10微米的比拼 9款3D打印机华山论剑

3D打印评测
2016
03/29
18:12
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本帖最后由 阿森纳球童 于 2016-3-30 10:24 编辑

尽管3D打印技术在近几年才为人们普遍了解,它最早的发展却可以追寻到20世纪80年代的美国。当时这种新颖的制造技术并不叫“3D打印”,在学术界更多地被称作“增材制造”。直到21世纪初期增材制造技术逐渐成熟,传统的车、铣、刨、磨、钳的制造工艺才被称作“减材制造”,与全新的增材制造刚好是完全相反的两种制造方式。我们用这一段小历史,来开启国内第一次对3D打印设备的横向测试、考验和评价。
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10微米的比拼 9款3D打印机华山论剑

●起源:3D打印技术三十年
激光烧结的3D打印技术,也就是所谓SLS,在20世纪80年代中期诞生于美国德州大学奥斯汀分校,它的原型机由现在的卡尔.戴卡德博士、当时的本科生在实验室中完成。光固化的3D打印技术,(这里特指SLA)也是同一时期,确切的说是1984年,由查克.赫尔完成原型机的试验,并于1986年获得专利授权。而现在查克.赫尔是3D Systems的联合创始人和首席技术官。而热熔融的技术(FDM)被斯科特.克伦普发展并在1990年实现商业化,现在克伦普是Stratasys的联合创始人和董事会主席。最早这批技术的目标都是面向工业和商业的应用,那时他们以“增材制造”的概念出现,而3D打印这个词甚至并没有诞生。
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从左起:SLS专利所有人卡尔.戴卡德博士、SLA专利所有人查克.赫尔、FDM专利所有人斯科特.克伦普

  直到2007年,大众媒体华尔街日报和时代周刊刊载了关于3D打印和增材制造的文章,“3D打印”这个字眼才作为一种更宽泛的增材制造方式的代表,逐渐为公众所熟知。
  应该说,现在我们在电商网站上、在高校实验室中看到很小的3D打印机,它们的技术根源都来自最早这批工业上的研发和应用。而在桌面型的3D打印机中,品牌最多、使用最广、装机量最高、价格最低廉的就是FDM类型的3D打印机。那么是谁把工业化的庞然大物,缩小到一个台式机、一台打印机那样的大小呢?
  这源于英国巴斯大学讲师阿德里安.鲍耶尔的一个实验,验证一种可以自我复制的机器是否可以在短时间内传播到世界各地,而它稳定进化、快速传播的最好方式就是开源。在2005年鲍耶尔提出这种想法,2007年制作出第一台RepRap原型机达尔文(Darwin),这被认为是有史以来第一台廉价的3D打印机。
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左一:阿德里安.鲍耶尔和RepRap 3D打印机

随后短时间之内,这种廉价开源的、无需复杂工业设备就能够制造的3D打印机RepRap借助互联网被欧洲和美国爱好者快速复制并改进,先后出现了普鲁萨、孟德尔、赫黎胥等进化版本。细心的读者会注意到,RepRap的不同版本都是以生物学家或遗传学家的名字命名的。而这些来自软件、硬件、制造、教师学者等多个行业的爱好者也通过RepRap聚集起来,形成一个分享、探讨和改进RepRap的庞大社区。


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不断进化的RepRap版本:Prusa i3(左)和Prusa Mendel(右)
在美国,MakerBot创始人、前CEO布里.培迪思也是RepRap最早的一批拥趸之一,而他在2009年制作的MakerBot最早的开源3D打印机CupCakeCNC也赢得了一批忠实用户,尤其是MakerBot的开放3D打印模型社区Thingiverse聚集了大批活跃的北美玩家,分享模型和打印成果,成为当时最活跃的3D打印社区之一。
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MakerBot最早的开源3D打印机CupCakeCNC

而国内的桌面3D打印机制造更晚一些,大约从2009年、10年开始起步,在2013年仍然有大量的RepRap类、MakerBot类和源于欧洲的Ultimaker类开源套件出售,而近两年情况出现了很大的变化。
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2013年前后常见这种DIY套件出售 并且价格不菲

2014年,调研机构Gartner给出的全球3D打印机出货量数据是108151台,超过了十万;2015年的出货量有一个数据是22万台,也有另一方数据是16.6万台。而中国的数据,IDC给出的2015年出货量估计是7.7万台,桌面设备台数能占到90%;我们不排除有拔高行业增长预期的水分在里头,但是机型改进、消费者从关注转变为有购买欲望、3D打印机更加成熟稳定却是不争的事实。
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IDC给出的中国3D打印市场展望
考虑到百度绝大多数是中国用户,从百度指数中我们也可以看到,在2013年5月“3D打印机”的搜索频率短期超过了笔记本电脑,而过去2年时间的搜索频率与“打印机”相近。这些关注度,正在逐渐转化为购买力。
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关键词3D打印机百度指数与打印机、笔记本电脑、iPad的对比
于是就有了我们的这篇桌面FDM 3D打印机横向评测,来努力为大家提供真实而可靠的评价参考。

●九款桌面FDM 3D打印机大比拼

   我们先来看一下本次参评的桌面型FDM 3D打印机。

   以下介绍顺序与本次评测打分和评价无关。弘瑞Z300 3D打印机,北京汇天威科技与高校在2015年合作研发的大尺寸桌面型3D打印机,面向普通消费者、专业玩家和设计、制模从业者,是由前代产品MR300演化而来,经历几十款原型机的迭代优化,在设计和实现上都以稳定性为第一目标。
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弘瑞Z300 3D打印机

ICEMAN3D D150,浙江麦田网络出品。2011年麦田网络从互联网和软件行业转向3D打印设备研发制造,研发出一款小巧轻量化、智能化的3D打印机,面向家庭、青少年群体的桌面型3D打印机D150,触控式的彩屏和手机APP应用是它的特点。麦田网络以前有做软件和页游的经验,在做3D打印机的趣味性上他们更有心得。

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ICEMAN3D D150 3D打印机

MakerBot Replicator 2X,原产自美国,MakerBot桌面家族中的一款双喷头3D打印机,属于第四代机型,不少国内品牌的早期产品是仿制该机型,面向包括一般玩家、设计师、硬件工程师等广泛的用户群。
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MakerBot Replicator 2X 3D打印机

MakerBot Replicator,美产的MakerBot家族中的第五代产品,在2014年美国CES上与公众见面,在北美地区有广泛的用户群,目前仍然是MakerBot桌面机型的主力产品之一。它最近刚刚发布了新型可更换的喷头Smart Extruder+,具备更高的稳定性、更多的智能检测功能。
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MakerBot Replicator五代 3D打印机
三绿SL-D008,是珠海三绿实业在FDM 3D打印耗材成功之后最新推出的配套3D打印机。三绿实业现有10种以上的FDM专用3D打印耗材,以耗材为依托研发配套3D打印机,与本品牌耗材的匹配度可能更好。
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三绿SL-D008 3D打印机

三纬国际XYZprinting da Vinci 1.0 Pro,一款面向进阶玩家、创客群体、设计师的桌面型3D打印机。由金仁宝集团(业内实力最雄厚的企业之一)旗下公司--三纬国际的3D打印品牌XYZprinting出品,附带激光雕刻功能。这款机型在2016年美国CES上展出,目前已在中国上市,是目前三纬旗下的主力机型之一。依托金仁宝集团的技术和制造实力,三纬国际平均五六个月的时间就能推出一款包括3D打印机在内的新品,如已经推出的机器人、智能穿戴产品等,让我们惊叹于这个企业的产品生产和研发实力。
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三纬国际XYZprinting da Vinci 1.0 Pro 3D打印机

闪铸Dreamer,最早是由浙江闪铸在2014年面向国外玩家推出的一款双喷头桌面型3D打印机,一改闪铸过去产品给用户留下的印象,产品的完成度较高,主打性价比。喜欢动手的朋友知道博世Dremel这个品牌,是博世旗下非常好的一个电动工具品牌,而闪铸给它们OEM的3D打印机Dremel 3D Idea Builder就是以闪铸自己的Dreamer为原型机设计的。
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闪铸Dreamer 3D打印机

闪铸Finder,浙江闪铸科技2016年新款小型3D打印机,首次亮相在美国CES展会上,面向家庭和青少年用户,设计和造型比较精致。它在2016年1月份获得了德国iF设计大奖,是顶着很大的名头来到中关村在线评测中心的。
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闪铸Finder 3D打印机

Tinkerine Ditto Pro是一款由加拿大初创公司设计和制造的桌面型3D打印机,面向教育行业、青少年群体,开放式框架比较独特,并不是常见的长方体而是一个“C”造型。目前还没有正式进入中国市场,这款产品有着自己的特色和特殊定位,值得与大家细细解读。
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Tinkerine Ditto Pro 3D打印机

接下来,我们分别从安装与操控、外形与结构、打印质量、打印效率、切片软件、特色功能、出错处理、耗材质量和售价9个大项65个小项上,对这九款3D打印机逐一进行客观和公正的测试。

