Manual:Preparing models for 3D printing/pl

Jednym z głównych zastosowań programu FreeCAD jest produkcja rzeczywistych obiektów. Mogą one być zaprojektowane w FreeCAD, a następnie urzeczywistnione na różne sposoby, takie jak przekazanie ich innym ludziom, którzy następnie je zbudują, lub, coraz częściej, przesłanie ich bezpośrednio do drukarki 3D lub frezarki CNC. W tym rozdziale dowiesz się, jak przygotować swoje modele do przesłania do tych maszyn.

Jeśli byłeś ostrożny podczas modelowania, większość trudności, które możesz napotkać podczas drukowania modelu w 3D została już uniknięta. Wiąże się to w zasadzie z:


 * Upewnieniem się, że twoje obiekty 3D są bryłowe. Obiekty świata rzeczywistego są bryłami, model 3D również musi być bryłą. We wcześniejszych rozdziałach widzieliśmy, że FreeCAD bardzo pomaga w tej kwestii, a środowisko pracy Projekt Części powiadomi Cię, jeśli wykonasz operację, która uniemożliwi zachowanie bryły modelu. Moduł Część zawiera również narzędzie [[Image:Part_CheckGeometry.svg|16px]] Sprawdź geometrię, które jest przydatne do dalszego sprawdzania występowania możliwych wad.
 * Upewnij się co do wymiarów swoich obiektów. Jeden milimetr będzie jednym milimetrem w prawdziwym życiu. Każdy wymiar ma znaczenie.
 * Kontrolowanie degradacji. Żaden system druku 3D lub frezowania CNC nie może przyjmować plików FreeCAD bezpośrednio. Większość z nich rozumie tylko język maszynowy zwany G-Code. G-kod ma dziesiątki różnych dialektów, każda maszyna lub sprzedawca zazwyczaj ma swój własny. Konwersja twoich modeli do G-Code może być łatwa i automatyczna, ale możesz też zrobić to ręcznie, z pełną kontrolą nad wynikiem. W każdym przypadku, nie można uniknąć utraty jakości modelu podczas tego procesu. Podczas drukowania w 3D, musisz zawsze upewnić się, że ta utrata jakości pozostaje poniżej Twoich minimalnych wymagań.

Poniżej założymy, że pierwsze dwa kryteria są spełnione i że jesteś już w stanie tworzyć obiekty bryłowe o prawidłowych wymiarach. Zobaczymy teraz, jak rozwiązać trzeci punkt.

Eksport do krajalnicy
Jest to technika najczęściej stosowana w druku 3D. Obiekt 3D jest eksportowany do innego programu (slicera), który wygeneruje G-kod z obiektu, poprzez pocięcie go na cienkie warstwy (stąd nazwa), które będą odtwarzać ruchy, jakie wykona drukarka 3D. Ponieważ wiele z tych drukarek jest budowanych domowym sposobem, często występują niewielkie różnice pomiędzy nimi. Programy te zazwyczaj oferują zaawansowane możliwości konfiguracyjne, które pozwalają na dostosowanie wydruku dokładnie do możliwości Twojej drukarki 3D.

Rzeczywiste drukowanie 3D jest jednak zbyt obszernym tematem dla tego podręcznika. Zobaczymy jednak jak wyeksportować i użyć tych slicerów, aby sprawdzić czy dane wyjściowe są poprawne.

Konwersja obiektów do siatek
Żaden ze slicerów nie będzie, w tym momencie, bezpośrednio przyjmował geometrii bryłowej, jaką produkujemy w FreeCAD. Będziemy więc musieli najpierw przekonwertować każdy obiekt, który chcemy wydrukować na drukarce 3D do postaci siatki, którą slicer może otworzyć. Na szczęście, o ile konwersja siatki na bryłę jest skomplikowaną operacją, o tyle konwersja bryły na siatkę jest bardzo prosta. Jedyne na co musimy uważać, to fakt, że to właśnie tutaj nastąpi pogorszenie, o którym wspomnieliśmy powyżej. Musimy sprawdzić, czy utrzymuje się ona w akceptowalnych granicach.

Cała obsługa siatek w programie FreeCAD jest wykonywana przez inne, specyficzne środowisko pracy, Siatka. Zawiera ono, poza najważniejszymi narzędziami do konwersji pomiędzy obiektami typu Część i Siatka, kilka narzędzi przeznaczonych do analizy i naprawy siatek. Chociaż praca z siatkami nie jest głównym celem programu FreeCAD, podczas pracy z modelowaniem 3D, często musisz mieć do czynienia z obiektami siatkowymi, ponieważ ich użycie jest bardzo rozpowszechnione wśród innych aplikacji. To środowisko pracy pozwala na ich pełną obsługę w programie FreeCAD.


