3D打印機測評
如果你們有一直關注末永未來智能娃娃，那應該知道3D打印技術在製作過程中扮演了非常重要的角色。
今天就讓我們來看看Formlabs的Form1 3D打印機是如何參與娃娃的製作。
坦白說，自從在2012年10月份的時候，加入了Kickstarter的集資活動，我就沒想過還會收到這個打印機 —— 一年後，依然沒有如何打印機被郵寄的跡象，Formlabs也只是回覆“稍後會郵寄” —— 而且過了一陣子，他們似乎也懶得回覆我們了。比如，我在2013年2月支付了390美金的郵費後，收到的這封電郵明明清楚寫道會馬上郵寄，我卻什麽也沒收到。
可是，Formlabs依然非常友善地贈與了我一些折扣券來購買樹脂 —— 用於我根本沒收到的打印機。可能他們是覺得我會買來喝吧 ^^;。
一年後，一個聯邦快遞員就突然出現在我面前，并收了我30000 yen的進口稅。終於收到了一個大箱子 —— Form1打印機。
我們在設計的時候，使用了一系列的3D軟件 —— Autocad Inventor、SolidWorks、Maya、3ds Max以及ZBrush。我們會將STL（STereoLithograph）格式的數據導出，然後再以Form1軟件「PreForm」打開 —— 可同時兼容Mac和Windows。
手部下面的灰色物體是由軟件生成的易剝離性支撐（Support Structure）。
這個軟件的操作相當簡單 —— 只需幾下點擊就能改變模型的方向和生成易剝離性支撐。數據處理好之後，只需用USB數據線連接電腦和Form1，選擇打印即可 —— 將數據上傳至打印機後就可以斷開與電腦的連接。
這是隨Form1打印機一起寄來的Form Finish Kit。
儘管立體成型（Stereolithography）技術打印出來的東西非常細緻，但之後還有很多清理工作須要進行 —— 這套道具會助你將成品從底板拆除并清洗乾淨。
Formlabs提供的透明樹脂 —— 1公升裝。這個樹脂每瓶售價150美元，雖然性價比不是特別高，但比起外頭提供的服務已經算是相當便宜了。對比一下這一公升能打印出來的東西，若是使用外頭的印刷服務，估計得支付250000 yen左右。
樹脂旁邊的是異丙基酒精，是用於清洗3D模型的。居住在日本的朋友可在東急Hands或樂天購得。一般2公升就夠用了，但也得視模型的大小而定。
將樹脂倒入樹脂槽 —— 倒多少同樣也視模型大小而定。若是打算打印大型物件，也可以在打印過程中不斷加入樹脂。
樹脂是有粘性的，所以千萬別用手碰觸或塗抹在麵包上。
橙色的蓋子有擋光作用，因為光會使樹脂硬化。
只要有這個蓋子，樹脂就能保持液體狀態長達數週。
數據還沒完全上傳至Form1，打印過程已經率先開始了。Form1也會有提示何時可以斷開連接。
機器內的紫外激光會直射樹枝槽的底部凝固樹脂。之後，底板就會稍微向上移動。這個過程會一直重複。
打印時間取決於各種變量，包括物品的厚度（0.1mm - 0.025mm）、大小和結構（是否空心）等。
在可能的情況下，將3D模型製作成空心結構是最好的選擇，因為這樣既省時又節約成本。
Form1的顯示屏會顯示當前打印狀態。
這隻手的打印時間可介於2至6小時，一切得視厚度而定。
用家可以使用PreForm軟件生成手背連接底板的易剝離性支撐。但你無法選擇支撐的位置，一切都由軟件自動計算。
從Form1取出底板，然後按照打印後步驟放置在Form Finish Kit。
一般來說，最好不要讓皮膚接觸到這些液體。樹脂目前而言雖說是安全的，但將來是不是還是安全就不一定了 ^^;。
