Technologie i wydarzenia
Artykuł
Mateusz Brzostek, Poniedziałek, 7 lipca 2014, 09:59

Od pomysłu do wydruku

Na początku trzeba mieć pomysł na przedmiot i to jest często najtrudniejszym etapem drukowania trójwymiarowego. Załóżmy, że mamy już w wyobraźni lub na papierze obraz przedmiotu, którego potrzebujemy. Do wytworzenia tego przedmiotu musimy wykorzystać kilka narzędzi, jak w każdej metodzie produkcji.

Po pierwsze: projekt

Drukarki 3D są maszynami sterowanymi cyfrowo, więc przedmiot musi być opisany w zrozumiałym dla nich języku. Trzeba mieć trójwymiarowy, cyfrowy model rzeczy. Można zrobić go od podstaw, używając niemal dowolnego programu komputerowego do modelowania. Nadają się te bardziej artystyczne (Maya, Blender, 3ds Max) i te bardziej inżynieryjne (AutoCAD, Solidworks, FreeCAD, OpenSCAD). Są też nowe, stosunkowo proste w obsłudze programy do modelowania, to jednak temat na inny artykuł. 

Model można też zrobić z natury, wykorzystując skaner 3D. Skanery są różne: jedne bardzo precyzyjnie odtwarzają kształt małego przedmiotu, inne są hobbystycznymi kombinacjami sensorów, takich jak Kinect, i garści oprogramowania, jeszcze inne odtwarzają budynki lub pomieszczenia tylko na podstawie zdjęć, nawet wykonanych smartfonem. W większości przypadków rezultat działania skanera jest dobrą podstawą do dalszej pracy w tradycyjnym narzędziu do modelowania 3D. Prawie nigdy nie zapewnia on gotowego do druku modelu, którego jakość byłaby zadowalająca.

Można wreszcie skorzystać z jednego z gotowych projektów, których cała masa jest dostępna w internecie za darmo lub za niewielką opłatą. Powstały internetowe repozytoria modeli, często już gotowych do drukowania. Niektóre pozwalają się też łatwo dostosować do potrzeb, na przykład przez zmianę krytycznych wymiarów. Gotowych modeli można poszukać między innymi w następujących witrynach:

  • Thingiverse – strona zarządzana przez firmę Makerbot. Gromadzi przesłane przez użytkowników, darmowe modele. Umożliwia dostosowanie niektórych projektów oraz pobranie plików źródłowych (np. SCAD).
  • Youmagine, Bld3r – repozytoria z odnośnikami do innych stron udostępniających darmowe modele.
  • GrabCAD – biblioteka płatnych i darmowych modeli technicznych i przemysłowych. Większość nie jest przygotowana do druku 3D, ale mogą pomóc w modelowaniu akcesoriów lub części zamiennych.

Lista nie jest wyczerpująca; stron z modelami 3D są dziesiątki i ciągle powstają nowe.

Skorzystać z gotowego modelu jest bardzo łatwo, ale ograniczenie się do tego niweczy główną zaletę drukarek 3D: możliwość zrobienia rzeczy, której jeszcze nikt nie zrobił albo która jest dostosowana do niepowtarzalnych potrzeb.

Po drugie: slicer

Trójwymiarowy cyfrowy model trzeba następnie uprościć i przekształcić na listę instrukcji dla maszyny. Służą do tego programy zwane slicerami (od słowa slice – kroić na plastry), które najpierw dzielą bryłę na cienkie równoległe warstwy, a każdą z warstw dzielą na ciasno ułożone ścieżki plastiku, na koniec zaś opisują te ścieżki językiem maszyn CNC. Standardowym formatem zrozumiałym dla wszystkich slicerów jest plik STL; każde popularne narzędzie do modelowania umie eksportować w tym formacie. Językiem maszyn jest z kolei g-kod (GCODE), w którym kolejne linie tekstu to kolejne polecenia: przesuń głowicę w dane miejsce z daną prędkością, rozgrzej głowicę, wypuść tyle i tyle stopionego plastiku...

Model szachowej wieży przed pokrojeniem i po: po lewej model STL, po prawej trasa głowicy drukującej. Kliknij, aby powiększyć i zobaczyć pojedynczą warstwę!

Na tym etapie slicer musi brać pod uwagę docelową temperaturę głowicy drukującej, stołu roboczego, średnicę dyszy drukującej i inne parametry specyficzne dla drukarki, więc „pokrojony” model najczęściej nadaje się tylko do jednego modelu drukarki i jednego rodzaju filamentu. Dlatego modele rozpowszechnia się w niepokrojonej formie, w plikach STL.

Po trzecie: host lub drukarka

Gotową listę instrukcji dla maszyny w postaci g-kodu trzeba podać mikroprocesorowi sterującemu drukarką. Niektóre drukarki umieją odczytywać g-kod z karty pamięci lub pendrive'a, a nawet odbierać go przez Wi-Fi. Inne muszą być przez cały czas drukowania sterowane za pomocą peceta. Do sterowania służy tak zwany host – program komunikujący się z drukarką przez łącze USB (najczęściej emulujące port szeregowy). Host przesyła drukarce g-kod linia po linii; w razie zerwania komunikacji (np. zawieszenia komputera) drukarka dokończy wykonywanie ostatniego polecenia i się zatrzyma.

Większość oprogramowania do drukarek 3D jest jeszcze na etapie rozwoju. Choć to dopracowane i bardzo funkcjonalne programy, to ich rozwój ciągle dryfuje w różnych kierunkach. Niektóre to „kombajny” zawierające slicer i host, połączone łatwym w użyciu interfejsem użytkownika. Inne są w bardzo dużym zakresie konfigurowalne, ale mniej przyjazne w obsłudze. Do najpopularniejszych należą:

  • MakerWare – „kombajn” do drukarek MakerBot. Bardzo łatwy i szybki w użyciu, ale produkuje własny wariant g-kodu, kompatybilny tylko z drukarkami MakerBot. Można w nim przeglądać repozytorium Thingiverse i kilkoma kliknięciami zacząć drukowanie znalezionego projektu.
  • Cura – „kombajn” rozwijany przez firmę Ultimaker. Łatwy w użyciu, połączony z repozytorium Youmagine, kompatybilny z wieloma drukarkami. Program FOSS.
  • Repetier-Host – host z możliwością wywołania własnego slicera. Rozpowszechniany ze Slic3rem. Kompatybilny z drukarkami o różnej geometrii i różnym wewnętrznym oprogramowaniu (firmware).
  • Pronterface (Printrun) – otwartoźródłowy host, używany głównie w Linuxie.
  • Slic3r – otwartoźródłowy slicer o bardzo bogatej funkcjonalności. Kompatybilny z większością drukarek (nie tylko FFF), ale niektóre odmiany geometrii i wewnętrznego oprogramowania są obsługiwane gorzej od tych najbardziej popularnych.
  • Skeinforge – slicer w postaci skryptów Python. Trudny w obsłudze, rzadko stosowany.

Drogie drukarki zwykle są zaopatrywane w specjalne oprogramowanie, kompatybilne tylko z maszynami tego samego producenta. Takie wąsko wyspecjalizowane „kombajny” zazwyczaj są proste w obsłudze i zapewniają bardzo dobre rezultaty w połączeniu z daną drukarką, choć nawet ich duża funkcjonalność nie zwalnia całkowicie ze zrozumienia ograniczeń druku FFF.

Ocena artykułu:
Ocen: 20
Zaloguj się, by móc oceniać
Artykuły spokrewnione
Facebook
Ostatnio komentowane