 * Przekształćmy jeden z obiektów, które modelowaliśmy w poprzednich rozdziałach, na przykład klocek lego (który można pobrać z końca poprzedniego rozdziału).
 * Otwórz plik FreeCAD zawierający klocek lego.
 * Przełącz się do środowiska Siatka.
 * Zaznacz klocek lego.
 * Wybierz menu Siatki → Utwórz siatkę z kształtu
 * Otworzy się panel zadań z kilkoma opcjami. Niektóre dodatkowe algorytmy generowania siatek (Mefisto lub Netgen) mogą nie być dostępne, w zależności od tego, jak Twoja wersja programu FreeCAD została skompilowana. Standardowy algorytm siatkowania będzie zawsze obecny. Oferuje on mniej możliwości niż dwa pozostałe, ale jest całkowicie wystarczający dla małych obiektów, które mieszczą się w maksymalnym rozmiarze wydruku drukarki 3D.




 * Wybierz generator siatki Standardowy, i pozostaw wartość odchylenia na wartości domyślnej 0.10. Naciśnij przycisk.
 * Zostanie utworzony obiekt siatki, dokładnie na naszym obiekcie bryły. Albo ukryj bryłę, albo odsuń jeden z obiektów na bok, aby móc porównać oba.
 * Zmień właściwość Widok → Tryb wyświetlania nowego obiektu siatki na Linie płaskie, aby zobaczyć jak przebiegała triangulacja.
 * Jeśli nie jesteś zadowolony i uważasz, że wynik jest zbyt gruby, możesz powtórzyć operację, obniżając wartość odchylenia. W przykładzie poniżej, dla siatki lewej użyto domyślnej wartości 0.10, natomiast dla prawej 0.01:



Niemniej jednak w większości przypadków wartości domyślne dadzą zadowalający rezultat.


 * Możemy teraz wyeksportować naszą siatkę do formatu siatek, takiego jak STL, który jest obecnie najczęściej używanym formatem w druku 3D, poprzez użycie menu i wybranie formatu pliku STL.

Jeśli nie posiadasz drukarki 3D, zazwyczaj bardzo łatwo jest znaleźć komercyjne serwisy, które wydrukują i wyślą Ci wydrukowane obiekty pocztą. Do najbardziej znanych należą Shapeways i Sculpteo, ale zazwyczaj znajdziesz wiele innych w swoim mieście. We wszystkich większych miastach można obecnie znaleźć Fab labs, czyli warsztaty wyposażone w szereg maszyn do produkcji 3D, w tym prawie zawsze w co najmniej jedną drukarkę 3D. Fab laboratoria są zazwyczaj przestrzeniami społecznymi, które pozwolą Ci korzystać z ich maszyn, za opłatą lub za darmo, w zależności od Fab laboratorium, ale także nauczą Cię jak z nich korzystać i będą promować inne działania wokół produkcji 3D.

Użycie Slic3r
Slic3r to aplikacja, która konwertuje obiekty STL na G-code, który może być wysłany bezpośrednio do drukarek 3D. Podobnie jak FreeCAD, jest darmowy, open source'owy i działa na systemach Linux, Mac OS i Windows. Poprawne skonfigurowanie rzeczy do druku 3D jest skomplikowanym procesem, w którym musisz mieć dobrą znajomość swojej drukarki 3D, więc generowanie G-kodu przed faktycznym wydrukiem nie jest zbyt użyteczne (Twój plik G-code może nie działać dobrze na innej drukarce), ale i tak jest to dla nas użyteczne, aby sprawdzić czy nasz plik STL będzie można bez problemu wydrukować.

To jest nasz wyeksportowany plik STL otwarty w programie Slic3r. Używając zakładki podgląd i przesuwając prawy suwak, możemy zwizualizować ścieżkę, którą będzie podążać głowica drukarki 3D, aby zbudować nasz obiekt.



Using the Cura addon
Cura is another free and open source slicer application for Windows, Mac and Linux, maintained by the 3D printer maker Ultimaker. Some FreeCAD users have created a Cura Workbench that uses cura internally. The Cura Workbench is available from the FreeCAD addons repository. To use the Cura Workbench, you also need to install Cura itself, which is not included in the workbench.

