Od pomysłu do wydruku 3D – poradnik praktyczny

Od pomysłu do wydruku 3D – poradnik praktyczny

Poradniki trzeba pisać! Na pierwszy ogień postanowiłem wypchnąć opisanie drogi, jaką musi przejść pomysł, by stać się wydrukiem 3D. Nie ma co przedłużać, zapraszam do lektury.

Model 3D

W pierwszej kolejności należy stworzyć bądź zdobyć model 3D – jednoznaczny, cyfrowy opis kształtu bryły przestrzennej. W tym rozumieniu, modelem 3D nie są:

  • pomysł,
  • rysunek techniczny,
  • oryginalny element, ani tym bardziej jego zdjęcia,
  • przedmiot, do którego ma pasować drukowany element,
  • słowny opis potrzebnego elementu,
  • makieta.

Powyższe mogą być jedynie podstawą do wykonania modelu 3D metodami takimi jak: projektowanie w programie klasy CAD, rzeźbiarstwo cyfrowe, skanowanie 3D (na ogół związane z dalszą obróbką).

Wizualizacja przykładowego modelu 3D

Innym źródłem modelu 3D, poza samodzielnym jego stworzeniem bądź zleceniem jego stworzenia, może być na przykład internetowa biblioteka modeli 3D, taka jak Thingiverse bądź YouMagine.

Plik STL

Niezależnie od wybranego sposobu stworzenia modelu 3D i programu, w którym został wykonany, należy go wyeksportować do standardowego formatu wspieranego przez bodaj wszystkie slicery – STL. Jest to format zapisu modelu 3D w postaci siatki trójkątów, stanowiącej przybliżenie kształtu oryginalnego modelu 3D.

Wizualizacja przykładowej siatki trójkątów

Z technicznego punktu widzenia, STL nadający się do pocięcia i wydrukowania powinien składać się z trójkątów tworzących siatkę będącą powierzchnią opisanego kształtu. Taka siatka w modelu STL powinna być spójna, czyli:

  • jedna, chyba że w STL ma być:
    • więcej niż jedna bryła,
    • jakaś pusta przestrzeń wewnątrz bryły,
  • nieprzenikająca się sama ze sobą lub z ewentualnymi innymi siatkami,
  • całkowicie zamknięta, to znaczy, mówiąc to samo na różne sposoby:
    • każdy trójkąt ma mieć każdy z boków wspólny z sąsiadującym trójkątem,
    • każda krawędź siatki ma być bokiem dokładnie dwóch trójkątów,
    • siatka nie może mieć krawędzi, które są bokiem tylko jednego trójkąta,
  • złożona z właściwie zorientowanych trójkątów – skierowanych na zewnątrz.

W innych przypadkach slicer może ustalić, co jest wewnątrz, a co na zewnątrz modelu (gdzie drukować, a gdzie nie) niezgodnie z naszą intencją.

Slicer

Przygotowany wcześniej model 3D należy „przerobić” na G-code. Służy do tego tak zwany slicer, co można by przetłumaczyć na „krajalnica”. Do popularnych, godnych uwagi slicerów należą przede wszystkim: Ultimaker Cura oraz Slic3r Prusa Edition.

o G-code
Drukarka 3D FFF sama w sobie nie jest w stanie odczytać pliku STL i wykonać wydruku na jego podstawie. Drukarka 3D pracuje na podstawie serii komend „pojedź do punktu (X, Y, Z), przesuwając ekstruder do pozycji E” zapisanych w języku G-code, na przykład:

 

G1 X79.04 Y101.11 E17.6454
G1 X79.72 Y99.99 E17.6999
G1 X80.26 Y98.78 E17.7552
G1 X80.58 Y97.75 E17.7999
G1 X80.88 Y96.1 E17.8694
G1 X80.94 Y94.93 E17.9182

 

Oprócz tego, w G-code zapisywane są komendy mówiące między innymi o:

  • szybkich przejazdach bez podawania materiału,
  • pożądanych temperaturach głowicy i stołu bądź wyłączeniu grzania,
  • szybkościach ruchów,
  • przyspieszeniach i „jerk” ruchów.

