了得網計算機/網絡_3D打印：應用Autodesk 123D、AutoCAD和Inventor創建和打印3D模型

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《3D打印：應用Autodesk123D、AutoCAD和Inwentor創建和打印3D模型》

資深3D產品工程師多年經驗結晶，循序漸進、全方位講解利用Autodesk 123D工具進行3D打印的各種技術細節、方法和**實踐，包含大量典型案例分析，全面覆蓋Autodesk 123D、AutoCAD與Inventor常用3D打印技巧，為快速掌握並靈活運用3D打印技術提供翔實指導。

內容簡介

本書分為四部分。部分（包括第1~2章）介紹3D打印的基礎知識，涉及3D打印的歷史與演進，並介紹3D打印機的基本工作原理，以及兩種主要的3D打印機類型。第二部分（包括第3~9章）介紹使用123D工具進行3D模型設計，涉及iPad版123DCreature、123DCatch、iPad版123DDesign、123DDesignMac和PC版等工具軟件的使用方法與技巧，並且介紹了成功打印3D模型的技巧。第三部分（包括第10~14章）介紹使用AutoCAD和Inventor進行3D打印，分析了曲面模型與實體模型之間的差異、使用3D打印的原因及方法、如何設計易於打印的零件、為打印預裝配組件設計組合模型以及輸出模型到3D打印機等內容。第四部分（包括第15~16章）介紹使用第三方3D打印服務商的服務，涉及利用第三方3D打印服務商打印服務的方式與方法。第17章展望了3D打印的未來趨勢。

作者簡介

John Biehler 資深3D打印玩家、3D打印技術作家、溫哥華地區3D打印技術帶頭人，擁有十幾年行業經驗，熱衷通過電視、廣播以及網站與成千上萬的人分享相關技術知識，並撰寫過很多與3D打印相關的技術文章。

Bill Fane 資深產品工程師，擁有數十年AutoCAD和Inventor使用經驗，並獲得12項美國專利。從1996年開始，任教於哥倫比亞理工學院（BCIT），講授AutoCAD、Mechanical Desktop、Inventor、SolidWorks、機械設計、學期設計、機械制造工藝和設計程序等機械設計類課程。他還是《AutoCAD for Dummies》的作者，並且為《CADalyst》、《Design Product News》和《Machine Design》雜志撰寫軟件產品評論。"