Once you have installed both Cura and the Cura Workbench, you will be able to use it to produce the G-code file directly from Part objects, without the need to convert them to meshes, and without the need to open an external application. Producing another G-code file from our Lego brick, using the Cura Workbench this time, is done as follows:


 * Load the file containing our Lego brick (it can be downloaded at the end of the previous chapter)
 * Switch to the Cura Workbench
 * Setup the printer space by choosing menu 3D printing → Create a 3D printer definition. Since we aren't going to print for real, we can leave the settings as they are. The geometry of the printing bed and available space will be shown in the 3D view.
 * Move the Lego brick to a suitable location, such as the center of the printing bed. Remember that PartDesign objects cannot be moved directly, so you need either to move its very first sketch (the first rectangle), or to move (and print) a copy, which can be made with the Part -> Create Simple Copy tool. The copy can be moved, for example with [[Image:Draft_Move.svg|16px]] Draft → Move.
 * Select the object to be printed, and select menu 3D printing → Slice with Cura Engine.
 * In the task panel that will open, make sure the path to the Cura executable is correctly set. Since we are not going to really print, we can leave all other options as they are. Press Ok. Two files will be generated in the same directory as your FreeCAD file, an STL file and a G-code file.




 * Wygenerowany G-code może być również ponownie zaimportowany do FreeCAD (przy użyciu preprocesora slic3r) w celu sprawdzenia.

Generating G-code
FreeCAD also offers more advanced ways to generate G-code directly. This is often much more complicated than using automatic tools as we saw above, but has the advantage to let you fully control the output. This is usually not needed when using 3D printers, but becomes very important when dealing with CNC milling, as the machines are much more complex.

G-code path generation in FreeCAD is done with the Path Workbench. It features tools that generate full machine paths and others that generate only parts of a G-code project, that can then be assembled to form a whole milling operation.

Generating CNC milling paths is another subject that is much too vast to fit in this manual, so we are going to show how to build a simple Path project, without caring much about most of the details of real CNC machining.


 * Load the file containing our lego piece, and switch to the Path Workbench.
 * Since the final piece doesn't contain anymore a rectangular top face, hide the final lego piece, and show the first cubic pad that we did, which has a rectangular top face.
 * Select the top face and press the [[Image:Path_Profile.svg|16px]] Profile button.
 * Set its Offset property to 1mm.




 * Then, let's duplicate this first loop a couple of times, so the tool will carve out the whole block. Select the Profile path, and press the [[Image:Path_Array.svg|16px]] Array button.
 * Set the Copies property of the array to 8, and its Offset to -2mm in the Z direction, and move the placement of the array by 2mm in the Z direction, so the cutting will start a bit above the pad, and include the height of the dots too.




 * Now we have defined a path that, when followed by the milling machine, will carve a rectangular volume out of a block of material. We now need to carve out the space between the dots, in order to reveal them. Hide the Pad, and show the final piece again, so we can select the face that lies between the dots.
 * Select the top face, and press the [[Image:Path_Pocket_Shape.svg|16px]] Pocket Shape button. Set the Offset property to 1mm, and the retraction height to 20mm. That is the height to where the cutter will travel when switching from one loop to another. Otherwise, the cutter might cut right through one of our dots:




 * Once again, make an array. Select the Pocket object, and press the [[Image:Path_Array.svg|16px]] Array button. Set the Copies number to 1 and the offset to -2mm in the Z direction. Move the placement of the array by 2mm in the Z direction. Our two operations are now done:




 * Now all that is left to do is to join these two operations into one. This can be done with a Path Compound or a Path Job. Since we will need nothing more and will be ready to export already, we will use the job. Press the [[Image:Path_Job.svg|16px]] Job button.
 * Set the Use Placements property of the project is to True, because we changed the placement of the arrays, and we want that to be taken into account in the project.
 * In the tree view, drag and drop the two arrays into the project. You can reorder the arrays inside the project if needed, by double-clicking it.
 * The project can now be exported to G-code, by selecting it, choosing menu File -> Export, selecting the G-code format, and in the pop-up dialog that will open, selecting a post-processing script according to your machine.

There are many applications available to simulate the real cutting, one of them that is also multi-platform and open source, like FreeCAD, is Camotics.

Do pobrania


 * The STL file generated in this exercise: https://github.com/yorikvanhavre/FreeCAD-manual/blob/master/files/lego.stl
 * The file generated during this exercise: https://github.com/yorikvanhavre/FreeCAD-manual/blob/master/files/path.FCStd
 * The G-code file generated in this exercise: https://github.com/yorikvanhavre/FreeCAD-manual/blob/master/files/lego.gcode

Więcej informacji


 * The Mesh Workbench
 * The STL file format
 * Slic3r
 * Cura
 * The Cura Workbench
 * The Path Workbench
 * Camotics