要從底板將打印出來的成品取下是相當困難的，一般都會有碎片橫飛的情況 ^^;。
不知道底板能不能像注塑成型用頂針來連接。雖然這樣底板的成本會增加，但至少省去了碎片橫飛的麻煩。
最新版的PreForm嘗試讓Form1在打印模型時於支撐的底部留縫隙，方便使用者刮出模型 —— 結果還是很難移除。
3D模型此時還有一層液體樹脂，需要以異丙基酒精沖洗。
除非你有防毒面具，否則請將窗戶打開，並且在清洗時先深吸一口氣 —— 異丙基酒精的氣味會往上沖，手術面罩無法阻擋氣味。
我一般就沖洗約30秒，然後就讓模型在異丙基酒精中浸泡。可蓋上蓋子。
至於浸泡多久都無所謂 —— 我一般就放著，自己去做別的事。
減量製造（Subtractive Manufacturing）是指用機器將一塊材料（木頭、鐵等等）裁至理想形狀。
增量製造（Additive Manufacturing）是指通過一層層疊加的方式來獲取理想形狀。Form1便是使用這種生產過程，所以3D模型上有很多條紋。除非你有錢購買數百萬的3D打印機，否則一般的家用打印機都是使用這種立體成型（Stereolithography）來打印模型的。而立體成型過程中留下的這些條紋被稱為“steps”。
為了要用於娃娃的生產過程中，我得先將支撐切除，然後使用砂紙將表面磨平，為下一步的鑄件（Casting）做準備。我的目標是製作一個銅模，用來大量生產軟乙烯基。
打印出來3D模型將用於鑄件過程來製作矽模具。等液體矽硬化之後，我們便會把模具切開，然後倒入热蜡來複製3D模型。
這是複製出來的3D模型。當然這種做法并沒有最完美的，但這些缺陷都能通過後期解決。
我們也會在這個階段加上喷管，以便之後灌入软乙烯基。
我理想中是直接使用3D打印機來打印蠟模型，但成本會高得嚇人 —— 光是這樣一對手通過外頭的蠟打印服務，收費就可能高達270000 yen！
目前為止，我還沒有找到任何可以做到我們要求的家用3D蠟打印機。
現在開始進入電鑄（Denchu） 製作模具。
在電鑄過程中，這些蠟模型被稱為心軸。專業人員會用銅線纏繞每個心軸，然後噴上導電的石墨。
等心軸風乾後，便會被浸泡在電解槽中。電解槽中的銅會慢慢附上心軸。
我們需要確保蠟心軸的表面完整無缺，因為任何的瑕疵都會顯現在模具上 —— 也就是說最終的乙烯基也會有這些瑕疵。
浸泡幾天後，蠟心軸上就會有一層銅。完成了脫蠟過程後，空心的銅模具就完成了。
再將銅模具焊接到被稱為是“Frypan”的鐵片上。
將軟乙烯基倒入模具……
這就是最終成品了 —— 每個模具大約能製作1萬個備件。
這裡要提醒大家一個非常重要，卻不常被提到的知識 —— 收縮（Shrinkage）。在打印3D模型時需要將模型數據放大5至6%，因為在鑄件和電鍍過程中會有收縮的情況。
如果你按照理想中的大小來打印，你的最終產品可能會比原先預計的小上5至6% —— 這時候你就會被驚哭了。
收縮會發生在任何鑄件和成型的過程中，所以請務必了解材質的收縮率。
智能娃娃的全套身體都是以3D打印> 鑄件 > 電鑄製成的 —— 我合作的工廠位於東京東部。更多製作過程的詳解可查看《如何大量生產自己的產品》。
最後，多餘的部份（flash）需要我們自己手動清除 —— 可使用工藝刀或手術刀。我目前正在想一個更簡單方便的方法來完成這一步。
回到Form1 3D打印機，底板的表面一開始還是平滑的亞光面，但時間久了……
就變成傷痕累累了。打印出來的3D部件就是無法輕鬆從底板拆除。等底板真的變得凹凸不平之時，我想只能從FormLabs再購買一個新的。
