作者：孙劼
出版社：人民邮电出版社
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3D打印机 3ds Max从建模到制作完全自学教程试读：
前言
3D打印是快速成型技术的一种，它是一种以三维模型为样本，通过逐层打印或粉末熔铸的方式来构造物体的技术，成型材料可以选择工业塑料、金属、树脂等。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的各类用品，如服装配件、生活用品、零件、人造骨骼、枪支、玩具、建筑物等。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、施工、汽车，航空航天、医疗、教育、地理信息系统、土木工程等领域都有所应用。
3D打印的想法早在几十年前就已提出，只是没有能够研发成功。过去，设计师能在电脑软件中制作虚拟的三维物体，但要将这些物体用粘土、木头或是金属做成模型，可以用费时、费力、费钱来形容。3D打印的出现，使平面变成立体的过程一下简单了很多，设计师的任何改动都可在几个小时后或一夜之间重新打印出来，而不用花上几周时间等着工厂把新模型制造出来，这样一来可以大大降低制作成本。而随着科技的不断进步，更多的东西以各种材料打印出来。
美国和欧洲在3D打印技术的研发及推广应用方面处于领先地位。美国是全球3D打印技术和应用的领导者，欧洲十分重视对3D打印技术的研发应用。除欧美外，其他国家也在不断加强3D打印技术的研发及应用。澳大利亚在2013年制定了金属3D打印技术路线；南非正在扶持基于激光的大型3D打印机器的开发；日本也着力推动3D打印技术的推广应用。
3D打印技术在国内掀起了一股技术创新热，作为产品3D效果展示的技术保障，3D可视化呈现在国内也获得了广泛的应用。许多传统制造业行业企业也都嵌入了3D可视化技术，使用基于各类引擎的3D可视化呈现技术来设计和展示产品，已经成为国内行业发展的趋势。中国3D打印设计服务市场快速增长，已有几家企业利用3D打印制造技术生产设备和提供服务。用发展的眼光来看，3D打印首先会影响的是模具行业。即便在国内制造行业不景气的今天，模具行业仍然风景独好，一方面是对技术要求高，另一方面是市场有需求，在产品大规模生产之前，必须要进行多次打样和修改。3D打印机的出现，其实是消灭了模具反复打造的流程，能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，极大地缩短产品的研制周期，大幅减少成本投入。
本书基于3ds max软件建模，通过制作适合3D打印的模型和模型优化修补，最终完成3D打印模型。本书分理论基础、建模实战两部分，介绍了3ds max的全部建模技术、优化修补模型的方法以及主流3D打印机的使用流程，并对3D打印材料、3D打印机原理进行了阐述。
本书适合关注3D打印的有关人员阅读，更适合相关大专院校的师生作为教材使用。由于编写时间仓促，错误之处在所难免，敬请广大读者谅解并批评指正。编者2014年6月第1章3D打印概述
3D打印（3D Printing），即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现在正逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。图1.1所示为3D打印在各个领域的应用范例。图1.11.1 什么是3D打印
3D打印的想法早在几十年前就已提出，只是没有能够研发成功。设计师能在电脑软件中看到虚拟的三维物体，但要将这些物体用粘土、木头或是金属做成模型却非常不易，可以用费时、费力、费钱来形容。3D打印的出现，使平面变成立体的过程一下简单了很多，设计师的任何改动都可在几个小时后或一夜之间重新打印出来，而不用花上几周时间等着工厂把新模型制造出来，这样一来可以大大降低制作成本。而随着科技的不断进步，更多的东西以成品的形式被打印出来，人们才发现原来还可以这么玩。1.1.1 与普通概念打印机的不同之处
