一篇读懂！嵌入式ARM处理器与持续火热的3D打印技术有何关联

4月17日，科技博主「@老师好我叫何同学」在停更73天后，更新了一条关于“3D打印机”的视频，让这个曾因科普5G技术而登上央视新闻的年轻UP主，再次登上了热搜榜首。

在大众的印象里，「3D打印技术」似乎是一种正处于萌芽阶段的新生事物，但如果以1984年Charles W.Hull申请立体光刻专利为起点，3D打印其实已经拥有了38年的历史。

在过去38年的发展历程中，3D打印技术已从早期的快速原型技术，逐渐发展为一种生产制造技术。

今天小编就来带大家一起走近【3D打印技术】以及ARM处理器与其有何关联。

3D打印技术的起源

3D打印技术起源于美国，是快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

在全球范围内，生产和购买3D打印机最多的国家均是美国，有近75%是美国制造，中国所占的份额还很小，仅占到3.6%。可见国内的市场规模仍有巨大的发展空间。

3D打印技术的应用

3D打印技术首先在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的制造，在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支等很多领域都有所应用。逐渐进入到我们生活中的方方面面。

市场前景

3D打印技术的消费需求爆发，在各个行业和领域的应用都越来越广，大致可以分为以下5个方面。

1、医疗器械的定制化需求恰是3D打印的优势所在，“生物打印”令人憧憬。

2、航空航天是3D打印最具前景的应用领域之一，中国的钛合金激光快速成型技术国际领先。

3、在消费电子与汽车行业，3D打印技术主要用于设计原型制造及模具开发。

4、在建筑与服装行业，3D打印可以实现复杂结构、极大的拓展设计师的想象空间。

5、最后是个人消费需求，像何同学这样的极客们也是使用3D打印机的重要人群。

3D打印技术的优势

1、设计空间无限，3D打印机可以突破传统制造技术，打开巨大的设计空间。

2、制造复杂的物品不会增加成本。

3、不需要组装，省去了组装，缩短了供应链，便节省了人力和运输的成本。

4、产品多样化不会增加成本。

5、零技能制造，3D打印机可以从设计文档中获取各种指令，比注塑机所需的操作技能少。

6、零时间交付，减少浪费副产品，材料的无限组合，无空间限制、可移动。

7、精确的实体复制，可以扫描、编辑和复制实体对象，创建精确的副本或优化原件。

3D打印的分类

技术分类

•FDM：融化来沉积成型，主要材料ABS

•SLA：光固化成型，主要材料光敏树脂

•DLP：数字光处理成型，主要材料光敏树脂

FDM机器普遍比较便宜，在打印尺寸上没有太多限制。因此FDM 3D打印机在市场数量上占据了绝对优势。但是它打印精度不高（最高精度只能为0.1mm），只能满足用户的DIY需求。

DLP和SLA使用的耗材都是光固化树脂，可以广泛用于工业用途。光固化技术制作相比FDM技术，使用光固化技术制作的3D打印件精度更高、速度更快。

SLA和DLP都是光固化3D打印机，区别是SLA是线光源，DLP是面光源，所以面光源对图像信号输出的分辨率上有要求，SLA对这块没有特别硬性的要求。

产品形态分类

桌面型

工业级

3D打印机的形态分为桌面型和工业级两类。

工业级3D打印机的应用领域是比较广泛的，在航天航空、汽车、医疗、电子产品等多个领域都有他的身影。

而桌面级3D打印机偏向于个性化的定制，一般用于打印较小的物品，以往多用于工业设计、教育、动漫、考古、灯饰等领域。

现在，很多桌面级3D打印机也拓展到了口腔医疗行业，应用于齿科数字化生产流程，它作为数字化医疗模式里的一环，辅助打印所需要的物品。

3D打印过程

3D打印机的工作原理和传统打印机基本一样，都是由控制组件、机械组件、打印头、耗材和介质等架构组成的。

3D打印机主要是在打印前先在电脑上设计了一个完整的三维立体模型，然后通过U盘或SD卡把它拷贝到3D打印机中，进行打印设置，最后打印机就可以把模型打印出来。

基于ARM的3D打印桌面型控制方案

 

•电脑作为上位机设计端，用于对集成有ARM微处理器的核心控制板进行初始化配置，并且将打印实物的三维模型通过切片软件处理并生成指令，再将其存入数据存储模块中；

•ARM核心控制板，用于读取数据存储模块中指令，指令中包含有运动轨迹规划和运动控制的信息，并对所述指令进行解析，生成对应的控制指令，控制3D打印机工作；

•伺服电机驱动模块用于控制3D打印机的轴向电机和送料机的转动精度；

•温度控制模块控制温度对材料进行固化成型；

•LVDS屏幕，用于显示所述3D打印机的工作菜单以及接收用户的选择指令，并将所述选择指令发送至集成有ARM微处理器的核心控制板；

•HDMI接口输出一个高清4K的视频信号，然后把视频通过一个光学仪器将视频以紫外线的方式对光敏的液态树脂进行照射，使光敏树脂固化成相应的形状。

ARM处理器推荐

1、FETMX8MP-C核心板

基于NXPi.MX8M Plus处理器开发设计

•强大的四核或双核Cortex-A53处理器，主频高达1.6GHz，带有神经处理单元(NPU)，最高运行速率可达2.3 TOPS；

•高性能低功耗的工业级核心板卡，超长生命周期，提供长期供货保障；

•稳定高版本的安卓Linux操作系统；

•2xUSB3.0、1xPCIe3.0、2xSDIO3.0、2xCAN-FD等高速通信接口；

•满足5G网络、高清视频、双频WIFI、高速工业以太网；

• HDMI接口最高支持4K显示输出；同时还具备LVDS、MIPI-DSI显示接口， 且可支持三种显示接口三屏同显、三屏异显。

2、FET3399-C核心板

基于瑞芯微公司的RK3399处理器设计

•具备两个Cortex-A72内核，主频1.8GHz；四个Cortex-A53内核，主频1.4GHz；

•具备多种显示接口，包括HDMI2.0，MIPI DSI，EDP1.3，DP1.2；最大分辨率达4K，支持双屏同显，双屏异显，满足3D打印的双屏高分辨率需求；

•提供多种外设接口，PCIe，USB3.0，UART，IIC，SPI，双频WiFi等；

•提供Linux、Android以及Ubuntu多种操作系统；

•高性价比的国产方案，成本优势大幅提升。

通过小编的讲解，相信大家对于3D打印技术已经有了清晰地认识和了解。飞凌嵌入式拥有多年嵌入式ARM核心板研发和制造经验，能够为3D打印机制造行业提供优质的核心主控平台与技术服务。