低成本、工程级、全彩色、顶级3D打印方案 ———LJAVUV 固化喷墨 3D 打印机

3D 打印机技术经过多年的发展，已经逐步被社会所接受和认可，3D 打印广泛应用于设计、生产、教育、营销、生活等多个领域，如图1与图2所示，但主流的技术还停留在单色打印阶段，使得3D打印技术的进一步普及存在一定的障碍。之前3D打印技术一直是热门的话题，资本一直追捧，但近几年开始降温，为什么没有人再热提3D打印了，因市场上有“太多”的“3D 打印机”出现，如　“X宝” 、“X东”销售的3D 打印机只需数百元、数千元、数万元，好似3D打印机在国内已普及，这种“假象”迷惑了很多人，热潮已过，媒体就不感兴趣了，资本也不再看好。面对众多产品, 普通用户根本不知如何选购3D打印机，即使一些专业人员有时也有些困惑：欧美老牌厂家如惠普、爱普生、佳能等厂家怎么没急着把3D打印机快速推向市场？我们需要哪类3D 打印机？应该怎样研发3D 打印机？3D 打印机能改变我们多少生活？

其实不难理解，3D打印还需很多技术有待解决。市场上最需要的是那些工程级、全彩色的3D打印机，而不是那些仅能打印“玩具”的3D打印机。 日本Mimaki  3DUJ553 3D 打印机与 Stratasys  J750 3D 打印机的出现，使国内 3D打印机厂家看到了差距，也找到了目标方向。

日本Mimaki  3DUJ553 3D 打印机每台售价超过20万美元，Stratasys  J750 3D  打印机售价更高。而国内市场上面常见的桌面级3D打印机无法实现真彩色打印，国内已有厂家研发出彩色3D打印机但售价超过100万元，另外桌面级3D打印机打印精度太低，如吐丝类 3D打印机，即使稍高端的DLP光固化3D打印机，其分辨率也仅为 1920×1080， 即时采用 4K超高清技术，其分辨率也仅为3840×2160 ，还是不能实现超高像素打印的需求。

日本Mimaki  3DUJ553 3D 打印机如图3 所示，整机尺寸为2250mm×1500mm×1550 mm，重量约70公斤，有用于固化的两个水冷LED-UV灯，800 DPI分辨率和32 微米厚度的标准打印模式，可打印的最大构建尺寸为 508mm×508mm ×305mm。

要了解3D打印机需先了解部份专业词汇。

DPI 是打印分辨率Dot PerInch 的缩写，DPI是指单位面积内像素的多少，也就是扫描精度，目前国际上都是计算一平方英寸面积内的像素。每英寸所打印的点数或线数，用来表示打印机的打印分辨率, 这是衡量打印机打印精度的主要参数之一。一般来说，该值越大，表明打印机的精度约高，如惠普喷墨打印机可提供4800 DPI×1200 DPI 高标准分辨率。

惠普、爱普生、佳能等厂家都可提供高分辨率噴喷墨打印机，分辨率是4800 DPI× 1200 DPI、2880DPI × 2880DPI 、9600 DPI×2400 DPI，如果一台打印机的分辨率是4800 DPI ×1200 DPI, 那么意味着在X方向（ 横向）上，两个墨点最近的距离可以达到1／4800英寸， 在Y方向（ 纵向）上，两个墨点最近的距离可以达到1／1200英寸。工业级别的3D打印机一般精度为720 DPI  ×720 DPI

目前喷墨3D打印原材料丰富，可粘接材料五花八门。

按技术类型分: 粉末粘结成型技术与喷墨直接成型技术。  

粉末粘结成型技术长见粘接材料:  石膏粉、陶瓷粉、砂、金属粉、碳纤维粉、尼龙粉、石墨、陶土等等

墨水多种多样，喷墨直接成型技术长见的墨水有: 纳米金墨水、纳米银墨水、纳米铜墨水、纳米钢墨水、石墨烯墨水、陶瓷墨水、聚合物墨水、生物墨水、绝缘墨水等等。

喷墨3D打印的核心器件是喷墨打印头。噴墨打印头分为两种: 压电式与热发泡。工业级压电式喷墨打印头表面分布着256个到2048个喷孔, 每个喷孔以1000----200000HZ的频率喷射2PL—80PL体积大小的墨滴。喷墨打印头的工作原理决定了喷墨3D打印机具有打印速度快、成型精度高的特点。如今压电式噴墨打印头应用较多。

彩色3D 打印作为3D打印技术的重要研究方向之一，有着良好的应用前景和极大的提升空间。而市场上面常见的桌面级3D打印机无法实现真彩色打印，现有的彩色3D打印机价格昂贵，也就是国外几家大厂可生产，但售价达数百万元对于小企业、创客工作室及个人来说还是奢望。

市场有分工，站在“巨人”的肩上可以看得更远! 市场已有成熟的设备，新产品研发时大可不必重复投资去研发生产，“拿来即用”不是更好？还节约研发费用，专业设备可由专业厂家生产，或找专业厂家配套。普通噴墨打印机技术成熟、市场拥有量大、款式多, 能不能通过升级硬件与软件让普通噴墨打印机既能打印彩色照片，又能打印3D 实物 ？答案是可以的!