在日常生活中，我们所使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面图形（图1.2），而3D打印机顾名思义，可以打印立体的物体（图1.3）。3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料是真实的物体材料。图1.2图1.3
普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机材料盒内装有塑料、尼龙、玻璃、金属、陶瓷、塑料、石膏等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物，如图1.4所示。图1.4
通俗地说，3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备，如打印一个玩具人偶、打印玩具手枪、打印各种生活用品，甚至是巧克力。之所以通俗地称其为“打印机”，是因为这项技术参照了普通打印机的技术原理，分层加工的过程与喷墨打印十分相似，所以这项打印技术称为3D立体打印技术。图1.5所示为美国CONNEX500多材料3D打印机。图1.51.1.2 各种价位的3D打印机
3D打印概念并非是最近才出来的，这个技术最早起源于19世纪末的美国，并在20世纪80年代初期得以发展和推广。三维打印通常是采用数字技术材料打印机来实现，这种打印机的产量以及销量在21世纪以来就已经得到了极大的增长，其价格也正逐年下降，目前便宜的3D打印机价格在两三千元左右人民币（图1.6所示为国产激光3D打印机，价格三千多元人民币），高级的激光3D打印机价格非常昂贵，动辄几百万美金。图1.61.1.3 打印成型的方式
使用普通打印机，如打印一张照片，按下电脑屏幕上的“打印”按钮，一份数字文件便被传送到一台喷墨打印机上，它将一层墨水喷到纸的表面以形成一幅二维的照片。而使用3D打印机时，软件通过CAD电脑辅助设计软件制作一个3D模型，然后对其进行切片分析，并将这些切片的信息传送到3D打印机上，后者会将连续的薄型层面堆叠起来，如图1.7所示，直到一个固态物体成型。3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料。图1.7
堆叠薄层的形式多种多样。有些3D打印机使用“喷墨”的方式。例如，一家名为Objet的以色列3D打印机公司使用打印机喷头将一层极薄的液态塑料物质喷涂在铸模托盘上，此涂层然后被置于紫外线下进行处理。之后铸模托盘下降极小的距离，以供下一层堆叠上来。另外一家总部位于美国明尼阿波利斯市的公司Stratasys使用一种叫做“熔积成型”的技术，整个流程是在喷头内熔化塑料，然后通过沉积塑料纤维的方式才形成薄层，容积成型技术适合那种做支撑太浪费材料的打印工作，如图1.8所示为使用沉积成型技术打印的模型。图1.8
还有一些系统使用粉末微粒作为打印介质。粉末微粒被喷撒在铸模托盘上形成一层极薄的粉末层，然后由喷出的液态粘合剂进行固化。它也可以使用一种叫做“激光烧结”的技术熔铸成指定形状。这也正是德国EOS公司在其叠加工艺制造机上使用的技术。而瑞士的Arcam公司则是利用真空中的电子流熔化粉末微粒。以上提到的这些仅仅是许多成型方式中的一部分。
当遇到包含孔洞及悬臂这样的复杂结构时，介质中就需要加入凝胶剂或其他物质以提供支撑或用来占据空间。这部分粉末不会被熔铸，最后只需用水或气流冲洗掉支撑物便可形成孔隙。如今可用于打印的介质种类多样，从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质。有些打印机还能结合不同介质，令打印出来的物体一头坚硬而另一头柔软。图1.9所示是一个用尼龙材料打印出来的玩具。
科学家们正在利用3D打印机制造诸如皮肤、肌肉和血管片段等简单的活体组织，很有可能将来有一天我们能够制造出像肾脏、肝脏甚至心脏这样的大型人体器官。如果生物打印机能够使用病人自身的干细胞，那么器官移植后的排异反应将会减少。图1.10所示为科学家打印出来的人造耳朵器官。图1.9图1.10
