3D打印钢笔的可行性的讨论

blackceramos

事实上，这半年以来，我一直在寻求3D打印钢笔的可行性，能否直接通过STL图纸和3D打印打印得到终端的产品。但毕竟是学生党，所以得到的结论和成果有限，也欢迎大家的讨论。
在几年以前，这样的结果是不可能的，但随着这几年打印精度的进步（从最早的几毫米到现在可以接受的0.1mm），一切都变得可能了起来。
但目前为止，3D打印钢笔仍然需要满足以下的要求：
1 建模和图纸
之前最花精力金钱和时间的部分，如果有现成的图纸还好，但是没有的话，需要自己有或者花钱请人画CAD或者STL图纸的能力。而如果自己懒得设计，需要对现成的钢笔进行工业级扫描逆向建模。

后来用的人工加小机器还好

但最早因为太年轻，直接上了最高精度的机械臂测量，虽然得到了高精度的图纸，但是白花了1w多（因为是自动铅笔，原因见下面），后来经过学长的提醒才放弃采用人工手持扫描的方法。
2 舍弃大量的细节
尽管0.1mm听起来是很小的误差，但和五轴高精度机床相比（0.001mm）仍然巨大。因此细小的花纹和纹路，必须舍弃掉，否则3D打印（哪怕是工业级的）就无法表现出来。

TK9400的3D模型，实际上即便是现在实际上最好的工业级打印机（实验室产品例外）也打不出来（因为精度不行），所以打印自动铅笔的计划就被搁置了。

之前尝试的3D打印自动铅笔笔头（卡达2.0mm Fixpencil 这种类型要想打印很明显是不可能的），这个精度只有高精度五轴CNC机床可以实现。不过，要想做到高细节依然有可能，就是贵金属（纯银黄金铂金等）打印出高精度的镜面原型笔身，再像Yard-O-Led那样手工雕刻或者直接用机床雕刻出你想要的花纹。这样可以将细节做到最好。
3 选择合适的打印机
桌面级的打印，尤其是细微螺纹的处理是惨不忍睹的，直接跳过。而工业级的打印，可以打出较为精确的钢笔螺纹。
4 选择优质的材料
大部分廉价的材料，只适合验证你的原型。

两只原型笔用到了PEEK 一般的尼龙 光敏树脂
优质的材料才能做到高精度高强度和高耐久度。材料验证方面我大概尝试了有20到30种（包括对其进行CNC数控加工的验证），从有机的PBI（聚苯并咪唑）到无机的氮化硅棒材（能力有限毕竟还是学生），在经过大量的支出和实验后，（不聊那些打印方法SLS SLA FDM之类的不然又要说半天）我就直接说结论吧。
可以作为成品的打印材料（CNC的以后再说）：
惠普尼龙PA12 惠普尼龙PA12GB Alumide
PA12是最好且性价比最高的高性能尼龙，和其他尼龙比吸水率最低，耐紫外线，不耐强氧化性酸。GB则是玻璃纤维填充的PA12，和尼龙12类似但刚性硬度更高。Alumide是掺杂了铝粉的尼龙12，硬度介于普通尼龙和GB之间。精度第一梯队。
聚醚醚酮PEEK及PEEK掺杂碳纤维
硬度最高的塑料，耐高能辐射，但很奇怪，不耐紫外线。也就是说得避光保存。精度第一梯队。
Ultem1010 Ultem9085
PEI塑料，之前冰箱修复百利金小金雕的时候也用到过，综合性能最好的塑料之一。精度第一梯队。
钛合金 铝合金 不锈钢 钴合金 镍基合金
以上四种是能打印的非贵金属，不过，金属的打印精度仍然比高精度树脂的细节表现差一些。

