3D 列印 - ntut.edu.tw

3D 列印，3D Printing，一般而言是一種將材料加熱後以層疊方式來製造實體物件的技術。操作上以電腦程式來控制 3D 列印的硬體列印裝置，將材料如 ABS （Acrylonitrile Butadiene Styrene，樹脂，高強度的熱塑型材料）或 PLA （Polylactic Acid，聚乳酸，可藉由玉米、糖等有機物提煉製造，為易於分解的環保材料）以高溫加熱，藉由列印機的噴頭以「書寫」的方式在板座以層疊的方法一層一層將數位模型製成實體物件。3D列印軟硬體的普及，簡化了設計流程中的原型製作（Prototyping），使設計原型製造能納入設計流程的一環。而能使用高耐久度原料的高階 3D 列印設備，則進一步允許設計師能自行生產設計產品，實現小量生產與客製化設計。這個課程操作將以一有機造型的「蛋椅」為例，介紹如何藉由 SketchUp 建模與轉檔，利用市面常見使用 ABS 與 PLA 的 3D 列印機製作一縮小比例的實體模型。

3D 列印

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生產 Production

目的 Intention

傳達 Communication

三維景3D Scene

光與環境互動 Interaction

分析Analyze製造Fabrication

環境 Environment

呈現 Present

動態 Dynamic

光 Light

設計Design

靜態 Static

向量Vector

像素 Raster

低動態 LDR

影像壓縮 Tone Mapping

高動態 HDR

二維圖像 2D Image

PIPELINE TUTORIAL- 3D PRINTING © 2016 戴楠青 NAN-CHING TAI

3D 列印3D PRINTING

開啟 SketchUp，用 “Tape Measure” 拉出如圖 60cm × 60cm 及內縮 5cm 之 50cm × 50cm 的參考線。

用 “Line” 工具將四個弧角聯結成面。

用 “Line” 工具利用 “Inference Tip” 自動抓點功能由參考線繪製平行底座邊緣的線段（位置不拘），再利用 “Inference Tip” 由中心向上繪製一 25cm 線段。

聯結線的端點成一三角形，刪除三角形內多餘的線段。

用 “Push/Pull” 工具將三角形拉出一量體（距離不拘）。

用 “Push/Pull” 工具向上拉出 100cm 的量體。

先選量體的頂面，點選 “Scale” 工具，並按住 “option” 鍵，向外放大，輸入 1.5 使該面放大 1.5 倍。

用 “Arc” 工具在四個角落利用參考線來繪製弧角，點選弧角，按右鍵叫出 “Context Menu”，選 “Entity Info”，將預設的 “Segments” 由 12 改為 24，使弧線更平滑。

60 cm50 cm

50 cm60 cm

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生產 Production

目的 Intention


三維景3D Scene



環境 Environment

呈現 Present

動態 Dynamic

光 Light

設計Design

靜態 Static

向量Vector

像素 Raster

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高動態 HDR




用 “Move” 工具加 “Option” 鍵，將三角錐複製。

用 “Push/Pull” 工具將三角錐體延長穿越椅座。

全選，按右鍵，從 “Context Menu” 中選 “Intersect Faces > With Selection”。此為布林運算中的差集．

模型各相交處會形成分斷，一一刪除多餘的面，完成椅腳的建模。

椅腳的底面因差集而呈現為「反面」，一一選取，按右鍵從 “Context Menu” 中選 “Reverse Faces” 來修正。再將椅座以 “Component” 定義。

以軸線上一點為圓心繪製一半徑 50cm 的圓。選取圓，按右鍵選取 “Entity Info”，將 “Segments” 改為 36 使圓形更平順。使用 “Move + Option” 沿軸線複製出另一圓形。

用 “Rotate”工具將複製三角錐旋轉 90 度。

用 “Move” 工具將複製三角錐移至椅座另一參考線處。

差集後面與面相交處會有線將面分斷。

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三維景3D Scene



環境 Environment

呈現 Present

動態 Dynamic

光 Light

設計Design

靜態 Static

向量Vector

像素 Raster

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將其中一圓形沿水平軸轉 90 度。先選直立的圓形，啟動 “Follow Me” 工具，再點選水平圓形，水平圓形會轉為球體。

選取球體，按右鍵，從 “Context Menu” 中選 “Reverse Faces”。

利用 “Scale” 工具調整球體成蛋形。

利用 “Scale” 工具調整蛋形能與椅座切出適當的座位形狀。

刪除多餘的面，完成蛋椅的塑形。檢查差集之後是否有面為反向，若有，由 “Context Menu” 中 “Reverse Faces” 修正。

選取座椅，解散群組，全選，由 “Context Menu” 選 “Intersect Faces > With Selections”。

先選垂直圓形，再點選 Follow Me 工具，再點選水平圓形。

差集後面與面相交處會有線將面分斷。

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SketchUp 模型完成後，須將模型輸出為 3D 列印操作軟體所用的 .stl 檔案格式。SketchUp 中無內建，可下載外掛程式。由 “Window” 選 “Extension Warehouse” ，進入 “Extension Warehouse” 後搜尋 “SketchUp STL”，下載安裝。安裝完成後，點選 “File> Export STL...”，在 “STL Export Options” 視窗中點選 “Export”，並輸入檔名存檔。

市面有許多 3D 列印機，本教學課程使用 3D UP，操作軟體與驅動程式可以在 www.up3dusa.com 或是國內代理商網站 idea-diy.com 下載。

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啟動 UP!，選取「檔案」，選「開啟」，開啟由 SketchUp 所匯出的 .stl 模型。開啟後模型會載入至於介面中的平台。該平台即為 3D 列印機的實體平台，可以依此來預估成品的大小。

模型確認後，便可進行 3D 列印的參數設定。在「3D 列印」選單中，點選「初始化」，此時 3D 列印機會啟動，平台會上升至噴頭處，並歸位。如有錯誤訊息此時請參閱可下載的手冊進行「設定」與「校正」。初始化後，請點選「預覽列印」，在品質處可選擇「Fast」、「Normal」或是「 Fine」三種等級。點選「選項」可以進一步設定列印參數，包括每一層的厚度（層疊厚度越細，列印品質越細緻，但是列印時間更久），是否列印支撐架等。設定結束後，軟體會先估算列印需要多少材料與多少時間，確認無誤後即可列印。

在「編輯」選單中有許多功能，包括「縮放」、「修復」等。「縮放」功能可以讓我們改變模型成品的比例，而「修復」功能則是軟體偵測到模型有無法列印的幾何形體，或是面有破損，模型如有需要修復的狀況一般會有警示的紅色呈現，點選「修復」可以自動修復。編輯完畢後要點選「自動放置」使模型歸位。

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