# 3D 列印

## 3D列印妳、你的夢想
### 3D列印的普及將帶動一波全民製造、量身客製的風潮，每個人都可以將設計的想法化為產品原型，人人都可以擁有一座小型工廠，這就是全球正風起雲湧的第三次工業革命。

**【李四端的雲端世界】2012/11/24 製造業危機! 「3D列印」第三次工業革命**
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## 3D列印被稱為第三次工業革命
**《經濟學人雜誌》提出，製造業的數位化與社群化將掀起第三次工業革命。而其中最關鍵的技術，就是3D列印。透過3D列印，規模經濟將不再是製造業的重點，社群化的合作與產品的獨特性將是這波工業革命的新趨勢…**

## 傳統製造業 VS 3D列印


## 3D列印號稱無所不印

## 3D列印對製造業的影響
* 製造業回流先進國家
* 機器即工廠，人人都可創業
* 產品創新速度加快
* 個性化商品將更為風行
* 工業設計門檻降低
* 創意設計價值提升
* 3D醫療健康新革命

## 3D列印機原理
1. 透過電腦輔助設計或電腦動畫建模軟體建模。
2. 再將建成的三維模型「分割」成逐層的截面，從而指導印表機逐層列印。
3. 接著印表機讀取檔案中的橫截面訊息。
4. 再利用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地列印出來。
5. 最後將各層截面以各種方式粘合起來從而製造出一個實體。
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## 認識3D列印技術

### 一、熱熔沉積成型(Fused Deposition Modeling , FDM)
#### 以加熱噴頭融化塑性材料，比塑料熔點高一度，噴頭擠出塑料後會馬上凝固在印表機印台上，以此方式依照3D圖樣層層堆疊。

### 二、立體光固成型(Stereo Lithography Apparatus , SLA)
#### 以紫外線或雷射照射液體光敏樹脂，使加工表面固化成型，下降升降台，並重複上述動作堆疊成型。
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### 三、3D粉末列印(3DP)
#### 以石膏粉末為基底，使用具彩色墨水及黏結劑的噴嘴，針對成型部位噴膠，再以滾筒鋪上新一層粉末，重複至產品成型。
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### 四、選擇性雷射燒結(Selective Laser Sintering , SLS)
#### 以金屬粉末為原料，透過雷射光照射成型部位，讓金屬粉末燒結凝固後，再以滾筒鋪上一層新的粉末，至物品成型。
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## 3D列印應用與材料

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### FDM熔融層積 3D 列印常見的材料

**（一）PLA(Polylactic Acid)**

1. PLA (Polylactic Acid聚乳酸)是桌上型3D列印機中最常用的材料之一。

2. 這是最多數FDM 3D列印機列印材料的選擇，因為它能在低溫下列印，且不需要加熱平台。

3. 在學習3D列印的過程中，PLA是一個很好的材料，因為它易列印，非常便宜，可以創造出可用於各種應用的部件。

4. 當今市面上最環保的線材之一。材質來自玉米和甘蔗等農作物，可再生，最重要的是可生物降解。讓它在列印過程中釋放出甜美的香氣。

5. 列印參數:
* 加熱平台溫度：45-60°C
* 列印平台: 藍色膠布、PEI、玻璃、膠水
* 噴嘴溫度：190-220°C (不需要特殊的熱端)
* 冷卻風扇:需要部份風扇 速度100％
6. 優、缺點

**（二）ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene)**

1. ABS（Acrylonitrile Butadiene Styrene丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）在3D列印領域上有長久的歷史。

2. 它是工業3D列印機使用的首批塑料的材料之一。

3. 多年後，由於其低成本和良好的機械性能，ABS仍為非常受歡迎的材料。 ABS的最大優勢是高韌性和耐衝擊性，能夠列印耐用的部件，能承受額外使用的磨損。

4. 基於此原因，樂高積木就是用這種材料製成！

5. ABS同時具有較高的玻璃轉化溫度，這表示變形前可承受更高的溫度，使ABS成為室外或高溫應用的理想選擇。

6. 使用ABS列印時，請務必使用通風良好的開放空間，因為會有輕微的氣味。當ABS冷卻時會收縮很多，因此控制好溫度是十分重要的。

7. 列印參數:
* 加熱平台溫度：95-110°C
* 列印時建議使用外罩
* 列印平台:需使用膠帶或ABS膠水
* 噴嘴溫度：220-250°C (不需要特殊的熱端)

