3D打印已經不僅僅是原型設計。如今，從最初的概念設計到最終的產品生產，以及此過程涉及的所有環(huán)節(jié)——3D打印為創(chuàng)作的每個階段帶來變革性的便利。在今天這個競爭激烈的社會環(huán)境中，為創(chuàng)作的各個階段選擇適合的3D打印機比以往任何時候都更為重要。
購買前首先確定哪種打印機符合自己的需求，從眾多品牌和型號中選擇合適的3D打印機，乍一看似乎是一項艱巨的任務。數(shù)字數(shù)據(jù)轉變成實物的打印技術，在各臺打印機之間存在著巨大的差異。今天的3D打印機可以使用各種材料，這些材料在結構屬性、特性定義、表面光潔度、耐環(huán)境性、視覺外觀、準確性和精密度、使用壽命、熱性能等方面各不相同。重要的是要先確定3D打印的主要應用，這才能引導選擇合適的技術，為工作帶來最有效的積極影響。適合的3D打印機要根據(jù)應用需求和能夠提供最佳綜合價值的關鍵性能指標，來進行選擇。可重點考慮以下這些具體的性能屬性，比較預備購買的3D打印機。
1.打印速度
因供應商和實現(xiàn)技術的不同，“打印速度”的含義不盡相同。打印速度可能是指單個打印作業(yè)在Z軸方向打印一段有限距離所需的時間（例如，每小時在Z軸方向打印的英寸或毫米值）。擁有穩(wěn)定垂直構建速度的3D打印機通常采用這種表達方式。其垂直打印速度與打印部件的幾何形狀和（或）單個打印工作的部件數(shù)無關。垂直構建速度快、且因部件幾何形狀或打印部件數(shù)而產生很少或不產生速度損失的3D打印機，是概念建模的首選。因為這類打印機能夠在最短時間內快速生產大量替換部件。
另一種描述打印速度的方式是打印一個具體部件或者具體體積所需的時間。采用此描述方法的打印技術通常適用于快速打印單個簡單的幾何部件，但遇到額外的部件被添加到打印作業(yè)中，或者正在打印的幾何形狀復雜性和（或）尺寸增加時，就會出現(xiàn)減速。由此產生的構建速度變慢，會導致決策過程的延長，削減個人3D打印機在概念建模方面的優(yōu)勢。然而，打印速度始終是越快越好，對概念建模應用而言更是如此。垂直構建速度不受打印數(shù)量和復雜度影響的3D打印機，是概念建模應用的首選，因為它們可以快速地大量打印不同的模型，用于同時進行比較，這就能加速和改善早期決策過程。
2.部件成本
部件成本通常表示為每單位體積的成本，如每立方英寸的成本或每立方厘米的成本。即使是同一臺3D打印機，打印單個零部件的成本也會因為幾何形狀的不同而相差很大，所以一定要了解供應商提供的部件成本是指某一特定部件，還是各類部件的平均值。根據(jù)您自己常用的典型零部件STL文件包來估算部件成本，往往更有助于決定您所期望的部件成本。為了準確地比較不同供應商聲稱的參數(shù)值，有必要了解下成本估算中包含什么、不包含什么。
一些3D打印機廠商的部件成本只是指某特定數(shù)量打印材料的成本，而且這個數(shù)量僅僅是成品的測量體積。這種計算方法并不能充分體現(xiàn)真實的部件打印成本，因為它忽略了使用到的支撐材料、打印工藝產生的過程損耗及打印過程中使用的其他消耗品。各種3D打印機的材料使用率有顯著的差異，因此了解真實的材料消耗是準確比較打印成本的另一個關鍵因素。
部分成本取決于3D打印機打印一組既定部件所消耗的材料總量和使用材料的價格。通常，使用粉末材料的3D打印技術，部件成本最低。廉價的石膏粉是基礎建模材料。未使用的粉末會不斷地在打印機中回收和再利用，因此其部件成本可以達到其他3D打印技術的三分之一到二分之一。
有一類塑料部件技術僅使用一種消耗材料，既用于打印部件所需，也用于印刷過程中的支持需要。相比其他塑料部件技術，它通常使用較少的材料作為支撐材料，因此其產生稀疏的支撐結構，而且很容易被清理掉。大多數(shù)單材料3D打印機不會產生大量工藝廢料，這使其具有極高的材料性價比。