●附件与安装 九款大不同
  有一些在2012年、2013年接触3D打印机的玩家会有深刻的体会,那时很多机型是DIY套件,或者有喷嘴、料板等部件需要组装,尤其是刚一上手需要花费一个到几个小时来组装。当看到喷嘴挤出材料的那一刻,内心是喜极而泣的。然而这与PC DIY不同,DIY发烧友花费大量精力和时间,目的是为了改造出绚丽的配件、灯光效果,或者压榨硬件的最后一丝性能;而3D打印机的组装并不能给机器本身带来品质的提升,甚至会非常影响打印机的稳定性,浪费用户大量的时间,我们认为这是冗余的操作。
  那么在桌面3D打印机产品经历两三年时间、几款甚至十几款产品迭代之后,它们的安装与操控如何?能不能快速上手呢?我们先来看随3D打印机包装搭配的附件和安装难易。
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弘瑞Z300随机附件

弘瑞Z300整机装配程度很高,并不需要很多的安装步骤,只需要把料轴穿过耗材盘拧在机身侧面,再把打印底板放在平台上即可。底板四角采用了磁吸附设计,轻轻放入位置自动贴牢平台。它附赠的撬棍在我们接近三个月的使用体验中很顺手,用来从平台上卸下打印物品比较得力。
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两步快速安装耗材和底板

ICEMAN3D D150同样的是四角磁吸附底板,料盘支架挂在机身后方,安装简单。快速启动手册在第一次使用的时候很有用,让使用者很快熟悉机器结构和操作。
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ICEMAN3D D150随机附件

MakerBot Replicator 2X我们没有拿到整个包装,在操作手册中我们找到如下的配件列表。安装并不复杂,将材料支架挂在机身背后,把手用螺钉固定在前门上,胶带在底板上粘贴平整并用刮板刮牢固。对于Replicator 2X这种近端挤出,也就是挤出机与喷嘴紧密连接在一起的机型来说,进料管并不是必须的。
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MakerBot Replicator 2X随机附件

MakerBot Replicator五代的底板是抽拉式的,磁吸附设计的打印头免除螺丝和扣具,对准阵脚即可自动吸附。料盘安装在机身后侧内置的耗材架上;另外整张的蓝色美纹纸贴打印平台也更方便了一些。
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MakerBot Replicator五代随机附件

三绿SL-D008的挤出头组件同样是分离的,安装比较简单只需要将排线与挤出组件连接,将底部的螺丝拧在光轴基座上。打印平台玻璃板对准四角的螺钉轻轻按下,将耗材挂在背后的支架上,即可完成安装。四角磁吸附的前挡板起装饰作用,对打印和操作没有什么影响。
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三绿SL-D008随机附件

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安装三绿SL-D008平台和挤出组件

  三纬国际da Vinci 1.0 Pro有非常全的附件,还附带了铜刷、铲子、齿轮清洁刷和喷嘴清洁丝这些维护工具。如果选购激光雕刻功能,还会多一个激光雕刻喷嘴在配件中。把机箱两侧的扣板盖上,耗材匣放入机身后部的内置仓,并且扣上固定耗材的卡扣,即可完成安装。比较简单;随机也赠送了一个耗材匣。
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三纬国际da Vinci 1.0 Pro随机附件

我们拿到的Tinkerine Ditto Pro并不是完整包装的机器,在初装手册中看到它的随机附件搭配,这款3D打印机完成度很高,仅需要安装底板、用四枚卡子固定牢靠即可。
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Tinkerine Ditto Pro随机附件

闪铸Dreamer 3D打印机的随机配件非常丰富,螺钉和数据线也留有冗余;工具箱里的工具并不是全都用得到,主要还是用六棱扳手和铲子。
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闪铸Dreamer随机附件

为了运输的稳固,打印头组件与机身是分离的,初装需要用2个螺钉将打印头固定在光轴的基座上;导风嘴也需要用螺钉固定在风扇下方,要多花一些时间。料盘用料轴固定在机身两侧。这个时候快速启动手册起到很大的指南作用。
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安装闪铸Dreamer
Finder是闪铸2016年推出小机型,整机装配程度已经很高了。将耗材装入后部的内置耗材架,从出口中穿出即可。
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闪铸Finder随机附件

所以回到桌面型3D打印机最初产生的时候,它的目的是实现快速的自我复制,因此零件都需要单独购买、打印和组装。现在它们的属性变化了,变成闭源的、商品化的东西,因此安装和维护还是越简单越好。
  一点思考:不同品牌的产品针对用户安装提供相应的工具和附件,一定程度上方便了用户的体验,但是从目前3D打印机发展趋势来看,这并非最优化的解决方案,如果用户连工具都不需要,通过更多自动化的方式而非人力手工操作,岂不更好?

●操作与进料 彩色触摸最舒适
  如同复印设备一样,3D打印机日常我们直接使用最多的是它的显示面板和按键。另外考虑到我们很有可能使用不同颜色或者不同材质的耗材来做打印,操作和更换材料是否易用就变得很重要。这也是目前桌面型3D打印机差别很大的一个地方。
  弘瑞Z300和ICEMAN3D D150的操作面板都采用了全彩的液晶触摸屏,Z300稍微小一点4.3英寸,D150稍大一点4.5英寸,都有舒适的操作体验,也更接近用户使用智能手机的习惯。得益于中国本土的研发设计,这两款机型都支持全中文界面,另外D150还有繁体中文和英文语言选项。
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弘瑞Z300 3D打印机全彩液晶触摸屏

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ICEMAN3D D150全彩液晶触摸屏

闪铸的两款3D打印机也是彩色的液晶触摸屏,而不同之处在于这两款使用了电阻屏,色彩显示也更单调一些。在两个月左右的使用时间里,Dreamer和Finder的触摸屏有着良好的操作手感。这两款3D打印机同样支持简体中文,还有繁体中文、日语、英语等多种语言。
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闪铸Dreamer 3D打印机彩色液晶触摸面板

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闪铸Finder 3D打印机彩色液晶触摸面板

MakerBot Replicator五代的彩色液晶屏、旋钮加上按键的操作面板在桌面机型中比较少见,旋钮定位准确,操作感良好。值得一提的是它的显示部分在一些操作中还有动画提示,这个我们在调平的部分做详细展示和分析。仅有英文界面,未来MakerBot在亚洲区推广有可能加入中文语言支持,目前还无法提供中文操作界面。
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MakerBot Replicator 五代旋钮+彩色显示操作面板

Tinkerine Ditto Pro是黑白图形加上旋钮的操作面板,可惜的是它的旋钮响应相对操作有一些延迟,略有遗憾,同样仅有英文界面,并没有针对中国市场进行本土化。
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Tinkerine Ditto Pro旋钮+黑白显示操作面板

MakerBot Replicator 2X和三纬da Vinci 1.0 Pro都用了黑白文字的显示屏和按键,这也是从最早的桌面型FDM 3D打印机继承过来的常规的显示、操作方式。Replicator 2X仅支持英文;Da Vinci 1.0 Pro当前有英文、日文、法文等多种语言支持,不支持中文界面有点遗憾。
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MakerBot Replicator 2X导航键+黑白文字操作面板

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三纬da Vinci 1.0 Pro导航键+黑白文字操作面板

三绿SL-D008用了黑白文字显示屏和旋钮,旋钮操作感良好,然而液晶屏显示并不直观,有些功能需要参考操作手册来完成。仅支持英文语言。

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三绿SL-D008旋钮+黑白显示操作面板

在安装和更换耗材上,ICEMAN3D D150需要先预热打印头,再持续按住进料/退料键来挤出/退出耗材;三绿SL-D008也需要先预热、再选择喷嘴、再设置挤出/退出量。另外几款3D打印机,尽管操作步骤上有细小差别,还是都实现了方便的一键进料/一键退料。

  评价:人机交互对于3D打印机这样的专业工具而言非常重要,目前主流的人机交互方式仍然是通过操控按键和屏幕显示信息来进行,但是不同时代的产品有着巨大的差异,3月份在上海的TCT亚洲展上我们已经看到了语音交互控制的FDM 3D打印机,显然更便捷的交互是未来的趋势。

●调平:是否是必须的步骤?
  本次横评的3D打印机,都是经过出厂预先调平的,不过在运输过程中有可能使平台位置发生变化,打印之前需要检查调平状态,因为平台是否调平直接影响打印的成败,尤其是在打印比较大的模型的时候。而本次横评的几款机型,又给了我们全新的体验。
  弘瑞Z300的调平向导做得直观、灵活,显示屏直接标出三个参考点的位置,点触后喷嘴即刻移动到对应位置;检测平台与喷嘴的距离则使用A4纸,手动检测调平状况。
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弘瑞Z300调平关键步骤 简化了很多

MakerBot Replicator 2X、闪铸Dreamer和Tinkerine Ditto Pro的调平过程类似,都是按照向导依次调节平台三个点与喷嘴的距离,最后在平台中央用A4纸做一个检测,手动检测调平状况。
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MakerBot Replicator 2X关键调平步骤

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闪铸Dreamer调平关键步骤

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Tinkerine Ditto Pro调平关键步骤

Replicator五代做了很好的调平步骤改进——带动画演示的调平向导和自动检测喷嘴距离和调平状态,不再需要用A4纸了,自动化程度更高。
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MakerBot Replicator五代调平向导直观 自动检测调平结果

三绿SL-D008调平过程需要更多的动手操作,并且没有调平向导,初次使用查看操作手册几乎是必须的。平台四个点依次用A4纸检测喷嘴距离;由于平台是架在螺钉上的,需要将螺钉降低后统一朝向上的方向移动每个点,反向调节会导致平台不平;移动平台位置也需要转动Z轴底部的手柄。另外一点不便是平台底部旋钮是光滑的,用手指难以旋转,需要用到六棱扳手。在其他被测3D打印机上,并不存在这种情况。整个过程,略显繁琐。

