Технології

Програми для 3D друку і 3D принтера

Стрімкий розвиток технологій адитивного друку був би неможливим без сучасного програмного забезпечення. Раніше доводилося довго освоювати графічні редактори і вивчати ази інженерного моделювання для створення елементарних предметів. Сьогоднішній софт для 3d принтера дозволяє практично повністю автоматизувати друкований процес і значно спростити поводження з високотехнологічною технікою. Практично всі друкуючі 3 D  пристрої управляються так званим G -кодом – це загальноприйнята мова, що застосовується для апаратів цього виду.

Що таке G-код

Таким найменуванням охрестили в 60-х роках мову для верстатів з ЧПУ. Його почала розробляти американська компанія Electronic Industries Alliance, потім стали застосовувати практично всі виробники і користувачі автоматизованих верстатів.

G-код є структурою і синтаксис написання команд для обробного верстата. G-код має міжнародну базову структурну основу, затверджену американськими та європейськими системами стандартизації. Однак існує безліч специфічних доповнень і модифікацій, які локально використовують виробники верстатів і великі корпорації, що випускають обладнання.

Послідовність створення об’ємної моделі

Для того, щоб отримати будь-який виріб в 3 D потрібно вирішити два завдання:

  • Створити математичний опис об’єкта – об’ємну модель;
  • Пояснити влаштування, як її друкувати – в який момент часу в яку точку додати матеріал і як його затвердити.

Для побудови тривимірних об’єктів, як і для управління печаткою, існують спеціальні програми для 3D принтера.

Види 3-х мірних об’єктів

Здійснюючі 3D друк програми працюють з моделями тривимірних об’єктів. Вони не тільки мають різні конфігурації побудови файлів, але і не однакові за наповненням. Моделі об’ємних об’єктів діляться на два види:

  • твердотільні;
  • Поверхневі – мережа.

Твердотільний об’єкт (Solid) – векторна модель, що описує тіло повністю за допомогою математичних векторів. У ній кожна точка має значення (координати, вага, колір, будь-які інші властивості). Так як властивості і координати описані за допомогою векторів такий об’єкт має нескінченну деталізацію.

Поверхневий об’єкт (Mesh) – модель, описана «сіткою». Математичними векторами описані тільки «нитки» сітки, оперізують поверхні предмета. Мережа має крок між нитками, що визначають точність опису властивостей моделі та її частин.

Твердотільні моделі містять багато інформації, яка вимагає велику кількість ресурсів. Поверхневі об’єкти значно менше за обсягом, але точність відображення їх властивостей обмежена параметрами сітки.

Деякі промислові друкуючі пристрої, як і складні верстати з ЧПУ «вміють» працювати з твердотільними масивами. Однак, всі масові побутові та промислові принтери заточені тільки для роботи тільки з поверхневими (мережевими) моделями.

Що таке слайсери і навіщо потрібні?

Слайсер – спочатку це утиліта, яка вміє з поверхневого масиву зробити нарізку паралельними площинами і перевести отриману інформацію в G-код. Адже головки екструдера працюють саме таким чином, будуючи об’єкт послідовним нарощуванням «зрізів» поверхонь в паралельних площинах.

Тому при виході на ринок тривимірних принтерів з’явилися утиліти, які нарізають ці площини і, потім, керують драйверами крокових двигунів і соплами принтера. З розвитком друкарської справи в цій галузі, слайсери стали оснащувати і простими інструментами побудови тривимірних об’єктів.

Засоби, спочатку призначені для тривимірного моделювання набагато могутніші. У них можна будувати об’єкти будь-якої складності і деталювання. Але робота з ними вимагає певних навичок. Проте, інструменти САПР (CAD або CADD – система автоматизованого проектування) теж отримали значний розвиток з появою тривимірної друку. Сьогодні всі потужні програми моделювання мають вбудовані можливості по компіляція своїх моделей в файл формату * .stl.

Розвиток друку твердими матеріалами відбувається кількома шляхами. Розробники слайсерів, іншого корисного прикладного софта теж не стоять на місці. Наприклад, з’явилися спроби уявлення кінцевого виробу з усіма можливими його вадами та обмеженнями. Це буває дуже корисно. Потужні САПР поки не можуть похвалитися такими корисними можливостями, хоча в їх додатках реалізовані подібні речі для лиття та механічної обробки.

Крім того, інтерфейси слайсерів зроблені інтуїтивно зрозумілими і дуже простими для користувача. Прості предмети в слайсери побудувати набагато легше навіть і досвідченому користувачеві САПР. Значна перевага слайсерів, крім простоти і доступності – фактор вартості. Більшість з них безкоштовні і вільні до поширення. Є і платні інструменти, але їх вартість не така велика в порівнянні з вартістю САПР. Всі хороші слайсери і оболонки мають інструменти редагування і побудови простих об’єктів.

Слайсери і програми для роботи з моделями для 3D принтера

Якщо Ви вже використовуєте 3D принтер, програма слайсер до нього поставлена ​​в комплекті з первинними налаштуваннями. Однак, цього не завжди достатньо для вирішення Ваших завдань. Програмне забезпечення для 3d принтера поставляється виробником поки ще без урахування призначених для потреб користувача.

Програми, які використовуються для роботи з 3d принтером в основному безкоштовні. Тільки деякі з них мають платні версії або розширення. Всі безкоштовні програми, що надаються для 3d принтера розробниками, поки підтримуються і оновлюються теж на вільній основі. Багато з них мають відкритий код.