8. ABS 優、缺點

**（三）TPE (Thermoplastic Elastomer)**

1. TPE是一種熱塑性彈性體材質，印製出來像是軟性橡膠3D列印材料。特性如下:

* TPE 3D列印材料能製作可彎曲且能夠回彈的零件，像是 - 塞子、皮帶、彈簧、電話機殼等等更多。
* 極其靈活且彈性極佳的3D列印材料，讓您印製的3D列印成品非常軟Q，不同於一般常見的ABS以及PLA。
* TPE 3D列印材料 建議搭配近端送料3D印表機；若使用遠端送料3D印表機，則需注意放慢速度並搭配2.85mm的線徑

2. 列印參數:
* 加熱平台溫度： 45-60°C (不一定需要加熱平台)
* 列印平台:需使用膠帶或PEI
* 噴嘴溫度：225-245°C (推薦使用直接驅動擠出機)
* 需要部分冷卻風扇

3. TPE 優、缺點

**（四）Nylon (尼龍)**

1. 在工業領域使用的3D列印材料必須要有高強度、耐磨損、低摩擦係數.....等特色。 一般ABS塑膠未必符合需求，這時就可試試尼龍啦 !

2. 尼龍是一種堅韌且半彈性的材料，具有高耐衝擊性和耐磨性，是列印耐用部件的理想選擇。

3. 尼龍（又稱聚酰胺）是塑料工業中常用的材料，以韌性和彈性著稱。

4. 尼龍線材通常要求噴嘴溫度接近250℃，然而，某些品牌由於其化學成分不同，能夠在低至220℃的溫度下列印。

5. 列印尼龍線材的一大挑戰是它們具吸濕性，很容易從周圍吸收水分。尼龍吸濕後會導致幾個列印質量的問題，因此線材的保存非常重要，需特別注意。

6. 列印參數:
* 加熱平台溫度：70-90°C(建議使用外罩)
* 列印平台:膠水、PEI
* 噴嘴溫度：225-265°C
* 可能需要全金屬酒精
* 不需要冷卻風扇
7. Nylon 優、缺點

## 3D列印資源與軟體

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## 3D 列印在生活上的應用

### 1.食品業：列印pizza、餅干、食物…
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### 2.客製化義肢
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### 3.3D列印技術 幫鴨子裝義肢
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### 4.列印衣服
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### 5.列印假牙
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### 6.3D 列印房子
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### 7.生化應用：列印細胞、器官
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### 8.3D 掃描列印新應用
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## 3D 建模軟體需求

### 一、建模軟體
* 123D Desgin 軟體下載：[Autodesk 123D Design R2.0.16 https://pse.is/FBRDT](https://pse.is/FBRDT)
* 雲端版：[Tinkercad](https://www.tinkercad.com/)
* 3D泥塑雕塑 -- SculptGL