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三绿SL-D008并没有调平向导 需要参考安装手册调节

da Vinci 1.0 Pro的调平过程相比前代使用数字标识位置的方式,已经做了改进,用“圈”来表示调节量。它实现向导调平和自动检测距离,然而向导中提示的“X.X圈”难以在调节过程中掌握,通常需要二次运行调平向导来做微调,花费更多的时间。
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三纬da Vinci 1.0 Pro调平向导的步和圈并不好掌握

闪铸Finder这样一款小机器实现了自动检测,体现出闪铸对这款机型的诚意——在喷嘴侧面装了一个隐藏式的机械距离传感器,不需要用A4纸检测距离。不过有一点注意的是,它也需要把平台螺丝降到最低,再向上逐渐靠近喷嘴,是单向的调节。

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闪铸Finder自动检测距离和调平效果

最让我们感到意外的是ICEMAN3D的小机器D150,它不仅经过出厂调平,并且没有内置调平程序,不需要做调平。在我们使用两个月左右的时间里,也没有出现平台调平引起的打印粘附问题。
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ICEMAN3D D150并没有提供调平向导

回到本页文章标题中的问题,调平是否是一个必须的步骤?D150成型体积比较小,并不能代表全部的FDM 3D打印机,因为平台面积越大,调平对打印质量的影响也越明显。不过对于这种小型家用的、面向青少年群体的机型来说,自动调平、免调平更简单的操作,将会是趋势。

●打印状态 了解它在做什么
  3D打印机能不能顺利完成模型?要打印多长时间?要用多少材料,耗材够不够用?要获得答案,我们要能够直观地了解3D打印机的工作状况。
  在目前,3D打印机的错误处理和告警机制几乎等于0的情况下,了解更多打印机工作状况有助于更好地把模型打印出来,包括打印过程中查看风扇、喷嘴、平台的状态,材料用量估计、文件名、文件预览、打印进度等信息,而测试中的一些机型给出了更丰富的打印信息,如下表所示。
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弘瑞Z300以曲线显示喷嘴和平台温度,好处是能够看到一段时间内的温度变化,从而了解在错误出现的前一刻机器在什么样的状况中。ICEMAN3D D150则给出了非常丰富的信息,除表中所示还包括切片层数、层厚、填充率、支撑选项等切片软件的设置项,以及一项非常有用的已打印层数。当然,这两款机型全彩的液晶屏,有利于更多、更丰富的信息显示。
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弘瑞Z300显示温度曲线、风扇速度、打印速度、切片信息等

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ICEMAN3D D150图形显示温度、打印层数、打印速度、风扇转速

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滑动屏幕显示更多详细切片信息

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ICEMAN3D D150连接无线网络状态

MakerBot Replicator五代最值得一提的是打印预览,可以在屏幕上直接看到打印出的效果。打印时的材料用量估计和用时估计,也方便使用者更好地安排打印进度。
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打印卡进度、用时和模型预览

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材料用量和切片信息

另外几款机型,我们认为给出了基本的打印状态信息;三绿SL-D008打印过程中看不到文件名,这不得不说是一个遗憾。ICEMAN3D D150、闪铸Dreamer和Finder都是部分支持文件预览功能。D150需要把云库中的内容切片后发送到打印机;闪铸Dreamer和Finder则需要在切片后转存为.gx格式,才能实现打印机上的预览。
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MakerBot Replicator 2X显示运行寿命、喷嘴温度、打印用时

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三绿SL-D008显示喷嘴温度、喷嘴坐标、打印速度、进度和时间

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三纬da Vinci 1.0 Pro显示打印用时、估计用时、喷嘴温度、平台温度

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以及运行时间、WIFI连接信息

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Tinkerine Ditto Pro打印中状态和挤出头温度查看

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闪铸Dreamer打印和无线连接信息

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闪铸Finder打印信息

顺带我们也聊一点打印方式的话题,这在传统的2D打印上正受到消费者热火朝天的关注,比如你的打印机是不是无线的?在3D打印机上,我们认为现在谈手机打印、平板打印还为时尚早,这两种承载物先天就缺乏对3D模型大量细节的展示能力。而从使用的方便性上来说,SD卡/U盘、USB连接、无线网络、有线网络四种方式中具备2种,就符合了我们对“便捷”这两个字的定义。
  另外,MakerBot Replicator五代支持云模型库和手机打印,ICEMAN3D D150则支持手机APP打印、微信打印和联机模型库打印,更多的打印方式提供给用户更多的便捷。
  到这里,我们对9款测试3D打印机做一个安装与操控上的综合评价。在这里说明一点,打印平台的状态目前是支持ABS耗材平台加热,有平台状态显示;不支持ABS耗材平台不加热,不显示平台温度,这一项并不参与评价。

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综合来看,弘瑞Z300、ICEMAN3D D150、闪铸Finder和MakerBot Replicator五代在安装、操控上做得比较完备,调平步骤更为便捷和智能,设备信息和打印状态显示比较完善,不过MakerBot Replicator五代并不支持中文语言。
  闪铸Dreamer使用了彩色液晶触摸屏,在操作、状态查看上比较好,然而初装要费一些功夫,相比之下面向家庭用户的闪铸Finder更人性化。


●体积效率 谁是空间大师
  我们先与这几款3D打印机做第一次的亲密接触,了解它们的更多细节。尺寸最大的是弘瑞Z300,其次是da Vinci 1.0 Pro,MakerBot Replicator五代也属于比较大的体量;最小的是ICEMAN3D D150。闪铸Finder由于机身壁比较“厚”,体积大小处于本次横评的中间位置,而它的成型尺寸是比较小的。

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那么来看成型尺寸,也就是它最大能够打印的体积。这里弘瑞Z300的大体积打印尺寸优势非常明显;MakerBot Replicator 2X和闪铸Dreamer由于是双喷头的机型,在平台边缘到机身框架要留下一个半喷头组件的位置,成型尺寸比单喷头要小一些。
  两款小机型ICEMAN3D D150和闪铸Finder都是较小的打印尺寸,打印模型的大小也受到一些限制。

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那么3D打印机用于打印的空间利用率如何呢?换句话说,是不是能在比较小的占用空间内,打印更大的模型?我们用【成型体积/整机体积】得到的比率——体积效率,来衡量这个指标。
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体积效率对比

从饼图中可以清楚看到,弘瑞Z300的空间利用率最高,接下来是框架结构的三绿SL-D008和开放C型结构的Tinkerine Ditto Pro。三纬da Vinci 1.0 Pro和闪铸Finder的空间利用率低一些。

●颜值与材质 哪种更讨巧?
  桌面型3D打印机的外观和材质有很大变化,更具设计感、向一款成熟的、具有科技感的商品进化。而在结构上变化不大,我们测试的都是方框架结构的3D打印机,不同之处在于是否封闭打印仓。
  弘瑞Z300和三绿SL-D008在机身和框架上几乎全部使用了金属材质,除了打印平台;三绿SL-D008前面板用了磁吸附的亚克力板,起装饰作用。这两款的扣具、轴承这些运动部件,也都使用了金属。对于面向专业用户、设计师一类的机型来说,有更重的打印负荷,更多的金属材料有助于设备的稳定性和耐久度,这在2D打印设备上也经常可以看到。

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弘瑞Z300 机身材质

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弘瑞Z300运动部件

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三绿SL-D008机身材质

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三绿SL-D008金属扣具和直线轴承

MakerBot Replicator 2X和的用料上比较讨巧,在框架上使用金属材料,外层用工程塑料面板覆盖做装饰;运动部件是工程塑料包裹金属轴承。MakerBot Replicator五代则使用了全部金属的运动部件,在框架上则混合使用工程塑料和金属材质。所谓的框架,就是支撑光轴、丝杆、步进电机形成打印空间的结构,以及固定它们的接触部分。
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MakerBot Replicator 2X机身材质

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MakerBot Replicator 2X运动组件

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MakerBot Replicator五代机身材质

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MakerBot Replicator五代运动组件

ICEMAN3D D150混合使用了金属和工程塑料的框架,底板、背板和顶部为金属材质,前面板和侧板为工程塑料。它的运动部件同样是工程塑料包裹金属轴承的方式。而使用ICEMAN3D D150之初,就出现了Y轴光感限位器松动的情况,导致Y轴无法定位原点,给打印带来很大不便。
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ICEMAN3D D150机身材质

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ICEMAN3D D150运动部件 Y轴光感限位器失效

三纬da Vinci 1.0 Pro同样采用了金属的框架,外层覆盖工程塑料外壳。闪铸Dreamer则是大量采用了工程塑料的机身和框架,在机器性能和 成本上做了更好的平衡;而Finder使用了工程塑料的机身和框架,在背板、底板上使用了金属材料。这三款的运动部件,都是工程塑料包裹金属的用料。
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三纬da Vinci 1.0 Pro机身材质

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三纬da Vinci 1.0 Pro运动部件

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闪铸Dreamer机身框架为工程塑料材质

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闪铸Dreamer运动部件

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闪铸Finder机身材质

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闪铸Finder运动部件

值得一提的是Tinkerine Ditto Pro,它的机身和框架使用了大量铝合金与聚酯压制的复合板,有比较好的耐用性和稳定性;白色光面处理的喷漆则比较讨笔者的欢心。
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Tinkerine Ditto Pro使用铝合金+聚酯复合板 白色外观讨喜