譯者序

作者簡介

致辭

部分3D打印入門

第1章3D打印的興起 2

第2章3D打印的基本原理 5

2.13D打印的工作原理 5

2.1.1用於3D打印的分層方法 6

2.1.2每一層的打印時間 10

2.23D打印機的兩種基本類型 12

2.2.1沉積型—沉澱這個物體 12

2.2.2熔融型—使用這種材料，把它們粘接起來 13

2.2.3疊加起來：3D打印的第三種過程 13

2.33D打印工藝的優缺點 13

2.3.1沉積型打印機的優缺點 14

2.3.2熔融型打印機的優缺點 15

2.4總結 15

第二部分使用123D工具

第3章iPad版3D建模工具123D Creature 18

3.1創建生物模型 18

3.1.1添加骨骼和關節 20

3.1.2雕刻生物模型 21

3.2使用控制選項進行工作 23

3.3總結 28

第4章使用數碼相機和123D Catch創建3D模型 29

4.1拍攝物體 30

4.2修正模型 32

4.2.1重定向模型 34

4.2.2修復模型 35

4.3總結 37

第5章123D Design iPad版 38

5.1123D Design的界面 40

5.1.1基本幾何體 40

5.1.2零件套件庫 41

5.1.3對像編輯工具 50

5.2項目/文件菜單選項 51

5.2.1項目和畫廊 52

5.2.2其他支持 52

5.2.3保存到雲端 53

5.2.4攝像機視圖 53

5.3總結 54

第6章123D Design iPad版設計練習 55

6.1創建新項目 55

6.1.1縮放和平滑邊緣 57

6.1.2應用倒角工具 59

6.2操作現有項目 61

6.2.1對齊模型 64

6.2.2完成模型 66

6.3發送文件到3D打印機 67

6.4總結 68

第7章123D Design Mac和PC版的工作區基礎 69

7.1123D Design模板 70

7.2啟動一個新項目 71

7.2.1工具欄控制選項 72

7.2.2菜單選項 72

7.3總結 77

第8章123D Design Mac和PC版設計練習 78

8.1設計練習：創建咖啡杯 78

8.2制作杯手柄 82

8.3練習：創建一個名片盒 88

8.4總結 93

第9章準備用於打印的3D模型 94

9.1打印3D模型所用的代碼 94

9.2比例和尺寸 97

9.3流形幾何體 98

9.4定向 100

9.4.1添加支撐材料 100

9.4.2將模型恰當的面放置到打印床上 101

9.4.3確認打印方向 102

9.5總結 102

第三部分使用AutoCAD和

Inventor進行3D打印

第10章曲面模型與實體模型之間的差異 104

10.1關於CAD實體模型的實質 104

10.2動畫3D CAD模型 106

10.3展示一些表面模型 108

10.4AutoCAD與Inventor 110

10.5總結 110

第11章使用3D打印的原因及方法 111

11.1可能會出錯地方 111

11.2使用3D打印進行小批量生產 115

11.3使用3D打印制造金屬零件 115

11.4允許收縮 116

11.5總結 116

第12章設計易於打印的零件 117

12.1設計與制造：了解工藝 117

12.1.1我們可以用復雜的方法來解決 118

12.1.2或者我們可以用簡單的方法完成這件事 119

12.2有用的提示，以盡量減少問題 120

12.2.1細節的尺寸 120

12.2.2沒有有形的支撐 120

12.3創建實用的可3D打印的螺紋 123

12.4大對像的3D打印解決方案 124

12.5總結 125

第13章為打印預裝配組件設計組合模型 126

13.1打印機分辨率對零件的影響 126

13.2解決干涉問題 129

13.2.1AutoCAD獨有的問題 129

13.2.2滾珠軸承和滾柱軸承的問題 130

13.3應用3D打印零件之前的注意事項 131

13.4總結 133

第14章輸出模型到3D打印機 134

14.1輸出STL文件 134

14.1.1使用Inventor來輸出文件 134

14.1.2使用AutoCAD來輸出文件 136

14.1.3縮放 136

14.1.4可選項 137

14.2查看STL文件 139

14.2.1Inventor 2013用戶，不要在家中嘗試做這件事 140

14.2.2使用STL文件轉換CAD模型 141

14.3一些事情完全是獃板的 141

14.3.1STL文件格式說明 141

14.3.2使用G-Code傳遞STL文件 144

14.4總結 145

第四部分使用第三方3D打印服務

第15章利用Inventor直接到第三方3D打印服務商處打印 148

15.1連接到第三方打印服務商 148

15.2更多Inventor的STL輸出選項 151

15.2.13D打印預覽的按鈕欄選項 153

15.2.2使用裝配體一體文件的選項 155

15.3總結 157

第16章利用第三方3D打印服務商 158

16.1使用第三方服務商的原因 158

16.1.1服務商設備的性能 159

16.1.2第三方服務行業中的玩家 159

16.2上傳3D打印項目到第三方服務商 159

16.3價格和材料選項 164

16.4總結 167

第17章3D打印的未來 168

17.1Bill預測的未來趨勢 168

17.2John預測的未來趨勢 170

後記 171"

在線試讀

第1章
3D打印的興起
18世紀晚期一直到19世紀中葉的工業革命，造成了社會和經濟結構的徹底改變，這是一場如此徹底的變革，分析人士甚至在這幾十年前，也沒有看出它即將到來。
在此之前，農業占據了超過90％的人口，個體制造了幾乎所有的人造物體。事實上，在大多數情況下，誰制造了產品，誰就是該產品的終用戶。
工業革命開始了從手工制作產品向機器生產產品的轉變，並使用煤炭代替了木材，采用了化工新工藝，還有精煉鐵和煉鋼新工藝。
這一直持續到21世紀的早期，當閱讀這本書時，看看你的周圍有多少種物品，如果有，你能否看出它們是否是手工制作的？有多少，如果有，是你制作的嗎？
在制造業這場革命意味著今天生活在工業化國家裡的普通民眾，要比不到一個半世紀前的帝王生活得更好。如果你正坐在馬桶上讀這本書，請注意抽水馬桶也隻有150年的歷史。
維多利亞女王擁有了個抽水馬桶。她的水暖工是Thomas（後期的“Sir Thomas”）Crapper，因此有了“拉大便”（不受牽制，不受利用；不替人收拾殘局等）這句話的由來。
1984年，Charles Hull發明了stereolithography（立體光刻，又稱為光固化）技術，源自希臘詞語stereo（實體）、litho（石頭）和graphien（寫）的組合。光固化實際上是一個比3D打印更科學的術語。在相當短的時間內，光固化逐步成為像工業革命一樣的革命—而且，不，與流行的看法相反，並不是Jay Leno發明了光固化技術，雖然在電視劇《Jay Leno抯 Garage》中展示了他使用這種技術復制他所收藏的多輛汽車之一的零件。
光固化僅是曾經用來描述3D打印的一個術語。在它逐漸演變的短短時間內，也曾使用了幾個命名，包括快速成型制造（rapid prototyping）、增材制造（additive manufacturing）和快速制造（rapid manufacturing）。就個人而言，我更喜歡Captain Kirk和他的公司的命名，稱為“物質復制機”（matter replicator），不過對於本書，我們會沿用3D打印（3D printing）這個術語。
3D打印將改變世界
那就是似曾相識的事情重演一遍。像其他革命一樣，3D打印將要徹底改變生活方式，比想像的更快。不再需要去商店，隻需要上網，購買一個文件，將它下載到你的打印機中，就會打印出來想要的物體。如果找不到特別喜歡的東西？沒有問題，隻需要自己設計一個並將它打印出來。需要婚禮、周年紀念、生日聚會或公司事件的個性化紀念品？當然也沒有問題。正在修復的老爺車需要一部分配件嗎？隻要拍攝20～30張數碼照片，並把它們上傳到一個免費的網站，不到一分鐘，你就會收到一個3D模型的文件，把這個文件發送給3D打印機就可以打印出來。第1章

