3D雕刻的根源可以追溯到古代文明，在那里它是一种受人尊敬的工艺。在古代，工匠们使用锤子、凿子和雕刻刀等基本工具在石头、木材和金属上凿出复杂的设计。这些古老的技术是劳动密集型的，需要极高的技巧、耐心和对细节的敏锐洞察力。
从古埃及的象形文字到文艺复兴时期的华丽雕刻，每一件雕刻都讲述了一个故事或永垂不朽的一个时刻。
时至今日，3D雕刻的本质仍然没有改变，但工具已经发生了革命性的转变。现代的激光雕刻技术取代了传统工具，提供了曾经被认为不可能的精度、速度和多功能性。
接下来这篇文章，旨在向您介绍3D雕刻过程以及如何使用现代软件和激光雕刻机。对于那些热衷于DIY工艺品并正在寻找完美工具的人，我们将为你分享最佳的3D激光雕刻机：xTool D1 Pro。
¶ 什么是3D激光雕刻？
3D激光雕刻的核心是使用高强度激光束在不同的深度中精确去除材料。激光强度不是在整个表面上以相同的功率运行，而是动态控制，以便可以在更深蚀刻的地方雕刻出更多材料。
简而言之，这种雕刻会以三维的方向雕刻材料。激光头以水平和垂直方向在工件上移动，而第三维（深度）则通过激光强度而变化。
3D雕刻工艺也称为浮雕雕刻。木材在3D雕刻工艺中尤为常见，在木材上可以雕刻出具有不同高度点的深度雕刻艺术品。
¶ 灰度图像在3D激光雕刻中的作用
那么，什么决定了深度呢？灰度图像或高度图。灰度是指从一端的黑色到另一端的白色的灰色阴影。在灰度数字图像中，每个像素的亮度值范围为0（黑色）到255（白色）。其间隔是254级灰度。
这些图像缺乏任何颜色信息，并且细节纯粹基于像素上的亮度模式来传达。它们作为输入馈送到激光雕刻机，其中亮度水平被转换为蚀刻深度。较深的灰色和黑色表示较深的雕刻，而较浅的灰色则表示较浅的蚀刻。白色区域保持不变。
在雕刻过程中，当激光头扫描材料时，激光功率会根据其下方的灰色阴影而变化。借助256级灰度，可以通过相应地消除材料来雕刻出平滑的斜坡、微妙的曲线以及引人注目的凹坑和山峰。这些为创作提供了真正的三维轮廓。
有人可能会问灰度高度图，哪里可以获得？您可以在互联网上找到它们或使用3D渲染软件生成它们。请记住，出色的高度图可以使普通的雕刻变得非凡，所以，一定要花时间优化它。
¶ 3D 激光雕刻与 2D 激光雕刻
3D雕刻和标准2D激光雕刻之间的主要区别在于调整功率和深度的能力。在2D激光雕刻中，激光器以单一固定功率和深度运行。整个雕刻区域被蚀刻到相同的深度。这样可以创建平坦且没有任何轮廓的雕刻设计。
3D激光雕刻可以更精细地控制整个工作区域的激光功率。通过调节功率，可以实现不同的高度和深度。这样可以创建具有悬垂和曲面的3D结构。
¶ 3D 浮雕的优点
从平面2D激光蚀刻转向轮廓3D蚀刻带来了一些主要优势：
更强的真实感：通过3D形状中高光和阴影的相互作用，雕刻的物体和艺术品感觉更加逼真和有机。额外的视觉信息可以提高设计的感知质量。
形式与功能的结合：对于珠宝或工业模具等产品，功能优势源自3D轮廓，可以更好地符合人体工程学地贴合或抓握。
引人注目的深度：3D雕刻将人们的注意力吸引到图像中，让人们去创造引人注目的装饰品和焦点。深度也会增加人们对于雕刻的兴趣。
更高水平的定制：由于设计可以在三个维度上形成，因此3D激光雕刻可以实现详细的定制和个性化塑造。
¶ 次表面激光雕刻
2D和3D雕刻是从表面去除材料的表面激光雕刻工艺。还有另一种特殊的雕刻技术，称为次表面激光雕刻 (SSLE)，可以在透明材料（最常见的是玻璃或水晶）内创建复杂的设计。
在此过程中，激光束聚焦在材料内的特定点上。在这些目标点上，激光会引起局部损伤或微断裂。随着激光的前进，这些微裂纹累积形成三维图像或图案。其令人惊叹的内部雕刻结果，似乎漂浮在材料中。
在次表面激光雕刻（SSLE）中，内部结构被改变以形成设计图案，但外表面仍然保持原始和完好无损。
¶ 与 3D 激光雕刻兼容的材料
激光雕刻的吸引力之一是它可以标记的材料范围广泛。激光可以蚀刻许多材料的表面并使之变暗。但哪些材料最适合精细的3D激光雕刻呢？
理想情况下，该材料应有效吸收激光能量，抵抗快速加热导致的破裂，并具有精细的哑光表面纹理。木材、塑料、金属（铁、不锈钢和钛）、皮革、彩绘玻璃、陶瓷和石材都是优秀的候选材料。不建议使用镜面饰面和透明丙烯酸树脂。
