创客之路之进阶创客工具篇（二）

之前两篇创客之路的文章中，我们都讲到了ICNC，一种桌面级的数字加工工具。今天我们来综合的了解到底什么是数字加工工具，以及如何用数字加工工具完成我们的创意和想法。

在深入了解数字加工工具前，我们了解一些常用的术语词汇。

CAD：Computer Aided Design，即计算机辅助设计。通过CAD软件我们能够设计和绘制2D或3D的平面图或立体图。

CAM：Computer Aided Manufacture，即计算机辅助制造。通过CAM软件我们能够将得到的设计的CAD文件转换为机床可以识别的代码文件（比如GCode）。

CNC：Computerized Numerical Control，数控机床控制器。一般CNC就是指数控机床，也可以是指数控机床的控制器，就是读取GCode代码并利用机器实现加工的。

数字加工工具的原理就是在电脑上完成创意想法（使用CAD软件）然后在对应的软件里面，将文件转换成数字加工工具可以识别的代码（使用CAM软件），然后将代码放进数字加工工具中，让创意实现。

常见的2D CAD软件有：AutoCAD、illustrator、CorelDRAW、Inkscape这些矢量绘制软件，其中Inkscape是开源的图形设计软件。另外就是普通的位图设计软件，最突出的就是Photoshop，当然windows自带的画写板也是不错的。

常见的3D CAD软件有： solidworks、sketchup、3Dmax等。

这些2D、3D的CAD软件设计的内容均可以用来给我们的数字加工工具使用。而CAM软件根据不同的产品，往往有不同的CAM软件，一般与具体的产品配套使用，大多数产品一般都有独立的CAM软件。

好，在了解基础概念后，进入今天最重要的主题！

数字加工工具三剑客：数控机床、3D打印机、激光切割机。

一、数控机床

CNC（Computer Numerical Control）通常情况下指的就是数控机床，是指通过事先编辑的精确指令进行自动加工的机床。数控机床最早起源于1940年的美国，并在20世纪的后50年不断发展。现在的数控机床精度高、加工效率高、能实现多种造型的加工。

数控机床带来的影响是巨大的，大至飞机、导弹，小至精密芯片都离不开数控机床的帮助，我们可以认为没有现代数控机床的繁荣发展就没有现代璀璨的工业文明。

数控机床可以通过轴数来区别，平时最常见的，同时数量也最多的数控机就是三轴数控机床，就是指具有3个移动轴的机床；普通车床，就是其中一个移动轴用旋转轴替代；而五轴加工中心则是具有3个移动轴，2个旋转轴的加工机床。

车床与五轴加工中心

在创客实践过程中，我们往往需要考虑到不同的材质，来获得不同的外观和加工效果，数控机床是使用高速旋转的刀具实现创意制作，针对不同材质的加工具有得天独厚的优势。同时数控机床还能自行雕刻电路板，是创客创意实现的一大法宝。

在创客之路上里，高精度的桌面数控机床能让创客之路更具创造力。

Tips1：在创客领域，桌面数控机床一定要选用操作简单易用的，过去的数控机床大多使用并口接口的电脑来控制（并口早在21世纪第一个十年就淘汰了），操作非常的不方便，另外一定要考虑产品的安全性，敞开式的桌面CNC噪音大且安全没有保证；

Tips2：在使用桌面CNC的时候，部分刀具比较锋利，要注意操作安全；

Tips3：需要电路板应急的时候，不妨试着用CNC雕刻一块电路板来验证你的Demo作品吧。

二、3D打印机

3D打印技术近些年非常的火热，我们从3D打印的原理、应用和小技巧向大家介绍这类产品。

3D打印机的原理：3D打印是通过计算机控制实现增材加工的一种方式。增材的方式有很多，我们以最常见的FDM和SLA来介绍3D打印技术。

FDM(Fused Deposition Modeling 熔融沉积)

FDM熔融层积成型技术是将丝状的热熔性材料加热融化，同时三维喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息，将材料选择性地涂敷在工作台上，快速冷却后形成一层截面。一层成型完成后，机器工作台下降一个高度（即分层厚度）再成型下一层，直至形成整个实体造型。

SLA(Stereo Lithography Apparatus 光敏树脂选择性固化)

在液槽中充满液态光敏树脂，其在激光器所发射的紫外激光束照射下，会快速固化（SLA用的是紫外激光）。在成型开始时，可升降工作台处于液面以下，刚好一个截面层厚的高度。通过透镜聚焦后的激光束，按照机器指令将截面轮廓沿液面进行扫描。扫描区域的树脂快速固化，从而完成一层截面的加工过程，得到一层塑料薄片。然后，工作台下降一层截面层厚的高度，再固化另一层截面。这样层层叠加构成建构三维实体。

3D打印机的应用：一般我们可以用3D打印机制作任何你想象到的形状，不管是复杂的人体牙齿，还是精细的飞机发动机都可以实现。

一般民用级别的3D打印机受限于材质本身（一般材质为PLA、ABS、树脂等），无法制作出金属质感或者木工效果，也无法在材料的强度上得以提升，另外一般为了产品的精细的程度，不得不牺牲加工时间。这让3D打印给了创客们无垠的创造星空，却又同时让创造戴上了镣铐。

Tips：3D打印素材一般为三维模型，可以通过资源库下载、自建模型或者3D扫描的方式获得。

近些年的发展让3D打印社区非常多，我们可以在各种社区上下载对应的资源模型。（首推国外的www.thingiverse.com）

牙齿的模型直接建模是非常困难的，这个时候我们会用到三维扫描仪来获得目标的模型文件，这降低了复杂模型的建模门槛。

三、激光切割机

激光切割机的本质是一款二轴的数控机床，只不过激光切割机将数控机床上的刀具，替换成了激光刀，通过高密度的激光刀实现耗材的雕刻和切割。

激光切割机没有CNC加工耗材广泛，也不如3D打印能实现多种立体造型和复杂曲面。但是激光切割机最大的优势就是使用激光的过程中不用接触物体表面，这让激光能变的非常快。

另外在数字加工工具中，因为激光切割机的素材不涉及到3D文件的设计，所以软件的使用和硬件的操作都更加简便，使用门槛更低，更易被学生掌握。

Tips：在创客领域，激光切割机选用带有摄像头功能的将能更好的排版耗材，也更方便使用。激光管功率和幅面都不用特别大，只要够用就行了。

总结：在了解完三类数字加工工具后，在创客实践的大环境里面，我们希望通过几个维度的比较能给读者更直观的体验。

综上：数字加工工具三剑客，小编认为是创客实践过程中非常重要的利器，只要使用得当必然可以让创客之路走的更加顺风顺水。

本篇的最后，剖析一个精品小案例。

3D打印灯和钢铁侠灯

3D打印灯的底座使用ICNC雕刻榉木台，用3D打印完成了一个绿色透光度较高的灯罩，然后顶部的亚克力用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）钢铁侠灯的底座使用ICNC雕刻9mm的奥松板制成，钢铁侠的图案则是使用iLaser制作而成。

一个完整的创客产品除了他们精美的外壳以外，我们希望他们能具有声光电的效果，也希望它们能够变的更加智能，能够更加贴近我们的生活。

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