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附录 21世纪大车间：如何成为数字创客
我希望通过阅读本文，您能受到启发，成为一名创客。如何开始？当然，答案取决于你想要做什么，有多少人问这个问题，就会有多少答案。制造可以像厨房餐桌上的手工制作一样简单，也可以像机械车间一样复杂。您可以从许多优秀的创客资源中获得指导，包括精彩的《爱上制作》 杂志、Instructibles 等网站以及各种手工杂志和网站。
本书的主题是数字工具彻底改变桌面制造的力量。因此，在附录中，我将向您介绍一些在撰写本书时可用的最佳制作工具，以便您可以开始自己的创客之旅。
我的依据主要是个人经验。我家里的地下室有一个小工作室，里面有我和孩子们一起制作项目所需的所有工具、几个机器人和电子产品，通常用于数字制造，包括这里列出的东西。我在这里推荐的工具是基于我自己的经验。
开始使用CAD软件
为什么？所有数字设计都围绕软件进行，无论您是下载设计还是从头开始创建，您通常需要使用某种桌面写作程序才能在计算机上进行设计。
将CAD 软件视为生产过程的文字处理器，只是将您的想法显示到计算机屏幕上并进行编辑的一种方式。 CAD 软件有各种形状和大小，从相对简单的免费Google SketchUp 到工程师和建筑设计师使用的价值数千美元的复杂Solidworks 和AutoCAD 软件。
还有各种类型的专用CAD 软件，例如设计用于设计电子产品印刷电路板（例如Cadsoft Eagle 程序）或生物分子的软件。但在本附录中，我将仅介绍那些可用于通过3D 打印机、数控机床或激光切割机创建物理对象的CAD 软件。
首先我们需要澄清2D和3D设计之间的区别。一些台式加工机器，例如简单的激光切割机，只能切割剪刀等平面材料，并且是二维机器，因此您只需要二维轮廓图像。这可以在任何“矢量”绘图软件（例如Adobe Illustrator 或CorelDRAW）中轻松完成。
此类绘图软件类似于Windows 和Mac 系统上提供的免费简单绘图软件，只不过每条线条和形状都是一个“对象”，可以单独编辑、移动、拉伸或删除。绘图完成后，这些线条将被转换为激光切割机或简单CNC 路由器上激光头的刀具路径：它们引导工具头和切割的移动。这些软件简单易用，您只需从圆形、矩形等标准形状中进行选择、拉伸和组合，即可在胶合板、塑料片或薄金属片上形成您想要切割的图形。
推荐的2D绘图软件
· 免费软件：Inkscape（适用于Windows和Mac系统）
·付费软件：Adobe Illustrator（适用于Windows和Mac系统）
您需要使用3D 绘图软件来绘制在3D 打印机上打印或在三轴数控机床上制造的更复杂的对象。鉴于您正在尝试在二维计算机屏幕上绘制三维物体，您需要做更多的心理和视觉体操。好莱坞和视频游戏行业使用相同的软件来创建计算机图形动画，但您设计的对象可以使用真实材料创建。绘图过程基本相同，但您必须更加小心，以确保设计中实际要相互接触的零件是这样做的，并且3D 打印机或打印的零件之间不能有间隙。 CNC机器无法正确读取（这就是所谓可怕的“漏网”问题）。
使用3D CAD软件时，通常将矩形和圆形等“几何图元”放置在屏幕上，然后“拉伸”以形成可以进一步编辑的3D对象。通过组合足够多的这些图形元素，您可以设计任何东西，从最复杂的机械到人体结构。
推荐的3D 绘图程序
·免费软件：
Google SketchUp（适用于Windows 和Mac 系统）
Autodesk 123D（适用于Windows 系统）
TinkerCAD（适用于Mac 系统）
·付费软件：Solidworks（适用于Windows和Mac系统）
开始使用3D打印机
为什么？如果你能想到，你就能做到。 3D 打印机是终极原型制作工具，也是将计算机屏幕上的设计转化为手中的实物的最快方式。但要知道家用3D打印机还很简陋，生产出来的东西能用但不美观。
几年前，3D打印机每台售价数万美元，而且仅供专业人士使用。现在，从RepRap打印机开始的一波开源项目，以及后来广受欢迎的MakerBot打印机，使3D打印机的价格跌破了1000美元，使得3D打印机出现在学校、家庭和无数“创客空间”的身影中。
所有售价在1,000 美元左右的3D 打印机都通过堆叠熔融的ABS 塑料来创建物理物体，这些塑料被送入各种颜色的塑料丝卷中。材料本身坚韧且富有弹性，但缺点是分辨率只有0.5毫米。该产品看起来不错，但与使用激光的专业3D 打印机生产的光滑无缝产品有显着不同。
我推荐我自己使用的MakerBot Replicator 3D 打印机。但这个领域正在快速发展，所以当您阅读本文时，毫无疑问会有更便宜、更好的选择（其中一些肯定是MakerBot Industries 的产品）。