笔者以深广联GH理光噴墨打印机为例加以说明，该机打印机的前视图如图4所示:

该机打印机的后视图如图5所示：

普通打印机是在水平面方向打印，若每次打印完成后能解决打印物品垂直方向移动，那问题就好办了。结合电子技术、机械自动化技术、图像处理技术，通过多年的研发，蓝舰影音研发团队解决了各类问题，对普通噴墨打印机升级改造，实现了低成本、工程级、全彩色3D打印方案，暂称之为LJAVUV 固化喷沫 3D 打印机，如图6与图7所示。

读者可通俗的理解: 一个3D实物的构成可以理解为 N 张平面“图片”叠层而成，普通噴墨彩色打印机是在平面打印照片, 每次打印一张，喷墨打印机喷一层就OK。3D 噴墨彩色打印机每次打印一张“照片”，若“照片”厚度为0.02mm(也称之为20微米) , 按此方式打印，若打印10张“照片”叠加，3D实物的厚度可达0.2mm，若打印100张“照片”叠加，3D实物的厚度可达2mm，若打印1000张“照片”叠加，3D实物的厚度可达20mm，若打印5000张“照片”叠加，3D实物的厚度可达100mm，以此类推。3D打印要打多层, 根据需求打印，一层一层的把三维物体盖起，这样就完成了3D实物打印。

   LJAVUV 固化喷沫 3D 打印机具有如下功能特点：

1．6噴头或8喷头可实现1000万颜色以上的全色造型

LJAVUV 固化喷沫 3D 打印机安装有两个水冷LED-UV灯，如图8所示亮红光与蓝光之处。UV固化墨水，把墨水打印在承印物上，在紫外线照射下零点零几秒就可固化，即把墨水变为固体。机器左视图如图9所示：

机器右视图如图10所示：

LJAVUV 固化喷沫 3D 打印机安装6个喷头（以深广联GH理光噴墨打印机为例），如图11所示（一级墨合）：

如图12所示（二级墨合）：

或装8个喷头（以爱普生噴墨打印机为例）。可实现1000万颜色以上的全色造型，打印软件支持爱普生、精工、理光等工业级噴头。打印厚度可设定：20 微米、40微米、50微米等多种。国内已有厂家可提供支持 20个噴头的噴墨打印机，国外已有厂家可提供支持38个噴头的噴墨打印机，打印速度更快，3D 打印机后续升级容易！

２.高精度：兼容多种分辨率，最高可实现5760DPI ；

 3DUJ553打印机分辨率为800 DPI，LJAVUV 固化喷墨 3D 打印机720DPI、800DPI、960DPI、1200DPI、2800DPI、4800DPI、5760DPI 等多种精度可选，打印精度可达到人眼的极限。

3.多种尺寸3D打印，可实现3000 mm×2000 mm ×3000 mm 的超大尺寸3D 大作品打印。

LJAVUV 固化喷墨 3D 打印机是直接选用市场的喷墨打印机二次开发，所以能实现多种尺寸3D打印，如图6与图7所示，如图7所示LJAV 3D 打印机可打印的最大构建尺寸为900mm×600mm×600mm。3DUJ553  3D 打印机可打印的最大构建尺寸为508mm×508mm×305mm 。若直接利用市场3000mm×2000mm 的喷墨打印机二次开发，可以打印3000 mm×2000 mm ×3000 mm 的超大作品。紧追普通噴墨彩色打印机的发展潮流，3D 打印机就可打印出更大3D作品。

4. 应用广泛，配套开发多种易用软件，提供技术支持。

⑴. 应用领域较广：如3D实物打印、医疗教学领域、3维地图、沙盘、军工、城规、测绘、无人机航拍等重多领域, 地形地貌模型的制作等等。

如用无人机航拍的某两个海岛地形地貌用LJAV 3D 打印机打印出的地形地貌模型如图13、图14 所示。

现在上网很方便，用谷歌地图、百度地图查询地形地貌很方便，我们可利用这些免费资源用LJAV 3D 打印机打印需要的3D 地形地貌模型，如图15所示的夏威夷海岛3D 地形地貌模型：

如图16所示的日本富士山3D 地形地貌：

如图17所示的美国总统山3D 地形地貌：

⑵. 广泛用于文化创意、工艺美术、动漫、电影道具、CG艺术、人像、文物的修复与复制、领域等等，使科技与艺术的完美结合！

把普通的平面图片打印成3D实物。如把一幅名画，通过再创作，可以多种理解有多种方案，我们可以以用LJAVUV 固化喷墨 3D 打印机打印出3D模型来，如图18、图19所示。该打印机即能打彩色照片，也能打3D模型。发挥平台的优势，可全彩色3D建模，彩色３维模型切片，出打印图等，有可能实现远大梦想。

5．造价低，这是该3D打印机方案的最大的优势。

如今国内市场上 低、中、高档噴墨打印机售价约 2~30 万元。国产3D打印墨水售价较平，约 200元左右／升，通过打印参数设定，完全能代替进口3D打印墨水，如图20所示的两种墨水对比打印。打印耗材便宜，噴墨打印机已国产化，众多便利条件为研发与生产低成本、工程级、全彩色、顶级的3D打印机创造了条件。

可为客户作3D打印硬件、软件方面的配套，也可承接3D打印服务。比如，根据客户需求，可把市场上已有的喷墨打印机升级改造为直喷式3D打印机，售价在可控范围；也可与平面打印机厂家合作，可开发生产最前沿的3D打印机。

“科技创新”《电子报》一直走在最前沿！ 笔者记得上世纪80年代, 本报就推出了系列卫星接收机制作的技术性文章；上世纪90年代,大屏幕电视、投影机还是天价，本报已有系列文章介绍通过3寸~7寸液晶屏来改制彩投, 或小尺寸CRT彩电通过光学放大等技术来获得更大的画面，让很多电子爱好者提前尝鲜大屏幕投影电视。2008年本报有DIYLED高清投影机的技术性文章与制作，这几年LED 投影机才开始在各个领域大量运用。某些方法看起来虽然“土”一些，但很实用，费用也低很多，在新技术的宣传与普及方面《电子报》一直是走在最前沿，相信 3D打印机部份文章的介绍可能会让更多的小企业、创客工作室及个人、以及读者从中受益！