人们也可以打印食品，如康奈尔大学的科学家们已经成功打印出了一个蛋糕。几乎所有人都相信，食品界的杀手级应用将是能够打印食物的机器，如图1.11所示是3D打印的砂糖模型。图1.111.2 3D打印的应用领域“按需定制、以相对低廉的成本制造产品”一度被认为是科幻想象，而至21世纪初已经变成现实。在2013年，这种趋势将逐渐加速。3D打印在建筑规划、工业设计、娱乐、医疗等诸多领域都有了广泛的应用。1.2.1 规划与建筑
在规划与建筑领域，有了3D打印技术之后，很多难以想象的复杂造型得以实现。比如你要建造一座类似莫比乌斯环一样的建筑，如图1.12所示。图1.12
应用案例：据国外媒体报道，英国伦敦的一家建筑企业Softkill Design率先提出了3D打印房屋的新概念——原材料来自塑料，外观像蜘蛛网。该企业表示，如果市场接受这种新概念3D打印房屋，随时都可以为客户打造实体房屋。
设计成员之一的吉尔·瑞特森表示，这项发明不仅对房屋建筑行业是一场革新，甚至还有望解决英国的住房危机。按照发明者的设计：将所有的组件制造好，需要三个星期的时间，装配起来则仅需一天的功夫。这种房屋将用尼龙搭扣或类似按钮的紧固件固定在一起，而这些在传统建筑技术中则不需要。图1.3所示为蛛网式的超现实主意房屋设计。图1.13
据悉，这一构想是2012年10月伦敦3D打印机展上展出的一款打印房屋原型的延伸，原型以极具特色的纤维尼龙结构作为骨架，来代替实心的墙体。房屋组件采用激光烧结的生物塑料，在3D印刷厂中制造，这将会比用沙子或混凝土印制的质量更好。纤维结构的厚度只有0.7毫米，用石头打印是不可能的，因为沙子没有足够的结构强度和完整性。而在工厂环境中，则可以用到像塑料或金属之类更高强度的材料。3D印刷业的蓬勃发展将会提升经济规模，这意味着在不久的将来，这样的房屋可能因其经济性而在市场竞争中取得优势，如图1.14所示为3D房屋沙盘模型。图1.141.2.2 工业设计与工程
3D打印原先只能用于制造产品原型以及玩具，而在2013年它将成为工业化力量。事实上，一些3D打印的零部件已经被应用于飞机上，这些零部件能够让飞机变得更轻、更省油。该技术也将被国防、汽车等工业应用于特种零部件的直接制造。总之，在你不知不觉的情况下，通过3D打印制造的飞机、汽车乃至家电的零部件数量将越来越多。如图1.15所示为3D打印的工业零件。图1.15
应用案例：世界上第一款3D打印汽车面世，这次不是玩具，而是真正能开上马路的汽车。据《连线》杂志报道，Urbee2是一款三轮的混合动力汽车，如图1.16所示，它的所有零部件都是3D打印出来的。正如Makerbot和Form 1正在重新定义制造业，Urbee正在致力于改变我们制造汽车的方式。图1.16
这款汽车是Jim Kor和他的Kor Ecologic团队头脑风暴的产物，他们一直专注于研究未来的3D交通工具。他们在网站上展示了对于未来汽车的构想：“用最少的能耗开最远的路程，把生产、使用、回收过程的污染降到最低，尽可能用汽车产地附近的原材料生产汽车”。传统的汽车制造是生产出各部分然后再组装到一起，3D打印机能打印出单个的、一体式的汽车车身，再将其他部件填充进去。据称，新版本3D汽车需要50个左右零部件，而一辆标准设计的汽车需要成百上千的零部件。Urbee的原型使用了asb塑料的“熔融沉积建模”方法。车辆由大块和许多个小块组成。根据thewire的报道，544公斤的车辆花费了大约2500个小时来打印，原型车的造价约为5万美金。1.2.3 娱乐
3D打印可应用于各种娱乐业，如游戏模型、玩具、各类道具。由于3D打印是一种快速成型技术，对于制作复杂电影道具具有成本低、时间快的优势，高仿真的电影道具已经使用了3D打印技术来制作面具模型、汽车模型和其他功能性道具。
应用案例：西雅图国际电影节（SIFF）创立了一场名为SIFFcurious（隐秘栏目）的活动，欢庆该电影节致力于展现出各式各样的电影——从鲜为人知的小众影片到名声大噪的主流大片。
此次活动的宣传片是一场感怀电影往事的旅途，所有的电影形象都用微缩模型的方式描绘出来——一棵长满苔藓的树旁，一位女子通过苍老的树洞放眼望去，深深陶醉于眼前一幕幕的电影微片段中，这些曾经在SIFF中展出的电影片段，如《勇敢传说》、《月升王国》、《太空漫游》、《星球大战2：地球反击战》、《奇爱博士》、《驱魔人》以及《异形》等。