请记住，材料的选择也会影响安全的激光设置。金属和石头等较硬的材料需要更高的功率才能穿透更深，而木材等敏感材料则需要较低的功率以避免烧焦。
¶ 3D激光雕刻工艺
我们简要概述了激光雕刻工艺，以下是该过程的步骤分解：
¶ 第1步：创建灰度高度图
在实际雕刻开始之前，将创建代表雕刻深度图的灰度图像。该图像可作为激光的指南，指示在任何给定点处应雕刻的深度。
¶ 如何制作用于3D雕刻的3D灰度图像？
- 要生成3D灰度图像，请从设计的3D模型开始。
- 获取Adobe Photoshop等专业软件，并将此模型图像导入其中。
- 将其转换为灰度，然后反转。您可以进一步调整亮度级别和对比度以锐化图像。
- 如果您有3D模型的STL文件，您可以使用此方法直接将其转换为 PNG高度图地点。
¶ 第2步：将灰度图像发送到激光雕刻机
灰度图像准备好后，将被发送到激光雕刻机。在这里，操作员设置特定的参数，例如激光的功率、速度和通过次数。这些设置至关重要，它们决定了雕刻的质量和精度。
灰度图像充当地图，指导激光的动作。如果您使用 xTool，请使用我们推荐的基于材质的设置以获得优化的结果。
¶ 第3步：雕刻材料
一切准备就绪后，雕刻就开始了。激光束在材料上移动，根据灰度图像调整其功率。
图像的较暗区域指示激光使用更多功率，从而实现更深的雕刻。相反，较亮的区域可能接收到的功率最小，甚至根本没有，该区域是完全白色的。这会导致雕刻较浅或未触及的表面。
¶ 改善 3D 激光雕刻效果的技巧
激光雕刻是一门艺术，非一日之功。需要时间来学习、实验和重试，直到找到最佳的雕刻参数。为了给您指明正确的方向，并让您注意到重要的事情。我们给您如下的一些提示：
¶ 1.灰度高度图是关键
3D激光雕刻的本质在于灰度高度图。虽然创建精确的灰度高度图可能具有挑战性，但正是这张地图决定了激光器的动作。雕刻的深度、复杂程度和精度都是由这个图像决定的。投入时间和精力来完善这张地图将显著提高最终结果。
¶ 2. 获得正确的设计软件
您使用的软件在确定雕刻质量方面起着至关重要的作用。选择一个具有多功能性且与您的雕刻机兼容的平台。您可以使用著名的 Lightburn 软件或 xTool Creative Space (XCS)。
¶ 3. 选择正确的激光类型
如果您使用的是二极管激光器，您可能会看到蓝光和红外选项。蓝光适合木材和皮革等材料，而红外光则适合金属。
¶ 4. 设置正确的参数
除了灰度图之外，设置正确的参数也是关键。如果您使用XCS，您可能会遇到以下激光参数，请根据您的需求进行设置：
- 位图模式：我们提供七种不同的位图模式，每种模式适用于不同的图像场景。例如，对于红外光，建议使用 Jarvis 模式，而对于蓝光，则建议使用灰度模式。
- DPI（每英寸点数）： DPI 不仅仅是像素密度；它实际上是雕刻机在线性英寸内可以提供的点的密度。这会影响雕刻图像的细节和外观。确保根据图像的像素密度适当设置 DPI。
- 功率：功率设置（范围从 1% 到 100%）会影响雕刻的深度。更低的功率意味着您将获得更清晰、更详细的设计。但是，在调整之前，您可以在样板上测试其功率。
- 走刀次数：走刀次数越多，雕刻越深。走刀次数为一次，通常可以达到预期的效果。
¶ 5. 测试运行
你已经花钱买材料了。那么，您不想因为设置错误而浪费它，对吧？在制作最终作品之前，请务必对相同材料的废料进行试运行。这可以进行任何必要的调整并确保最终产品符合预期。
¶ xTool D1 Pro 二极管激光雕刻最佳的3D激光雕刻机
“最好”的机器通常取决于个人需求、您使用的材料以及您的运营规模。然而，大家也应该考虑一些普遍因素，确保自己做出明智的决定。
- 雕刻区域：根据您计划雕刻的物品的尺寸，您需要一台具有适当雕刻区域的机器。对于较大的项目，具有更广阔工作区域的机器至关重要。
- 激光功率：激光的功率决定了雕刻的速度和深度。金属等材料需要较高功率的激光，而木材或丙烯酸等较软的材料可以使用较低功率的激光进行雕刻。
- 材料多功能性：一些雕刻机专门针对某些材料。然而，您需要一台全能机器，它至少可以处理您常用的材料。
- 速度：如果您正在经营企业或处理批量订单，雕刻速度会显着影响生产力。
- 附加功能：有些机器带有附加功能，可以增强雕刻过程。这可能包括用于旋转雕刻的额外设备、空气辅助装置或用于不同材料的多个激光模块。