### 二、切片軟體
在3D建模完成後要存成STL檔案，然後就要做"切片"將檔案切成一層一層的包含列印動作的指令參數存為g-code檔，3D列印機才能運作進行列印。

3D列印要得到好的列印效果，除了要有好的列印機之外，切片的好不好也非常重要！

同一台機器，切片切得好不好會造成列印好壞有很大差別。

目前免費的開源的切片軟體主要有十幾種，主要常用的有免費的Cura, Kisslicer, Slic3r，以及要付費的Simplify3D。

#### (1) Cura: 目前開源機種最普遍使用的，整合了列印跟切片在一起方便使用，優點是簡單好上手，適合初入3D列印領域的人。

除了好上手之外，另外有幾個特點：可以直接載入jpg檔案印出相片，可以用Spiralize功能連續列印避免接點(圓形圖檔適用)。

Cura版本很多，一般機器的SD卡裡面附的是14.x 跟15.x，目前最新版是2.x

#### (2) Kisslicer: 列印出來表面最漂亮的切片軟體，列印的物件表面是最細緻漂亮的。

不過其使用介面對初學者來說較有難度。

#### (3) Slic3r: 印薄殼圓形特別漂亮 (spiral vase)

#### (4) Simply3D: 最近愈來愈多人提到。功能非常強大的軟體。不過需要付費購買。

推薦大家使用Kisslicer(印的最漂亮)及Cura(簡單好上手)來作3D列印的切片。

使用SD卡離線列印是最穩的，雖然可用USB連機用Repetier-Host來列印(但較不推薦因為容易受到電腦影響不穩)。

## Tinkercad 建模和匯出模型檔

### 一、申請帳號

1. 選擇國家：臺灣
2. 輸入生日（需>13歲）
3. 輸入『電子郵件』
4. 輸入『密碼』

### 二、建立新設計

#### 0、滑鼠操作

| 按鍵 | 功能 |
| :-------- | :-------- |
| 滑鼠中鍵按下移動 | 畫面移動 |
| 滑鼠滾輪滾動 | 畫面拉近拉遠 |
| 滑鼠右鍵按下拉動 | 旋轉工作平面 |
| 滑鼠左鍵 | 選取物件 |

#### 1、介面：
* 設定檔名
* 編輯指令區
* 視角與物件大小檢視
* 匯入、匯出
* 基本造型、數字、文字和元件
* 編輯工作平面網格大小
* 工作平面：物件編輯區

#### 2、物件操作

##### 2.1 Tinkercad本身就具有相當多的造型物件可以使用，都在右手邊的列表裡面。


##### 2.2列表也可以點開，裡面有更多不同的分類選項。


##### 2.3每個物件本身各自有不同的設定，可以去調整物體的外觀設定。


##### 2.4但也有一些物件本身是不能去進行設定的，甚至不能去改變物件的大小。


#### 3.物件的移動旋轉縮放

##### 3.1點選物體，滑鼠左鍵按著拖拉，即可移動物件，但只限於水平的移動，移動物件的時候，建議轉到俯視的角度，物件在移動可以從底下表格的變化去判斷。

同時如果拉到前視圖去進行移動的話，容易出現物體瞬間被拉動到極遠位置的情況，所以要轉到俯視角度去移動會比較好。


##### 3.2剛剛說的是物件在平面上的移動，如果是要移動物體所在的高度，要從物件所顯示的箭頭去拉動，即可改變物件的高度位置。


##### 3.3物件的旋轉是依靠物件上方所顯示的旋轉曲線去進行旋轉，把滑鼠移到這些圖案上，按住滑鼠左鍵即可旋轉。


##### 3.4在拉動旋轉的同時，會出現該方向水平的角度圓圈，並顯示出你目前所拉動的角度，拉到所要的角度放開就可以了。


##### 3.5物件的縮放是透過拉動物體四周頂的的方塊，即可改變物體的長寬比例尺寸，同時底下會出現因為拉動所改變成的長寬比例。


##### 3.6如果是要改變物體高度的話，拉動物體上方的方塊，即可改變物體的高度，同時側邊會顯示出目前所拉動的高度。


#### 4.物件的顏色

##### 4.1每個物件內建都會設定一個顏色，而這個顏色也是可以更改的，只要點選實體的圖案，下方就會跳出預置顏色選擇的色票。


##### 4.2如果想要選擇色票內沒有的顏色的話，就點到『自訂』的標籤，會出現整個色相環可以選擇所要的顏色。


##### 4.3但是物件的顏色設定，主要為使用者方便觀看，在3D列印上還是依據列印所使用的材料顏色而定。

#### 5.匯出模型

#### 6.匯入SVG向量圖檔

## 3D印章製作

### [印章產生器 1](https://pse.is/HLDGV)

### [印章產生器 2](https://www.gaitubao.com/tw/seal)

### [PicSvg](https://picsvg.com/)

### [下載 SVG 圖檔](https://www.flaticon.com/)

## 3D泥塑雕塑 -- SculptGL

### 「 SculptGL 」網站：[SculptGL - A WebGL sculpting app](https://stephaneginier.com/sculptgl/)

### 「 SculptGL 」 Chrome App：[chrome web store](https://chrome.google.com/webstore/detail/sculptgl/nekbajpiaklffelkfhkjgfbggpehnpcp)


### 教學影片
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