另一類塑料部件技術需要使用專門的支撐材料，但材料售價不高。這類支撐材料需要在打印完成后通過融化、溶解或加壓噴水的方式清理。比起前者，這類技術往往使用大量的材料用于打印支撐結構?？扇芙獾闹尾牧闲枰邚姸?、腐蝕性化學物質進行特殊處理和清潔措施。噴水清理方法需要進水口和排水口，為此您工作場所的預算成本可能要增加幾千元。這種處理采用勞動密集型方式，并可能導致精致的部件細節(jié)被損壞，因為噴水清理是通過加壓的方式清除支撐材料。此外，卡在凹槽處的支撐材料可能由于噴不到而無法清理干凈。能最快、最有效地清理支撐材料的，是采用蠟作為支撐材料的3D打印機，通過融化方式進行清理?？扇诨闹尾牧现恍枰慌_專門的整理烘箱就能進行快速、批量清潔，使用最少的勞動力，且不對物體表面施壓，故不會對脆弱的細節(jié)處造成損壞。即使是卡在凹槽內的支撐材料也可以被清理掉，這就能順利打印復雜的幾何形狀，實現(xiàn)最大的設計自由。蠟支撐材料的清理不需要使用化學用品，且清理掉的蠟材料可以與普通垃圾放置在一起，無需特殊處理。
請注意：一些受歡迎的3D打印機在打印過程中會將昂貴的構建材料融入支持材料，共同進行支撐，這就增加了打印過程中消耗材料的總成本。這些打印機通常還會產生大量的過程損耗，因此在打印同一組部件的情況下，會比其他打印機使用更多的材料。
3.最小細節(jié)分辨率
分辨率是3D打印機的最令人困惑的指標之一，應謹慎使用。分辨率可能寫成每英寸點數(shù)（DPI）、z軸層厚、像素尺寸、束斑大小和噴嘴直徑等等。盡管這些參數(shù)有助于比較同一類3D打印機的分辨率，但是很難用來比較不同的3D打印技術。最好的比較策略是親自用眼睛去鑒定不同技術打印出來的部件成品。查看鋒利的邊緣和拐角清晰度、最小細節(jié)尺寸、側壁質量和表面光滑度。使用數(shù)字顯微鏡會有助于部件成品的鑒定，因為這種廉價設備可放大并拍攝微小的細節(jié)便于比較。對3D打印機進行鑒定測試時，至關重要的是打印部件能準確地呈現(xiàn)設計效果。根據(jù)鑒定測試方式，對最小細節(jié)質量進行妥協(xié)，降低測試結果的準確度。
4.準確度
3D打印通過層層疊加的方式制造部件，將材料從一種形式處理成另一種形式，從而創(chuàng)造出打印部件。處理過程中可能會出現(xiàn)變數(shù)，如材料收縮——在打印過程中，必須進行補償以確保最終部件的準確度。粉末材料的3D打印機通常使用粘合劑，打印過程中擁有最小的收縮變形度，因而成品準確度往往較高。塑料3D打印技術一般通過加熱、紫外線光或二者共用來處理打印材料，這就增加了影響準確度的風險因素。其他影響3D打印準確度的因素還包括部件尺寸和幾何形狀。有些3D打印機提供不同程度的打印準備工具，可以為特定的幾何形狀細調準確度。制造商宣稱的準確度一般是指特定測試部件的測量值，實際情況會因部件的幾何形狀而有所不同，所以有必要先確定您應用領域的準確度要求，然后使用該應用涉及的幾何形狀進行測試打印。
5.材料屬性
了解預期的應用和所需材料的特性，對于選擇3D打印機來說很重要。每種技術各有所長也各有所短，都應作為選擇個人3D打印機的考慮因素。對宣傳中聲稱的可用材料數(shù)量應謹慎考察，因為并不能保證所有的可用材料都能實現(xiàn)真正需要的使用性能。至關重要的一點：作出購買決定前，務必在預期應用中進行測試，對打印部件進行評估。官方發(fā)布的詳細參數(shù)中不會介紹隨著時間的推移和使用環(huán)境的改變，部件的穩(wěn)定性如何。如果沒有充分考慮和測試這一點，可能會造成實際使用的限制。