如果你短期內不會再使用樹脂，最好是將它放置在陰暗的地方，因為光會使樹脂硬化。以前我還會將樹脂倒入防光的瓶子里，但現在就直接放在托盤里，改在保鮮膜後再放入防光盒。
Formlabs不推薦你將樹脂倒回原來的瓶子里，但我個人覺得就算那麼做也沒什麽問題。
以下是Form1在智能娃娃生產過程中的另一種用途。
我用Autocad Inventor製作了一個3D機械人手，之後再用PreForm軟件打開。
然後生成支撐，並且選擇支撐連接底板的位置 —— 一直在同一個位置上打印會使激光不斷射在同一處，導致樹脂槽混濁。
樹脂槽最終都會變得混濁，但移動位置可以增加其使用壽命。
完成之後，我再連接USB數據線，將數據上傳至Form1。
大約兩個小時，這個覆蓋著液體樹脂的手部部件就打印完成了。
又要和刮刀以及製作平台搏鬥 ^^;。
這是最低質量設置打印出來的成品 —— 質量越低就打印得越快。
但從照片中也看得出，即使使用了最低質量設置，打印出來的效果也比其他家用塑料擠出（熔融沉積成型）打印機的質量好。
有製作鋼普拉或玩cosplay的朋友肯定會喜歡這類打印機，因為可以自己製作需要的部件。
Form1最大可以打印125 x 125 x 165mm（4.9 x 4.9 x 6.5英寸）的物體，因此製作智能娃娃的所有部件都沒問題。
若你的figma或Dollfie的部件壞了 —— 只需再打印即可！我下一個想做的就是製作自己的眼睛。隨後還能按比例縮小，製成娃娃眼睛 ^^;。
使用模型鉗就能把製成剪掉。
易剝離性支撐的接觸點大小可以通過PreForm設置。一般來說，接觸點越大，打印出來的模型就越穩固，但美中不足的是會在模型上留下印記。
在這種情況下，我先將手部打印出來，看看它在MiraiFrame上的效果。MiraiFrame將會用在手動版智能娃娃上。我想要售賣這款骨架套件，但是即沒手又沒頭的，讓我難以接受。
由於我是在大部份的注塑模具製作都完成後才決定要加上一雙手（和一顆頭），模具里只剩下一點僅有的空間讓我使用。這也是我為什麽會打印3D模型的元音之一 —— 為了看看是否適合骨架以及能否放入那僅有的空間。
這是我設計的頭。我不希望頭部看起來太像人類或太大，因此選擇了最簡單的設計。
頭部部件看上去不錯，而且還有旋轉180度的功能。
圖中的骨架是T2，還不是最終成品，目前還在改良中，所以到處還是縫隙。到了T4階段，應該會做出一個沒有縫隙的完美骨架。
裝上機器人手的MiraiFrame —— 看起來蠻酷的 ^^;。
下一步就是製作注塑模具，讓頭部和手部的材質和顏色與其他部件變得一致。
有時候，打印也是會失敗的。可能是因為忘了清洗樹枝槽內已經硬化的樹脂，也可能是因為沒清理好底板，但我不確定後者是否也是導致失敗的原因。最好的方法就是留意整個打印過程，一旦出錯就立刻取消 —— 否則激光就會一直掃射樹枝槽，做出一些廢物。
樹枝槽的底部是有一層矽的，在清理的時候請注意不要損壞它。
試印搭配未來Solar Marine制服的髮夾。
我們在製作自動版智能娃娃的時候也運用了3D打印技術。在開發AeonFrame的過程中，我們使用了3D打印機來製成骨架的外殼，之後再進行注塑成型。
我們也重新開發了自己的伺服電機，當中的外殼和齒輪都是3D打印模型。最終成品的齒輪會換成鐵製齒輪。
現在讓我們來看看市場上的其他選擇。如果你有足夠的資金，不妨考慮這款更好的Digital Wax Systems。
這台位於Good Smile Company辦公室的是舊型號，新型號的XFab激光打印機售價約5000美元 —— 連結中的那台還能打印橡膠。
