常見問題

市面上有各式各樣的3D掃描器,選擇適合的3D掃描器需要考慮很多因素,包括要掃描物件尺寸,需要的精確度及分辨率,彩色掃描或黑白掃描等等。彩色掃描的話需要有一部能夠捕獲擦彩色數據的3D掃描器才能獲取到彩色數據。總的來說,選擇3D掃描器要主要以下幾點:

1.根據掃描對象的尺寸

想獲取到物件的外觀作文藝創作逆向工程醫療工具製作等,就需要考慮到掃描對象的尺寸來選擇3D掃描器了。物件的大小就會影響到你需要買桌台式手提式的3D掃描器。

2. 3D掃描器的點距和精確度點距和精確度

3D掃描分辨率又稱為可掃描的點距,點距越小,獲取的模型仔細程度就越好。精確度則是獲取3D模型數據與實質的真實物件的大小相差多少。精確度越高,就越接近真實物件的大小。

3.是否需要掃描彩色數據(彩色和非彩色3D掃描檔案有什麼區別)

如果你掃描的目的是想獲取物件的的3D彩色模型的話(例如想將3D彩色模型放在網絡上供人瀏覽),那麼你就需要用可掃描彩色的3D掃描器(彩色3D掃描器的好處)。並至於哪類型彩色掃描器,一般就有掃描小到中型物件的彩色3D掃描器專門掃描彩色人像的3D掃描器,及適合掃描大型物件的掃描器。要注意的是,假如你掃描深黑色,透明,或反射表面的物件,就需要噴一些白色塗層在物件表面才能成功獲取到物件的3D數據,不過顏色數據就不能獲取到,需要後期電腦處理才能。

近年來,3D掃描技術的普及化突然加速。3D掃描能用於工業原型製作,歷史文物保存,電影製作和電視遊戲開發等等。 3D掃描技術其實分了很多種

1、結構光3D掃描技術

結構光 3D 掃描器會把有條紋的光線圖像重複投射到物件上,透過那些條紋的光線圖像結構光3D 掃描器便能分辨出物件的表面形狀及深度等,從而計算出被3D掃描物件的3D立體數據。由於有條紋的光線圖像是持續投射,所以獲取到的3D立體掃描圖像十分準確及細緻。結構光技術的掃描器有很多種,例如EinScan Pro HDTranscan C EinScan SE V2等,每種都有不同用途。結構光3D掃描的好處是能同時獲取物件的彩色數據,而激光3D掃描不能同時獲取彩色數據。另外,結構光3D掃描獲取的3D模型質素比紅外線3D掃描高很多。

2、紅外線3D掃描技術原理

透過投射紅外線到被 3D 掃描的物件上從而偵測出物件的立體表面,然後得出3D Scan數據。紅外線其中一個好處是能夠掃描到頭髮,想掃描人像是很大的幫助,例如Shining 3D EinScan H2Shining 3D Einstar 就配有紅外線掃描技術。

3、攝影測量(Photogrammetry)

利用一部或多相機,透過從不同的角度拍攝物件並利用3D軟件的輔助來獲取整個物件的3D掃描模型。攝影測量能獲取到非常高質量的3D掃描模型數據,但一般起碼要拍攝50張的照片才能獲取到較好的品質效果,而且拍攝也需要特定技巧。

4、激光3D掃描技術

一種非接觸式,非破壞性技術,可使用激光線捕獲物理對象的形狀。 3D激光掃描器從物體表面獲得數據的“點雲”。換句話說,3D激光掃描是一種將物理對象的確切大小和形狀捕獲為電腦3D數據。激光技術掃描好好處是能掃描一些表面形狀簡單而反光的模型,例如Shining 3D Einscan HX 就配有激光掃描模式。

5.表面輪廓測定機3D掃描技術(CMM)

用於測量零件。而CMM也是有別於一般的3D掃描技術原理。CMM 3D掃描機有一條類似探針的部件來測量物件表面輪廓據。探針末端部具有一個小球,透過CMM的編程,當探針末端的小球接觸到物件表面時,便能得對物件每一點的XYZ軸測量值。

3D掃描器能否掃描彩色數據要基於3D掃描器有沒有配置專門負責收集彩色數據(又稱紋理數據)的部件。這個部件一般分為內置式和外置式。所以在選擇設備時可以看是否支持紋理掃描判斷設備是否具有備彩色掃描功效。

3D掃描器的彩色功能一般在連接軟件後可以選擇開啟,具體需要根據機型搭配的軟件操作。這裡例舉幾款常見支持彩色3D掃描器:

1.專門掃描細到中尺寸的高質素全彩色3D模型

如果想掃描細到中尺的物件,同時有想獲取到高像素的彩色3D掃描模型,Shining3D EinstarShining3D TranScan C 都十分適合。

2.專門掃描人的掃描器

Shining 3D EinScan H2 配有紅外線和白光的掃描模型的掃描器,能就著掃描人的專項目的來選擇哪種制式進行掃描。

3.多功能彩色掃描器

有些手提式3D掃描器能變成座台式,因此能同時掃描細尺寸到大尺寸的物件例如Shining 3D Einscan Pro HDEinScan Pro 2X 2020

3D掃描出來的模型有多仔細,一般需要參考3D掃描設備配置的精確度及分辨率的參數

1、精確度

精確度是指測量值與其真實值的接近程度。在 3D 掃描中,精確度一般是指單次掃描精確度,但也有體積精確度。

2、分辨率

(分辨率又稱點距),其一般定義是圖像可以顯示的清晰度。 3D 掃描器在指定分辨率時通常指的是網格分辨率,即點雲(3D 網格)內的點與點之間的距離。

3D掃描後一般能輸出以下OBJ,STL,ASC ,PLY,P3,3MF格式。要知道3D掃描器能否導出能直接打印的模型,主要留意以下事項:

1.能否導出OBJ或STL格式

一般3D打印機使用的是OBJ和STL格式,所以3D掃描器能導出其中一個格式即可,3D掃描後只要你對obj/stl模型採取封閉式處理(watertight)的話,就可以直接打印。

2.對STL或OBJ模型修改編輯後打印

有時候你想對3D掃描器獲取出來的STL或OBJ模型進行修改,例如修改模型作進一步創作或優化模型等,然後再進行3D打印也是可以的,這裡推薦幾款常用的修改STL模型軟件

3D打印技術又稱作增材製造技術,它包含了許多不同的技術,主要可以分為:

1、熔融沉積成型3D打印技術(FDM)

材料擠出,將固體熱塑性材料加熱成融化狀態,通過噴嘴擠出。打印機沿著預定路徑將材料沉積在構建平台上,材料快速冷卻並固化,以形成固體物體。FDM 3D打印技術FDM 3D打印技術為最廣泛的技術,因此如何選擇合適的FDM 3D打印機選擇合適的FDM 3D打印機尤為重要。

2、光固化3D打印技術

光固化立體成形是光源選擇性地固化光敏樹脂,這些類型的3D打印技術之間的根本區別在於它們用於固化樹脂的光源。 常見類型,DLP光固化,SLA光固化,LCD光固化

3、粉末融合3D打印技術

粉末融合3D打印技術是熱能源將選擇性地誘導構建區域內的粉末顆粒之間的融合以創建固體物體。常見類型有SLS選擇性激光燒結及SLM選擇性激光熔融。

4、材料噴射3D打印技術

材料噴射(Material Jetting)是一種 3D 打印過程,其中材料液滴被選擇性地沉積在構建板上並固化。使用可在光照下固化的光敏聚合物或蠟滴,一次構建一層物體。

為了讓用戶更快上手3D打印,這裡推薦閱讀:第一次3D打印需要知道的基本流程有哪些?

FDM 3D打印機選擇上有很多,但主要分為單噴頭3D打印及雙噴頭打印機。它們之間有以下分別:

1. 顏色方面

單噴頭一個打印項目中打印一個顏色,而雙噴頭最多兩種顏色。

因為單噴頭只有一個噴嘴,所以每次只能打印一種顏色,就是說打印出來的模型只有一種顏色。而雙噴頭打印機因為有兩個噴嘴,所以打印出來的模型最多兩種顏色。

2.物料方面

單噴頭一個打印項目中打印一種物料,而雙噴頭最多兩種物料。

如同顏色一樣,單噴頭打印機每次只能打印一種物料,而雙噴頭打印機每次能打印兩種物料,例如一個打印項目中能同時利用水溶性支撐物料及模型本身的物料。

比較常見的是PLA、ABS結合PVA或者BVOH去製造出色的模型,尤為值得關注的是有些設備能夠打印彈性物料與水溶支撐物料,製造出十分出色的彈性模型,這功能在鞋業、服裝、工業設計等領域上格外顯著。

3.產能方面

單噴頭設備在打印模型時能夠獨佔打印尺寸的空間,同時搭配上獨特的結構,甚至在打印性能上做到更快速,更穩定。

雙噴頭打印機發展到雙獨立噴頭(IDEX),兩個獨立噴頭能同時間打印相同模型,產能上能增加一倍,同時能夠兼容兩種物料的效果,無論是在性能還是實用性上都是十分出色的。