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Tinkerine Ditto Pro运动组件

而关于打印仓封闭还是开放式更好在业界存在争议,我们也暂时无法做出判断。封闭仓在隔绝噪音、减少外界影响上有帮助,而开放结构方便打印完成后的操作和维护。而对于打印质量,这两者没有直接的影响。

●结构细节 美观与便捷并重
  我们来了解更多3D打印机的结构和材质细节。打印平台的粘附性,目前很多机型都需要使用美纹纸、贴膜或者胶水来增强平台粘附性。使用了整张美纹纸的三纬da Vinci 1.0 Pro会出现打印品粘连不牢固的现象,而加上胶棒则不易去除;闪铸的Dreamer和Finder平台贴膜也会出现粘连不牢,不过最新的信息是闪铸新款机型配件更换了平台贴膜采用表面更粗糙的新设计,同时升级了Finder的出厂校准程序,不再需要额外增加贴纸,建议对这两款机型有兴趣的用户关注他们的打印平台部分。
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大部分机型打印平台需要贴膜、贴纸、涂抹胶水等处理

那么不使用美纹纸或者贴膜的弘瑞Z300和ICEMAN3D D150,有什么不同呢?D150的打印底板使用了与常见的高硼硅玻璃、亚克力、铝塑板不同的材质,目前我们还不清楚这是什么材料,而它的粘附性非常好,在我们使用两个月的过程中没有出现模型脱落的情况发生;同时也比较容易去除,徒手比较轻松地能够将打印品取下来。
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ICEMAN3D D150打印平台 糙面增加打印品粘附性

弘瑞Z300辅助打印粘附的是水溶性胶水,粘附性非常好;清洁时取出底板用水冲、擦净即可。去除打印品时,附件中的撬棍足够给力,方便把粘附很紧的模型取下来。
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弘瑞Z300随机附赠打印专用胶水 均匀涂抹在平台上可以支持几次打印

而在机型的美感和整洁度上,笔者凭借纯主观的经验,对MakerBot Replicator五代、Tinkerine Ditto Pro和闪铸Finder这三款更有好感。这三款机型加上弘瑞Z300最明显的一点是,打印仓内部空间没有任何裸露的线头,走线被巧妙地隐藏在机身框架中,或是用线排、卡扣固定,干净利落。
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9款3D打印机内部排线效果

关于耗材的放置位置,有内置的比如Replicator五代、Dreamer、Finder和da Vinci 1.0 Pro,有外挂式的比如弘瑞Z300、Replicator 2X、Tinkerine Ditto Pro、D150、SL-D008,各有不同。内置式的,通常耗材仓匹配原装的耗材,选用通用耗材时要考虑料盘的外径和内径;外挂式的对耗材盘尺寸更宽容一些。这是一点点小区别。

●可持续性 设备常用常新
  朋友们使用笔记本电脑、PC,经常遇到的就是软件更新、BIOS更新;FDM 3D打印机正处在快速改进、成熟的时期,我们认为它也需要一个更新机制来保持最新的状态,同时这也是保护消费者投资的一种手段。

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闪铸FlashPrint自动提示更新(当前版本3.7.1)

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三纬XYZware for Pro自动提示更新(当前版本1.1.4.1)

  闪铸Dreamer和Finder、da Vinci 1.0 Pro的打印软件都有自动检测,启动后自动提示新版本是否更新。弘瑞Z300、ICEMAN3D D150、MakerBot两款机型、Tinkerine Ditto Pro软件需要手动检测新版本。
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弘瑞官网下载最新3D打印软件(笔者PC上安装的是Cura 15.04.2 for Hori3D)

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ICEMAN3D软件打印啦 手动检查新版本(当前版本V3.0.4)

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MakerBot官网下载新版本软件Desktop(笔者PC上安装的是V3.9.0.961)

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Tinerine官网下载新版本软件Tinkerine Suite(笔者PC上安装的是Tinerine Suite V1.2)

对于3D打印机固件,闪铸两款机型、ICEMAN3D D150都支持自动检测新版本固件,其中ICEMAN3D D150连接到网络后自动在3D打印机上下载固件并提示更新。弘瑞Z300、MakerBot Replicator五代、三纬da Vinci 1.0 Pro、Tinkerine Ditto Pro则需要手动检测和更新固件,其中弘瑞Z300固件并没有在官方网站提供下载链接,需要从售后支持那里获得新的固件版本。而三绿SL-D008目前暂时不支持固件、软件的更新。

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ICEMAN3D D150在3D打印机上自动提示固件和软件更新

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闪铸两款3D打印机软件自动下载固件

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弘瑞Z300手动导入升级固件

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MakerBot Replicator五代导入并升级固件

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三纬da Vinci 1.0 Pro升级固件 也就是所谓的“韧体更新”

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Tinerine Ditto Pro升级固件

MakerBot Replicator 2X比较特殊,它是MakerBot在2013年推出的机型,目前MakerBot官方已经停止对它的固件更新。在这里我们也要提醒用户这一点。
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MakerBot官网已经声明不再为Replicator 2X开发新固件

在这一部分,来看测试3D打印机的设计与结构方面的综合评价。这里也需要说明,机身尺寸与3D打印机品质无关,不参与评分;外观美感的主观感受因人而异,不参与评分;机身框架、外壳材质,目前对打印品质有什么样的定量影响并无定论,不评价。

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弘瑞Z300在成型尺寸上的优势非常大,同时在体积效率上也做得不错。Tinkerine Ditto Pro的开放式、C型结构也达到了不错的成型尺寸和体积效率;三绿SL-D008在这两个方面也完成了比较好的设计和实现。
  内部走线很体现厂商对3D打印机产品细节的关注,在这方面MakerBot Replicator五代接近完美,在打印仓内看不到任何线头、焊点、电路板。不过,曾经开源的MakerBot、仍然开源的Ultimaker过去是很多3D打印机产品模仿的对象,现在弘瑞Z300、Tinkerine Ditto Pro、ICEMAN3D D150、三纬da Vinci 1.0 Pro和闪铸Finder都有自己独特的设计语言或生产工艺,这种差距已经大大缩小了。


●成型质量 细节分辨率对比
细节分辨率测试,测验3D打印机对模型突出的细节塑造能力。考察能否形成棱柱、能够打印出棱柱尖端、是否能够还原四棱柱形状且没有形变、缺损,是否干净无拉丝。这里打印效果最好的是闪铸Dreamer,干净无拉丝,并且尖端形状还原比较准确。拉丝的情况在弘瑞Z300、MakerBot Replicator 2X、三纬da Vinci 1.0 Pro和Tinkerine Ditto Pro上都存在;弘瑞Z300的棱柱尖端成型质量比较好。
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细节分辨率测试效果对比

MakerBot Replicator五代和三绿SL-D008拉丝较少,不过前者棱柱尖端形状并不规则,后者部分棱柱尖端则出现了变形。ICEMAN3D D150的棱柱尖端并没有打印完成,也有较多的拉丝。

●成型质量 X/Y轴一致性测试
X/Y轴一致性测试,测验3D打印机挤出组件在X/Y方向上的运动稳定性,以及运动的切换衔接。在整体对比中,测试机型都能够比较好地打印出X和Y方向上的薄壁,成型规则。MakerBot Replicator 2X和MakerBot Replicator五代在X/Y壁接近衔接处,出现一些纵向褶皱,不够光滑,我们推测是X/Y步进电机在启动/停止状态切换的瞬间有一点配合上的小问题。Tinkerine Ditto Pro和闪铸Finder尽管不明显,也有类似的情况出现。
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X/Y轴一致性测试效果对比

在看X/Y衔接处,也就是正方体侧面的拐角。弘瑞Z300、MakerBot Replicator五代、闪铸的两款机型都有着比较平顺的边缘,每一层在衔接处都能比较准确地实现X/Y步进电机切换。与之相对比,三纬da Vinci 1.0 Pro略微偶不规则的边缘层出现。三绿SL-D008的衔接处比较毛糙,Tinkerine Ditto Pro也出现了一些这种状况。
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图片说明观察X/Y切换时薄壁的衔接处是否竖直、整齐

ICEMAN3D D150 的薄壁竖直,衔接处不同层厚之间略有错位。

●成型质量 Z轴稳定性测试
Z轴稳定性测试,测验3D打印机丝杆、步进电机的配合稳定性。本次测试的3D打印机,都能够打印出侧壁完整、竖直的立柱,侧壁没有凸起或凹陷。
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Z轴稳定性打印测试直立细棱柱

仔细看立柱的细节,立面都比较光滑,其中弘瑞Z300、MakerBot两款机型、闪铸两款机型的打印效果,接近完美。ICEMAN3D D150打印棱柱的效果则一改前两项测试中表现的缺陷,打印出比较光滑直立的侧壁。
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放大观察棱柱局部细节

另外四款都是在X/Y衔接处出现层与层不对齐,这在前页文章中已经提到过,不在本页测试考虑之内。

●成型质量 跨桥打印效果对比
跨桥打印测试,测验3D打印机在无支撑情况下打印不同长度线条的能力,这项测试的区分度非常高,我们来看对比图。非常明显,弘瑞Z300短桥几乎没有下垂,长桥底部有轻微的下垂;三纬da Vinci 1.0 Pro有着相近的良好的跨桥效果。ICEMAN3D D150则没有完成打印,在打印完两道短桥之后出现堵头现象,打印长桥过程中没有挤出材料。
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正面观察跨桥打印效果对比

