Post by 橡皮泥 on 2017-07-06
在3D打印爱好者的圈子里，有一位名叫Olaf Diegel的瑞典大学教授以善于（或者喜欢）制作各种各样3D打印的乐器而知名。近日，他在网络上发表文章，分享了自己制作世界上第一把铝质3D打印吉他的全过程。下面就是他发表的文章，为了读者阅读方便，此处仍然使用第一人称:
我制作这把吉他的目的是为了探索金属增材制造（3D打印）的能力，以及更好地理解“从设计到增材制造”整个过程的复杂性。另外在实际制作的过程中还牵涉到后处理过程。为了真正考验金属增材制造的能力边界，我们有意将吉他设计得比较复杂。
这把吉他是我设计的，使用了带菱形花纹板的Telecaster风格琴身，正面和背面都覆着铁丝网，里面是玫瑰（当然都是3D打印的）。这把吉他的原名是战争与和平（War and Peace），但现在看来重金属（Heavy Metal）似乎更为合适。
这把吉他的整个琴身都是用铝材一次性打印出来的，机器用的是EOS M400金属3D打印机。除此之外，该吉他还拥有一个枫木内芯、一个Warmoth的定制琴颈、Seymour Duncan拾音器、Schaller琴桥和Gotoh 510弦钮。
该3D打印吉他的技术规格如下：
琴颈：Warmoth Pro Telecaster枫木琴颈，带枫木指板，22品格，25.5英寸长，42.86毫米宽GraphTech白色TUSQ；
琴体：3D打印铝材，用喷丸做表面光滑处理
琴桥：Schaller 475，镀铬
拾音器：琴颈部Hot-rodded Seymour Duncan Jazz SH2，琴桥部Seymour Duncan JB model SH4
弦妞：Gotoh Mini 510，镀铬
控件：5处拾音选择开关，1个音量旋钮，1个音调旋钮
重量：3.7 公斤
下面是该吉他的一些细节图片 ︰
重金属（Heavy Metal）吉他的制造过程。
为了帮助潜在的金属增材制造用户更好的理解，我认为有必要详细描述一下这个3D打印铝吉他的过程。
首先当然是对这个乐器进行CAD设计，我们使用的是Solidworks。
然后将3D模型保存为STL格式，这是今天大多数3D打印机都使用的文件格式。然后我们将文件发送给荷兰的3D打印服务商Xilloc，用他们的EOS M400金属增材制造系统打印出来。
这个机器使用的是基于粉末床的系统，它首先会在铺设一层薄薄的金属粉末，在这里使用的是铝制粉末，然后用激光根据CAD模型选择性融化指定区域。如此反复进行，直到整个吉他琴体打印完成。
在打印金属对象时，激光往往会在局部聚集很多的热量，所以周围的粉体或者支撑材料会将部分热量从打印部件上传导出去或者传到底部的打印板上。这样可以防止部件扭曲或由于热应力集中而在局部形成弱点。
上图是吉他刚被拿出增材制造系统时的样子。整个的吉他是被焊到基板上的，可以清楚地看到铁丝和花朵下面的支撑材料。下一步就是将吉他从基板上拿下来，我们可以通过电焊，或用锯子锯，如下图所示。
下面是吉他从构建平台上被拿下来之后，整个底部表面覆盖着需要去除的支持材料：
然后就是整个项目最困难的部分：去除所有的支撑材料。如果3D打印对象的外形比较简单的话，可以使用数控机床。但是对于那些复杂的几何形状，比如这把吉他，唯一的方法是用手去除，这可是一个非常耗时的工作。
对我来说，这是我第一次动手去除金属3D打印部件的支撑材料，总共花了大约4天时间。不过现在我掌握了一定的技术，对支撑材料有了更好的理解，如果再来一次的话我就能把这个时间缩短一半。
下面就是吉他支撑材料去除后的样子。拾音器和控件这些相对平坦的区域是用机床磨平的，但是其余的部分就需要手工去除了：
然后开始提高表面光洁度的艰巨任务。当刚从机器里拿出来的时候，3D打印部件的表面光洁度比较类似于砂铸的部件。在我看来，要理解当前的金属3D打印技术，最好的方式就是将其与砂型铸造相类比。通常一个部件在通过砂型铸造出来之后所有的表面都需要进行后处理加工，金属增材制造也是如此。
这一步骤的主要目的是让吉他摸起来更加的舒适光滑。不过它是一个非常缓慢的过程，涉及到大量的锉削和砂光，最后还需要对吉他进行喷丸处理。这一步花费了大约3到4天，主要是因为吉他的形状比较复杂。
下面有3张图片对比了吉他刚从3D打印机里拿出来、初次后处理、以及完成表面处理加工后的样子：
刚从机器里拿出来︰
经过第一轮的清理：
用玻璃珠进行喷丸处理之后：
当琴身所有的后处理完成之后，只需要一天时间就可以加工出木质的内核，并安装好其它部件。就这样，一把3D打印的铝吉他完成了！
（编译自3D Printing Industry）
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