3D打印機的工作原理是層層堆積,層層疊加,那麼切片軟件的功能就是把一個完整的3D模型分成很多個層。一個好用的切片軟件基本要求:

1、介面簡潔

首先對於很多用戶來說,複雜操作功能繁多的界面反而會讓他們覺得難以接受,盡量是簡單簡潔的方式,這樣能讓更多的用戶敢於去操作,且容易操作,FlashPrint的界面設置就很適合大多數用戶。

2、能進行各種參數設置

能夠滿足到大部分細緻位置的高級參數調節,因為對於熟練使用切片軟件的用戶,在一些細緻的參數位置需要更多的調整。例如能調節支撐離模型的距離,是否建立支撐板在上面等,這些都是比較常見的一些設置。

3.獨特支撐添加工能,讓後加工處理更容易處理

有些3D切片軟件如FlashPrint 除了有線型支撐功能外,還有獨特的樹枝支撐功能。樹枝支撐的好處是容易移除,比較省打印物料,以及從3D打印成品中移除時留下來的痕跡少很多。

4、特色功能

特色方面,每家切片廠家其實都在更新一些獨有的功能,像手動支撐,圖片轉浮雕壁畫,自動修復,對模型切割調整,多機控制等都是一些比較實用的特色。

要進行3D打印就需要有3D模型檔案,那麼3D模型檔案可以怎樣獲取到呢?可以透過以下途徑:

1.從網絡上的3D模型分享平台下載

網絡上有好幾個主要的3D模型分享平台,當中有大量3D模型供下載,例如thingiverse、archive3d、3dmodelfree等。

2.自己利用3D軟件製作3D模型

坊間有不同3D建模軟件,有免費也有收費的,用家可以透過3D建模軟件製作3D模型,然後導出來進行打印。

3.利用3D掃描器獲取3D模型數據

透過3D掃描器能夠快速地獲取到實物的3D數據,這些3D數據能轉換成3D模型檔案進行打印。

相信很多用家遇到了需直接編輯STL模型的情況了吧,為什麼要編輯STL模型,又或者為什麼需要一個有專門修改STL模型的軟件呢?

1、為什麼需要編輯STL模型
因為STL模型有時並沒有像預覽那樣完美,在導入3D打印軟件的時候,軟件會提醒你的模型存在破面或者沒有縫合等問題,這樣會影響到用戶的3D打印。
出現這種情況,可能是在建模時沒有注意到模型有干涉位,也都可能是轉換格式時公差較大等原因,所以我們需要檢查這些位置。

另外像3D掃描出來的模型,一般導出使用的格式較多的是STL、OBJ格式,那麼用戶在得到掃描數據後,如需對模型進行創新或者修改,這個時候也需要編輯輸出後的STL模型。

2、怎麼去編輯STL模型

編輯STL模型,可以回到轉換前的建模原型中修改再進行導出,或者通過利用能夠編輯STL格式的軟件進行處理。

3、常用的修改STL模型軟件
這裡推薦幾個常用的免費修改STL模型的軟件例如 Blender 3DMeshmixerSketchUp、MeshLab 3D

FDM 3D打印機能夠打印非常廣泛的物料,常見物料主要有:

1.一般用途的通用物料

一般的通用物料例如PLAABSPETGTPU等,這些物料較為普遍,在3D打印中已廣泛使用,尤其是PLA這款容易打印的入門級物料。

2. 兩種或多種物質製成的復合物料

複合3D打印物料是由兩種或多種物質製成的任何3D打印材料。這些複合材料將兩種物質結合在一起以形成具有獨特性能的混合物料。

3.特別物理性能的工程物料

這類物料通常具有特別的物理性能,能用在特定工程用途上,例如尼龍,尼龍碳纖等工程物料。

4.水溶性的支撐物料

這類物料能夠搭配上一些通用物料,便於在打印模型時達到更好的成色,減少接觸面的紋理粗糙,同時有利於去除支撐部位,只需要把成品放到水裡,水溶性物料支撐就會漸漸溶解在水中。

3D打印可以製造很多可能性,而3D打印物料是一個重要因素。當開始打印項目時,需要考慮哪一種物料是最合適的,每種物料都有其獨特的特性和用途,所以選擇3D打印物料要主要幾項事項

1. 適合初學者用的打印物料

初學者最常用的材料是選擇PLA和PETG。PLA是3D打印中最常用的材料之一,特別是對於初學者而言。PLA應用廣泛,是因為PLA使用標準切片配置就能進行打印,十分簡單。實際上,許多製造商和設計師都使用它進行原型設計和加工。