3D打印的興起

18世紀晚期一直到19世紀中葉的工業革命，造成了社會和經濟結構的徹底改變，這是一場如此徹底的變革，分析人士甚至在這幾十年前，也沒有看出它即將到來。

在此之前，農業占據了超過90％的人口，個體制造了幾乎所有的人造物體。事實上，在大多數情況下，誰制造了產品，誰就是該產品的終用戶。

工業革命開始了從手工制作產品向機器生產產品的轉變，並使用煤炭代替了木材，采用了化工新工藝，還有精煉鐵和煉鋼新工藝。

這一直持續到21世紀的早期，當閱讀這本書時，看看你的周圍有多少種物品，如果有，你能否看出它們是否是手工制作的？有多少，如果有，是你制作的嗎？

在制造業這場革命意味著今天生活在工業化國家裡的普通民眾，要比不到一個半世紀前的帝王生活得更好。如果你正坐在馬桶上讀這本書，請注意抽水馬桶也隻有150年的歷史。

維多利亞女王擁有了個抽水馬桶。她的水暖工是Thomas（後期的“Sir Thomas”）Crapper，因此有了“拉大便”（不受牽制，不受利用；不替人收拾殘局等）這句話的由來。

1984年，Charles Hull發明了stereolithography（立體光刻，又稱為光固化）技術，源自希臘詞語stereo（實體）、litho（石頭）和graphien（寫）的組合。光固化實際上是一個比3D打印更科學的術語。在相當短的時間內，光固化逐步成為像工業革命一樣的革命—而且，不，與流行的看法相反，並不是Jay Leno發明了光固化技術，雖然在電視劇《Jay Leno抯 Garage》中展示了他使用這種技術復制他所收藏的多輛汽車之一的零件。

光固化僅是曾經用來描述3D打印的一個術語。在它逐漸演變的短短時間內，也曾使用了幾個命名，包括快速成型制造（rapid prototyping）、增材制造（additive manufacturing）和快速制造（rapid manufacturing）。就個人而言，我更喜歡Captain Kirk和他的公司的命名，稱為“物質復制機”（matter replicator），不過對於本書，我們會沿用3D打印（3D printing）這個術語。

3D打印將改變世界

那就是似曾相識的事情重演一遍。像其他革命一樣，3D打印將要徹底改變生活方式，比想像的更快。不再需要去商店，隻需要上網，購買一個文件，將它下載到你的打印機中，就會打印出來想要的物體。如果找不到特別喜歡的東西？沒有問題，隻需要自己設計一個並將它打印出來。需要婚禮、周年紀念、生日聚會或公司事件的個性化紀念品？當然也沒有問題。正在修復的老爺車需要一部分配件嗎？隻要拍攝20～30張數碼照片，並把它們上傳到一個免費的網站，不到一分鐘，你就會收到一個3D模型的文件，把這個文件發送給3D打印機就可以打印出來。

