亲民易用剁手可选 三纬da Vinci 1.0 AiO 3D打印机评测

2015-08-29 01:38 稿源:爱搞机  0条评论

台湾厂商三纬国际在2014年末,推出了一款消费级的3D打印机——da Vinci 1.0,它的技术参数并不算突出,但它3999元的价格却相当感人。

而我们拿到的是它的衍生型号,可以进行3D扫描的da Vinci 1.0 AiO。虽然它8999的价格不如入门版亲民,但它多出了很炫酷的实物扫描功能,可以用来复制各种模型或零件。在折腾许久之后,我们现在就来看看它怎么用、好不好用,以及它的打印成品究竟效果如何吧。

参数

3D打印部分:

46.8×51×55.8cm,27.5kg

单喷嘴打印头

喷嘴直径0.4毫米

单丝直径1.75毫米

最大打印尺寸为20×20×19cm

精细模式100微米/标准模式200微米

打印速度:0.3毫米/秒;超快速0.4毫米/秒

打印材料支持ABS树脂和PLA(生物降解塑料聚乳酸),由黑、红、蓝、橙、紫、黄、青、靛、绿、白、桃红、草绿十二种颜色的材料可选

3D扫描部分:

狭缝激光三角扫描技术(双2M像素摄像头+激光二极管)

扫描尺寸(直径×高):15×15厘米

扫描精度:0.25毫米

扫描分辨率:0.05毫米

转盘有效载荷:3千克

配件与外观

机器的包装很巨型,长边印有型号。上面很抽象的“XYZ printing”其实是厂商名字。另外一边是机器的规格。机器用的打印技术的是熔丝制造法(FFF),单列打印头,最高可以去到100微米的打印精度,机身总体重是27.5kg……

拿开机身外面重重包围的包装,配件包括中间的打印原料盒、校准板、电源线,右侧的配件都被固定在一块纸板上。

配件板

光学扫描器校正板。

最常用的维护配件是它们3个:固体胶、以及清理固体胶和打印成品粘连的铁铲和刷子。

类似小油罐的耗材盒,里面圈着一圈直径1.75mm、重600g的热熔打印线材。

机器的体型和切半的冰箱差不多,正面是磁吸式的透明塑料门,两侧是深蓝色的透光塑料板,有两个搬运用的提手。

正面顶上是类似扬声器的开口,右侧是状态指示显示屏和简单的按钮。

机器最大功率是480W。铭牌旁边是带保护盖的接口槽,顶上是办公设备常用的USB-B接口,下方是开关和电源接口。

移除保护材料后,打印仓里面出乎预料地简单。打印机是铁骨架加塑料盖板结构,正中间是打印平台,后面和顶上都能看到打印头的轨道。

两侧分别是一上一下两个扫描器。

打印机最核心的打印头架在不锈钢轨道上,功能为上的造型,一股浓浓的geek味。

工作原理

从定义上说,3D打印机是一种用特殊原材料,通过堆叠薄层来制造三维物体的设备。根据原料和成型原理的不同,它们可以分为熔积成型(加热融化原料后流出)、光敏塑料成型(紫外光照射后变硬)、激光烧结等。

以成本最低普及率最高的熔积成型技术为例,其工作过程很简单(此次评测的da Vinci 1.0 AiO 正是这种类型):

机器的打印头可以在X和Y轴上(水平的前后左右)移动,而打印平台本身则可以在Z轴(上下方向)。

类似钓鱼线造型的打印原料,在打印头中被加热融化并流出,其在接触到打印平台后会硬化粘连。打印头的移动轨迹就会被原料“记录”下来,打完一层后,平台下移,机器再打第二层,直至把整个物体打印出来。

机身部件说明

配合简单的工作原理,机器的核心部件也不多:

打印头是个可以在XY轨道上精确移动的加热装置,可以加热融化ABS/PLA材料,内部有导入原料丝的齿轮。

打开机身顶盖,从可以看到打印头背后有散热风扇。

它的X轴控制电机(横向导轨上,用于控制左右移动)在最右侧的不锈钢导轨上;而Y轴电机,则在打印机的机身壁上,两者都通过和导轨平行的皮带传递动力。

打印平台表面是个玻璃板,可以看到它下面的加热丝,它的最高工作温度是90度(防止落到平台的原料因温度太低而无法粘连)。

它可以在纵轴上上下移动,动力来源是底部内侧的电机,通过旋转螺杆进行动力传递。

平台角落上的金属片,同时也是校准平台用的定位点。

平台底部有固定螺丝,可以上下旋动以调节平台的水平姿态(前倾后延等),螺丝和平台间有缓冲用的弹簧,防止没校准时,打印头位置过低而“挤伤”平台玻璃。

原料盒就是个卷着原料丝的盒子,底部有用来用来记录原料类型,以及原料剩余量/使用量信息的芯片触点。机器会根据原料类型而使用不同的加热温度。

带背光的液晶显示器和控制按钮,用于选择工作模式、平台校正,显示温度、进度、校正数值等简单信息。

控制软件

机器的软件分为打印和扫描两个,他们做得相当简易化。

打印软件名为XYZware,负责导入并转化3D建模文件,可以对文件进行的预览和移位。软件支持最普遍.stl .3w等3D建模文件(建模文件基本都可以转化为这两种格式),机器预览功能很简单,更换视角、放大缩小,但无法改变注视点,用起来稍有不便。

其编辑功能也比较简单,对模型进行空间上的转动,转动角度会直接反映在最后打印出来的成品上。

对于初级玩家,厂家网站还有专门的3D模型库,里面有其他用户和专业艺术家的作品,素材数目足够大家玩一年了。最喜闻乐见的除了手办外,自然还是手机壳,但暂时只见到iPhone5和iPhone6的免费建模文件。

文件可以线上预览,并提供免费下载,而且还有相关的打印配置建议。

打印时间预测

设定页面

打印前机器会在自动对3D建模文件进行切层处理(可以理解为把模型进行了N次横向切片),之后可以查看3D模型的位置、尺寸和体积信息,设置底座、支架,控制3D模型填充密度、外壳厚度、打印速度、打印厚度(控制横向叠层的层厚,支持100/200/300/400微米4种厚度),其越小,成品越精细)等。

打印过程

耗材盒分为ABS和PLA两种材质,内置600g的原料,有黑、红、蓝、橙、紫、黄、青、靛、绿、白、桃红、草绿十二种颜色可选。

左为使用ABS材料的成品,右为使用PLA材料的成品

两种材质主要区别在熔点上,ABS熔点为220度左右,不透明亚光质感,需要平台被加热到90度才能正常成型;PLA熔点在200度左右,密度更大更硬,半透明质感更加光亮,需要平台加热到45都才能正常成型。打印时,ABS材料被融化后都会有点塑料烧焦的臭味,PLA的味道会更淡很多。

打印之前机器需要先为打印头和平台加热,前者在1-2分钟内可以加温完毕,但平台却要5-6分钟左右才能从常温升到90度。所以两种材质最大的使用区别,其实是后者的加热时间更短,打印速度稍快一点。

打印前要在平台上涂上附送的固体胶,后者的主要用途是便于移除成品。打印一开始,打印平台会被升到最高点。打印头会在平台边上的塑料刮片上左右移动已以刮掉喷头上的残余原料,之后它会在平台边上打印两段测试线,以清空喷头中“逗留”过久的原料(可能会烤焦变色)。

跟着就是等机器自行打印了,机器XYZ轴3个电机的速度和功率的都不太一样,同时动起来的声音比较带感,音量在5、60分贝左右,只要不是放在卧室都不会对周边的造成太大的噪音滋扰。

校正与维护

机器出厂时已经组装并且完成打印平台的调平,我们拿到机器拆除包装后就可以直接进行打印。但使用过程中的平台移动,以及成品移除过程(有时胶水涂不够,成品和平台粘连过紧,需要用附送的铁铲进行暴力剥离),都可能会让其产生轻微的位移,从而影响成型质量,严重的话甚至可能会让机器喷头出不了料。不过平台有缓冲弹簧,没校准倒不会造成实质性的损害,最多是喷头金属摩擦玻璃的难听声音而已。

打印平台下面有三个调位用的螺丝,旋转它们就可以上下调整平台的位置。打开机器的校正模式,机器喷头会点触平台的校正点,得出三个偏离数值。根据数值大小,我们就可以扭动螺丝调好平台了。

但整个过程相当耗费精力和充满槽点:首先,校正平台位置为什么需要要像开始打印那样,对平台和喷头升温?而且升温过程有奇慢;校正点的位置和调整螺丝的位置完全不同,拧部分螺丝的时候,会同时改变两个测量点的数值,而且还幅度不一;说明书所谓的每转动一圈对应50个读数差异,但实际上这并不恒定囧。

为了控制精度,每次调整只能动一个螺丝,而且每次读取校正读数都要2分钟左右,实际校正的时候,其实我内心是崩溃的,也终于明白官方为何不建议用户自行调整平台了……

其他维护工作还包括清理喷头,附送的铁刷和细铁丝就是用在这个场合的。前者直接用来刮擦掉喷头上的粘连塑料,后者则是用来捅进喷头通管道的。它们用起来很有效果,比校正要来得轻松多了。

