 环 境 完 美 兼 容

三 维 打 印 成 型 之 实 现 之 道 13 为 了 达 成 这 些 目 标,Zprinter 几 乎 在 每 一 个 工 作 步 骤 都 是 自 动 化 操 作 其 中 包 括 设 置 粉 末 装 载 材 料 的 自 我 监 测 和 打 印 状 态 打 印 以 及 清 除 和 回 收 松 散 粉 末 ZPrinter 工 作 安 静 不 会 产 生 任 何 液 体 废 物, 并 且 在 闭 环 系 统 内 采 用 负 压 来 控 制 气 载 颗 粒 物 不 外 泄 粉 末 盒 和 胶 水 盒 确 保 构 建 材 料 的 清 洁 装 载 此 外, 还 采 用 集 成 精 细 除 粉 仓 以 减 少 本 系 统 的 环 境 痕 迹 所 有 这 些 进 步 都 意 味 着 无 需 任 何 特 殊 培 训, 操 作 三 维 打 印 成 型 机 的 上 手 实 习 时 间 只 不 过 数 分 钟 而 已 您 可 以 在 桌 面 或 在 打 印 成 型 机 上 控 制 ZPrinter ZPrint 软 件 让 您 可 以 从 桌 面 上 就 监 测 粉 末 胶 水 和 墨 水 料 位 并 远 程 读 取 成 型 机 的 LCD 显 示 而 打 印 成 型 机 上 载 有 的 显 示 屏 和 直 观 易 懂 的 界 面 让 您 可 以 在 打 印 成 型 机 上 执 行 绝 大 部 分 的 操 作 另 外,ZPrinter 在 打 印 过 程 中 无 需 执 守, 只 要 求 用 户 在 设 置 和 部 件 移 取 时 进 行 互 动 参 与 精 确 度 实 体 模 型 的 精 确 度 对 于 展 示 交 流 真 实 成 品 看 起 来 的 样 子 方 面 有 着 至 关 重 要 的 作 用 观 感 和 触 感 都 像 真 实 对 象 的 模 型 会 带 来 较 强 的 说 服 力 和 竞 争 力, 而 且 还 能 减 少 设 计 失 误 所 带 来 的 棘 手 成 本 ZPrinter 的 精 确 度 来 自 于 打 印 头 技 术 构 建 材 料 和 机 械 设 计 的 组 合 一 套 经 过 精 细 调 整 的 电 子 系 统 控 制 着 打 印 操 作 以 最 高 精 密 度 完 成 打 印 头 以 离 粉 末 几 毫 米 的 距 离 快 速 沿 构 建 仓 运 动, 精 确 而 精 密 地 按 照 ZPrint 软 件 的 按 要 求 在 构 建 区 域 内 撒 布 着 胶 水 和 彩 色 墨 水 这 个 过 程 提 供 细 微 至 0.004 英 寸 (0.1 毫 米 ) 的 细 节 以 及 可 以 薄 至 0.02 英 寸 (0.5 毫 米 ) 的 构 造 壁 整 个 过 程 的 精 确 度 与 基 本 喷 射 造 型 法 的 精 确 度 相 近 色 彩 虽 然 几 何 形 状 精 确 度 很 重 要, 但 是 有 些 时 候 您 可 能 会 想 要 原 型 以 真 实 的 色 彩 呈 现 出 来 除 了 能 够 就 部 件 的 成 品 外 观 做 出 传 达 以 外, 色 彩 还 能 展 示 有 限 元 分 析 (FEA) 结 果 制 造 步 骤 或 组 件 的 各 个 独 立 部 件 色 彩 可 以 用 于 在 部 件 表 面 上 打 印 文 本 标 志 或 工 程 设 计 标 签 以 方 便 识 别 ZPrinter 用 于 提 供 色 彩 能 力 的 技 术 与 文 本 打 印 机 相 类 似 ZPrinter 能 够 从 PC 所 使 用 的 RGB ( 红 绿 蓝 ) 色 彩 空 间 内 的 任 何 颜 色 转 化 成 用 于 打 印 的 CMYK ( 青 品 红 黄 黑 ) 色 彩 值 然 后, 打 印 成 型 机 指 令 将 CMYK 液 滴 的 正 确 组 合 撒 布 至 同 一 区 域, 采 用 混 色 方 式 将 这 些 色 彩 要 素 混 合 成 任 何 颜 色

