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3D打印：从想象到现实 [:1700398800]
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STL：目前的标准
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标准和文件格式是技术通用语，是互操作性的重要基础。例如，MP3文件格式使得每个人（包括音乐播放器的制造商和消费者）都可以交换、出售、购买和下载音乐文件，这成就了今天的音乐产业。类似的行业标准文件格式是其他形式媒体的广告特色：所有的数码相机照片都被保存为JPEG格式（一种流行的图形文件格式），因为这样可以与激光打印机和网络浏览器兼容。
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3D打印机领域有自己的行业标准文件格式，即STL文件格式。STL文件格式始于20世纪80年代，在那个年代3D打印机是全新的原型工具，而设计软件和计算机已经和如今一样小巧。像如今受限于内部效率低下的设计软件一样，STL文件格式的目的是简化从设计文件到初露锋芒的3D打印机的转换。
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为了将一个设计文件数字化“切片”成可以3D打印的格式，早期的STL文件不得不接受3D打印机只能处理这么多物理细节的事实。那时，计算机内存有限并且昂贵。STL文件格式会删除一些设计细节，这非常理想，因为这样能够节省计算能力。例如，设计文件可能包含颜色信息和一些细微的设计差异，而STL文件会把它们都去掉。一个典型的3D打印机只需处理当前层的三角形，可以暂时忽略其他层，直到制造下一层。
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30年后的今天，STL文件最初的优势可能已经成为3D打印的限制因素。如果想让3D打印发挥它的潜力，几十年来一直有用的STL格式需要光荣地退休了。设计软件正在逐步改进，3D打印机同样如此。
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如今的设计软件通常能够处理涉及数十亿位置坐标或复杂网格的设计文件。与此同步，如今最好的3D打印机正在快速地接近1微米的打印分辨率。然而，STL文件（跨越这两种技术的重要桥梁）却跟不上步伐。
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增材制造：新标准
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更换和升级STL文件的一个可用的方法是采用基于XML（可扩展标记语言）的新标准—AMF（增材制造格式）。开诚布公地讲，AMF标准是我与其他人一起合作开发的，我理所当然支持它。我与一群3D打印机制造商、CAD软件供应商以及专家级用户一起开发了AMF标准。我们成立了一家国际机构开展合作，该机构负责技术标准（美国材料与试验协会颁布）的制定和实施。
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AMF保留了STL格式的曲面网状结构，但新增加了功能来反映设计软件和3D打印机的先进性。例如，AMF文件格式可以处理不同颜色、不同类型的材料，创建格子结构以及处理其他详细的内部结构（这正是增材制造的巨大优势之一）。与STL采用的平面三角形相比，曲面三角形可以更准确、更简洁地描述曲面。
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2010年5月标准机构正式通过AMF标准，但对一个标准的最终测试是其能否被广泛地采用。在写作本书时，该标准尚未被3D打印厂商所采用。这个过程可能需要数年。我们正踯躅于鸡和蛋的悖论：CAD厂商和3D打印公司都等着看是否有人愿意在新格式上赌一把，而放弃又老又乏的战马—STL格式。
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下一代的设计软件：数字化捕捉
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如果说第一代主流设计软件经历了桌面计算和传统制造业的浪潮，新一代的设计软件则经历数字化捕捉或“现实捕捉”的浪潮。设计软件的市场化未来是要让任何人都可以实现现实捕捉。软件公司之间的竞赛就是看谁能够捕捉消费市场。Autodesk（20世纪80年代推出绘图软件MicroCAD）希望屹立于下一个大的改革浪潮之上。Autodesk致力于创造123D（一款CAD工具），这是一套针对儿童和消费者的免费设计工具。
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其他CAD公司（如SolidWorks、PTC、犀牛和SketchUp）为从事设计类的消费者构建模块。然而，像任何已经在成熟领域有一席之地的公司一样，软件设计公司面临的问题是很难缩小差距。一方面，公司必须利用其组织资源捕捉到这个新的市场机会；另一方面，公司必须继续保持其核心生产力引擎，该引擎为99%的传统制造业服务并为公司带来收入。
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“未来的设计软件会使现实与软件之间的转换更加容易。”Autodesk公司大众产品部门的副总裁贡萨洛·马丁内斯说，“我们的目标是要加快该过程。我们现有的工具可以捕捉一个物体上亿个数据点的物理细节。我们的目标是使人们更容易地操作这些数据，以便从人的角度了解并且回答这个问题：‘那个物体是什么？’”
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“我们正在探索新的方法来设计和制造东西。”贡萨洛说，“去年，我们建立了一个国家级艺术加工实验室。现在，我们拥有西海岸最多的3D打印机收藏品。”
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如果捕捉物理对象的设计细节成为一个快速而轻松的过程，那么每个人都可以成为设计师。一旦3D打印无处不在，每个人都可以成为制造商。“我11岁的儿子设计了一个复杂的物体，而我曾花了3年时间学习如何设计这个物体。”贡萨洛笑了起来。
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图6–5 这个3D打印的头骨被123D Catch软件以数字的形式捕捉
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图片来源：Josh Mings
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贡萨洛说：“我们的长期目标是从点云数据生成参数（形状库）。这对逆向工程来说很好，如果我们要以数字形式复制或改变对象，它可以加快设计过程。简单地说，下一代设计软件将快速地把现实带到计算机中。”
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3D打印：从想象到现实 第7章 “活墨”生物打印：人体器官可以打印了
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