3D打印机：如何动手做

《3D打印机：如何动手做》是创客教育工程实践教材。内容含括3D打印机概述、KEYBOT mini 3D打印机组装调试、建模、实践等，将3D打印机的原理，组成结构，驱控系统、工艺，软件调试等内容融入到3D打印机DIY项目中，从而完成一个小型机电一体化项目。再通过AutoCAD 123D建模软件的学习，掌握三维建模的入门知识和技能。

杨波，本科毕业于合肥工业大学，研究生毕业于华东师范大学，现任上海启培智能科技有限公司总经理，兼任上海少年科学院校外科技辅导员。

第一章 了解3D打印
1.1 什么是3D打印机
1.2 3D打印机原理
1.3 3D打印大事记
1.4 3D打印机及其技术类型
1.5 3D打印设备分类
1.6 FDM技术下的3D打印材料
1.7 3D打印的应用范围
第二章 3D打印机的组成
2.1 3D打印机的结构类型
2.2 3D打印机的驱动与控制系统
2.3 工艺系统
2.4 上位机软件
第三章 KEYBOT mini的组装
3.1 组装前的准备
3.2 组装步骤
第四章 软件的配置
4.1 软件安装
4.2 驱动程序安装
4.3 连接你的KEYBOT mini
4.4 软件设置
4.5 功能预测试
第五章 利用KEYBOT mini打印
第六章 利用123D design进行三维建模
6.1 界面初识别
6.2 各功能介绍
6.3 水杯建模
6.4 花瓶建模
6.5 空气动力小车制作
参考文献

附录

3D打印房子，3D打印跑车，3D打印医用支架……如今，越来越多的新闻上出现了与3D打印有关的词汇，3D打印也成为博人眼球的焦点。著名的《经济学人》杂志最近描述了3D打印技术的前景——这是一种新型的生产方式，将推动第三次工业革命。没错，像前两次工业革命一样，3D打印技术将改变以往的生产制造方式。
　 据行业研究机构Wohlers报告显示，到2016年底全球3D打印增材制造市场规模预计超过70亿美元，2018年将达到125亿美元，比2014年翻4倍。如此美好的前景使得越来越多的国家投入到3D打印技术的研发中来。目前3D打印技术最强的国家是以色列、美国和德国，奥巴马政府拨款6000万美金专门成立增材制造研发机构，英国政府也宣布投入700万英镑用于英国本土3D打印研发。伴随着3D打印科技浪潮的涌动，我国也积极投身于3D打印技术的研发。2015年初，工信部正式发布《国家增材制造产业发展推进计划（2015—2016年）》，从国家战略高度提出了3D打印的发展方向和目标。该计划将针对3D打印产业链中各关键环节如材料、工艺、设备和标准中的核心技术瓶颈进行布局，实现技术上的快速发展，达到国际先进水平。
　 在各国投入资金用于3D打印技术研发的同时，3D技术也被各国引入到教育中去。英国教育部开展了一项为期一年的试验项目（2012—2013年），以21个学校为试点，将3D打印技术应用到数学、物理、计算机科学、工程和设计等课程中，探索3D打印的教学应用，推动教学创新。美国国防高级研究计划局（DARPA）的制作实验和拓展（MENTOR）项目计划在美国高中推广3D打印机。该项目旨在培养高中生在工程技术方面的技能，并激发他们对工程、设计、制造和科学相关课程的兴趣。
　 为了揭开3D打印的神秘面纱，我们编著了本书，旨在以最直白的语言，最简明的解释，让普通读者都可以了解到3D打印技术的基础知识，让看似高不可及的高科技进入课堂教学。
　 全书共六章，内容涵盖了3D打印原理、3D打印机的组装、三维建模软件的使用等，使人们可以全面地了解什么是3D打印技术，如何使用3D打印机以及如何利用3D打印机实现自己的创意。
　 第一章讲述了3D打印最基本的原理和不同3D打印机使用的不同的3D打印技术，同时在这一章，还插入了3D打印技术的发展历史，让大家了解3D打印的由来与发展状态。为了让读者能够清晰地了解到3D打印在我们现实生活中的作用，在这一章中列举了大量的案例，分别介绍了3D打印在航空航天与国防、汽车行业、医疗与生命科学、产品设计与艺术、建筑、电子制造等领域的应用。本章的最后，我们还增加的3D打印龙头企业的介绍，让读者对于3D打印行业有更加准确的认识。
　 第二章介绍了3D打印机的组成，本章主要以采用FDM技术的桌面3D打印机的组成为例讲述了3D打印机的不同结构类型、主要组成部件，以及简单的电路。分别介绍了不同结构的3D打印机的优缺点，不同组成部件之间的关系，控制芯片以及电机驱动的电路，同时介绍了开源3D打印机的主流控制软件和切片软件。最后在阅读材料中添加了对PID控制算法的介绍。为下一章3D打印机的组装做了知识储备。
　 第三章主要是讲述了KEYBOT mini 3D打印机的组装，本章通过非常多的图片将整个组装过程详细地展现出来，力图让每一个读者都可看得明白，组装得完整和准确。
　 第四章介绍了与3D打印机有关的软件。该章介绍了三种软件：驱动软件，控制软件，切片软件。每一种软件从安装到配置到使用都有非常详细的步骤，最后还介绍了如何对刚刚组装好的3D打印机进行调试。
　 第五章介绍了如何利用3D打印机进行打印。有了前面四章的准备，此时的3D打印机已经能够正常工作了。本章也包含了3D打印机打印平台的调平，STL文件的倒入与调整，STL文件的切片。
　 第六章介绍了一款简单的免费三维软件的使用，虽然拥有了一台3D打印机，但是我们不能一味地打印别人绘制好的模型，这样不仅降低了读者对打印机的兴趣，而且也不能实现自己的创意，因此我们决定增设第六章介绍一款容易上手的三维建模软件123D design，通过这一章的学习，相信读者能够利用这款三维软件实现自己大多数的创意。
　 本书由杨波、欧启琛共同组织编写，也是上海启培智能科技有限公司3D打印团队长期跟踪3D打印技术和从事创客教育实践的成果，并整合了华东师范大学、上海交通大学、复旦大学附属中学在3D打印方面的教学资源，以期推动创客教育在我国的发展。
　 由于3D打印技术发展迅速，作者团队已竭尽所能体现最新技术与趋势，但考虑不周全处仍可能存在，请通过keybot2050@163.com发邮件
告知我们，我们将非常感谢。
　 最后，因为团队水平有限，错误和不妥之处在所难免。我们诚恳地希望使用本书的教师和读者给予批评和指正。
　 杨 波