Makerbot Replicator 2是一款運用熔融沉積成型（Fused Deposition Modeling）的家用打印機。若預算較低，對打印成品的表面處理要求不高，一般會推薦這台。
Makerbot Replicator 2售價為2208美元，打印材料（燈絲）每公斤則介於43至130美元 —— 以下是運作的視頻。
日本目前在3D打印機市場只佔有0.3%的股份 —— 美國有70%，德國17%左右，而中國則占3%。
我看到相關報導表示日本經濟產業省（我是CIIC的成員）正在通過注資的方式幫助日本取得更多股份，但我不知道Open Cube和他們的SCOOVO 3D打印機是否也有參與。
SCOOVO和Makerbot一樣使用了熔融沉積成型（Fused Deposition Modeling）技術。
你們從圖中可觀察到，這種打印方式的出品的效果并不細緻。若我要用來鑄件再電鍍，就得耗費時間來磨平模型的表面。
但若是打算打印大型模型，而細節又並不重要，成本低廉的FDM打印機絕對更適合你。而且這款打印機也不怎麼須要保養，不像Form1。
Form1售價為3299美元，而樹脂則是每公升149美元。郵寄到日本的費用是390美元，再加上300美元的進口稅，總數約4130美元。
Form1為你帶來了細節，但你也付出了代價。
Form1符合了我製作智能娃娃部件和小配件的要求。
但稍後開發智能娃娃的傢具和交通工具的時候，我將會使用更節約成本的FDM打印機，如Makerbot或SCOOVO。
Form1的設計非常具有時尚感，放在桌上也非常酷 —— 我特別喜歡打印機上的亞光銀，和辦公室的mac看起來非常搭 —— 而且還有未來的顏色 ^^;。
在購買Form1之前，除了要考慮到價錢的問題，還有就是客服的態度 —— 他們的客服態度並不好，尤其是在詢問郵寄日期的時候更是如此。我電郵了無數次，當中有大部份都沒有得到任何迴應，即使得到了回覆，也是那種“我們會郵寄”的敷衍語氣。
我覺得Formlabs當前最需要的就是訂立目標，而不是開空頭支票。我覺得“一年後才能郵寄”總比什麽都不說或不斷說“我們會郵寄”來得要好。
Form1的幫助中心也相當含糊，尤其是關於樹脂的問題，讓人覺得他們是存心在消耗你的樹脂，以讓你購買更多樹脂、樹枝槽和底板。
Preform無法讓使用者自行選擇支撐的排放位置也有點奇怪。PreForm會將支撐放置在其他3D打印軟件不會排放的位置上 —— 這會讓人覺得是不是故意這麼安排來讓我們購買更多的樹脂 —— 只能使用Formlabs的樹脂。
但只要有谷歌Sensei，其實有沒有Form1客服都無所謂。我想也可以這麼看吧 —— 寧願要差勁的客服，但很棒的產品，也不要優秀的客服，但差勁的產品 ^^;。
有多少人對3D打印機有興趣呢？或是你已經擁有一台了呢？還是你可以借用學校或公司的設施？
在下一篇帖子中，我將分享3D打印是如何幫助我製作MiraiFrame的注塑模具。現在我們正在前往東京以北的山形縣，乘坐幾小時的新幹線就可抵達。
未來-chan也穿上冬衣隨我們前往 ^o^。
MiraiFrame的注塑模具目前長這樣。製作這個花了16000000 yen —— 幸好我之前在亞馬遜和微軟工作時有存下一些錢。
這就是做出來的成果 —— 所有部件都在runner（也成稱為Gates）上。以後會獨立發行，相信喜歡機甲套件的朋友也會喜歡。
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