Drukowanie 3D to nie tylko drukarka. Pomogą w tym te darmowe programy

Blender idzie na pierwszy ogień, gdyż jest to mój ulubiony (to znaczy jedyny, który w miarę poznałam ;-)) program do modelowania 3D. Możliwości Blendera są ogromne, łącznie z rysowaniem odręcznym animacji i montowaniem filmów, ale na potrzeby tego artykułu skupię się na jednej wtyczce: 3D Printing Toolbox.

Wtyczkę można włączyć w ustawieniach programu. Przede wszystkim pozwala ona zbadać, czy model ma szansę prawidłowo się wydrukować. Ponieważ wiele narzędzi bazuje na informacjach o położeniu normalnych do powierzchni wielokątów, warto skorzystać z analizy normalnych i znaleźć powierzchnie sąsiadujące ze sobą, ale skierowane w różne strony. Kolejną rzeczą, którą warto sprawdzać, są wielokąty przecinające się. Doświadczenie mówi mi, że w większości przypadków drukują się prawidłowo, ale dla pewności warto się nimi zająć. By uniknąć problemów z tesselacją, wtyczka pozwala znaleźć także wielokąty, które nie są płaskie. By ograniczenia fizyczne drukarki nie wchodziły nam w drogę przy drukowaniu, można znaleźć ścianki zbyt cienkie i pochylone pod zbyt ostrym kątem nad platformą (ta funkcja jeszcze nie działa prawidłowo, ale błąd jest znany i w końcu zostanie naprawiony). Parametry można dobrać samodzielnie,

Przy porządkowaniu siatki modelu można także usunąć krawędzie o zerowej długości, niepołączone wierzchołki i wielokąty o zerowej powierzchni. Wtyczka pozwala także odczytać objętość i powierzchnię modelu, a także przeskalować go i wyeksportować.

Blendera znajdziecie w naszej bazie programów dla Windowsa i OS X.

SketchUp Make to darmowa wersja programu SketchUp, czyli dobrego i dość popularnego narzędzia do modelowania. SketchUp jest bardzo uniwersalny i nada się zarówno do przygotowywania planu ogrodu, jak i zaprojektowania modelu obudowy dla Raspberry Pi do druku na drukarce 3D. Zaletą programu jest możliwość importu modelu niemal dowolnego przedmiotu, od śrubki po wieżowce z Dubaju, z wbudowanej biblioteki. Na potrzebę druku 3D powstał tu specjalny widok, w którym otoczenie stanowi widok komory drukowania wybranej w ustawieniach drukarki 3D.

SketchUp make jest uboższy od wersji Pro o narzędzia do generowania rysunków technicznych i dokumentacji projektów. Dla hobbystów i początkujących projektantów to jednak narzędzie wystarczające, niewymagające miesięcy nauki przed rozpoczęciem pracy i o doskonałym stosunku jakości do ceny. Projektowanie jest relatywnie łatwe, a gotowy model można wyeksportować w wielu formatach.

SketchUp Make jest dostępny dla Windowsa i OS X.

123D Design to moje nowe odkrycie – program do modelowania 3D firmy Autodesk, przeznaczony głównie do tworzenia projektów wydruków 3D przez początkujących użytkowników. 123D Design może importować i eksportować modele w wielu popularnych formatach, w tym STL, oraz projekty CAD w formatach DWG i DXF. Najbaridziej podoba mi się jednak możliwość importu pliku SVG, stworzonego na przykład na podstawie skanu rysunku, i wykorzystania go jako bazy dla projektu. Można też zacząć „od zera”, korzystając z bazowych kształtów i intuicyjnych operacji.

123D Design automatycznie połączy wiele części modeli dzięki świetnemu systemowi przyciągania obiektów, ma też możliwość przetwarzania siatek na „pełne” modele i nakładania na nie tekstur udających metal, plastik, drewno i inne materiały. Podobnie jak inne programy firmy Autodesk, 123D Design łączy się z chmurą i kontem Autodesk ID, pozwala też oglądać projekty udostępnione przez innych użytkowników.

123D Design jest dostępny dla Windowsa, iPadów i OS X. Program jest darmowy dla hobbystów i osób uczących się. Zastosowanie komercyjne wymaga wykupienia abonamentu.

FreeCAD to otwarty program do projektowania parametrycznego modeli 3D, w którym można przygotować proste części albo obliczyć wyporność kadłuba łodzi. W programie można tworzyć zarówno modele, jak i szkice 2D i 3D.

Ze względu na specyfikę narzędzi, FreeCAD-a polecam przede wszystkim osobom mającym doświadczenie z Catią, SolidWorks, SolidEdgem albo dużo cierpliwości. Jego obsługa nie jest łatwa i przed rozpoczęciem pracy warto sięgnąć po oficjalne instrukcje albo poszukać materiałów na własną rękę. Ponieważ FreeCAD jest rozwijany przez hobbystów w ich wolnym czasie, nie ma gwarancji, że znajdą się tu wszystkie potrzebne narzędzia i że błędy zostaną błyskawicznie naprawione, jednak uważam, że ten projekt powinien mieć miejsce w tym przeglądzie.

FreeCAD dostępny jest na Windowsa, OS X i inne systemy, można pobrać także kod źródłowy.

Fusion 360 firmy Autodesk to najbardziej zaawansowane i najbardziej kompletne z przedstawionych tu narzędzi. Modele można tworzyć pracując z siatką, parametrycznie lub rzeźbiąc. Zaprojektowane części można złożyć w urządzenie, zaprojektować ruchy, przeanalizować działanie różnych sił, drgań i temperatury, a na koniec wyrenderować widok urządzenia, przygotować model dla drukarki 3D lub program dla wycinarki CNC.