MakerBot Replicator五代可见少量下垂的悬丝,与闪铸Dreamer的下垂悬丝量相近。Tinkerine Ditto Pro和三绿SL-D008相近,从最下方短桥开始就出现悬丝,到上方最长桥则有了比较多的悬丝,并且侧面立柱有少许拉丝;闪铸Finder则是有比较多的下垂悬丝,MakerBot Replicator 2X的悬丝更多一些,有一小部分没有完成跨桥动作,垂到了桌面上。从正反两方面对比中,我们能够更清楚地看到这一现象。
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背面观察跨桥打印效果对比

下面来看打印不同倾角的悬空结构时,被测几款3D打印机的表现。

●成型质量 悬空倾角测试
悬空倾角测试,测验3D打印机在没有支撑的情况下,打印不同倾角平面的质量,这项测试与跨桥测试有共通之处,不同在于模型上的30/45/60/70随着俯角的增加,面趋向于水平,打印难度趋向增加。
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悬空倾角打印效果测试 观察上表面

上表面效果,弘瑞Z300在四个角度上都没有什么问题,打印出比较平整的上表面。MakerBot Replicator 五代、da Vinci 1.0 Pro和Tinkerine Ditto Pro与Z300相近,都有着比较平整的上表面。闪铸两款机型,在60度、70度斜面边缘出现了一些凸起;而三绿SL-D008在45/60/70度上都出现了上表面不平整,稍逊一筹。比较奇怪的是MakerBot Replicator 2X,在30/45度上表面出现坑洼,而在60/70度上反而形成了比较平整的表面,我们暂时不清楚它的原因所在。ICEMAN3D D150打印出了比较平整的30/45度斜面,但在更高俯角时出现了堵头,没有完成打印。
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悬空倾角打印效果测试 观察下表面

再来看下表面效果,Tinkerine Ditto Pro可以说是比较完美的,四个角度斜面的下表面都比较光滑。MakerBot Replicator 五代在30/45/60度斜面表现较好,在70度斜面底面上出现一些粗糙。弘瑞Z300、MakerBot Replicator 2X和三绿SL-D008在60/70度上出现粗糙的情况,da Vinci 1.0 Pro、闪铸Dreamer和Finder则是在45/60/70度上都出现了粗糙的下表面。ICEMAN3D D150完成了30/45度比较平整的下表面。

●成型质量 层厚对比
层厚的细节测试,我们采取标称精度与打印测试折衷的办法,并且以高精度为准,标称能够达到0.05mm的给予加分,默认在0.1mm和0.2mm精度下进行对比;0.1mm层厚是目前FDM 3D打印机最常见、支持最广泛的层厚,通常也能给模型提供比较平顺的表面;0.2mm则是在时间紧张、粗糙程度在肉眼可接受范围下的一种常见打印选择。
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0.1mm精度打印效果 弘瑞Z300、ICEMAN3D D150、MakerBot Replicator 2X

我们使用微距镜头拍摄0.1mm层厚细节,看到弘瑞Z300每层厚度比较均匀,层边缘齐整;ICEMAN3D D150层厚度比较均匀,出现了层与层并不对齐的情况,这也是拍摄图片一部分能够看到分层而另一部分虚焦的原因。在MakerBot Replicator 2X上,也出现了分层略微没有对齐的情况。在微距镜头1:1的放大倍率下,层间的错位更容易分辨。
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0.1mm精度打印效果 MakerBot Replicator五代、三绿SL-D008、da Vinci 1.0 Pro

MakerBot Replicator五代分层均匀,层对齐比较准确;三绿SL-D008在纵向出现了一些深浅不一的情况;da Vinci 1.0 Pro层对齐比较准确,然而每层的线条并不平直,出现了少许弯曲。
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0.1mm精度打印效果 Tinkerine Ditto Pro、闪铸Dreamer、闪铸Finder

闪铸Dreamer和Finder打印的方块,层间对齐均匀,线条平直,形成良好的表面光滑程度;Tinkerine Ditto Pro也出现了在纵向深浅不一的条纹。
  再来看0.2mm层厚下被测3D打印机的表现。弘瑞Z300打印的方块仍然保持了均匀一致的层线条,非常规整。ICEMAN3D D150层厚较均匀,不过表面可见一些明显的凸起。MakerBot Replicator 2X层厚均匀然而对齐上并不齐整。

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0.2mm精度打印效果 弘瑞Z300、ICEMAN3D D150、MakerBot Replicator 2X

MakerBot Replicator五代同样有着比较均匀的层厚和对齐,ICEMAN3D D150的层线条相比0.1mm层厚改善很多,更加平直齐整。三纬da Vinci 1.0 Pro也出现了这种情况,在0.2mm层厚下层线条更直,对齐更平整。
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0.2mm精度打印效果 MakerBot Replicator五代、三绿SL-D008、da Vinci 1.0 Pro

另外三款Tinkerine Ditto Pro、闪铸Dreamer和Finder都没有问题,打印出了了均匀的层厚、对齐平整的线条。
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0.2mm精度打印效果 Tinkerine Ditto Pro、闪铸Dreamer、闪铸Finde

相比0.1mm层厚的情况,0.2mm在同等拍摄面积的情况下明显线条数量更少,层厚度更大,模型表面也更粗糙一些。
根据测试机型的标称数据,只有弘瑞Z300、ICEMAN3D D150、三绿SL-D008和Tinkerine Ditto Pro、三纬da Vinci 1.0 Pro五款机型明确标称支持0.05mm层厚的打印精度。
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0.05mm精度打印效果 弘瑞Z300、三绿SL-D008和Tinkerine Ditto Pro

弘瑞Z300在0.05mm层厚精度仍然保持了比较均匀的层厚、层间对齐的齐整,以及比较平直的层线条。三绿SL-D008的层线条平直上有一些问题,导致表面在纵向出现一些不平整。Tinkerine Ditto Pro打印出了比较平直的层线条。ICEMAN3D D150标称了0.05mm层厚支持,但是打印失败出现堵头现象。

●成型质量 尺寸公差验准确
我们在3D打印机常用的、高精度的0.01mm层厚下打印20x20x20mm的立方体,来测量X/Y/Z三个维度上打印成品与设计尺寸的差异,作为尺寸公差的一个体现。
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打印立方体设计尺寸

限于时间关系,我们没有打印更多的模型来统计尺寸公差,这里用一个较小的样本来作为尺寸公差的一个反映。
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弘瑞Z300 X/Y/Z方向打印尺寸

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ICEMAN3D D150 X/Y/Z方向打印尺寸

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MakerBot Replicator2X X/Y/Z方向打印尺寸

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MakerBot Replicator五代 X/Y/Z方向打印尺寸

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三绿SL-D008 X/Y/Z方向打印尺寸

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三纬da Vinci 1.0 Pro X/Y/Z方向打印尺寸

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Tinkerine Ditto Pro X/Y/Z方向打印尺寸

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闪铸Dreamer X/Y/Z方向打印尺寸

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闪铸Finder X/Y/Z方向打印尺寸

打印尺寸与设计尺寸的误差,详见下表。

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可以清楚地看到,MakerBot Replicator五代、闪铸Finder、Tinkerine Ditto Pro是X/Y/Z方向上打印尺寸与设计尺寸误差较小的几款。



●成型质量 支撑打印和去除测试

支撑测试,我们选择了前倾15度的恐龙头骨模型,来测试模型外部支撑(与打印平台接触)和内部支撑(不与打印平台接触)的效果,以及在小孔及细节部位,支撑结构对模型形状能否提供良好的支撑。有的3D打印机支持手动添加支撑,例如闪铸Dreamer和Finder,我们在这里全部测试切片软件自动识别和添加支撑的情况。
  首先需要说明的一点是,支撑结构是由切片软件自动识别模型悬空部分、自动添加的,因此不同3D打印机使用相同的切片引擎会生成相同的支撑结构,不同的切片引擎一般会生成不同的支撑结构。再加上3D打印机对支撑结构、支撑与模型接触面的塑造能力,我们用这样一个打印测试来综合衡量。

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弘瑞Z300 3D打印机恐龙头骨支撑和去除效果

弘瑞Z300是一个比较松散的支撑结构,对模型支撑效果良好,并且比较容易拆除,支撑结构碎裂成小块也方便取出。头部小孔洞内的支撑使用镊子也比较容易去除。上牙部位几乎没有形成支撑结构,因此上牙没有成形而是丝状,比较可惜。最后支撑结构去除比较干净,很少残余。

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MakerBot Replicator 2X 3D打印机恐龙头骨支撑和去除效果

ICEMAN3D D150打印恐龙头骨失败,打印中出现堵头,没有完成整个模型打印。
  MakerBot Replicator 2X的支撑结构同样比较松散,容易去除,对模型主体支撑效果良好。支撑容易拆碎,尤其是在小孔中的支撑结构松散容易去除。在支撑与模型的接触部分留有细小的残余,在这些部位留下细小的毛刺,略微影响模型的视觉效果。值得一提的是它的上牙部分也有细微的支撑结构,打印出了一部分恐龙头骨上牙的形状。

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MakerBot Replicator 五代 3D打印机恐龙头骨支撑和去除效果

MakerBot Replicator五代的支撑结构与Replicator 2X相似,不过明显可见支撑层次更加齐整,对头骨上牙形成更好的支撑效果,打印出更加完整的上牙结构,支撑与模型接触的部分留下的毛刺也更少。Replicator五代的切片完成之后还有一个“切片后处理”的过程,我们推测是对模型外面做了优化,使得支撑去除后模型显得更加光滑。MakerBot对机型的升级和改进确实显而易见。