一个形象的模型是多种多样的（比如《异形》里的那些蛋，还有2011年《太空漫游》里的侧面板），我们会制作硅胶的模具，然后往模具中浇铸树脂做成模型副本。我们有一条颇具效率的流水线——3D建模——一台3D打印机无停歇工作一个月，雕刻和绘制同时进行，总共有20具模型，一些偏大的模型需要两天多时间才完成，如图1.17所示的模型。图1.171.2.4 医疗
因为3D打印产品可以根据确切体型匹配定制，通过3D打印制造的医疗植入物将提高你身边一些人的生活质量。这种技术已被应用于制造更好的钛质骨植入物、义肢以及矫正设备。
打印制造软组织的实验已在进行当中，很快通过3D打印制造的血管和动脉就有可能应用于手术之中。最理想的情况是，3D打印技术在未来某一天有可能使定制药物成为现实，并缓解甚至消除器官供体短缺的问题，如图1.18所示。图1.18
应用案例：北京时间2013年2月21日报道，美国康奈尔大学和威尔·康奈尔医学院的研究人员合作，利用三维（3D）打印技术和含有牛耳活细胞的凝胶造出一种新型人工耳，无论在外观还是功能上，均可与真耳相媲美。相关论文在线发表于2月20日出版的《PLOS ONE》上，如图1.19所示为3D打印出来的耳朵器官和手指骨。图1.19
研究人员表示，通常的人工耳材料密度和泡沫聚苯乙烯差不多，质感与真耳相差较大；如果用病人的肋骨组织以手术方式重塑外耳，不仅难度大，还给病人带来很大痛苦，因此很难制成既美观又实用的人造耳。
为造出这种生物工程耳，研究人员先用快速旋转3D相机拍摄数名儿童耳朵信息，输入计算机形成3D图像，然后按照图像用3D打印机打印出一个固体模子，并在其中注入一种高密度胶原蛋白凝胶，其中含有能生成软骨的牛耳细胞。此后数周内，软骨逐渐增多并取代凝胶，3个月后软骨会形成柔韧的外耳，替代最初用于塑形的胶原蛋白支架，如图1.20所示为比利时LayerWise公司以钛金属粉3D打印出的下巴骨，如图1.21所示为OPM公司用3D人工骨骼打印材质，为一位病人量身打造颅骨，取代原本头上75%的骨头。图1.20图1.211.2.5 生活用品
用3D打印的方式可满足造型复杂的小批量生活用品定制，既满足个性需求又价廉物美。比如手机外壳、灯罩、时装等，如图1.22和图1.23所示。图1.22图1.23
应用案例：Earl Stewart的XYZ鞋子设计最近面市，如图1.24所示。尺寸来源于对用户足型和尺寸的精确扫描，并利用3D打印技术，制作出一对独一无二的鞋子，整体设计偏向户外运动，配以镂空的鞋面，耐水耐脏，个性十足，如图1.24所示是Earl Stewart的XYZ鞋子设计。图1.241.3 3D打印的优缺点
如果我们只是当3D打印是一种快速成形技术，优点是非常明显的，随着工业领域的应用，可以让设计、创意与生产分开，可以实现减少库存的生产，等于提供了新的商务模式，就势必会引起制造业的变革。目前3D打印的技术还存在很多难题，如加工精度、材料应用等方面，在制造业的应用不是一时半刻就能够普遍实现的。1.3.1 优点
3D打印突破了原来熟悉的历史悠久的传统制造限制，为以后的创新提供了舞台。首先3D打印技术可以加工传统方法难以制造的零件。过去传统的制造方法就是一个毛坯，把不需要的地方切除掉，是多维加工的，或者采用模具，把金属和塑料融化灌进去得到这样的零件，这样对复杂的零部件来说加工起来非常困难。立体打印技术对于复杂零部件而言具有极大的优势，立体打印技术可以打印非常复杂的东西。
其次实现了首件的净型成形，这样后期辅助加工量大大减小，避免了委外加工的数据泄密和时间跨度，尤其适合一些高保密性的行业，如军工、核电领域。再次由于制造准备和数据转换的时间大幅减少，使得单件试制、小批量出产的周期和成本降低，特别适合新产品的开发和单件小批量零件的出产。
这些速度快、高易用性等优势使得3D打印成为一种潮流，并且在很多领域得到了应用。如今3D打印机已经在建筑设计、医疗辅助、工业模型、复杂结构、零配件、动漫模型等领域都已经有了一定程度的应用。尤其在飞机、核电和火电等使用重型机械、高端精密机械的行业，3D打印技术“打印”的产品是自然无缝连接的，结构之间的稳固性和连接强度要远远高于传统方法。
