從零開始了解3D列印
傳說中女媧以自己為模特，用黃土造人。先是一個個地捏，然而捏了很長時間後她發現這樣難以讓人類快速遍布世界。想想也是，我們來做一個簡單的算術題，就算是5分鐘捏一個，要捏出當今世界的70億人的話，那得……6600多年，中華文化上下5000年，也就是到今兒女媧還在捏呢。於是女媧很聰明地拿了條繩子（一說藤條），粘上黃泥一甩，嘩！一下子就造出一大片人了。
當然，這只是一個神話傳說，但是人類自打有了手藝這天開始就憧憬這麼一條甩之就能成型的繩子。當然，上萬年以來人類也就只能想想，直到我們有了科學，製造了機械，有了電，最後到了今天我們有了3D列印。
3D列印的前身是快速原型製造，在上世紀80年代已經應用於工業設計和生產過程。現在通用的各3D列印技術，在當時基本上都已經開發出來了。反而3D列印這名字來得晚，直到1995年麻省理工學院的兩名畢業生JimBredt和TimAnderson才第一次提出了「3D列印」的概念。
他們之所以要將這個技術命名為「3D列印」，除了其樣機的概念就是像列印文件一樣製造產品，同時也是期望這項技術最終能像印表機一樣走進千家萬戶。
原理和分類
3D列印技術雖然有好多種，但思路都是一樣的，專業術語叫做「分散式材料製造」。舉個大家都容易看懂的例子：一個人做一個柜子那是需要很長時間，想要加快的話那就得增加人手，但若人數固定的話還有什麼辦法加快製造速度呢？那就是做一堆積木，然後找個人將積木按照一定的形狀堆積起來再一粘就是了——前提是能看懂說明書。
分散式材料製造就是這樣將要生產的產品分割成一個個小部分，分別製造出來然後堆積在一起。只不過這些分割出來的部件都非常非常小，而且隨著技術的進步，製造精度將不斷提高，分割的部件還會越來越小。我們可以把3D印表機看作是嚴格遵守說明書進行操作的組裝的工人，而那些小部件就是3D列印的「墨水」。
條條大路通羅馬，雖然原理都是一樣的，但實現的方式卻非常多，簡單來說可以分為選擇性激光燒結法、熔融沉積製造法、光固化成型法和分層實體製造法。
選擇性激光燒結法，就是放上一大堆金屬粉末，用激光一點點熔融燒結起來製造成型。這種方式可靠性高，可以製造金屬構件，不過設備昂貴技術性強。目前除了少數幾家廠商在研發相同概念的家用型外，基本上還是高精尖端工業領域在應用，比如航空航天和汽車製造行業。
熔融沉積製造法比較容易理解，就是把原材料熔化成半流體，然後從噴頭拉成一條條絲狀體堆積成型，有點像牙籤工藝品的製作，這個絲狀體的直徑也就是這台3D印表機的精度。目前這是主流3D印表機採用最多的方法。
光固化成型法和分層實體製造法的過程都差不多，都是化立體為平面，一層層製造出來後堆積起來。只不過光固化成型是做減法，分層實體製造是做加法。目前來說光固化成型法具有精度高、可控型強等優點，適合於製造精細工藝品，比如精美的國際象棋棋子之類，但其設備成本高佔地大，雖然有一些家用型號，但還不太普及。分層實體製造法則更多的是用來製作工藝品，其成本低材料廣是一個優點，但基本沒有家用普及的想法。
3D建模和3D列印過程
說完了硬體就要說軟體，光有設備還是做不出3D列印的，我們需要給3D印表機一份組裝說明書，這份說明書就是3D建模。
市面上幾乎所有的3D建模軟體都可以製作出3D印表機可以使用的3D建模，包括老牌的CAD軟體AutoCAD，Solidworks等，或者CG類的軟體3DMAX、Maya等等都是可以的。無非存在一些小問題，如：文件格式是否兼容，解讀以及修改是否方便等等。