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三绿SL-D008 3D打印机恐龙头骨支撑和去除效果

三绿SL-D008的支撑结构与弘瑞Z300很相似,但是我们从后部看到一些支撑结构的破损。支撑容易拆去,并且去除的很干净,表面显得比较光滑。小孔中的支撑用镊子可以轻松夹出。同样是上牙部分,几乎没有打印出来。

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三纬da Vinci 1.0 Pro 3D打印机恐龙头骨支撑和去除效果

三纬da Vinci 1.0 Pro的支撑结构明显更加细密,拆除起来略显困难,不过仍然能够去除得比较干净。去除前后的对比中可以看到,支撑对上牙打印有很好的帮助,但是由于比较细密在去除时容易损坏很小的牙齿,比较遗憾。去除小孔中的支撑时遇到一些麻烦,需要比较用力地拆除。

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Tinkerine Ditto Pro 3D打印机恐龙头骨支撑和去除效果

Tinkerine Ditto Pro 3D打印机是交错松散的支撑结构,比较容易拆除,小孔中的支撑也比较容易去除干净。拆除之前可以看到,上牙的部分并没有形成支撑,而是下垂的悬丝对上牙形成了支撑,最后形成了带有悬丝的上牙形状,这并不是自动支撑结构的功劳。

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闪铸Dreamer 3D打印机恐龙头骨支撑和去除效果

闪铸Dreamer的支撑结构最为紧密,几乎是竖立的若干薄壁对模型形成支撑,支撑效果好,不过在拆除时比较费力,尤其是支撑与模型的接触面需要用镊子仔细清理。同时小孔中支撑不易破碎,难以去除。在去除前后对比下,支撑结构能够很好地形成上牙部分,但是拆除时又会带下牙齿结构造成破损。

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闪铸Finder 3D打印机恐龙头骨支撑和去除效果

  闪铸Finder使用与Dreamer相同的切片引擎,支撑结构几乎一样,同样是打印效果好而难以拆除的一类。上牙结构也由支撑结构带下来一部分造成破损。





●细节挑战 鸟笼测试

源于对细节塑造的追求,我们来进行一项挑战测试,用16x16x267mm细小的、内部包含一个小鸟形状的鸟笼模型来打印,考察3D打印机能否完成打印、能否准确地塑造微小的嵌套形状。

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选择这个模型有两点原因,其一是鸟笼模型在Thingiverse.com社区上发布的时候,3D打印爱好者蜂拥而至争相尝试打印,不过有相当一部分打印失败了;另一个原因是这种嵌套的结构在传统工艺上比较复杂,需要拆分成型再进行组合;而得益于逐层制造的好处,3D打印机可以一次成型,而无需考虑结构上更复杂的因素。
  弘瑞Z300打印鸟笼内部的小鸟形状清晰可见,轮廓清晰;鸟笼侧柱很少拉丝,干净利落,形成很好的视觉效果。顶部吊环也能够准确地呈现。

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弘瑞Z300打印鸟笼效果

ICEMAN3D D150打印鸟笼失败,没有塑造出基本的形状。
MakerBot Replicator五代打印同样是立柱的小拉丝偏多,影响了视线到达鸟笼内部。鸟笼外侧的立柱和顶面都有良好的打印效果,内部的小鸟有一个基本的形状。

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MakerBot Replicator五代打印鸟笼效果

MakerBot Replicator 2X的拉丝现象较少,内部的小鸟形状、小鸟站立的支柱都比较清楚,可惜的是顶部的吊环没有打印出来。

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MakerBot Replicator 2X打印鸟笼效果

三绿SL-D008的打印效果比较好,鸟笼侧壁几乎没有拉丝,顶部有少许拉丝存在,吊环顶端略有一些材料堆积;内部小鸟的形状清晰。整体还原程度比较高。

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三绿SL-D008打印鸟笼效果

三纬da Vinci 1.0 Pro打印出了鸟笼的基本形状,内部小鸟有些变形,笼壁和笼顶有一些拉丝,顶部吊环形状不规则,材料在顶端有淤积。

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三纬da Vinci 1.0 Pro打印鸟笼效果

Tinkerine Ditto Pro鸟笼侧壁的立柱出现粗细不均匀的情况,鸟笼顶部有拉丝,吊环形状没有打印出来。内部小鸟也出现了一处拉丝突出,影响了效果。

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Tinkerine Ditto Pro打印鸟笼效果

  闪铸Dreamer也有比较多的拉丝现象,鸟笼顶部有局部出现断裂。同是闪铸的Finder则呈现完全相反的情况,打印出接近完美的鸟笼结构,笼壁干净、几乎没有拉丝,笼顶和吊环的形状还原准确,内部小鸟和站立的支架都非常清楚饱满。

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闪铸Dreamer打印鸟笼效果

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闪铸Finder打印鸟笼效果

在我们最关注的成型质量这部分,区分度比较大。综合情况最好的是弘瑞Z300、MakerBot Replicator五代,Tinkerine Ditto Pro和闪铸Finder也有不错的表现。ICEMAN3D D150出现堵头的情况,一些项目没有完成,打印质量打了折扣。
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到此我们的质量测试还是略感意外的——面向家庭用户的闪铸Finder,在多个质量测试项目中都有出色的表现,这打破了我们对闪铸早期3D打印机的性能表现。

●成型质量 整套模型打印测试
多孔测试来考察3D打印机对不同尺寸和形状的孔洞的塑造能力。由于拉丝的存在,弘瑞Z300、ICEMAN3D D150、MakerBot Replicator 2X和三绿SL-D008的孔洞内部并不干净。在最小的一排孔洞的塑造上,MakerBot Replicator五代、闪铸的两款机型表现的接近完美。而Tinkerine Ditto Pro在最后一排的小孔上有一些没有打印出来,略显欠缺。
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多孔打印测试

正/负圆锥测试弘瑞Z300在形状的塑造上没有问题,不过依然有拉丝存在。表现接近完美的是MakerBot Replicator五代、闪铸两款机型和Tinkerine Ditto Pro。da Vinci 1.0 Pro在圆锥尖端形状塑造不好,并没有形成光滑的尖顶而是有一些变形。ICEMAN3D D150和三绿SL-D008都有些许的拉丝。

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正/负圆锥测试

曲线测试考察3D打印机打印连接处较小而形状复杂的结构时的成型能力。闪铸两款机型打印效果上佳,形状非常规则。所有机型都顺利完成了打印,da Vinci 1.0 Pro打印曲线薄壁出现了一些毛刺,而弘瑞Z300、ICEMAN3D D150和三绿SL-D008则有些许拉丝。

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曲线测试

利刃测试,9款测试机型都能比较好地打印出宽度不同、角度不同的利刃形状,并且形状都比较规则,能够较好地呈现3D模型原貌。

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利刃测试

文字测试,全部机型都能比较好地打印大小不同、正反向的字母X,不过在最小号的X上da Vinci 1.0 Pro形状不规则,闪铸的两款机型和MakerBot Replicator 2X都出现了封顶有漏洞。

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文字测试

悬空测试,考察在不同跨度下打印无支撑的悬空结构的能力。Tinkerine Ditto Pro出现了些许封顶漏洞,其余测试机型都能够比较好地打印出悬空和跨桥结构,外表面也比较光滑。

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悬空测试

裂缝测试,考察3D打印机打印裂缝以及正/负恰好契合形状的效果。在这项测试中被测3D打印机的打印效果相近,没有什么显著差别,能够比较好地还原模型形状

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裂缝测试

螺旋测试,在这项测试中MakerBot Replicator 2X、三绿SL-D008、三纬da Vinci 1.0 Pro出现了螺旋弧度的不规则,有略微形变。除了闪铸Finder之外,螺旋壁之间都有少许拉丝的情况出现。

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螺旋测试

最后综合起来得分最高的是闪铸的小机型Finder,MakerBot Replicator五代和闪铸Dreamer的打印质量也非常出色,而弘瑞则是各方面比较均衡的一个表现。
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●效率测试 分项明察
对于效率测试,我们分别考察在同一台PC上的切片时间、从室内温度预热至默认打印温度的预热时间和打印简单几何形状的时间,是日常打印模型比较耗时的部分。这里有一点需要说明,就是为了方便计时同时减少材料浪费、提高效率,我们把立方体放大到5倍、半圆放大到2倍、圆锥放大到2倍来切片,而打印时仍然用原尺寸的几何模型打印计时。来看对比。
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切片时间对比

切片时间以秒计时。可以明显看到,弘瑞Z300和三绿SL-D008、闪铸Dreamer和Finder有着非常高的切片效率;ICEMAN3D D150的切片效率同样不错,不过在三角形贴片更多的半球和圆锥形状上切片用时明显更长。
  MakerBot Replicator 2X和Replicator五代,不管是正方体、半球还是圆锥的切片时间都是最长的,特别是Replicator五代MakerBot增加了切片后优化的处理,用来提升模型表面的打印质量,这是以牺牲一点切片的效率为代价的。