优点总结下来有以下几条。
节省工艺成本：首先制造一些复杂的模具不需要增加太大成本，只要量身定做，多样化小批量生产即可。
节省流程费用：有些零件无需组装，直接一次成型。
设计空间无限：设计空间无限扩大，只有你想不到的，没有打印不出来的造型。
节省运输和库存：零时间交付，甚至省去了库存和运输成本，只要你家里有打印机和材料，直接下载3D模型文件即可。
减少浪费：减少测试材料的浪费，直接在电脑上测试模型即可。
精确复制：材料可以任意组合，并且可以精确地复制实体。1.3.2 缺点
事实上，3D打印技术要成为主流的生产制造技术还尚需时日。3D打印机在21世纪初的实际使用仍属于快速成型范畴，即为企业在生产正式的产品前提供产品原型的制造，业内也将这类原型称作手板。据统计，3D打印机生产的产品中80%依旧是产品原型，仅有20%是最终产品。虽然3D打印机技术在21世纪初已取得不小的进步，比如材料增多、打印机和原材料价格逐渐下降，但目前依旧是一项年轻的技术，在没有变得更加成熟和廉价前，并不会被企业大规模采用。
缺点总结下来有以下几条。
材料昂贵：研究者们在多材料打印上已经取得了一定的进展，但除非这些进展达到成熟并有效，否则材料依然会是3D打印的一大障碍。
机器种类无法满足所有人：由于打印实物的需求五花八门，以现有的机器种类来看，还无法满足所有人的需求。
知识产权问题：如何制定3D打印的法律法规用来保护知识产权，也是我们面临的问题之一，否则就会出现泛滥的现象。
道德底线问题：如果有人打印出生物器官或者活体组织，是否有违道德？我们又改如何处理呢？如果无法尽快找到解决方法，相信我们在不久的将来会遇到极大的道德挑战。
单件价格成本高：现在3D打印都是按克来算钱的，所以打印一件成品的价格还是有些偏高。1.4 全球3D打印发展情况
3D技术在工业制造、医疗领域、文化创意和教育等领域有着广泛的应用，其技术优势在于让企业新产品开发周期大大缩短，从而节约开发成本，提高企业市场竞争力。1.4.1 国外3D打印发展现状
美国和欧洲在3D打印技术的研发及推广应用方面处于领先地位。美国是全球3D打印技术和应用的领导者，欧洲十分重视对3D打印技术的研发应用。除欧美外，其他国家也在不断加强3D打印技术的研发及应用。澳大利亚在2013年制定了金属3D打印技术路线；南非正在扶持基于激光的大型3D打印机器的开发；日本着力推动3D打印技术的推广应用。
据美国消费者电子协会最新发布的年度报告显示，随着汽车、航空航天、工业和医疗保健等领域市场需求的增加，3D打印服务的社会需求量将逐年增长，有望从2011年的17亿美元增长至2017年的50亿美元。1.4.2 国内3D打印发展现状
3D打印技术在国内掀起了一股技术创新热，作为产品3D效果展示的技术保障，3D可视化呈现在国内也获得了广泛的应用。许多传统制造业行业企业也都嵌入了3D可视化技术，使用基于各类引擎的3D可视化呈现技术来设计和展示产品，已经成为国内行业发展的趋势。中国3D打印设计服务市场快速增长，已有几家企业利用3D打印制造技术生产设备和提供服务。用发展的眼光来看，3D打印首先会影响的是模具行业。即便在国内制造行业不景气的今天，模具行业仍然风景独好，一方面是对技术要求高；另一方面是市场有需求，在产品大规模生产之前，必须要进行多次打样和修改。3D打印机的出现，其实是消灭了模具反复打造的流程，能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，极大地缩短产品的研制周期，大幅减少成本投入。1.4.3 展望
现在看来，3D打印机在欧美国家已经形成了一种潮流和噱头，多为极客和高端用户服务。像纽约另一家利用3D技术生产消费品的公司Quirky拥有20万的注册用户，他们在线搜集用户的创意，产品设计图纸，用3D打印机以最快的速度成型，设计者常从一个创意就获得不少的收入，有的用户一年能赚几万美元。而美国加利福尼亚州的Legacy Effect公司，利用Objet 3D打印机为电影特效片段制造3D模型和原型，为演员量身定制可以完全适合演员的脸、颈部和头部的道具，在电影《侏罗纪公园》、《阿凡达》、《钢铁侠》以及《复仇者联盟》中都有应用。日本一家公司甚至推出了面向个人的“Baby复原服务”，只需提供婴儿在母亲肚子里的X光照片，他们便可以复原成三维图像，打印出一个肚子里的婴儿模型作为纪念。