将这些早期消费级3D 打印机视为他们时代的点阵打印机：它们非常适合打印草图和原型，但您可能希望由Shapeways 或Ponoko 等专业打印服务来完成最终工作。产品生产。
推荐的3D打印解决方案
·打印机：
MakerBot Replicator（最佳社区）
Ultimaker（更大、更快，但更贵）
·服务提供商：Shapeways、Ponoko
开始使用3D扫描仪
为什么？如果设置正确，3D 扫描仪可能比CAD 软件更快地数字化世界。
制作3D 对象最困难的部分是建立初始3D 模型。您可以扫描现有对象，然后使用CAD 软件对其进行修改。这种3D 扫描称为“现实捕捉”，通常使用特殊扫描仪完成。也可以用普通相机多次拍摄，然后使用智能软件连接多张照片。
专业级3D 扫描仪售价数千美元。如果您在拍摄时使用正确的照明，您还可以使用数码相机以廉价甚至免费的产品获得非常好的扫描结果。
最简单的方法是使用数码相机从各个角度拍摄物体，然后通过免费的Autodesk 123D Catch软件将照片上传到云系统。这些照片被连接起来并作为“点云”返回，可以进行旋转和其他处理。这种方法的最佳候选者是可以在自然光下从多个侧面在不同背景下拍摄的物体，例如椅子甚至房间。
对于较小的物体，最好使用独立的3D 扫描仪。该扫描仪由相机和“结构光”投影仪组成，可将已知图案投射到物体上，显示其所有细节。如果您使用像MakerBot 产品这样的廉价网络摄像头扫描仪，则之后需要进行大量软件清理。如果你不想经历这个麻烦，你只能选择一台价值数千美元的专业级3D扫描仪。如果您不经常扫描小物体，更好的方法是将待扫描的物体发送给扫描服务提供商并完成扫描。
有一天，3D 扫描仪将像今天可能嵌入桌面一体式打印机中的2D 平板扫描仪一样普遍，但目前它们仍然是一项稍微复杂的技术。捕获图像相对简单，但用软件清理图像以便在计算机上处理仍然需要更专业的技能。
推荐的3D 扫描解决方案
·软件：免费Autodesk 123D Catch（适用于iPad和Windows系统）
硬件：MakerBot 3D 扫描仪（需要网络摄像头和微型投影仪）使用免费的Meshlab 软件清洁图像
开始使用激光切割
为什么？使用激光切割机，任何人都可以制作很酷的东西，从珠宝到喂鸟器，甚至家具。只要会在纸上画图，就可以做出成品。
使用激光切割机是最简单的数字制造方法。您所需要的只是2D 绘图或3D 绘图，可以使用免费的Autodesk 123D Make 应用程序等软件将其自动“切片”为2D 图层。机器会完成剩下的工作，使用高功率激光沿轮廓进行切割，能够切割木材、塑料甚至薄金属板。
虽然激光切割机易于使用，但它可能是您家庭制作工作室中最不需要的工具，因为您只需将文件发送给服务提供商，并在几天内以极低的价格获得成品。与更复杂的三维制造不同，你不用看就能知道激光切割后会得到什么样的物体，而且服务提供商的网站可以帮助你选择合适的材料。此外，激光切割机对于家庭制作工作室来说仍然相对昂贵，能够切割任何合理厚度材料的机器起价约为2,000 美元。塑料在切割时也会散发出非常难闻的气味，因此还必须确保通风系统良好。
总之，我建议你去当地的“创客空间”比如技术工作室使用激光切割机，或者找服务商帮你制作成品。他们还可以帮助您购买廉价的原材料。
推荐的激光切割解决方案
·服务提供商：Ponoko.com
·软件：Autodesk 123D Make（在撰写本书时，仅适用于Mac系统，Windows系统的版本正在开发中）
开始使用数控机器
为什么？此类机器相对易于使用，能够加工几乎任何材料，而且它们的桌面版本比激光切割机更便宜、更小。
所有3D 打印机都使用“增材”技术，通过构建多层材料来创建物体。也就是说，通常只使用可以熔化的材料。对于价格较低的3D打印机，它们仅限于使用塑料材料。如果你想用木材或金属等材料制造一些东西而不花太多钱，你最好选择“减材”技术，即旋转、研磨或切割刀头来去除材料。因此，“减法”的过程并不是用材料去堆砌物体“应有的样子”，而是去掉物体“不应该有的”部分。
最简单的CNC 机床是那些装有旋转电动工具的机床，例如基于计算机控制在杆的三个方向（x、y 和z）上移动的Dremel 工具。计算机上的软件确定三维物体的刀具路径，从而相应地移动旋转电动工具头。铣床头缓慢研磨材料，直到仅保留物体所需的形状。更昂贵的机器使用特殊的电动刀头和钻头，能够进行研磨、切割甚至抛光。
与激光切割机不同，数控铣床和铣床能够在三个维度上进行精确切割，并且可以创建多层的复杂形状。更昂贵的机器可以在四轴或五轴上移动，并且刀头可以旋转到物体的角落和缝隙中。