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预热时间对比

预热时间以秒计时。预热效率简单来说可以认为是加热电阻的升温效率,在测试中观察的情况是闪铸Finder、Tinkerine Ditto Pro的升温很快,以几度为一个台阶跳跃式的提升温度。MakerBot Replicator五代也有比较快的升温速度,不过在预热过程中它的喷头有一个自动与平台校准位置的过程,稍微延长了预热时间。预热最慢的是三绿SL-D008,用了4分48秒。
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3D打印用时对比

最后来看打印时间,以分钟计时。通常打印小模型的时间,在几十分钟的水平,稍大一些的模型需要几个小时,而像弘瑞Z300、MakerBot Replicator五代这种成型体积大的机型,打印大模型可能需要十几二十个小时的时间。总的来说,FDM机型的主要效率因素还是在打印速度上,打印用时占了大头。
  打印立方体最快的是闪铸Dreamer和Finder,接下来就是MakerBot Replicator五代、Tinkerine Ditto Pro和MakerBot Replicator 2X了。ICEMAN3D D150和三纬da Vinci 1.0 Pro相对慢一些。
  打印半球最快的仍然是闪铸家的两款3D打印机,这个时候不同机型的用时明显拉开了差距,弘瑞Z300的用时没有明显延长排到了第三位。MakerBot Replicator五代的用时,相比打印立方体则明显加长了。
  打印圆锥最快的,仍然是闪铸Dreamer和Finder。接下来Tinkerine Ditto Pro、MakerBot Replicator 2X和三绿SL-D008用时明显更长都超过了1个小时。ICMMAN3D D150的用时,则来到了接近2个小时。

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综合起来闪铸Finder、闪铸Dreamer、Tinerine Ditto Pro和弘瑞Z300都有着不错的效率,而比较慢的是ICEMAN3D D150和三纬da Vinci 1.0 Pro。
●切片软件 继承与自成一家
在逐项分析3D打印切片软件之前,我们再来了解一些RepRap诞生之初的故事。在开源时期,3D打印机和切片软件并不是一一对应的,而是两拨人在做,硬件做硬件的开源,软件做软件的适配。做软件的社区还掀起过一场性能比拼,看谁的切片软件、谁的切片引擎最稳定、效率最高;不过这样也带来一个问题,就是切片软件与3D打印机存在兼容性上的问题。
  后来3D打印机商品化之后,解决办法当然很简单,MakerBot专门做自己机型的适配和优化,Ultimaker则将Cura切片软件的作者大卫.布拉姆招致麾下,做Cura引擎的优化和维护。不过,MakerBot的软件已经是闭源软件,而Cura仍然是开源的软件,可以在网络上下载到源代码,所以我们看到国内的3D打印机厂商拿Cura来使用、或者重新做适配和编译后再用,也就不足为奇了。
  弘瑞将Cura做了适配和汉化成为Cura for Hori与Z300相匹配,支持中、英、俄语言界面,中国的玩家用起来更顺手。Cura的设置项是非常丰富的,包括基本的层厚、温度、填充率、支撑选项,还有高级设置和专家设置,例如调节流速、回抽参数、支撑参数,适应普通用户和DIY玩家的不同需求。

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弘瑞Z300切片软件全中文界面

ICEMAN3D的软件“打印啦”做了很好的封装,我们看不到后台代码运行记录,并不知道它使用的哪一种切片引擎。除了基本的设置参数之外,打印啦的界面按钮元素更加丰富,更讨巧家庭用户。另外它有一个非常方便的功能——软件内直接搜索ICEMAN3D模型库、导入并打印,使用体验上佳。

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ICEMAN3D D150切片软件 自成风格 按钮元素更丰富

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ICEMAN3D打印啦内置模型库接口 直接搜索模型、导入并打印

MakerBot Replicator 2X和五代机型使用相同的切片软件MakerBot Desktop,仅支持英文界面。除了打印参数设置和模型库之外,最新版的Desktop集成了玩家社区thingiverse.com和成套更精美的在线模型商店供专业玩家购买,以及包含使用指南、如何更好地进行打印的Learn在线课堂。Desktop是偏重社交和分享的一款工具。

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MakerBot Replicator 2X(左)和MakerBot Replicator五代(右)使用同一款切片软件 明显能看到二者打印平台大小不同

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MakerBot Desktop集成了数字商店(左)和玩家社区(右)

三绿使用原版的Cura做切片软件,仅支持英文语言。参数设置与Cura For Hori相同,包括旋转、缩放、移动的操作也相同。

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三绿SL-D008使用了原版的Cura切片软件

三纬为da Vinci 1.0 Pro机型专门定制了XYZware for Pro,除了支持3D打印还支持激光雕刻功能。XYZware for Pro相对来说是一款比较简单清爽的切片软件,具有通常设定和进阶设定两种模式,包括层厚、填充率、温度、底座、支撑等设置和移动、旋转、缩放的基础操作;一般参数设置相对较少,比较简单,针对进阶用户,可以自行对不同打印部位进行局部精细参数设定,提升打印品质。

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三纬da Vinci 1.0 Pro切片软件和3D打印入门课程

Tinkerine Ditto Pro界面更为简洁,所有与模型相关的设置和操作都是用按钮的方式实现。闪铸Dreamer和Finder使用相同的FlashPrint切片软件,根据安装目录内容来看是重写或者重新封装了切片引擎。除了打印参数和基础操作之外,在闪铸Dreamer机型中FlashPrint增加了模型切割功能,可以将大的模型在FlashPrint中切割分开打印,非常实用。

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Tinkerine Ditto Pro切片软件 清爽而简洁的界面 完全用按钮取代菜单式的打印设置

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闪铸Dreamer(左)和闪铸Finder使用相同切片软件(右) 而Dreamer增加了切割功能

综合来看,被测几款切片软件基本设置项都没有问题,使用上手也比较快。ICEMAN3D D150、MakerBot Replicator五代、Tinkerine Ditto Pro和闪铸Finder四款本身不支持平台加热,软件也就没有监控平台温度的必要。
  ICEMAN3D本身有互联网软件和游戏的制作经验,它的D150和打印啦软件,我们看到ICEMAN3D力图打造为一款简单、方便、好玩的家用设备的努力。MakerBot Desktop软件是它3D打印生态圈的中心,鼓励用户学习、改造(REMIX)、打印、分享,所以对于中国用户来说,在MakerBot Desktop上能直接与国外玩家交流或者分享自己的3D打印乐趣。

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在切片软件上其实使用体验各家不同,而对于打印功能来说不同机型设置项区别很大;对于打印非常重要的几个选项和操作,在测试机型中几乎都有相关设置。


●机型特点 很好很强大
  MakerBot Replicator五代和ICEMAN3D D150支持随机云模型库,将3D打印机联网、登陆在官方社区所使用的用户ID,可以在3D打印机上直接浏览、打印模型。这种在PC上和3D打印机上获得的一致操作感,给用户更多的便捷。
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MakerBot Replicator五代云模型库

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ICEMAN3D D150云模型库

而MakerBot Replicator五代和ICEMAN3D D150的云模型库不同之处在于,MakerBot的个人账号把PC端、移动端和机器端的用户操作全部串联起来。在PC端和移动端浏览thingiverse.com模型社区标记为“喜欢”“准备打印”的模型内容,在机器段都可以联网显示,也就是说用户能够在家里、车上甚至度假的时候随手收藏喜欢的模型,并且立刻在远端打印、或者回到3D打印机旁边时在机器上选择收藏的模型打印。在打印进行中或者完成后,使用者也可以远程访问MakerBot Replicator五代的摄像头拍摄并分享。在我们测试过的3D打印机产品中,这是独一无二的体验。


三纬da Vinci 1.0 Pro则增加了激光雕刻选配件,将挤出头更换为激光头、在XYZware中做相应设置即可在纸板上雕刻出线条图案,普通图片经过转换就可以实现雕刻。

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三纬da Vinci 1.0 Pro激光雕刻效果

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三纬da Vinci 1.0 Pro激光头

在测试机型中,MakerBot Replcator 2X和闪铸Dreamer是双喷头的机型,可以同时打印两种颜色或者同时打印两种材质。

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MakerBot Replicator 2X和闪铸Dreamer双挤出头结构

另外呢,MakerBot Replicator五代、三纬da Vinci Pro 1.0采用了便捷的快拆挤出头设计,不需要任何工具徒手可以快速拆装。

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MakerBot Replicator五代和三纬da Vinci Pro 1.0快拆挤出头

而弘瑞Z300、ICEMAN3D D150、MakerBot Replicator五代、三绿SL-D008和闪铸Finder则采用了快拆打印平台的设计,同样可以徒手快速拆装打印底板,便于维护、便于拆除模型。

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弘瑞Z300、ICEMAN3D D150、MakerBot Replicator五代快拆平台

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三绿SL-D008、闪铸Finder快拆平台

另外,弘瑞Z300、MakerBot Replicator五代和ICEMAN3D D150都支持手机端打印,能够在安卓和iOS系统上使用APP实现对3D打印机的操作。而弘瑞Z300和MakerBot Replicator五代还实现了远程视频监控,更方便了解随时了解打印状态。
  闪铸Dreamer和Finder支持iOS端手机应用“闪乐宝”,能够实现苹果手机上的操作;安卓手机上暂时不能实现远程操控3D打印机。

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最后我们补充一点,3D打印机在遇到材料不足、堵头、断料、断电等意外情况时,会出现什么样的告警或者处理机制。这个加分项,对于工业级的3D打印机来说是必须的,而对于桌面级的设备来说出于成本、工艺的原因,很可能没有,但是这些异常处理又给用户使用带来很大便利。

