一篇讀懂！嵌入式ARM處理器與持續(xù)火熱的3D打印技術(shù)有何關(guān)聯(lián)
4月17日，科技博主「@老師好我叫何同學(xué)」在停更73天后，更新了一條關(guān)于“3D打印機(jī)”的視頻，讓這個(gè)曾因科普5G技術(shù)而登上央視新聞的年輕UP主，再次登上了熱搜榜首。在大眾的印象里，「3D打印技術(shù)」似乎是一種正處于萌芽階段的新生事物，但如果以1984年Charles W.Hull申請立體光刻專利為起點(diǎn)，3D打印其實(shí)已經(jīng)擁有了38年的歷史。在過去38年的發(fā)展歷程中，3D打印技術(shù)已從早期的快速原型技術(shù)，逐漸發(fā)展為一種生產(chǎn)制造技術(shù)。
圖為3D打印之父——Charles W Hull
今天小編就來帶大家一起走近【3D打印技術(shù)】以及ARM處理器與其有何關(guān)聯(lián)。
3D打印技術(shù)起源于美國，是快速成型技術(shù)的一種，又稱增材制造 ，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。在全球范圍內(nèi)，生產(chǎn)和購買3D打印機(jī)最多的國家均是美國，有近75%是美國制造，中國所占的份額還很小，僅占到3.6%。可見國內(nèi)的市場規(guī)模仍有巨大的發(fā)展空間。3D打印技術(shù)首先在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型，后逐漸用于一些產(chǎn)品的制造，在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、工程和施工（AEC）、汽車、航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支等很多領(lǐng)域都有所應(yīng)用。逐漸進(jìn)入到我們生活中的方方面面。
市場前景
3D打印技術(shù)的消費(fèi)需求爆發(fā)，在各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域的應(yīng)用都越來越廣，大致可以分為以下5個(gè)方面。
1、醫(yī)療器械的定制化需求恰是3D打印的優(yōu)勢所在，“生物打印”令人憧憬。
2、航空航天是3D打印最具前景的應(yīng)用領(lǐng)域之一，中國的鈦合金激光快速成型技術(shù)國際領(lǐng)先。
3、在消費(fèi)電子與汽車行業(yè)，3D打印技術(shù)主要用于設(shè)計(jì)原型制造及模具開發(fā)。
4、在建筑與服裝行業(yè)，3D打印可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)、極大的拓展設(shè)計(jì)師的想象空間。
5、最后是個(gè)人消費(fèi)需求，像何同學(xué)這樣的極客們也是使用3D打印機(jī)的重要人群。
3D打印技術(shù)的優(yōu)勢
1、設(shè)計(jì)空間無限，3D打印機(jī)可以突破傳統(tǒng)制造技術(shù)，打開巨大的設(shè)計(jì)空間。
2、 制造復(fù)雜的物品不會(huì)增加成本。
3、不需要組裝，省去了組裝，縮短了供應(yīng)鏈，便節(jié)省了人力和運(yùn)輸?shù)某杀尽?
4、產(chǎn)品多樣化不會(huì)增加成本。
5、零技能制造，3D打印機(jī)可以從設(shè)計(jì)文檔中獲取各種指令，比注塑機(jī)所需的操作技能少。
6、零時(shí)間交付，減少浪費(fèi)副產(chǎn)品，材料的無限組合，無空間限制、可移動(dòng)。
7、精確的實(shí)體復(fù)制，可以掃描、編輯和復(fù)制實(shí)體對象，創(chuàng)建精確的副本或優(yōu)化原件。
3D打印的分類
技術(shù)分類
?FDM：融化來沉積成型，主要材料ABS
?SLA：光固化成型，主要材料光敏樹脂
?DLP：數(shù)字光處理成型，主要材料光敏樹脂
FDM機(jī)器普遍比較便宜，在打印尺寸上沒有太多限制。因此FDM 3D打印機(jī)在市場數(shù)量上占據(jù)了絕對優(yōu)勢。但是它打印精度不高（最高精度只能為0.1mm），只能滿足用戶的DIY需求。
DLP和SLA使用的耗材都是光固化樹脂，可以廣泛用于工業(yè)用途。光固化技術(shù)制作相比FDM技術(shù)，使用光固化技術(shù)制作的3D打印件精度更高、速度更快。
SLA和DLP都是光固化3D打印機(jī)，區(qū)別是SLA是線光源，DLP是面光源，所以面光源對圖像信號輸出的分辨率上有要求，SLA對這塊沒有特別硬性的要求。
產(chǎn)品形態(tài)分類
桌面型
工業(yè)級
3D打印機(jī)的形態(tài)分為桌面型和工業(yè)級兩類。
