Если вам интересно, что такое 3D-слайсер, то он описывает модель и указывает 3D-принтеру, как ее печатать. Узнайте все об этом программном обеспечении!
Слайсер — это программа, которая преобразует цифровые 3D-модели в инструкции для печати на конкретном 3D-принтере для создания физического объекта. Помимо самой модели, инструкции содержат вводимые пользователем параметры 3D-печати, такие как высота слоя, скорость печати и параметры поддержки для свесов.
Любая технология 3D-печати создает 3D-объекты путем послойного добавления материала. Поэтому слайсер получил соответствующее название, так как он виртуально «разрезает» 3D-модели на множество горизонтальных 2D-слоев, которые впоследствии будут печататься по одному.
В этой статье мы обсудим роль слайсеров в 3D-печати, подробно рассмотрим, как работает 3D-нарезка для FDM и фотополимерных принтеров и наконец, закончим рассмотрением нарезки в других технологиях 3D-печати. Давайте начнем!
Что делает слайсер?
В двух словах, слайсер служит связующим звеном между цифровой 3D-моделью (созданной с помощью CAD-программ) и системой производства, переводя проект в инструкции для 3D-принтера.
Эти инструкции передаются в виде командных строк, обычно называемых числовым программным управлением (ЧПУ). Как следует из названия, введенные команды управляют всеми параметрами принтера, включая скорость перемещения, температуру и многое другое. Можно провести различие между 3D-принтерами и другими станками с ЧПУ, такими как фрезерные, плазменные и токарные. 3D-принтеры, как уже говорилось, управляются с помощью ЧПУ, однако они не являются самым распространенным примером, когда пользователи вспоминают этот термин.
В любом случае, хотя существует множество различных способов «разговаривать» с этими машинами, преобладающим языком является G-код, который используется в различных видах систем производства — и понятно, что для разных технологий существуют свои специфические команды. В G-коде, как видно выше, построчно описывается, что должен сделать 3D-принтер.
Процедуры 3D-нарезки могут показаться простыми для тех, кто печатал 3D-модели. Но что на самом деле происходит за этим аккуратным пользовательским интерфейсом? Давайте посмотрим, что нам нужно для успешной работы со слайсером.
Требования
Для того чтобы успешно подготовить модель к 3D-печати и сгенерировать G-код, слайсеру требуется два разных входных сигнала: сама 3D-модель и набор параметров печати, которые определяют, как именно будет осуществляться печать.
3D-модели
Цифровые 3D-модели можно создавать с помощью самых разных программ автоматизированного проектирования, начиная от художественного Blender с открытым исходным кодом и заканчивая профессиональным и высокотехничным SolidWorks. Проблема заключается в том, что любой цифровой файл, созданный с помощью конкретного инструмента САПР, имеет определенный формат, например «Blend» (.blend) для Blender и «part» и «assembly» (.sldprt и .sldasm) для SolidWorks.
Кроме того, вы можете найти модели, созданные другими людьми в репозиториях. Они могут быть доступны в разных форматах, например в зависимости от того, предназначены ли они для печати из нескольких материалов или включают в себя больше производственных параметров.
Если бы 3D-слайсеры могли обрабатывать все эти форматы, им потребовалась бы огромная база поддержки и даже в этом случае они не смогли бы охватить все существующие программы моделирования. По этой причине используется стандартизированный формат файлов. Самый распространенный, связанный с 3D-печатью — STL (.stl), который экспортируется большинством программ для 3D-моделирования. Не стоит паниковать, если ваша программа не экспортирует этот тип файлов — существует множество конвертеров файлов STL.
Параметры 3D-печати
После того как ваша 3D-модель будет представлена в формате, понятном для слайсера, следующим шагом будет ввод значений параметров печати, таких как высота слоя, скорость, позиционирование детали и некоторые другие параметры, связанные с печатью. Эти введенные пользователем значения определяются перед печатью.
На этом этапе можно также частично изменить 3D-модель. Размеры можно изменить с помощью функций масштабирования, а детали можно частично или полностью сделать полыми, заполнить шаблонами заполнения и задать значения толщины стенок. Этот этап также включает в себя создание поддержек, что является одной из наиболее практичных функций 3D-слайсера.
Параметры 3D-печати зависят от типа технологии (FDM или на основе смолы), а также от типа материала (например, разные виды филаментов для FDM требуют разных настроек), объекта, который будет напечатан и его назначения. Итак, давайте посмотрим, что нужно для каждого из них.