2.高級和專業用戶的拓展物料

PP,ABS,PA和TPU被認為是中級打印物料,因為它們可以作打印更複雜的設計用途。但打印設置上有更多需要注意的地方。專業用戶可能會選擇使用PPGF30或PAHT CF15之類的材料,它們是分別包含玻璃纖維和碳纖維的打印物料。

3.原型和工具材料用途的物料

PLA和PETG是最常用的材料,但如果你需要原型或工具能夠抵抗強力化學物質,高溫或壓力,那麼您將需要考慮使用更高級的工業3D打印物料,例如選擇碳纖尼龍或ASA等。專門用於工具,尋找更耐用和增強的材料。一個很好的選擇是碳纖維材料,例如PAHT CF15。

4.商業用途需求的物料

如果你有需要立即投入商業使用的產品,那麼你很可能會選擇中級或專業材料,例如選擇PA,PAHT CF15或TPU。

5.高應力High-Stress 應用的物料

你的打印成品可能還會要求你考慮其他高應力特性,例如天氣,化學或耐熱性能。對於室外使用,請考慮使用PP,因為它可以承受不利的環境。如果你需要耐腐蝕物質,則PP,PA,PAHT CF15和PP GF30是很好的選擇。ABS,PET-G和PAHT CF15是理想的材料,可用於需要承受高熱量的打印品。如果您的打印件會被水浸濕,請考慮使用PP,PA或PAHT CF15,因為它們是耐水材料。

水溶性支撐物料是一種能夠溶於水的3D打印耗材,遇水自行分解,水溶性支撐3D打印物料有幾方面注意:

1.水溶性支撐物料種類

水溶性支撐物料種類有PVA和BVOH。比較常見的是PVA(聚乙烯醇),而另外一款市面上較新的水溶性支撐物料則是BVOH。

2、水溶性支撐的好處

水溶性支撐有其優點。某些3D模型需有支撐才能成功打印出來的,例如一些有懸空部分的模型。因為懸空部分無法3D打印出來的。當複雜的模型內部有懸空需要用到支撐,如果使用不能溶解的支撐(就是與模型相同的物料例如PLA),那麼用家會有機會很難從模型內部把不能溶解的支撐移除出來,而利用水溶性支撐只要放在水中就會自動融解消失。另一方面如果使用水溶性支撐,模型與水溶性支撐的接觸面會有更平滑的表面。

當然是可以的,但是在設置和材料方面的選擇也是要根據設備的情況進行選擇。TPE或TPU這些3D打印彈性物料已經是一款廣泛使用的3D打印材料。TPE或TPU 3D打印軟性物料基本上是一種可3D打印的橡膠物料,讓用家可以製作複雜且有彈性特質的模型設計。但需要注意一些事項:

1.3D打印彈性物料的硬度

3D打印彈性物料有不同的硬度(shore hardness)供選擇,例如95A,82A 等,數字越大代表越硬。不同硬度能讓用家可以就著他們工作項目作選擇。

2. 3D打印彈性物料的3D打印設定

要注意不是所有3D打印機都能打印到彈性物料。就算打印到在打印設定上也要注意,包括減低或不設回抽,3D打印彈性物料保持乾爽,調慢打印速度,透過調平正確設置第一層等。但有些打印機例如Flashforge Creator 4 就配備一個專門高速打印彈性物料噴頭,能輕易打印出不同Shore hardness 的彈性物料,甚至柔軟度達到60A也能打印出來。

如何確保物料的打印質素?3D打印模型的質素往往跟一下幾點有關:

1、打印時所設定的3D打印參數

了解3D打印切片參數,選擇物料合適的參數。3D打印術語快速入門—模型切片參數,在使用切片軟件時,有必要對常用3D打印術語的作出了解,以及設置它是在3D打印機上實際打印之前進行模型切片必不可少的步驟。

2、對3D打印模型的後處理方式

後處理方式,在設置好較符合設備的參數後,對出來的模型進行後處理會讓你得到更加好的模型質素。

3、3D打印物料有儲存在物料防潮/烘乾箱中

利用3D打印物料烘乾箱,保持物料的最佳狀態

材料受潮是3D打印的不利條件。即使是很小比例的濕度也會對大多數碳纖維,玻璃纖維等材料性能產生負面影響,打印呈現的結果不僅僅會導致表面的質量缺陷,更會破壞其材料性能,從而導致無法達到應用端的需求,正確的存儲以及乾燥材料的重要性不言而喻。