工業(yè)級3D打印機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域是比較廣泛的，在航天航空、汽車、醫(yī)療、電子產(chǎn)品等多個(gè)領(lǐng)域都有他的身影。
而桌面級3D打印機(jī)偏向于個(gè)性化的定制，一般用于打印較小的物品，以往多用于工業(yè)設(shè)計(jì)、教育、動(dòng)漫、考古、燈飾等領(lǐng)域。
現(xiàn)在，很多桌面級3D打印機(jī)也拓展到了口腔醫(yī)療行業(yè)，應(yīng)用于齒科數(shù)字化生產(chǎn)流程，它作為數(shù)字化醫(yī)療模式里的一環(huán)，輔助打印所需要的物品。
3D打印過程
3D打印機(jī)的工作原理和傳統(tǒng)打印機(jī)基本一樣，都是由控制組件、機(jī)械組件、打印頭、耗材和介質(zhì)等架構(gòu)組成的。
3D打印機(jī)主要是在打印前先在電腦上設(shè)計(jì)了一個(gè)完整的三維立體模型，然后通過U盤或SD卡把它拷貝到3D打印機(jī)中，進(jìn)行打印設(shè)置，最后打印機(jī)就可以把模型打印出來。
基于ARM的3D打印桌面型控制方案
?電腦作為上位機(jī)設(shè)計(jì)端，用于對集成有ARM微處理器的核心控制板進(jìn)行初始化配置，并且將打印實(shí)物的三維模型通過切片軟件處理并生成指令，再將其存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中；
? ARM核心控制板，用于讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中指令，指令中包含有運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)控制的信息，并對所述指令進(jìn)行解析，生成對應(yīng)的控制指令，控制3D打印機(jī)工作；
?伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊用于控制3D打印機(jī)的軸向電機(jī)和送料機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)精度；
?溫度控制模塊控制溫度對材料進(jìn)行固化成型；
? LVDS屏幕，用于顯示所述3D打印機(jī)的工作菜單以及接收用戶的選擇指令，并將所述選擇指令發(fā)送至集成有ARM微處理器的核心控制板；
? HDMI接口輸出一個(gè)高清4K的視頻信號，然后把視頻通過一個(gè)光學(xué)儀器將視頻以紫外線的方式對光敏的液態(tài)樹脂進(jìn)行照射，使光敏樹脂固化成相應(yīng)的形狀。
ARM處理器推薦
1、FETMX8MP-C核心板
基于NXP i.MX8M Plus處理器開發(fā)設(shè)計(jì)
? 強(qiáng)大的四核或雙核Cortex-A53處理器，主頻高達(dá)1.6GHz，帶有神經(jīng)處理單元(NPU)，最高運(yùn)行速率可達(dá)2.3 TOPS；
? 高性能低功耗的工業(yè)級核心板卡，超長生命周期，提供長期供貨保障；
?穩(wěn)定高版本的安卓Linux操作系統(tǒng)；
?2xUSB3.0、1xPCIe3.0、2xSDIO3.0、2xCAN-FD等高速通信接口；
?滿足5G網(wǎng)絡(luò)、高清視頻、雙頻WIFI、高速工業(yè)以太網(wǎng)；
? HDMI接口最高支持4K顯示輸出；同時(shí)還具備LVDS、MIPI-DSI顯示接口， 且可支持三種顯示接口三屏同顯、三屏異顯。
2、FET3399-C核心板
基于瑞芯微公司的RK3399處理器設(shè)計(jì)
?具備兩個(gè)Cortex-A72內(nèi)核，主頻1.8GHz；四個(gè)Cortex-A53內(nèi)核，主頻1.4GHz；
?具備多種顯示接口，包括HDMI2.0，MIPI DSI，EDP1.3，DP1.2；最大分辨率達(dá)4K，支持雙屏同顯，雙屏異顯，滿足3D打印的雙屏高分辨率需求；
?提供多種外設(shè)接口，PCIe，USB3.0，UART，IIC，SPI，雙頻WiFi等；
?提供Linux、Android以及Ubuntu多種操作系統(tǒng)；
?高性價(jià)比的國產(chǎn)方案，成本優(yōu)勢大幅提升。
通過小編的講解，相信大家對于3D打印技術(shù)已經(jīng)有了清晰地認(rèn)識和了解。飛凌嵌入式擁有多年嵌入式ARM核心板研發(fā)和制造經(jīng)驗(yàn)，能夠?yàn)?D打印機(jī)制造行業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的核心主控平臺與技術(shù)服務(wù)。
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