三 维 打 印 成 型 之 实 现 之 道 14 图 6 喷 墨 打 印 机 的 彩 色 打 印 能 力 高 分 辨 率 6 色 照 片 打 印 机 色 彩 范 围 和 可 表 现 颜 色 ZPrinter 450 / zp150 构 建 材 料 Z406 / zp130 构 建 材 料 其 它 三 维 打 印 机 和 快 速 原 型 系 统 ZPrinter 650 / zp150 构 建 材 料 彩 色 激 光 复 印 机 若 要 进 行 彩 色 打 印,ZPrint 软 件 要 求 采 用 一 个 在 几 何 形 状 信 息 以 外 还 包 含 了 颜 色 信 息 的 文 件 由 于.STL 文 件 格 式 并 不 包 含 颜 色 信 息, 所 以 可 以 使 用 其 它 几 种 文 件 格 式 :.3DS.WRL (VRML).PLY.ZPR 和 其 它 包 含 颜 色 信 息 的 格 式 Z Corporation 的 ZEdit Pro 软 件 让 您 可 以 在 三 维 模 型 文 件 内 添 加 颜 色 彩 色 纹 理 和 标 签 而 彩 色 打 印 的 工 作 成 本 也 非 常 低 廉 ZPrinter 所 打 印 的 色 彩 仅 附 着 于 物 体 的 外 表 层, 只 在 需 要 的 地 方 使 用 彩 色 墨 水, 而 不 存 在 于 隐 蔽 的 内 部 容 积 之 内 我 们 在 大 量 的 投 资 于 研 发 方 面, 以 拓 展 可 以 复 现 的 色 彩 范 围 ( 或 色 域 ) 正 如 图 6 所 示,ZPrinter 的 色 彩 表 达 能 力 自 2000 年 推 出 彩 色 打 印 以 来 一 直 在 不 断 地 进 步 如 今,ZPrinters 产 品 已 经 能 够 再 现 Adobe Photoshop 调 色 板 中 90% 的 颜 色 而 且 独 家 能 够 在 单 一 对 象 上 打 印 出 任 何 色 彩 组 合 这 些 关 键 性 的 技 术 使 我 们 能 够 达 成 我 们 的 目 标 将 真 实 的 三 维 打 印 技 术 带 给 每 一 位 设 计 师 和 工 程 师 结 束 语 我 们 在 过 去 十 多 年 间 做 出 了 一 些 谨 慎 的 技 术 决 策, 这 些 决 策 让 您 和 其 它 每 一 位 设 计 师 和 工 程 师 都 能 快 速 廉 价 地 接 触 到 真 实 感 很 强 的 三 维 模 型 这 种 按 需 应 用 三 维 模 型 的 能 力 让 您 可 以 改 进 您 的 设 计 方 案, 并 让 产 品 比 以 往 更 快 地 投 放 到 市 场 最 能 令 顾 客 欣 喜 的 是 三 维 打 印 还 未 达 到 其 技 术 发 展 顶 点 极 其 相 反 地, 三 维 打 印 正 在 沿 着 2D 打 印 演 进 路 径 平 行 发 展, 在 价 格 下 降 的 同 时, 不 断 地 变 得 更 快 速 更 简 便 和 更 耐 用 在 颇 具 信 服 力 的 成 果 历 史 的 支 持 下, 我 们 一 直 在 全 力 投 入, 保 持 自 己 作 为 这 个 进 程 先 锋 的 地 位

三 维 打 印 : 无 限 可 能 的 世 界 多 才 多 艺, 它 既 是 教 练 对 于 队 员 的 要 求 也 是 经 理 对 于 手 下 员 工 的 要 求 而 组 织 也 要 求 自 己 的 设 备 是 多 面 手 ZPrinter 的 速 度 精 确 度 低 成 本 和 彩 色 能 力 结 合 其 材 料 和 浸 渗 剂 选 择, 形 成 了 一 项 可 以 根 据 您 的 需 求 支 持 不 同 三 维 打 印 应 用 的 通 用 型 解 决 方 案, 其 中 包 括 : 概 念 原 型 和 功 能 原 型 有 限 元 分 析 (FEA) 研 究 ; 包 装 开 发 ; 向 重 点 人 群 介 绍 用 模 型 ; 销 售 用 具 ; 为 金 属 铸 造 制 作 模 具 ; 为 熔 模 铸 造 制 作 铸 模 ; 类 似 橡 胶 的 部 件 此 外, 三 维 打 印 成 型 也 可 以 应 用 在 制 造 业 以 外 诸 如 以 下 的 领 域 当 中 : 建 筑 工 程 和 施 工 (AEC) 行 业 ; 教 育 ; 地 理 信 息 系 统 (GIS); 健 康 医 疗 ; 娱 乐 ; 艺 术 品 和 文 物 保 护 ; 各 种 组 织 都 能 为 这 种 能 够 将 松 散 粉 末 粘 结 起 来 形 成 实 心 部 件 的 从 本 质 上 就 可 灵 活 运 用 的 ZPrinter 方 法 找 到 多 种 用 途 而 使 用 量 越 多, 您 的 投 资 回 报 就 越 大, 而 在 绝 大 多 数 Z Corporation 公 司 介 绍 Z Corporation 公 司 所 生 产 的 产 品 使 用 户 能 够 以 前 所 未 有 的 速 度 易 用 度 通 用 性 和 低 成 本 来 采 集 编 辑 和 打 印 三 维 数 据 这 些 产 品 包 括 世 界 上 最 高 速 的 高 精 度 三 维 打 印 成 型 机, 用 于 以 彩 色 方 式 将 数 字 化 的 数 据 制 作 成 实 体 三 维 模 型, 还 包 括 独 一 无 二 的 便 携 式 三 维 扫 描 仪, 这 是 一 种 能 够 实 时 对 三 维 表 面 进 行 数 字 化 的 手 持 设 备 Z Corp 的 技 术 能 够 在 制 造 建 筑 土 木 工 程 反 向 工 程 地 理 信 息 系 统 (GIS) 医 药 和 娱 乐 领 域 实 现 范 围 宽 阔 的 应 用 情 况 下, 产 品 上 市 周 期 就 会 越 短, 品 质 也 越 高 全 球 总 部 Z Corporation 32 Second Avenue Burlington, MA 01803 USA +1 781 852 5005 www.zcorp.com 2009 Z Corporation. Z Corporation 及 公 司 标 志 均 为 Z Corporation 公 司 的 注 册 商 标 所 有 其 它 公 司 和 产 品 名 称 均 为 各 自 拥 有 者 的 待 定 商 标 或 注 册 商 标 3DP-WP-2009