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弘瑞Z300可以选配UPS电源,实现突然断电后一段时间之内仍保持打印,有时间切换电源。MakerBot Replicator五代的智能挤出头则自动检测材料,实现对材料不足的告警。闪铸Finder宣称对堵头和断料情况有告警和自动停机功能,不过我们在测试中出现堵头时并没有看到告警信息产生;随着这款机型的升级和更新,更多的错误处理功能有可能出现在这款机型上。
  对于3D打印进程中错误的告警和自动处理机制在桌面型FDM 3D打印机上几乎没有,在异常时3D打印机并不能发出告警或者自动停机,导致一些长时间的打印工作仍然需要人值守在3D打印机旁边。


●单机与耗材 成本知多少

最后我们来看一下购机和使用成本,包括标准装3D打印机、挤出头、贴纸/贴膜/胶水、耗材这些购机以及后续使用时可能会消耗、更换所需的花费。3D打印机这一类产品,价格相差比较大,国产与进口耗材成本差异也非常大,不过并不像2D打印中厂商对原装耗材的重视,3D打印机上很容易找到合适的兼容耗材。我们把单机价格作为加权加入评价中,其他消耗品的价格列出来做一个参考。

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根据目前的信息,单机最贵的仍然是MakerBot Replicator五代,弘瑞Z300价格也在万元以上。而面向家庭用户的闪铸Finder和ICEMAN3D D150,明显便宜很多。三纬da Vinci 1.0 Pro是个特例,三纬一向乐于打破桌面式3D打印机的价格坚冰,在CES上直接标示即将上市机器的价格,让科技媒体惊呼;它背后金仁宝集团的全球供应链和制造实力是它保证品质和低价格的基础。
  在耗材上,进口耗材明显比国产耗材贵很多,价格在三到五倍的水平。乐于尝试、动手的朋友可忽略价格差异,自行测试、淘选不同来源和种类的耗材;家庭用户我们建议将耗材价格纳入采购考虑之内,使用原厂配送耗材在匹配和稳定性上要好很多。
  另外一个值得注意的是贴纸、贴膜、胶水,贴膜在去除打印模型时容易破损,胶水则在打印前需要涂抹,都是日常打印消耗量较大的小耗材,并且我们查询的结果显示这类小耗材价格并不低。长时间使用是一笔不小的开销。


●综合评价 明察秋毫做取舍

好了,汇总前面的单项评分之后,我们来看这9款产品的综合整体评分表现。

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1、得分最高的是弘瑞Z300,这款于2015年中期上市的机型目前是弘瑞的主力机型之一。在安装操控、设计结构上都有很好的设计和实现,提供良好的使用和维护体验。成型质量的综合得分最高也是弘瑞Z300,并且它有最大的成型体积和最高的体积效率,在打印大尺寸模型、或者一次打印多个小模型的应用中有独到的优势,新款Z300增加了断电续打功能,断电之后还能继续打印,避免了断电造成的重复打印,符合产品稳定性放在第一位的设计思路。

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弘瑞Z300 3D打印机

2、闪铸Finder则出乎我们意料地得分第二高,它最早于2015年在CES展会上出现的时候我们当时对它还知之甚少。这款小机器打印效率高,在成型质量、安装操控上都有不错的表现,使用简单、简化了很多安装和操作步骤。而且它的价格2999元、130元/千克耗材非常亲民,对家庭用户来说并不是一笔大开支,这是闪铸给青少年群体一份诚意十足的礼物。

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闪铸Finder 3D打印机

3、MakerBot Replicator五代是2014年初上市的机型,MakerBot根据用户反馈持续地做着改进和优化,包括在2015年末面对“质量风波”推出新挤出头Smart Extruder+的应对,有了今天我们看到的结果——在成型质量上给出了很好的答卷。安装操控一改前几代产品的设计,彩色显示屏、模型预览、智能挤出头都开了业界的先河,要知道它到2016年已经上市了两年多时间。不过MakerBot在亚太区设立代表处的消息并未落实,桌面机的销量集中在北美地区、少量在欧洲地区,目前来看短期内中国市场仍然不是MakerBot的重心,国内用户要依靠供应商、服务商提供服务和支持。这与原厂服务有差距,例如界面的中文语言支持短期内还不能实现。

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MakerBot Replicator五代 3D打印机

4、闪铸Dreamer是一款双挤出头机型,它最早在2013年面向海外市场推出,后来同步在国内销售,并且闪铸一直为它提供着持续的更新和修复。触控屏在操作上体验很好;在成型质量上,闪铸Dreamer的表现甚至优于同样是双头的MakerBot Replicator 2X,我们认为这可以解释闪铸Dreamer在海外市场比较受欢迎的原因。当然包括这两款在内,所有的双头机型挤出组件移动空间都要受到多出来一个头的影响,体积效率较低,换来的好处是可以双色或双材料打印。

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闪铸Dreamer 3D打印机

5、三纬da Vinci 1.0 Pro则是2015年末上市,是测试机型中唯一具备激光雕刻功能的3D打印机,体现了三纬对专业用户、创客群体需求的一种探索。各方面比较均衡,而打印效率则稍低,操控体验一般,这两方面让它的亮点打了折扣。而从企业实力来讲,三纬是目前行业实力最强的品牌,背后依托的是金仁宝这样的代工巨无霸。

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三纬da Vinci 1.0 Pro 3D打印机

6、Tinkerine Ditto Pro最早于2014年在加拿大市场上市,这款面向青少年群体教育市场的机型外形讨笔者喜欢,打印质量和效率都做得不错。结构设计巧妙,打印和去除模型也都比较方便。不过这款产品并未正式面向中国市场销售,来自加拿大的品牌在面对新兴市场的进入仍然保有较多的顾虑。

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Tinkerine Ditto Pro 3D打印机

7、ICEMAN3D D150是一款2014年上市的机型,它的优缺点表现的非常明显——打印方式多,支持手机打印、微信打印;3D打印机上操作体验好,软件、固件更新及时,在软件、操控、娱乐性上做得非常好。而它在模型细节塑造上并不好,设计上出现了限位器松动、材料堵头的情况,这又是硬伤。

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ICEMAN3D D150 3D打印机 我们拿到的是白色款

8、三绿SL-D008是三绿实业在2015年三季度推出的机型,在安装、操控上的体验不好,打印质量、打印效率上表现的中规中矩。我们认为,机器的打印体验仍然是使用的基础,然后才是玩FDM材料的多样性。这款机型适合入门玩家,且对价格比较敏感。

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三绿SL-D008 3D打印机

9、MakeBot Replicator 2X属于第四代机型,早在2013年上市的时候包括加热的打印平台、可封闭的打印仓都是为优化ABS材料的打印效果,使用PLA材料打印效果则要逊色不少。它比最早双喷头版的MakerBot Replicator有了较大改动,诠释了如何更好地打印双色/双材质模型,上市之初有着较高的人气。仅仅三年后的今天,PLA材料由于更环保、打印中异味更少而在桌面3D打印机上得到更广泛的使用,加上它比较高的价格,MakerBot Replicator 2X不再像过去那样独撑半边天——Replicator 2X没有变,变的是有竞争力的机型不断涌现出来。

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MakerBot Replicator 2X 3D打印机

总结:前后历时约五个月的测试、整理、写文章,到这里基本上结束了。笔者在最后,还是想写一点这次测试中小小的感受。一些笔者闻名已久的机型,我们并没有获得测试的机会,比如Ultimaker、3D System Cube系列、太尔时代的UP系列,笔者期待未来为大家奉上更多的新机型的解析和介绍。
  近两年,桌面的FDM 3D打印机变化非常大,从同事、朋友、展会现场得到很多的信息,这个品类每三个月到半年时间就有一批新品推出,迭代非常快。噱头、亮点层出不穷,而笔者认为它的核心竞争力还是在于个人/工作室可以承受的价格和稳定的性能品质。逐渐褪去3D打印光环,应用价值开始显露,不稳定的FDM机型很快会被淘汰,例如堵头、机械结构故障、固件错误、传感器失灵这类致命错误,非常影响使用者的心情。
  另外一点,就是关于中国用户的使用习惯,大部分人在第一次接触3D打印机时,一段时间之内非常需要技术支持、售后维护,在这方面国内的一些厂商正在或者已经提供了良好的服务;而在短短半年之前笔者在两次拨打3D打印机售后支持电话时,并没有获得解决问题的办法。这方面海外厂商在国内的工作主要由代理商、经销商做,国内厂商则是直接在售后上有了地理、时效、语言上的优势。
  另外,桌面FDM 3D打印机也面临着“用来做什么”的核心问题,这也是很多潜在消费者的疑问。我们认为,半年之后这个品类还会有一个巨变,那个时候这个问题会有一个答案。不变的,则是“应用为王”,也就是这个品类价值的体现。

鸣谢:南极熊3D打印网对测试结果的肯定与支持,在此表示感谢!
文章转自:中关村在线

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2016-8-12 19:35:02 | 显示全部楼层
吹牛不上税,10微米,单位一定是搞错了,
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2016-8-14 08:16:03 | 显示全部楼层
明显有收弘瑞的钱!
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好长的文章,看的累累累的
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2016-8-30 15:43:18 | 显示全部楼层
差评!!这文章明显功利性很强嘛!收钱了的
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2016-9-22 17:44:28 | 显示全部楼层
这种测评明显不具有代表性,为什么远端的没有测试。而且充满了商业性质。
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