Софт, розповсюджуваний для 3d принтера, з інтерфейсом російською мовою поки досить нечисленні. Але вітчизняний ринок досить швидко росте, збільшується і кількість адаптованого софту. Порядок представлених нижче утиліт орієнтований на світову популярність.

Найбільш поширені слайсери і інший корисний софт для 3D принтера представлені нижче:

Kissslicer

Один з найпопулярніших засобів для роботи з печаткою моделей. Є платна і безкоштовна версії. Платна відрізняється підтримкою декількох сопел, хмарним сервісом, бібліотеками, великою кількістю налаштувань, інструментів.

Майже всі платні опції потрібні для апаратів з декількома соплами і побудови складних об’єктів. Немає великих можливостей по редагуванню. Зате реалізована функція безпосереднього редагування G-коду, що дозволяє безпосередньо управляти всіма органами пристрою.

Безкоштовна версія для будь-якої операційної системи. На цій же сторінці можна перейти до платної професійної версії.

Завантажити Kissslicer (Безкоштовна)

Cura

Одне з найбільш зручних і інтуїтивно зрозумілих програм від виробника 3D принтерів Ultimaker. Отримала найбільше поширення – це найпопулярніший слайсер для 3D принтера. Крім інструментів редагування, налаштувань матеріалу, опцій друку, включений ряд зручних функцій з розрахунку кількості матеріалу і його вартості, ваги виробу. Має відкритий код. Повністю безкоштовна, оновлювана утиліта.

Завантажити Cura (Безкоштовна)

Slic3r

Один з найбільш універсальних і опрацьованих продуктів з точки зору побудови і редагування G-коду для принтера. Є налаштування практично всіх функцій прямого друку, підтримка декількох сопел і декількох типів застосовуваних матеріалів. Реалізована можливість редагування G-коду користувачем.

Завантажити Slic3r (Безкоштовна)

CraftWare

Ця утиліта побудована дуже інтуїтивно просто. Разом з тим, має кілька переваг. Три режими поділяють підготовку до створення виробу на функції:

  • Робота з моделлю;
  • Робота з підтримками і заповненням пустот;
  • Слайсер – нарізка моделі для друку.

Окремо реалізуються налаштування друку. Є функції визначення часу і попередньої вартості, функція перегляду фаз побудови за часом.

Завантажити CraftWare (Безкоштовна)

123D Catch

Це інструмент від Autodesk, який дозволяє створити 3D об’єкт зі знімків камери. Існує версія і для Android, що дозволяє зробити зі смартфона 3D сканер. В результаті обробки знімків з різних ракурсів будується поверхневий об’ємний об’єкт в декількох поширених форматах 3D графіки.

Всі операції проводяться в хмарному сервісі з використанням електронної пошти для отримання кінцевого файлу. Візуалізація виробу відбувається безпосередньо в середовищі утиліти. Поширюється і підтримується безкоштовно.

Завантажити 123D Catch (Безкоштовна)

3D Slash

Дуже потужна хмарна програма, що дозволяє створювати, редагувати і друкувати 3D об’єкти. Інтуїтивно зрозумілий, інтерактивний інтерфейс добре сприймається для використання всіх функцій. Крім завантаження, створення, редагування об’єктів реалізовані всі функції слайсера і управління печаткою. Мабуть, найпростіша і універсальна програма для 3d принтера, що дозволяє створювати і друкувати різні предмети.

Завантажити 3D Slash (Безкоштовна)

TinkerCAD

Повністю хмарний сервіс від Autodesk, який дозволяє працювати з 3D моделями, створювати їх, редагувати, відправляти на друк. Існує дуже велика кількість сервісів і можливостей, функцій побудови і управління печаткою. Це не сама функціональна утиліта для управління принтером, так як спочатку розроблялася для інших прикладних верстатів, але ці функції постійно розвиваються розробником, збільшується охоплення різних стандартів.

Початок роботи з сервісом російською мовою можливо після реєстрації по цьому посиланню . Там же запропоновано невеличкий навчальний курс.

3DTin

Онлайн редактор для побудови і редагування мережевих 3D моделей. Дуже простий, швидкий і інтуїтивно зрозумілий. Не вимагає початкових навичок. Працює тільки в хмарі. Дозволяє створювати прості предмети з подальшою їх конвертацією в stl – файли.

Сервіс являє собою одну з вільно розповсюджуваних CAD tools, робота з якими можлива тільки після реєстрації на https://www.tinkercad.com/ або сервері інструментів Autedesk http://formit360.autodesk.com/ .

Blender 3D

Цікавий тривимірний редактор. Дуже простий, але досить функціональний для побудови різних виробів з великої бібліотеки примітивів. Для редагування є набір зручних інструментів. Зберігає файли в більшості використовуваних форматів, тому його часто використовують в якості конвертора. Спочатку утиліта була написана для об’ємної анімації, але постійні доопрацювання і розширення зробили її цілком придатною для конструювання деталей. Інструмент поширюється безкоштовно, має відкритий код.

Завантажити Blender 3D (Безкоштовна)

Підведемо підсумки:

Перелік представлених інструментів зовсім не повний – їх вже існує набагато більше. З’являються нові, а існуючі дуже швидко удосконалюються. З’являються інтуїтивно зрозумілі можливості редагування G -коду, прості способи редагування поверхневих об’єктів, інструменти наочного управління безпосередніми функціями друку. Ми стоїмо на порозі технологічного зльоту цієї нової галузі, вносячи свій посильний для користувача вклад в її становлення і вдосконалення.