1.6.3 如何选购3D打印机

购买前首先确定哪种打印机符合自己的需求，从众多品牌和型号中选择合适的3D打印机，似乎是一项艰巨的任务。

3D打印技术是将数字数据转变成实物的打印技术，各台3D打印机之间的实现效果存在着巨大的差异。3D打印机可以使用各种材料，材料在结构属性、特性定义、表面光洁度、耐环境性、视觉外观、准确性和精密度、使用寿命、热性能等方面各不相同。

因此，选购3D打印机最重要的是要先确定3D打印的主要应用。根据应用需求和能够提供最佳综合价值的关键性能指标来进行选择。可重点考虑以下这些具体的性能属性，比较预备购买的3D打印机。

1．打印速度

因供应商和实现技术的不同，“打印速度”的含义不尽相同。打印速度可能是指单个打印作业在Z轴方向打印一段有限距离所需的时间（例如，每小时在Z轴方向打印的英寸或毫米值）。拥有稳定垂直构建速度的3D打印机通常采用这种表达方式。其垂直打印速度与打印部件的几何形状和（或）单个打印工作的部件数无关。垂直构建速度快且因部件几何形状或打印部件数而产生很少或不产生速度损失的3D打印机，是概念建模的首选。因为这类打印机能够在最短时间内快速生产大量替换部件。

另一种描述打印速度的方式是打印一个具体部件或者具体体积所需的时间。采用此描述方法的打印技术通常适用于快速打印单个简单的几何部件，但遇到额外的部件被添加到打印作业中，或者正在打印的几何形状复杂性和（或）尺寸增加时，就会出现减速。由此产生的构建速度变慢，导致决策过程的延长，削减个人3D打印机在概念建模方面的优势。然而，打印速度始终是越快越好，对概念建模应用而言更是如此。垂直构建速度不受打印数量和复杂度影响的3D打印机，是概念建模应用的首选，因为它们可以快速地大量打印不同的模型，用于同时进行比较，这就能加速和改善早期决策过程。

2．部件成本

部件成本通常表示为每单位体积的成本，如每立方英寸的成本或每立方厘米的成本。即使是同一台3D打印机，打印单个零部件的成本也会因为几何形状的不同而相差很大，所以一定要了解供应商提供的部件成本是指某一特定部件，还是各类部件的平均值。根据您自己常用的典型零部件STL文件包来估算部件成本，往往更有助于决定期望的部件成本。

一些3D打印机厂商的部件成本只是指某特定数量打印材料的成本，而且这个数量仅仅是成品的测量体积。这种计算方法并不能充分体现真实的部件打印成本，因为它忽略了使用到的支撑材料、打印工艺产生的过程损耗及打印过程中使用的其他消耗品。各种3D打印机的材料使用率有显著的差异，因此了解真实的材料消耗是准确比较打印成本的另一个关键因素。

需要注意的是：一些3D打印机在打印过程中会将昂贵的构建材料融入支持材料，共同进行支撑，这就增加了打印过程中消耗材料的总成本。这些打印机通常还会产生大量的过程损耗，因此在打印同一组部件的情况下，会比其他打印机使用更多的材料。

3．最小细节分辨率

分辨率是3D打印机最令人困惑的指标之一，应谨慎使用。分辨率可以写成每英寸点数（DPI）、Z轴层厚、像素尺寸、束斑大小和喷嘴直径等等。尽管这些参数有助于比较同一类3D打印机的分辨率，但是很难用来比较不同的3D打印技术。最好的比较策略是亲自用眼睛去鉴定不同技术打印出来的部件成品。查看锋利的边缘、拐角清晰度、最小细节尺寸、侧壁质量和表面光滑度。使用数字显微镜会有助于部件成品的鉴定，因为这种廉价设备可放大并拍摄微小的细节以便于比较。对3D打印机进行鉴定测试时，至关重要的是打印部件能准确地呈现设计效果。根据鉴定测试方式，对最小细节质量进行妥协，降低测试结果的准确度。

4．准确度

3D打印通过层层叠加的制造方式，将材料从一种形态处理成另一种形态，从而创造出打印部件。处理过程中可能会出现变数，如材料收缩——在打印过程中，必须进行补偿以确保最终部件的准确度。粉末材料的3D打印机通常使用黏合剂，打印过程中拥有最小的收缩变形度，因而成品准确度往往较高。塑料3D打印技术一般通过加热、紫外线光或两者共用来处理打印材料，这就增加了影响准确度的风险因素。其他影响3D打印准确度的因素还包括部件尺寸和几何形状。有些3D打印机提供不同的打印准备工具，可以为特定的几何形状细调准确度。制造商宣称的准确度一般是指特定测试部件的测量值，实际情况会因部件的几何形状而有所不同，所以有必要先确定应用领域的准确度要求，然后使用该应用涉及的几何形状进行测试打印。

5．材料属性

了解预期的应用和所需材料的特性，对于选择3D打印机来说很重要。每种技术各有优缺点，它们都应作为选择个人3D打印机的考虑因素。

● 概念建模应用，实际的物理特性可能没有部件成本和模型外观那么重要。概念模型主要用于可视化效果的沟通，可能使用后很快就被丢弃。

● 验证模型可能需要模拟最终产品的效果，需要实现与最终生产材料接近的功能特征。快速生产应用的材料可能需要具有可铸性或耐高温。最终使用零部件一般需要在较长的时间内保持牢固。

每种3D打印技术都受限于具体的材料类型。对于个人3D打印，材料大致可分为金属、塑料、蜡、树脂等。您应该以哪类材料最符合价值和应用范围要求为依据，来选购3D打印机。与单台3D打印机相比，多种技术的结合可提高打印灵活性，扩展应用领域。通常，比起使用一台昂贵的系统设备，组合使用两台不太贵的3D打印机虽然预算相同，但是可以实现更高的价值，提供更大的应用范围和打印能力。

6．色彩

有三大类彩色3D打印机：可选颜色的打印机，但同一时间只能打印一种颜色；基本色打印机，可以在一个部件上打印几种颜色；全彩打印机，可以在单个部件上打印数千种颜色。

Stratasys的J7503D打印机是全球第一款全彩多材料的3D打印机，可以同时打印6种材料，实现36万种颜色，同时打印硬脂和软胶材料，模拟不同的色彩、透明度和纹理。Stratasys在J750系统上推出了Voxel Print软件，可以在立体像素级别控制材料，能够实现能逼真丰富的颜色并创造和混合更多的数字材料。

3D Systems公司的ZPrinter 3D打印机的全彩打印，可以达到与3D打印模型一致的颜色，包括彩色文档打印机能呈现在纸张上的390,000种颜色以及几乎无限的色彩组合，因此能打印出令人难以置信的逼真模型。除了能在正确的位置显示相应的逼真色彩外，ZPrinter可以直接在模型上打印照片、图形、标志、纹理、文本标签、有限元分析结果等，可以生产出以假乱真的模型。

3D打印技术能够激活整个创作过程，从最初的概念设计到最终的产品制造，以及之间的所有步骤。不同的应用会有不同的需求，了解这些应用需求是选择3D打印机的关键。

表1-2列举了几种类型的3D打印机。