之前尝试的CoCrMo钴铬钼合金的Kaweco Al Sport的笔夹，细节之处仍然不到位且有残渣，而且打印价格对普通人而言较高，这样一个笔夹大概300-500左右。
铂 K金 钯金 铑金 纯银
目前精度最高的打印，但是价格也是最贵，一般适合打印笔夹或者按钮一些小零件，整笔打印价格很高。
陶瓷
目前价格最贵的打印，因为陶瓷打印完之后要进行烧制，烧制的费用也要考虑在内，且整体要缩水百分之10-20左右，所以必须预先就设计好以免材料模块最终无法拼接成型。
特殊材料比如Nano Plastic Ceramax
部分公司研发的特殊材料，不过国内很难碰到，也不多讲，但是这些打印综合素质经过我的验证，大部分精度还是属于第一梯队的。
5 后期处理
基本上所有打下来的笔（哪怕是工业级高精度打印）都必须经过后期处理，例如抛光磨砂，才能尽可能去除表面的痕迹，让整笔看起来至少很干净。打印的那几只原型笔，边角都有不同程度的翘起和毛边。


这一只就是下一步的计划了，进一步修改并且保证了牺牲细节的前提下，至少让笔好看。并且这一只将在HP尼龙12验证成功后，进行特殊材料的成品打印，到时候再来汇报下情况吧。
另：国外3D打印钢笔的简介，有两家比较出名，第一家是荷兰的Pjtor，但是，他家大部分打印的钢笔个人觉得样子都比较难以接受，而外形最正常的Alumide钢笔手感非常奇怪（这也是我觉得惠普尼龙依然只适合原型验证的原因，虽然精度确实能做到成品）。第二家是Additive，但是只有亚克力这种材料的选择。

zcdysy

3D打印任重道远啊 等将来发展到高精度以后 就能突破结构限制 搞出一些现在做不到的骚东西

不过作为夕阳产业中的夕阳产业的钢笔 能不能等到3D打印真正实现只需一台打印机就能做出一个完整的钢笔还是两说 搞不好未来某一天会因为消耗和折损黄金直接淘汰落后产能了

blackceramos

zcdysy 发表于 2019-11-24 02:17
3D打印任重道远啊 等将来发展到高精度以后 就能突破结构限制 搞出一些现在做不到的骚东西

不过作为夕阳 ...

希望以后如果3D打印真能有进步的话，哪怕所有钢笔厂商全倒闭了，以后有人想起来钢笔是个啥玩意儿然后拿出来3D打印一下，也足够了。

cylinux

从制造成本控制上讲，不存在谁替代谁，关键是做什么。
比如笔尖，3D打印就很难实现；做普通塑料笔杆，为什么注塑，成本多低啊；金属加工，普通CNC就很方便，成本又低。
3D打印我看应该关注用CNC加工成本高那类加工上去，比如镂空、雕花一类。

北原啸

强啊老哥

韦伯猫

你对3D打印的认识是不是都是看新闻节目看来的。。。

haliluya_2007

楼主是打算振兴国笔吗

blackceramos

韦伯猫 发表于 2019-11-25 18:32
你对3D打印的认识是不是都是看新闻节目看来的。。。

没有啊。。基本是我自己一直在玩打印成品。。

blackceramos

haliluya_2007 发表于 2019-11-25 18:42
楼主是打算振兴国笔吗

不敢，纯粹自己打着玩玩看看行不行hhh

韦伯猫

blackceramos 发表于 2019-11-25 21:05
不敢，纯粹自己打着玩玩看看行不行hhh

反正用单位的机器打成本忽略不计是吧。

blackceramos

韦伯猫 发表于 2019-11-25 23:52
反正用单位的机器打成本忽略不计是吧。

不是单位机器啊，就是国内外那种在线打印的平台然后也有工业级打印机的，像3d systems，stratasys，kraftwurx，把画好的图纸传上去选个材料然后付款，他们就帮你打，过几周就收到货那种。。

blackceramos

然后价格只考虑用好的纯塑料的话，打印笔握笔帽笔杆加上抛光打磨处理三个零件大概就200～400Rmb的样子，在加上上墨器和钢尖再多100。当然用其他材料价格肯定会更贵的

韦伯猫

blackceramos 发表于 2019-11-26 00:29
不是单位机器啊，就是国内外那种在线打印的平台然后也有工业级打印机的，像3d systems，stratasys，kraft ...

用自己钱啊？服！还有什么可多说的呢，只能说666啊

bibapen

除了崇拜，没什么好说的