国内目前3D打印还有待普及，一方面是应用于工业的高端型号投入较大，行业投资人比较慎重，处于观望状态；另一方面，应用普及也就是从最近才开始，用户缺乏对3D打印有一个深入的认识，由于有些新闻在描述上运用了夸张的手法和大胆的预测，所以给人的感觉是电影中的情节。
业内人士介绍，和美国相比，中国缺少DIY和创意设计的习惯，所以3D打印机的最大优势往往得不到发挥，要成为主流的生产制造技术还需要3～5年时间。此外，国外3D打印机售价过高，而且有些限制出口，国产3D打印机在精度、速度和打印的尺寸上还无法满足商用的需求，在几何图形优化、描绘和材质贴图、对切割和中空部件做打印准备、支持任意三维软件生成的数据和对超大模型的自动分段等方面还需要进一步提升。不过，随着热度的提升，这块蓝海很快就会被发现，解决只是时间问题。1.5 3D打印的材料选择
3D打印是通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将树脂、金属粉末、石膏粉末、尼龙、工业塑料、陶瓷粉末等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。这里我们主要介绍几种常用的材料，如图1.25所示为几种材料的效果展示。图1.251.5.1 树脂
即UV树脂，由聚合物单体与预聚体组成，其中加有光（紫外光）引发剂（或称为光敏剂）。在一定波长的紫外光（250～300纳米）照射下立刻引起聚合反应完成固化。一般为液态，用于制作高强度、耐高温、防水等的材料。
Somos 19120材料为粉红色材质，铸造专用材料。成型后直接代替精密铸造的蜡膜原型，避免开模具的风险，大大缩短周期。具有低留灰烬和高精度等特点。
Somos 11122材料为半透明材质，类ABS材料。抛光后能做到近似透明的艺术效果。此种材料广泛用于医学研究、工艺品制作和工业设计等行业。
omos Next材料为白色材质，类PC新材料，材料韧性较好，精度和表面质量更佳，制作的部件拥有最先进的刚性和韧性结合。
应用领域
静态部件的外观、装配及热功能测试
要求优质表面的高分辨率部件
强光照射条件下的展览模型
后处理，包括喷漆、黏合或金属喷镀等流程
运输中的模型
水龙头、管道和家用电器
热气和热水测试1.5.2 工业塑料
指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料，是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。
PC材料，是真正的热塑性材料，具备工程塑料的所有特性。高强度，耐高温，抗冲击，抗弯曲，可以作为最终零部件使用，应用于交通工具及家电行业。
PC-ISO材料 ，是一种通过医学卫生认证的热塑性材料，广泛应用于药品及医疗器械行业，可以用于手术模拟、颅骨修复、牙科等专业领域。
PC-ABS材料，是一种应用最广泛的热塑性工程塑料，应用于汽车、家电及通信行业。
应用领域
消费品行业
汽车、家电行业
玩具模型1.5.3 石膏
ZP150石膏粉末是一种优质复合材料，颗粒均匀细腻，颜色超白，使用我们的材料打印的模型可磨光、钻孔、攻丝、上色并电镀，实现更高的灵活性。利用彩喷打印技术（CJP）和VisitJet? PXL?材料以构建坚固的、高分辨率的、全彩色的概念模型、组件和原型，适用于重现设计、增进沟通以及降低研发和生产成本。打印模型的应用行业包括：运输、能源、消费品、娱乐、医疗保健、教育以及其他垂直市场。材料本身基于石膏的，易碎，坚固，色彩清晰。材料感觉起来很像岩石。我们将会按照您的需要使用不同的浸润方法，如低熔点蜡、Zbond 101、ZMax 90（强度依次递减）。注意，全彩色3D打印模型易碎，需要小心保管您的模型。
应用领域
全彩色模型
概念模型
玩偶
人像
动漫
艺术品1.5.4 尼龙