- 安全特性：鉴于激光雕刻的性质，始终存在火灾风险。配备火灾报警器和烟雾净化器的封闭式机器是理想的选择。
¶ xTool D1 Pro
xTool D1 Pro 成为寻求高品质激光雕刻和切割机的人士的首选。除了提供 5W、10W 和 20W 功率外，它现在还提供 40W 激光模块。这使其与众不同，因为它是唯一具有如此高功率的台式二极管激光机。
D1 Pro 40W模组一次可切割 20 毫米厚的松木，速度为每秒 400 毫米。这个 40W 模块还配备了 10W 激光模块，可用于需要较低功率的工作。
设计上D1 Pro 充分考虑了便携性。无论您是在工作室、车间还是在旅途中工作，这台机器都易于设置和使用。其紧凑的设计不会影响其功能，确保您每次都能获得一流的结果。
尽管结构紧凑，但它提供了充足的工作空间（420 x 390 毫米）。它足够大，可以轻松携带 A3 纸。您还可以通过拉下侧杆来调整焦点。此外，它的高度可以通过一对立管（需单独购买）提高140毫米。
使用激光时，安全至关重要。xTool D1 Pro 配备了安全功能，例如火灾警报器和陀螺仪，当不平衡时，陀螺仪会关闭机器。最好的是自动灭火功能（需单独购买），可立即喷出一股二氧化碳来扑灭大火。
xTools 提供多种附加功能，例如额外的 2W IR 激光模块、旋转雕刻机、空气辅助系统、底座立管、烟雾净化器、蜂窝板和外壳盒。通过这些附加组件充分发挥 D1 Pro 的潜力。
¶ 主要特征：
- 市场上第一款也是唯一一款 40W 二极管激光器
- 提供 40W、20W、10W 和 5W 二极管激光器模块
- 移动速度 400 毫米/秒
- 较小的焦点和线宽可实现出色的雕刻细节
- 宽敞的雕刻区域 430 x 390 毫米
- 与 Lightburn 和 XCS 兼容
- 0.01 毫米的卓越运动精度
- 支持旋转雕刻
¶ 3D激光雕刻常见问题解答
¶ 什么是3D激光雕刻机？
3D激光雕刻机是一种利用激光技术将三维设计雕刻到各种材料上的专用设备。与传统2D雕刻不同，3D雕刻可创造深度。这使得复杂的设计看起来像是“弹出”或“退回”到材料中。
¶ 可以用激光进行3D雕刻吗？
是的，激光3D雕刻不仅可行，而且已得到广泛应用。激光能够根据灰度图像调整功率，从而能够进行不同深度的雕刻，从而在材料上产生三维效果。
¶ LightBurn 可以进行3D雕刻吗？
LightBurn 本身不进行雕刻。相反，它是一个软件平台，旨在帮助用户准备和优化激光雕刻设计。虽然 LightBurn 可以处理3D雕刻数据并将其发送到兼容的激光机，但实际雕刻是由机器执行的。
¶ 如何使用 Lightburn 进行3D激光雕刻？
使用 LightBurn 进行3D激光雕刻步骤：
- 在 LightBurn 中导入您的灰度设计。
- 调整图像设置，例如对比度和亮度，以优化深度效果。
- 设置激光参数，确保它们与您使用的材料兼容。
- 使用 LightBurn 的界面将设计发送到激光雕刻机。
¶ 可以使用二极管激光器进行3D雕刻吗？
是的，您可以使用二极管激光器进行3D雕刻。事实上，像 xTool D1 Pro 这样的设备是智能二极管激光器，可以精确雕刻各种材料。二极管激光器与正确的软件和设置配合使用时，可以产生详细的3D雕刻。
¶ 3D 激光雕刻机的价格是多少？
3D激光雕刻机的成本因其功能、品牌和预期用途而存在很大差异。小型激光雕刻机，例如 xTool D1 Pro 5W，起价仅为 3400 元。另一方面，高端工业机器，尤其是那些使用 CO2 和光纤激光技术的机器，成本可能高达 350万元。
¶ 结论
现代3D雕刻是古代艺术与尖端技术的无缝融合。我们的祖先通过手工雕刻设计奠定了基础，而今天的激光已将这项工艺提升到了新的高度。xTool D1 pro 等现代工具带来的精度和效率为无限的可能性打开了大门。
随着工艺的不断发展，它吸引着 DIY 爱好者和专业人士更深入地研究、进行更多实验并突破界限。日新月异，3D雕刻世界提供了更多值得探索和惊叹的东西。对于未来，有一点是确定的：3D 雕刻艺术将继续激发灵感、创新并令人着迷。
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