Слайсер для FDM печати
Моделирование методом послойного наплавления (FDM) — это метод экструзии материала, при котором печатающая головка перемещается в двух разных направлениях (по осям X и Y), а пластиковая нить (филамент) расплавляется и проталкивается через сопло для создания 2D-слоя. Этот процесс повторяется до тех пор, пока слой за слоем не будет завершен 3D-объект.
Принтеры FDM в значительной степени зависят от движения при создании 3D-объекта, причем для точной печати требуется тонкий многоосевой контроль. Как уже упоминалось, для разных материалов требуются разные настройки, от температуры до скорости, а в зависимости от модели в дело могут вступать и опорные конструкции.
После того как 3D-модель и настройки печати определены, слайсер обрабатывает эти данные и генерирует файл G-кода, который затем загружается в 3D-принтер.
Последний шаг полностью выполняется внутренними алгоритмами 3D-слайсера, что означает, что он не зависит от пользователя и что каждый слайсер будет выполнять его по-разному. Для простых моделей различия между слайсерами могут остаться незамеченными, но для более сложных они наверняка будут заметны. Определенные слайсеры могут лучше работать с определенными 3D-принтерами, но не существует жесткого правила, позволяющего понять, какой из них подойдет вам лучше всего.
Для FDM доступно множество 3D-слайсеров, некоторые из них бесплатны. Cura и PrusaSlicer — одни из самых популярных в сообществе разработчиков с открытым исходным кодом, есть и проприетарные варианты, например Bambu Studio от Bambu Lab, а Simplify3D — это премиальный (и дорогостоящий) выбор.
Слайсер для фотополимерных принтеров
При полимеризации в ванночках используется ультрафиолетовое излучение в различных формах для отверждения и застывания жидкой смолы в слои. Как только слой затвердевает, стол перемещается, позволяя свежей смоле заполнить и сформировать следующий слой, пока не будет создана 3D-деталь.
Эта технология 3D-печати меньше зависит от движения, чем FDM. В «настоящих» SLA-принтерах отражающее зеркало вращается, чтобы направить луч ультрафиолетового лазера на смолу, очерчивая и формируя каждый 2D-слой. В 3D-принтерах DLP и LCD (или MSLA) единственным реальным движением является пластина, которая перемещается исключительно по оси Z в течение всего процесса печати.
Одно из отличий от процесса печати FDM заключается в том, что фотополимерные принтеры не используют G-код в своих выходных файлах. Фактически, большинство настольных фотополимерных 3D-принтеров используют свой собственный формат, а значит и свой собственный слайсер. Тем не менее, существует несколько сторонних слайсеров для фотополимерных принтеров, например Chitubox, FormWare, которые совместимы со многими настольными принтерами.
Нарезка для полимерных принтеров в некоторой степени похожа на FDM, но параметры 3D-печати отличаются. Вместо температуры сопла или охлаждения, настройки смолы включают время экспозиции и скорость подъема. Однако высота слоя и такие характеристики, как распределение опорной структуры, также присутствуют в фотополимерных принтерах, как и в большинстве технологий 3D-печати. Как и в случае с различными филаментами, в зависимости от типа выбранной вами смолы настройки должны быть изменены соответствующим образом.
Отличительная особенность
Для разных технологий 3D-печати, таких как SLS, SLM или даже EBM и струйная обработка связующего, требуются специальные слайсеры, поскольку их процессы отличаются повышенной сложностью и разнообразием. Например, система SLS одного производителя не будет работать точно так же, как ее конкурент, поэтому для большинства таких машин используется слайсер от официального производителя.
Тем не менее, есть и альтернативные варианты. Компания Materialise предлагает набор инструментов для подготовки и оптимизации 3D-моделей для печати с использованием всех технологий 3D-печати. Это программное обеспечение включает в себя различные модули постобработки, в том числе Build Processor, которые готовят цифровые детали к печати на 3D-принтерах различных марок, включая HP, EOS, Desktop Metal и BLT.
Некоторые программы САПР, такие как Fusion 360 от Autodesk, могут выполнять операции подготовки сборки и отправлять задания на печать непосредственно на 3D-принтеры, использующие технологии FDM, SLA, SLS, SLM или гибридные технологии. С помощью Netfabb от Autodesk можно отправлять задания на печать непосредственно на 3D-принтеры, включая EOS, Formlabs, Arcam, HP, Sinterit и SLM.
Еще одна программа САПР с прямой интеграцией с 3D-принтерами — NX от софтверного гиганта Siemens. Программное обеспечение NX for Manufacturing — это интегрированная система для программирования станков с ЧПУ, управления роботизированными ячейками, управления 3D-принтерами и контроля качества продукции.