尼龙粉末材料结合SLS工艺，可以制作出色泽稳定、抗氧化性好、尺寸稳定性好、产品喷漆效果好、优异的机械性能、吸水率低、易于加工的塑料件。
应用领域
机械性能和韧性要求高的产品
零部件制造或利用黏结剂制造的大型件
复杂件与塑料模型
汽车输油管、刹车管
枪托、握把、扳机护圈
海底光缆电缆保护材料1.6 3D打印的关键词
下面介绍一些3D打印中常用的术语。1.6.1 STL格式
即标准三角语言。所有的成型机都可以接收STL文件格式进行打印。当保存了STL文件之后，所有表面和曲线都会被取代并转换成网状。网格由一系列的三角形组成，代表着设计原型中的精确几何含义。这很重要，为什么呢？因为使用STL文件将对构建高质量模型发挥很大作用。很多三角形的面可以表现出流畅的曲线，这需要导出高分辨率的STL文件，如此一来三角形会变得相当小以至于机器无法察觉。1.6.2 水密
STL文件需要水密后才可以进行三维打印。水密最好的解释就是无孔的有体积固体。你可能会感到惊讶，即使你设计的固体已经创建完成了，很有可能在模型中仍存在没有被留意的小孔。1.6.3 STL错误
一旦您要导出STL文件格式的设计文件，往往会报告“错误”。这些错误并非发生在导出阶段，而是真实存在于该文件的对象中。像软件编译器会检查编程错误一样，三维打印机或STL浏览器同样可以检查STL文件，然后才能进行打印。如果机器在建设模型的过程中遇到问题文件，就会崩溃并停止建设，因为文件截面已损坏，从而导致一个失败的打印。所以，使用一个好的STL文件浏览器也是关键。1.6.4 横截面
STL文件一旦创建，3D打印机就会将模型切“片”，存为一系列横截面的文件。先用类似激光切割机的方法创造截面，然后再组装。我们直接处理整个对象，把它们切为片状的横截面。截面将与机器打印的厚度完全一致。3D打印机的工作就是：不断地将横截面层层打印、累积，直到模型完成。1.6.5 层厚度
3D打印工艺都有各自的规格限制，其中最重要的一项就是机器所打印的层的厚度。如果在设计中存在精细到0.001英寸的细节，而打印机的精度只有0.01英寸，那么你就只能跟精心设计的细节说拜拜了，因为打印机会自动忽略它。所以对于参数化机器，将3D设计调整到适当的规格是很重要的。1.6.6 支撑材料
每种3D打印技术都会使用支撑材料来支撑模型的表皮。简单说就是任何打印出来的几何形体都不是实心的，模型内部同样需要支撑材料。目前所有的3D打印技术都需要支撑材料，支撑材料一般会比打印材料廉价，且容易剥离打印主体。1.7 3D打印的常见软件
下面介绍一些3D打印常用的软件。1.7.1 REVIT
下载“STL导出插件”将使REVIT模型更容易导出为STL文件格式。REVIT是固体的建模工具，其中的固体都需要水密处理，而且还会有一些错误，在对象更新的过程中会有一些困难。这些问题在导出前都很容易被忽视，所以往往导出很多文件才能最终成功。我们建议建模时建立两个，其中一个供工程参考，另一个为3D打印单独准备。1.7.2 Rhino
如果不用固体建模，我们通常创建线或面来获得需要的视觉效果。这加速了视觉设计的过程，但到了STL文件中它的缺点暴露无遗。同时，我们也对Rhino文件的快速修复有丰富的经验，这些技巧会在后面讲解。1.7.3 3ds Max
创建STL文件的绝佳工具。问题是3ds Max中创建的大多数文件只用于视觉表现。将一个视觉表现文件变成一个可供使用的模型文件是个浩大的工程。虽然可以做到，但理想的策略仍是在设计过程中一直保持对模型的构思，而不是有视觉冲击力即可。1.7.4 SKetch Up
目前没有可用的STL导出插件。不过最近我好像在ohyeahcad.com找到了一个。我相信，Sketch Up的Pro版本曾经可以导出STL文件，但后来这个功能被取消了，因为从这个软件中生成水密的固体存在着太多的问题。不管怎么样，我们的建议是，导出DWG或3ds文件之后再导入3ds Max或犀牛软件，并从那里导出STL文件。1.7.5 AutoCAD