扫描功能

机器内部的左上角和右下角,是两个扫描传感器。

每个传感器都包含发射器和接收器,另外还有一个200万像素的摄像头。

它们需要配合PC端的扫描软件使用,传感器发出红色的激光束(严格说应该是平面激光束),而底部的旋转平台(固定在机器的最底部)带着被扫描物体旋转一周后,就可以搜集到完整的物体空间点信息,最后会以.STL格式文件保存。

扫描时,最好要关灯,以防影响光学扫描器的工作,因为机舱门为透明材质,而过强的光线会影响机器对回射激光束的读取。

扫描过程中会有实时影像(200万像素),以及右侧的数据点展示。

扫描完的文件可以进行查看、翻转、控制精度等操作。

然而实际使用中,虽然扫描速度很快(5分钟左右),但扫描功能的限制比较多,基本上会让光线散射不正常的物质特性,都会影响扫描效果,物体高度太低、颜色太深、颜色种类太多、表面太光滑、凹坑太复杂、内部深度太大等都会影响最终效果。

这用来扫描简单的几何体是不成问题的,但很遗憾的告诉大家,想用它来扫描复杂的手办,甚至高达模型之类的就基本无望了……

打印速度&打印精度细致度

机器的打印耗时显示

基于FDM熔融沉积技术的民用3D打印机,其打印速度远比正常人想象中的慢,以默认的标准精度(为中间档),按照每层300微米的厚度打印上图的空心手表壳,需要半小时,而且打印时间和层厚(每层的厚度)成正比,当调成100微米时,已经要1.5小时了。

另外,ABS/PLA两种材质的打印速度几乎一样(都很慢)。不幸中的万幸是,机器打印之前能根据模型的切片数据,精确地计算出所需要的线材长度。因为出丝速度恒定,这就能得到相当精准的时间预计,起码不用辛苦翘盼了。

以标准精度打印的手表外壳

正面可以看到打印机对物体内部的填充网格

打印质量方面,很多人都以为3D打印机的成品可以作为最终产品了,但实际上它们更像是毛坯,如果对外形和精度要求高的话,成品本身还是经过再次打磨才能见人的。

da Vinci 1.0的打印精度算是标准水平,层内质量要高于层间接合处(废话)。侧面可以看到每一层的原料。知道层厚后,我们甚至可以根据层数计算出成品的厚度。机器转角处的纵向排列比较规整,说明机器打印头的精度还比较高而且机身没有过多的震动。

上为最高精度100微米层厚的成品,下为默认精度300微米层厚的产品,因为熔丝越细结合越好,所以高精度模式下的成品要更加结实。

另外,选取不同的填充密度,也会影响成品的内部填充形式。上图左边是默认精度和默认填充模式;右侧是加厚模式,成品内部甚至采用了类似加强筋的结构。

左为ABS,右为PLA

打印同一个表壳,左为ABS材质,右为PLA材质

不同精度下,改变的主要是原料热熔丝的宽度,虽然对打印速度影响巨大,但其对成品重量的影响远不如材质来得大。

刚出炉的PLA成品

而半透明PLA材料打印出来的成品,因为本身透明,质感要更加复杂漂亮,不过细致度上并没有明显差别。

为一个智能手表打印的手表壳

抛开表面细致度不谈,3D打印依旧可以满足很多产品的精度要求。刚打印出来的手表壳,即使完全不用调整,也能完美塞进去(之后还要设计一个后盖……)。

总结

机器于2014年末就已在京东、亚马逊、淘宝、苏宁易购上架(原来它们还卖3D打印机…),da Vinci 1.0 AiO现在的售价为8500元左右,而没有3D扫描功能的基础版为4700元左右,它的耗材为199元。一盒耗材包括600g的原材料,能打印出接近600g的成品,其价格还比较亲民。

虽然市面上有不少价格更加低廉的3D打印机,但它们能打印出来的物体尺寸远不如da Vinci 1.0大。如果论成品大小计算的话,其依旧是性价比数一数二的3D打印机。而使用流程不科学,打印速度慢,表面精度不足,校正相当麻烦等问题,其实也是同价位3D打印机的通病。

不过最遗憾的,是其3D扫描功能实用性确实比较低,所以还是建议想剁手的企业或极客,直接选择不带扫描功能的普通版会比较靠谱。另外还要切记,在开箱后不要随便搬动机器和校正平台……

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