不過對於非專業人士來說，這些軟體都太貴太不方便了。目前3D列印常用來建模的主要是一些免費的開源軟體，例如OpenSCAD、Tinkercad、Meshmixer等等。這裡特別要提一下OpenSCAD，可以通過編製程序代碼來繪圖，只要獲得相關代碼輸入後就能生成圖形。目前很多網站都以這種代碼作為開源形式，因此學好OpenSCAD可以多一種建模手段而不用非得STL文件不可。
不過單有這麼一份說明書還是不行滴，還要翻譯給3D印表機「聽」才行。在原始圖形文件進入3D印表機前必須通過一款控制軟體的處理，將圖形「切片」為3D印表機的操作步驟。這種軟體大多也是開源的，所以選擇也很多，常見的有Cura、makerwat、Repetier、slic3r等等，用戶可以挑選適合自己3D列印設備的軟體。
完成這些工作之後就可以將指揮3D印表機開始列印啦！目前來說列印一個小項目大約也需要十幾到幾十分鐘時間，可以泡杯咖啡耐心等待一下。
3D列印的成品根據印表機精度不同，列印出來的作品粗糙程度也不同。另外畢竟材料的硬化過程不是完全可控，在列印比較複雜的作品時，材料的溢出和變形往往不可避免，因此可以根據實際情況來進行後期的打磨和修飾。完成這些步驟後一個3D列印作品就完成了！
對於初涉3D建模的新手來說，網路上提供有大量的現成製品，不失為一種入門的途徑。Thingiverse就是其中一個最大的網站，此外老牌開源網站GitHub上也可以找到不少作品，另有一些項目能夠在創意論壇中發現，這裡就不一一介紹了。通過這些開放的作品，來熟悉軟體和了解3D，慢慢地加以修改，有了一些心得之後再自己創作屬於自己的作品，然後再放上開放平台與大家分享，就能夠華麗地從菜鳥變身為創客。
3D印表機器人
用3D列印做機器人是另一種有趣的體驗，不過這個比起單純的列印小物件來說還多了編程和組裝的過程，雖然複雜了不少，但是項目網頁上都會有詳細的製作步驟介紹，不需要特別費勁就可以做一個屬於自己的3D印表機器人。
3D印表機器人主要分成兩個部分：可由3D列印的部分和不可由3D列印的部分（看著好象是廢話，汗）。指定的3D列印部件可以通過3D列印來製作，但是其它部件例如電路板、馬達、螺栓螺母等等還只能通過購買來獲得。如果你是一個資深創客，可以完全自主地製作原創的3D機器人。對於大部分初試3D列印的人來說，網路上也有很多3D機器人開源項目，前面提到的GitHub上就有不少有趣的作品可以來嘗試一下。
以GitHub為例，先在網站上找到自己想嘗試的3D印表機器人作品。GitHub上的3D列印部件大多是基於OpenSCAD來製作的，因此只要複製程序代碼輸入進OpenSCAD就能獲得3D建模。3D建模完成後就按之前的步驟交付3D印表機來列印。
然後查看零件清單中所需的其它部件，比如馬達、電路板、藍牙模塊、以及螺栓螺母等連接件，大多數開源項目都會放上零件的採購鏈接，如果不方便直接採購的話可以記錄下型號自行採購。當然除了程序相關的組件外其它的零件還是有一定隨意性，可以根據自己的實際情況做一些改變。
有了帶晶元的電路板之後就可以將程序導入到電路板，這裡需要一定的專業技術和相關設備，不過也不算太複雜，各種教程網上比比皆是，或者向老鳥請教一下。相關程序文件在同一項目網頁上就有提供，利用現成的就行了。
最後就是組裝，把所有部件按照網頁上提供的組裝說明裝配成型，這裡就要考驗各位的動手能力了，沒有硬體也沒有軟體可以幫到你喲！完成這些步驟後你就有一個「萌萌噠」的3D印表機器人了。
當然，如果你有餘力還可以自己對這個項目進行修改，在此基礎上做出屬於自己的3D小機器人。製作一個3D印表機器人大概需要10～20小時，不失為一種新的休閑娛樂手段，而且還可以從中學到不少新的知識。
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