AutoCAD（Auto Computer Aided Design）是美国Autodesk公司首次于1982年开发的自动计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计。现在已经成为国际上广为流行的绘图工具。AutoCAD具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。AutoCAD具有广泛的适应性，它可以在各种操作系统支持的微型计算机和工作站上运行。1.7.6 UG
UG（Unigraphics NX）是Siemens PLM Software公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。Unigraphics NX针对用户的虚拟产品设计和工艺设计的需求，提供了经过实践验证的解决方案。UG包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块。NX具有高性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了高性能和灵活性，以满足客户设计任何复杂产品的需要。NX优于通用的设计工具，具有专业的管路和线路设计系统、钣金模块、专用塑料件设计模块和其他行业设计所需的专业应用程序。1.7.7 SolidWorks
SolidWorks为达索系统（Dassault Systemes S.A）下的子公司，专门负责研发与销售机械设计软件的视窗产品。达索公司是负责系统性的软件供应，并为制造厂商提供具有Internet整合能力的支援服务。该集团提供涵盖整个产品生命周期的系统，包括设计、工程、制造和产品数据管理等各个领域中的最佳软件系统，著名的CATIAV5就出自该公司之手，目前达索的CAD产品市场占有率居世界前列。1.7.8 Cero
Creo是美国PTC公司于2010年10月推出CAD设计软件包。Creo是整合了PTC公司的三个软件Pro/Engineer的参数化技术、CoCreate的直接建模技术和ProductView的三维可视化技术的新型CAD设计软件包，是PTC公司闪电计划所推出的第一个产品。1.8 主流3D打印机介绍
下面给出了一些作者熟悉的3D打印机介绍，供参考。第2章3D打印流程
三维打印的设计流程是：先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即：切片，从而指导打印机逐层打印。2.1 3D模型打印的要求
3D打印机对模型有一定的要求，不是所有的3D模型都可以未经处理就能打印。首先STL模型要符合打印尺寸，与现实中的尺寸一致，其次就是模型的密封要好，不能有开口。至于面片的法向和厚度，可以在软件里设置，也可以在打印机设置界面设置。打印机一般各有自己的打印程序设置软件，其原理都是相通的，就像我们在电脑中的普通打印机设置一样。2.1.1 物体模型必须是封闭的
物体模型必须为封闭造型，也可以通俗地说是“不漏水的”，模型不能有开口边。有时要检查出你的模型是否存在这样的问题有些困难。如果你不能够发现此问题，需要使用3ds Max软件的STL检查工具，它将会为你标记出存在此问题的区域。
图2.1所示为未封闭的模型和封闭的模型对比图，你可以试想一下，如果给这两个轮胎分别打气，右边的轮胎肯定是可以灌满空气的，左边的则是漏气的轮胎。图2.12.1.2 物体模型的最大尺寸和壁厚
物体模型的最大尺寸和壁厚需要根据你所希望使用的材料和制作技术而定。一般情况下，厚度可以在打印软件中设置，也可以直接在3ds Max中制作。
如图2.2所示为一个带厚度的轮胎模型，这个厚度是在3ds Max软件中制作而成的（右图是不带厚度的模型，可以在打印软件中设置打印厚度）。图2.22.1.3 正确的法向
模型中所有的面上的法向需要指向一个正确的方向。如果你的模型中包含了颠倒的法向，我们的打印机就不能够判断出是模型的内部还是外部。
为3D打印设计模型与“传统的建模方法”有许多不同，如果你在设计的时候记住这些限制约束，其实它做起来并不难。
如图2.3所示，我们选择了红色部分的面进行法向翻转，得到的是右图翻转的面，这样的模型是无法进行3D打印的。
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