對于概念建模應用來說，實際的物理特性可能沒有部件成本和模型外觀那么重要。概念模型主要用于可視化效果的溝通，可能使用后很快就被丟棄。驗證模型可能需要模擬最終產品的效果，需要實現(xiàn)與最終生產材料接近的功能特征。快速生產應用的材料可能需要具有可鑄性或耐高溫。最終使用零部件一般需要在較長的時間內保持牢固。
每種3D打印技術都受限于具體的材料類型。對于個人3D打印，材料大致可分為非塑料、塑料、蠟這幾類。您應該以哪類材料最符合價值和應用范圍要求為依據(jù)，來選購3D打印機。與單臺3D打印機相比，多種技術的結合可提高打印靈活性，擴展應用領域。通常，比起使用一臺昂貴的系統(tǒng)設備，組合使用二臺不太貴的3D打印機雖然預算相同，但是可以實現(xiàn)更高的價值，提供更大的應用范圍和打印能力。
非塑料材料常使用石膏粉與可打印的粘合劑，部件成品緊密而堅硬，可以通過浸潤變得非常牢固。這類部件可以表現(xiàn)優(yōu)秀的概念模型，在沒有彎曲性要求的情況下提供一定程度上的功能測試。明亮的白色基本材料，結合獨家的全彩色打印能力，可以制造出逼真的視覺模型，而無需額外的繪畫或后期處理。
塑料材料可以柔軟可以堅硬，有些還具有高耐溫性。透明塑料材料、生物相容性塑料材料、可鑄性塑料材料均有銷售。不同技術制造的塑料部件性能差異很大，這在廠家公布的規(guī)格上可能并不顯而易見。一些3D打印機制造的部件會隨著時間的推移或環(huán)境的不同而持續(xù)改變特性和尺寸。例如，用來標識塑料耐熱性的常見規(guī)格參數(shù)是“熱變形溫度（HDT）”。雖然HDT是一種衡量指標，但是它并不能預測在實際應用中超過HDT時材料的可用性。有些材料可能當溫度略高于規(guī)定的HDT時就出現(xiàn)功能特性的急劇退化；而某些材料的性能退化緩慢，從而擴大了塑料的適用溫度范圍。另一個例子是濕度對部件的影響。部分3D打印的塑料成品是防水的，而部分塑料成品則是多孔的，會因吸收水分，導致部件膨脹而改變尺寸。多孔部件顯然是不適合高濕度應用或加壓應用環(huán)境，可能需要進一步的勞動密集型后期處理，方能適用于這些環(huán)境。
3D Systems公司的新型“混合”3D打印機結合了經過驗證的光固化（SLA）性能和個人3D打印機的易用性。這類3D打印機提供較廣的塑料材料范圍，單臺3D打印機可實現(xiàn)ABS、聚丙烯和聚碳酸酯塑料打印?？梢院唵?、快速和經濟地進行材料更換，一臺3D打印機可實現(xiàn)廣泛的塑料應用。特別注意：聲稱支持眾多打印材料的技術，常常在材料轉換過程中產生廢料。這類3D打印機中有些帶有多個打印頭，更換材料時必須完全清理干凈，而清理的過程中就會產生昂貴的廢料。
6.色彩
有三大類彩色3D打印機：可選顏色的打印機，但同一時間只能打印一種顏色；基本色打印機，可以在一個部件上打印幾種顏色；全彩打印機，可以在單個部件上打印數(shù)千種顏色。目前只有3D Systems公司的ZPrinter 3D打印機能實現(xiàn)全彩打印。它可以達到與3D打印模型一致的顏色，包括彩色文檔打印機能呈現(xiàn)在紙張上的390,000種顏色以及幾乎無限的色彩組合，因此能打印出令人難以置信的逼真模型。除了能在正確的位置顯示相應的逼真色彩外，ZPrinter可以直接在模型上打印照片、圖形、標志、紋理、文本標簽、有限元分析結果等，可以生產出以假亂真的模型。
3D打印技術能夠造福整個創(chuàng)作過程，從最初的概念設計到最終的產品制造，以及這之間的所有步驟。不同的應用會有不同的需求，了解這些應用需求是選擇3D打印機的關鍵。相比單系統(tǒng)，多系統(tǒng)能實現(xiàn)更廣泛的應用，將有助于為您的機構定義理想的3D打印能力，因此確定您的打印需要，將3D打印應用于整個設計到生產過程中，可以縮短上市時間，提高產品性能，精簡生產流水線，降低生產成本，提高產品質量和客戶的滿意度。
| 
全部評論14