近年來，隨著數(shù)控技術(shù)的普及和成本降低，數(shù)控雕刻機、數(shù)控車床乃至五軸數(shù)控加工中心等能夠輕松將材料加工成產(chǎn)品的設(shè)備，受到了廣大用戶的歡迎和追捧。 DIY數(shù)控雕刻機 也可用。多年來，3D數(shù)控雕刻機已成為愛好者們的熱門話題之一。然而，最近低成本的數(shù)控雕刻機……3D打印機和硬件和軟件的開源使得3D打印機是一個熱門話題。
3D數(shù)控雕刻機
CNC是計算機數(shù)控的縮寫，指的是計算機控制的加工設(shè)備。這項技術(shù)能夠利用計算機將加工數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑C械加工設(shè)備，從而實現(xiàn)高精度的銑削、車削、磨削、鉆孔等加工。它還可以在一臺設(shè)備上實現(xiàn)多種加工工序。這類設(shè)備種類繁多，功能各異。常用的有CNC加工中心、CNC車床和CNC雕刻機。它們的控制系統(tǒng)能夠處理由控制代碼或其他符號指令組成的程序，并通過計算機將其轉(zhuǎn)換為代碼，使機床執(zhí)行預(yù)定的動作，最終通過刀具切削將毛坯加工成半成品或成品。
大多數(shù) DIY 愛好者3D數(shù)控雕刻機通常有2到5個軸，其中最常見的是三軸數(shù)控雕刻機。它主要由機架、電機、傳動機械部件、主軸和控制系統(tǒng)組成。其基本工作原理是：控制系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和處理，并將其轉(zhuǎn)換為電信號來驅(qū)動電機。電機驅(qū)動傳動機械部件，使主軸上的刀具或工件能夠在X、Y和Z三個方向上移動。高速旋轉(zhuǎn)的刀具將所需的工件材料切削掉（見圖1）。三軸數(shù)控雕刻機通常用于對大塊材料進(jìn)行鉆孔、銑削和切割。切削刀具可以是傳統(tǒng)的合金刀具，也可以是激光刀具。可以說，傳統(tǒng)的數(shù)控技術(shù)是一種減材制造技術(shù)，即通過一點一點地去除毛坯材料來獲得成品。
圖1
3D打印機
如果說傳統(tǒng)數(shù)控技術(shù)是減材技術(shù)，那么3D打印機甚至采用了加法技術(shù)。3D打印技術(shù)起源于1世紀(jì)末，之后發(fā)展的各種快速成型設(shè)備價格極其昂貴。直到最近，數(shù)控技術(shù)開源，快速成型專利期過后，國外廉價的3D打印機不斷涌現(xiàn)。浪潮也開始進(jìn)入國內(nèi)市場，各種簡單的3D打印機已經(jīng)進(jìn)入了愛好者的視線。
3D打印機是一種快速成型設(shè)備，其基本原理可以看作是傳統(tǒng)CNC與打印機的結(jié)合，利用數(shù)控CNC技術(shù)將模型文件轉(zhuǎn)化為框架的空間位移，從而實現(xiàn)快速成型。3D打印噴嘴可以粘合粉末狀的金屬或塑料。材料，通過逐層打印構(gòu)造物體。使用噴墨打印機打印時，數(shù)字文件被傳輸?shù)酱蛴C。打印機解釋后，將一層墨水噴到紙張表面，形成二維圖像。當(dāng)3D打印過程中，軟件通過計算機輔助設(shè)計技術(shù)（CAD）完成一系列數(shù)字切片，并將這些切片的信息傳輸?shù)?D打印機。3D打印機堆疊連續(xù)的薄層以形成固體物體。3D打印機與傳統(tǒng)打印機的區(qū)別在于，它使用的“墨水”是實實在在的原材料。
薄層堆疊的方式有多種，常見的有以下3種方式。
1.“噴墨”方式：3D打印機噴嘴噴出一層非常薄的液態(tài)塑料材料，然后將其置于紫外線或激光下固化，然后托盤下降很小的距離以便下一層堆疊起來。如此不斷堆疊直到完成（見圖2）。
圖2
2、“熔融成型”法：不需要額外的固化過程，直接在噴嘴中將塑料熔融，利用壓力將塑料擠出、沉積堆疊，并在空氣中冷卻成型（見圖3）。
圖3
3、“粉末燒結(jié)”法：將粉末顆粒噴灑在托盤上，形成非常薄的粉末層，再噴灑液態(tài)黏合劑使其固化，或者通過激光、電子流等方式將粉末層熔化、燒結(jié)、固化，一層一層堆疊起來。采用這些方式打印時，如果打印物含有孔洞、懸臂等復(fù)雜結(jié)構(gòu)，則需要在打印過程中加入凝膠或其他物質(zhì)來提供支撐或占據(jù)空間，打印完成后需要清除這部分空間。打印介質(zhì)種類繁多，有塑料、金屬、陶瓷、橡膠、食物，甚至還有利用人體細(xì)胞的器官。
競品對比
從工作原理的比較可以看出，兩者各有優(yōu)缺點。數(shù)控雕刻機可以加工現(xiàn)有的型材或半成品，對材料的要求不高，加工材料易得且價格低廉，可以是金屬、木材、石材、塑料等，而且尺寸可以相當(dāng)大。3D打印機需要特殊的打印耗材，打印成本高昂且難以實現(xiàn)大幅面打印。數(shù)控雕刻機適用于工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)、模具制造、手工藝品生產(chǎn)、廣告行業(yè)、業(yè)余零件制作等。3D數(shù)控雕刻機受限于材料，其制作的產(chǎn)品也相對脆弱，例如“熔融成型”機，耗材主要為塑料，產(chǎn)品硬度無法與金屬媲美，一般適用于模型手工制作、個性化工藝品制作、產(chǎn)品樣品制作、古代化石修復(fù)等。數(shù)控雕刻機在工作時需要準(zhǔn)備合適的型材或半成品，但3D打印機則不然。打印出來的物品仿佛憑空出現(xiàn)，這深受設(shè)計師們的喜愛。從結(jié)構(gòu)上看，兩者并無太大區(qū)別，都采用了由X、Y、Z三軸組成的框架結(jié)構(gòu)。主要區(qū)別在于數(shù)控雕刻機使用主軸和刀具來銑削材料。3D打印機使用噴嘴來積累材料。
