創客之路之進階創客工具篇（二）

之前兩篇創客之路的文章中，我們都講到了ICNC，一種桌面級的數字加工工具。今天我們來綜合的了解到底什么是數字加工工具，以及如何用數字加工工具完成我們的創意和想法。

在深入了解數字加工工具前，我們了解一些常用的術語詞匯。

CAD：Computer Aided Design，即計算機輔助設計。通過CAD軟件我們能夠設計和繪制2D或3D的平面圖或立體圖。

CAM：Computer Aided Manufacture，即計算機輔助制造。通過CAM軟件我們能夠將得到的設計的CAD文件轉換為機床可以識別的代碼文件（比如GCode）。

CNC：Computerized Numerical Control，數控機床控制器。一般CNC就是指數控機床，也可以是指數控機床的控制器，就是讀取GCode代碼并利用機器實現加工的。

數字加工工具的原理就是在電腦上完成創意想法（使用CAD軟件）然后在對應的軟件里面，將文件轉換成數字加工工具可以識別的代碼（使用CAM軟件），然后將代碼放進數字加工工具中，讓創意實現。

常見的2D CAD軟件有：AutoCAD、illustrator、CorelDRAW、Inkscape這些矢量繪制軟件，其中Inkscape是開源的圖形設計軟件。另外就是普通的位圖設計軟件，最突出的就是Photoshop，當然windows自帶的畫寫板也是不錯的。

常見的3D CAD軟件有： solidworks、sketchup、3Dmax等。

這些2D、3D的CAD軟件設計的內容均可以用來給我們的數字加工工具使用。而CAM軟件根據不同的產品，往往有不同的CAM軟件，一般與具體的產品配套使用，大多數產品一般都有獨立的CAM軟件。

好，在了解基礎概念后，進入今天最重要的主題！

數字加工工具三劍客：數控機床、3D打印機、激光切割機。

一、數控機床

CNC（Computer Numerical Control）通常情況下指的就是數控機床，是指通過事先編輯的精確指令進行自動加工的機床。數控機床最早起源于1940年的美國，并在20世紀的后50年不斷發展。現在的數控機床精度高、加工效率高、能實現多種造型的加工。

數控機床帶來的影響是巨大的，大至飛機、導彈，小至精密芯片都離不開數控機床的幫助，我們可以認為沒有現代數控機床的繁榮發展就沒有現代璀璨的工業文明。

數控機床可以通過軸數來區別，平時最常見的，同時數量也最多的數控機就是三軸數控機床，就是指具有3個移動軸的機床；普通車床，就是其中一個移動軸用旋轉軸替代；而五軸加工中心則是具有3個移動軸，2個旋轉軸的加工機床。

車床與五軸加工中心

在創客實踐過程中，我們往往需要考慮到不同的材質，來獲得不同的外觀和加工效果，數控機床是使用高速旋轉的刀具實現創意制作，針對不同材質的加工具有得天獨厚的優勢。同時數控機床還能自行雕刻電路板，是創客創意實現的一大法寶。

在創客之路上里，高精度的桌面數控機床能讓創客之路更具創造力。

Tips1：在創客領域，桌面數控機床一定要選用操作簡單易用的，過去的數控機床大多使用并口接口的電腦來控制（并口早在21世紀第一個十年就淘汰了），操作非常的不方便，另外一定要考慮產品的安全性，敞開式的桌面CNC噪音大且安全沒有保證；

Tips2：在使用桌面CNC的時候，部分刀具比較鋒利，要注意操作安全；

Tips3：需要電路板應急的時候，不妨試著用CNC雕刻一塊電路板來驗證你的Demo作品吧。

二、3D打印機

3D打印技術近些年非常的火熱，我們從3D打印的原理、應用和小技巧向大家介紹這類產品。

3D打印機的原理：3D打印是通過計算機控制實現增材加工的一種方式。增材的方式有很多，我們以最常見的FDM和SLA來介紹3D打印技術。

FDM(Fused Deposition Modeling 熔融沉積)

FDM熔融層積成型技術是將絲狀的熱熔性材料加熱融化，同時三維噴頭在計算機的控制下，根據截面輪廓信息，將材料選擇性地涂敷在工作臺上，快速冷卻后形成一層截面。一層成型完成后，機器工作臺下降一個高度（即分層厚度）再成型下一層，直至形成整個實體造型。

SLA(Stereo Lithography Apparatus 光敏樹脂選擇性固化)

在液槽中充滿液態光敏樹脂，其在激光器所發射的紫外激光束照射下，會快速固化（SLA用的是紫外激光）。在成型開始時，可升降工作臺處于液面以下，剛好一個截面層厚的高度。通過透鏡聚焦后的激光束，按照機器指令將截面輪廓沿液面進行掃描。掃描區域的樹脂快速固化，從而完成一層截面的加工過程，得到一層塑料薄片。然后，工作臺下降一層截面層厚的高度，再固化另一層截面。這樣層層疊加構成建構三維實體。

3D打印機的應用：一般我們可以用3D打印機制作任何你想象到的形狀，不管是復雜的人體牙齒，還是精細的飛機發動機都可以實現。

一般民用級別的3D打印機受限于材質本身（一般材質為PLA、ABS、樹脂等），無法制作出金屬質感或者木工效果，也無法在材料的強度上得以提升，另外一般為了產品的精細的程度，不得不犧牲加工時間。這讓3D打印給了創客們無垠的創造星空，卻又同時讓創造戴上了鐐銬。

Tips：3D打印素材一般為三維模型，可以通過資源庫下載、自建模型或者3D掃描的方式獲得。

近些年的發展讓3D打印社區非常多，我們可以在各種社區上下載對應的資源模型。（首推國外的www.thingiverse.com）

牙齒的模型直接建模是非常困難的，這個時候我們會用到三維掃描儀來獲得目標的模型文件，這降低了復雜模型的建模門檻。

三、激光切割機

激光切割機的本質是一款二軸的數控機床，只不過激光切割機將數控機床上的刀具，替換成了激光刀，通過高密度的激光刀實現耗材的雕刻和切割。

激光切割機沒有CNC加工耗材廣泛，也不如3D打印能實現多種立體造型和復雜曲面。但是激光切割機最大的優勢就是使用激光的過程中不用接觸物體表面，這讓激光能變的非常快。

另外在數字加工工具中，因為激光切割機的素材不涉及到3D文件的設計，所以軟件的使用和硬件的操作都更加簡便，使用門檻更低，更易被學生掌握。

Tips：在創客領域，激光切割機選用帶有攝像頭功能的將能更好的排版耗材，也更方便使用。激光管功率和幅面都不用特別大，只要夠用就行了。

總結：在了解完三類數字加工工具后，在創客實踐的大環境里面，我們希望通過幾個維度的比較能給讀者更直觀的體驗。

綜上：數字加工工具三劍客，小編認為是創客實踐過程中非常重要的利器，只要使用得當必然可以讓創客之路走的更加順風順水。

本篇的最后，剖析一個精品小案例。

3D打印燈和鋼鐵俠燈

3D打印燈的底座使用ICNC雕刻櫸木臺，用3D打印完成了一個綠色透光度較高的燈罩，然后頂部的亞克力用iLaser切割。想要3D打印的透明度再高一些就使用更小的填充密度（使用2%的填充密度，有奇效）鋼鐵俠燈的底座使用ICNC雕刻9mm的奧松板制成，鋼鐵俠的圖案則是使用iLaser制作而成。

一個完整的創客產品除了他們精美的外殼以外，我們希望他們能具有聲光電的效果，也希望它們能夠變的更加智能，能夠更加貼近我們的生活。

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