初学者可以使用数控机床（如手锯）从胶合板等扁平材料上精确切割形状。更高级的用户可以继续创建更复杂的三维物体，包括用于塑料注射成型的铝模型和金属机器人零件。
推荐的数控解决方案
·业余使用（Dremel工具）：MyDIYCNC
·半专业：ShopBot Desktop
开始使用电子元件
为什么？ “创客运动”很大一部分就是让物理物体变得更加智能，添加传感器、使用程序控制、连接到互联网。这就是新兴的“物联网”，最初使用Arduino物理计算板等简单的电子元件。
当开始使用数字电子产品时，您真正需要的只是一个Arduino 入门套件、一个万用表和一个合适的烙铁。根据您想要制作的内容，您可以尝试各种传感器或执行器，例如伺服系统或电机。您现在可以找到所需的任何内容，Sparkfun 和Adafruit 等公司可以为您提供所需的所有部件、教程、精彩的产品描述以及可以提供帮助的大型社区。这确实是电子元件组装的第二个黄金时代！ （第一个黄金时代出现在二战后的业余无线电爱好运动中，最终在20 世纪70 年代对幸福组件套件的热潮中达到顶峰。然后，复杂的微芯片结束了DIY 的乐趣。已经过去了20 或30 年了，直到近几年开源硬件的兴起，大家才又开始做东西。）
如果您想更进一步，您可以使用数字逻辑分析仪、USB 示波器和KitKat 的焊接返修台。但要开始使用，您需要以下工具，它们比您想象的更强大。
推荐电子元件设备
· 入门套件：Adafruit 的廉价Arduino 套件
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用户评论
数字化工厂时代真的来了吗？3D打印技术真是神奇，想想以前做模型要多久啊，现在几小时就能搞定。
有18位网友表示赞同！
机器制图太强大了，看着那些复杂的图，我都快看晕了，数字化工厂真是让工作变得轻松多了。
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3D打印、机器制图，听起来好高大上，但我担心这些技术会取代我们这些普通工人的工作呢。
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数字化工厂时代，感觉我们得不断学习新技能，不然真的要被时代淘汰了。
有19位网友表示赞同！
3D打印真的太神奇了，连医疗行业都能用到，想想就有点激动。
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机器制图太智能了，但我也担心过度依赖技术会让我们失去一些创造力。
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数字化工厂，听起来好先进，但我觉得我们得小心，别让科技掌控了我们的生活。
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数字化工厂，是不是意味着我们这些传统制造行业的人要开始转型了？
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3D打印和机器制图的发展，是不是预示着制造业的巨大变革即将到来？
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数字化工厂时代，我更期待的是这些技术如何帮助我们提高生产效率，减少浪费。
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3D打印和机器制图，这两项技术结合，未来工厂的景象简直不敢想象。
有20位网友表示赞同！
数字化工厂，虽然听起来很美好，但我担心会有很多人因此失业。
有6位网友表示赞同！
机器制图和3D打印，这些技术真的能彻底改变我们的生产方式吗？
有5位网友表示赞同！
数字化工厂时代即将到来，我们得抓紧时间适应和学习新技能。
有9位网友表示赞同！
3D打印和机器制图，感觉它们将成为未来工业制造的核心技术。
有19位网友表示赞同！
数字化工厂，虽然让人兴奋，但也让我们意识到自己要不断进步。
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数字化工厂时代，是机遇也是挑战，我们要勇敢迎接。
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3D打印和机器制图，这两个词已经成为了我工作中不可或缺的一部分。
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数字化工厂，感觉我们正站在一个新时代的门槛上，准备好了吗？
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