三年前，我撰写了一系列名为“3D 打印入门”的文章，讨论了当时业余爱好者 3D 打印市场的硬件和软件现状。这是一个发展极其迅速的行业，自从我写了那些专栏文章以来，已经发生了很大的变化。事实上，变化如此之大，以至于第一篇文章仅作为引言，介绍可能会分为三到四部分的关于当前 3D 打印现状的系列文章。在接下来的文章中，我将更深入地探讨特定的 3D 打印主题，因此请将本文视为对这些主题的概述和抢先预览。《Linux Journal》关注的是 3D 打印这个大话题，因此我将从 Linux 用户开源的角度来探讨这个话题，并坚持使用在 Linux 中可用的工具。

在关注 3D 打印行业的过程中，最让我感兴趣的事情之一是它与 Linux 发行版的故事是多么相似。在我三年前的文章中，我讨论了构建业余爱好者 3D 打印运动的所有开源基础，从 RepRap 3D 打印机开始——这是一款开源 3D 打印机，旨在尽可能多地构建自己的部件。基本上，你今天看到的所有其他 3D 打印机都可以追溯到 RepRap 系列。然而，现在商业利益已在业余爱好者领域占据主导地位，即使大多数打印机的初始设计都来自 RepRap，但您不再能够下载 3D 打印机的硬件计划来进行改进，这已不再是理所当然的事情。即便如此，您仍然可以找到重视其开源根基的流行 3D 打印机，在我的关于硬件的后续文章中，我将重点介绍流行的 3D 打印机，并指出哪些打印机仍然依赖开源硬件和开源软件。

关于开源软件，许多 3D 打印机仍然依赖开源软件来运行。开源 3D 打印软件运行良好，所以我可以理解为什么许多公司更愿意专注于他们的硬件，并使用常见的、流行的且功能强大的开源选项。也就是说，市场上的一些 3D 打印机，尤其是来自大型公司的那些，附带了他们自己的专有软件，您必须与打印机一起使用。

在过去几年中，3D 打印世界的硬件方面可能变化最大。三年前，许多流行的 3D 打印机仍然主要以套件形式购买，在某些情况下，它们不仅需要用螺丝刀、扳手和卡尺进行组装，甚至可能还需要一些焊接。许多打印机还大量采用了 RepRap 的方法，即拥有许多 3D 打印部件。那些偏离 RepRap 方法的打印机仍然经常使用激光切割木材。无论哪种情况，最终的结果是 3D 打印机看起来和感觉起来更像是一个业余电子项目，而不是消费产品。如今，大多数流行的打印机看起来更像是消费电器，而不是业余项目。电线和电子设备都隐藏起来了。外壳本身由喷漆木材、金属或玻璃制成，如果打印机上有任何塑料部件，它们更可能是注塑成型而不是打印出来的。

图 1. 原始 Ultimaker

图 2. 当前 Ultimaker 2

三年前，3D 打印机的校准在很大程度上仍然是手动操作。调平打印床可能需要使用卡尺或塞尺，同时调整打印床每个角落的螺丝。调整打印机上的 Z 轴通常也需要在打印机上的某个地方调整螺丝。在某些情况下，您甚至可能需要用螺丝刀调整 3D 打印机电子设备上的步进电机控制，以拨入适当的电压。由于许多打印机都是套件，因此组装过程的很大一部分包括在构建打印机时进行硬件的平方、居中和校准。如今，大量的工程努力已投入到尽可能多地自动化校准。一些打印机可以自动感应打印床并在软件中进行调平。更精细的 Z 轴调整通常可以在软件中进行，以及更精细的调整，例如步进电机电压。大多数打印机现在都是组装好后出售的，并且大多数校准已经完成。

三年前，挤出机设计主要基于 Thingiverse 上的 Wade's 挤出机设计，并且包含许多 3D 打印部件，包括齿轮。尽管每个人都在关注商业打印机拥有的多挤出机支持，但它仍然处于原型阶段。大多数热端都有 0.5 毫米的喷嘴，0.3 毫米的层高是常态。如今，挤出机已经从带有大型齿轮的 3D 打印部件转向直接驱动耗材进入热端的机加工部件。现在，许多高端业余爱好者打印机都可以选择双挤出机。也就是说，如今大多数热端仍然使用 0.3 毫米到 0.5 毫米的喷嘴进行挤出，尽管平均打印机预计能够以 0.1 毫米或 0.2 毫米的层高进行挤出。

可打印材料的变化是 3D 打印领域最新且最令人兴奋的创新领域之一。三年前，ABS 和 PLA 塑料是您唯一的真正选择。现在您有了多种选择：夜光 PLA；水溶性 PVA；多种不同类型、强度和柔韧性不同的尼龙耗材；柔性 Ninjaflex 耗材，其行为更像橡胶而不是塑料；金属 PLA 耗材，其中嵌入了铜、黄铜或青铜粉末，可以像纯金属部件一样进行抛光和精加工；甚至还有带有碳纤维或竹纤维的 PLA 耗材。消费级 3D 打印机的一个前沿类别甚至已经出现，它使用液态树脂进行打印，并允许实现新的精细细节水平。

尽管过去三年 3D 打印软件的改进可能不如硬件变化那样引人注目，但这并不会降低它们的趣味性。三年前，一般的软件工作流程包括下载或构建 STL 格式的 3D 模型，然后将其加载到切片工具中，例如开源 Slic3r 软件，您需要根据打印机的性能、您正在使用的耗材以及打印的总体设置手动配置该软件。切片器会将模型切片成各个层，然后将每一层转换为一系列 GCODE 命令，例如打印机可以理解的步进电机运动。然后，将 GCODE 加载到第二个软件中，例如开源 Printrun 软件，该软件能够与您的打印机通信，为您提供手动控制，并将您的 GCODE 发送到打印机，以便它可以开始打印。这些工具可以使用，但它们需要相当深入地了解打印机的各个怪癖。

尽管 Slic3r 和 Printrun 仍然存在，但如今，其他开源项目（例如 Cura）正逐渐成为首选的开源工具。Cura 将切片、通信和打印机的手动控制集成在一个界面中，并且还添加了对象的精美 3D 可视化效果，因此可以更轻松地旋转、操作和调整大小。它还附带了许多流行打印机的打印机配置文件，以及在您首次启动时运行的向导，因此首次设置打印机要容易得多。

开源软件方面的另一个有趣的创新是一个名为 OctoPrint 的程序，它提供了一个基于 Web 的界面来远程控制您的打印机。它可以运行在普通计算机上，但更适合在 Raspberry Pi 上运行。它支持 Raspberry Pi 摄像头以及大多数在 Linux 中运行的现代网络摄像头，因此您不仅可以在网络上观看打印机的打印过程，还可以轻松生成打印过程的延时电影，以便一遍又一遍地观看。

图 3. OctoPrint

如您所见，自从上次我与 Linux 讨论 3D 打印以来，已经发生了很多变化。在我的下一篇专栏文章中，我将更详细地讨论 3D 打印的硬件方面，然后是一篇关于开源 3D 打印软件的文章。我将以一篇逐步介绍如何在 Raspberry Pi 上设置 OctoPrint 的专栏文章来结束本系列。我希望在本系列结束时，如果您仍在犹豫是否购买 3D 打印机，您将被说服现在是开始行动的时候了，并且您将对那里有什么有一个很好的了解，以便您可以立即开始。