Podstawową funkcję slicera oddaje sama nazwa – to program, który tnie model na plasterki. Jest to jednak tylko mała część całej historii. Współczesny slicer (w dużym uproszczeniu i niekoniecznie w podanej kolejności):

  • ustala, gdzie należy dodać podpory,
  • tnie model na plasterki,
  • dodaje opcjonalne „wspomagacze” poprawiające przyczepność do stołu, takie jak raft bądź brim,
  • „rozrysowuje” powyższe na ścieżki, które potem pokona głowica nakładająca materiał,
  • zapisuje efekt swojej pracy w postaci g-code.

To w slicerze ustala się parametry druku 3D, między innymi tak kluczowe jak:

  • temperatura stołu i głowicy,
  • średnica filamentu,
  • wysokość warstwy,
  • szerokość ścieżki,
  • liczba ścieżek obrysu, stanowiącego litą zewnętrzną powierzchnię wydruku,
  • liczba pełnych warstw dolnych oraz górnych, stanowiących litą zewnętrzną powierzchnię wydruku,
  • wzór i gęstość wypełnienia wnętrza wydruku,
  • kąt graniczny dla generowania podpór oraz ich strukturę (to slicer generuje podpory, nie trzeba ich projektować),
  • szybkości przesuwu głowicy.

We współczesnych slicerach liczba możliwych do ustawienia parametrów sięga nawet, tak na oko, stu kilkudziesięciu, z czego warto znać co najmniej kilkadziesiąt, by w miarę sprawnie przygotowywać sobie profile druku 3D i radzić sobie z typowymi problemami z jakością. Ale! Są też drukarki 3D z przygotowanymi dla nich slicerami, dostarczanymi od razu z profilami druku 3D dla wybranych filamentów, tak że jest furtka, by móc otrzymywać poprawne wydruki operując co najwyżej kilkoma najbardziej podstawowymi parametrami.

Dodatkowo, obecnie chyba każdy popularny slicer jest w stanie stworzyć wizualizację wydruku na podstawie wygenerowanych przez siebie ścieżek lub g-code – sugeruję uważnie ją oglądać. Dzięki niej można wyłapać wiele błędów zanim w ogóle włączy się drukarkę 3D, takich jak:

  • własne przeoczenia w doborze parametrów, na przykład niewłączenie podpór dla wymagającego ich modelu lub ustawienie wyraźnie odbiegającego od potrzeb stopnia wypełnienia,
  • błędne lub nieprzewidziane zachowanie slicera, wynikająca z błędu w programie lub modelu 3D.

Wizualizacja przykładowego G-code

Przygotowanie drukarki 3D i rozpoczęcie druku

Tutaj dokładne kroki będą zależeć od posiadanego urządzenia i stosowanych rozwiązań w zakresie zapewnienia wydrukom przyczepności do stołu. Podstawowe przygotowanie drukarki 3D składa się z:

  • wyczyszczenia dyszy i stołu,
  • wizualnej inspekcji urządzenia – czy wszystkie części są całe, czy prowadnice są czyste, czy nic nie stanowi potencjalnej przeszkody w ruchach drukarki, czy nic nie wpadło w wentylatory,
  • zaaplikowania na stół preparatu adhezyjnego, o ile to konieczne,
  • załadowania filamentu zgodnego z wybranym wcześniej w slicerze.

Gdy już model 3D został przygotowany i przetworzony na G-code, a drukarka 3D przygotowana do działania, należy przesłać lub przenieść wynikowy plik z instrukcjami – na karcie SD lub, w przypadku nowszych/nowocześniejszych urządzeń, na pendrive bądź poprzez sieć lokalną – i rozpocząć proces druku 3D.

Ze względu na zawodność i ograniczoną wydajność takiego rozwiązania, zdecydowanie odradzam drukowanie „po USB”, czyli bezpośrednio z komputera, za pomocą programu typu host, komunikującego się z drukarką 3D i na bieżąco wysyłającego komendy przez kabel USB.

KOMENTARZE

Przetwarzamy dane osobowe użytkowników witryny, zobacz szczegóły...

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close