徜賴?章，看看用3D打印創建出的零件的一些照片。

即使我們並沒有源於《Star Trek》（星際迷航）繫列中的物質復制機，但擁有移動“傳播者”，我們稱為手機（cell phone）。用手機能夠看到其他人員，在幾年前還是科幻小說，而今天我們經常在洲際之間Skype（免費通話）。

我出生在20世紀40年代初，從那時起，科技變化的速度相當驚人。在當時，並不存在或者還沒有大規模應用的發明如下：

噴氣發動機

大多數塑料制品

彩色電視

晶體管、集成電路和計算機芯片

計算機

人造衛星

信用卡

電子手表

有線電視

錄音帶

VCR、CD、DVD

傳真

手機

因特網

數碼相機

許多人的年齡可能不夠大，不會記得還沒有上面所列的一些項目的世界。當身處其中時，就會看到它們當中的一些項目是如何產生和消亡的。如果還認為從3D打印到《Star Trek》中的復制機的跨越是不著邊際的，這裡有一些小花絮，有助於從變化速率的角度來觀察：

在萊特兄弟試驗飛行前20年出生的人，可能會活著看到人類在月球上行走。

與美國航空航天局（NASA）把人類送上月球時所擁有的計算能力相比，手機擁有更強大的計算能力。

Xbox遊戲機引入後，它比那時的軍用超級計算機擁有更強的計算能力。

依我之見，科幻小說作家今天所面臨的問題，是要如何保持領先於技術變革。

考慮到這些變化，就很容易想像到3D打印將會如何改變我們的世界，這是遲早的事情。

在接下來的幾個章節中，我們將會簡要介紹關於3D打印的一些基本原理，隨後是面向家庭愛好者的章節，然後是面向專業（AutoCAD和Inventor）人士的章節，後提及了未來哪些事情將要變為現實。

1927年的電影《The Jazz Singer》是一部一夜之間改變了好萊塢的影片，其中Al Jolsen以“你還什麼也沒聽到”開頭。好了，緊緊跟隨我吧，因為你還什麼也沒看到呢！

第2章

3D打印的基本原理

所有3D打印都遵循相同的基本原理，不過，也有一些變種和亞變種。在本章，我們會講解基本原理，隨後會討論一些變種。

2.13D打印的工作原理

在能夠進行3D打印物體之前，需要有物體的三維計算機模型。許多程序都可以用來制作合適的模型，例如，可以使用工程和設計軟件，如Autodesk公司的AutoCAD或Inventor、Dassault Systemes公司的SolidWorks或者Siemens PLM Systemes公司的Solid Edge軟件進行設計。

好了，可能買不起價值的工程設計軟件，沒有問題，可以在線使用Autodesk公司提供的免費軟件，網址是www.123dapp.com。在這裡，甚至有一個殺手級應用程序，叫做123D Catch，它能夠使用普通數碼相機、平板電腦、手機等拍攝的20～30張數碼照片來制作3D模型。

你也可以從一些網站下載成千上萬的現有模型。如果僅僅想立刻測試一臺新打印機的性能，這可能是簡單的方法。另一方面，甚至不需要擁有3D打印機，因為現在有一些在線打印服務商。可以上傳自己的模型，這很簡單，就像在設計軟件中點擊一下“3D Print”（3D打印）按鈕一樣，隨後它們就會寄給你這個打印模型（當然會像征性地收費）。在後面的章節中，我們會探討工程軟件和123D軟件。

2.1.1用於3D打印的分層方法

3D建模軟件的一個功能是，它能夠創建3D模型的2D平面繪圖，如圖2-1所示。

圖2-1從3D模型得到的截面圖

簡單地說，這就是3D打印的本質，因為所有3D打印機基本上都用同樣的方式工作。它們的軟件利用在設計軟件中設計好的3D模型，從模型的底部開始，創建一個隻有一根頭發絲厚的截面，然後使用固體材料，以一張紙的厚度，在平臺上把模型打印出來。當打印頭來回移動時，它會放下（吐出）一條非常窄的絲料，在每個往復之間也會有一個微小的側移。

所有品牌和型號打印機之間的區別在於所用材料的類型以及打印方式的差異。在本章的後面會給出更多關於這方面的解釋。

由於圖2-1展示的杯子的打印序列過於復雜，因此我們將使用一個簡單的字母H的模型進行說明。

圖2-2中，用藍色顯示了層的前三條熔絲，同時黃色的打印頭正在打印第四條熔絲，用綠色表示。在現實中，所有熔絲都是同樣的顏色，且沒有黑邊。添加黑邊和綠色是為了使熔絲更加突出。"

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