Fusion 360 to także świetna platforma do pracy zespołowej i aplikacje mobilne, w których można przeglądać modele i komentować zmiany. Dla hobbystów to aż nadto, ale program świetnie sprawdzi się w małych firmach.

Fusion 360, choć bardzo rozbudowany, jest dostępny za darmo dla wielu grup użytkowników. Bez opłat mogą z niego korzystać uczniowie i nauczyciele, hobbyści w celach niekomercyjnych i małe firmy, których przychody nie przekraczają 100 tysięcy dolarów rocznie – wystarczy po zainstalowaniu wersji próbnej zaznaczyć odpowiednią opcję. Program dostępny jest dla Windowsa, OS X, Androida i iOS-a.

Zrobienie modelu to dopiero połowa pracy, jaka nas czeka. Trzeba jeszcze przygotować plik czytelny dla drukarki i upewnić się, że wydruk będzie wyglądał jak trzeba. Niektórzy producenci dostarczają odpowiednie programy dla swoich drukarek (na przykład Z-Suite dla urządzeń firmy Zortrax), inni udostępniają swoje programy razem z kodem źródłowym (Ultimaker). Dla wielu drukarek można generować kod standardowy dowolnym narzędziem.

3D Builder to bardzo intuicyjny program do przygotowywania modeli do druku, który znajduje się w systemie Windows 10. Można w nim przeglądać modele, poprawić je przed wydrukiem (automatycznie), zmienić skalę i podejrzeć, jak mogą wyglądać wykonane z materiałów w różnych kolorach. Ponadto można modele skalować, dzielić na części i łączyć.

Pliki po wprowadzeniu poprawek można zapisać w formatach OBJ, STL, PLY i 3MF. Można też wysłać model do wydrukowania zewnętrznej firmie. 3D Builder pozwala też budować własną bibliotekę modeli.

Meshmixer to program podobny do 3D Buildera, ale o bogatszych możliwościach. Poza przygotowaniem modelu do druku można w nim także połączyć kilka modeli, poprawić detale, a nawet coś wyrzeźbić ręcznie i pomalować, choć w zasadzie nie jest to program do modelowania. Modele można otwierać z dysku (w formacie OBJ), z biblioteki przykładów lub z chmury Autodesk 123D, a następnie odpowiednio ułożyć w wirtualnej komorze drukarki. Podgląd modeli pozwala sprawdzić, jak będą wyglądać wykonane z konkretnych materiałów.

Narzędzia edycji pozwalają skalować modele, rzeźbić powierzchnię różnymi pędzlami, łączyć z podstawowymi bryłami, odbijać względem osi i ciąć na fragmenty. Można także pokryć powierzchnię modelu jednym z dostępnych wzorów. Narzędzia do analizy pomogą przewidzieć, czy figurka będzie stabilna, czy potrzebne będą podpórki i czy figurka się nie złamie. Przed przygotowaniem modeli do druku można też wygenerować niezbędne podpory, zamknąć szpary i zredukować ostre kąty, co zwiększy szanse na prawidłowy wydruk. Przygotowany model można wyeksportować w formatach STL, OBJ, DAE, PLY, AMF, WRL i SMESH. Można też od razu wysłać go do drukowania w jednej z zewnętrznych usług lub wygenerować G-kod dla drukarek MakerBot, Stratasys, Dremel lub Autodesk Ember.

Meshmixer dostępny jest dla OS X i Windowsa. Program dobrze się integruje z innymi produktami firmy Autodesk, a w szczególności z Fusion 360 i 123D Design.

Print Studio firmy Autodesk to część platformy SPARK, powiązanej z drukarką 3D Autodesk Ember, ale może łączyć się z drukarkami dostępnymi przez USB lub WiFi, a także przygotować pliki do druku na drukarkach Dremel 3D Idea Builder, Makerbot Replicator 2, Ultimaker 2 i Printrbot. Po wybraniu modelu drukarki można wybrać także materiał, jakość wydruku i przygotować zaimportowany model.

Print Studio pozwala wykryć problemy z modelem i ewentualnie je naprawić prostymi narzędziami. Można odzyskać równowagę modelu, odkształcić, przyciąć go lub załatać szpary w jego powierzchni. Kolejnym krokiem jest optymalne ułożenie modelu względem platformy tak, by wydrukowanie go wymagało jak najmniejszej liczby podpórek. Ponadto można wygenerować podpórki i dobrze się im przyjrzeć, a na koniec wyeksportować gotowy plik z instrukcjami dla wybranej drukarki i obejrzeć każdą warstwę wydruku osobno.

Program dostępny jest tylko dla Windowsa i świetnie się sprawdza jako dodatek do Fusion 360.

Cura powstała dzięki wysiłkom firmy Ultimaker, produkującej także drukarki. Program został przygotowany przede wszystkim do generowania plików dla drukarek producenta, ale można w nim przygotować także G-kod dla drukarek Lulzbot, Printrbot, RepRap, MakerBot, Witbox i innych z pomocą predefiniowanych profili. W ustawieniach można wybrać typ podpórek, grubość warstwy drukowania, wielkość i typ podstawek stabilizujących model (raft, brim, skirt), wypełnienie, typ struktury i tym podobne. Można też model skalować, obracać i odbijać względem osi. Tu także nie zabrakło automatycznego naprawiania niektórych błędów, jak przecinające się płaszczyzny czy niedomknięte ścianki modelu. Na podglądzie można obejrzeć warstwy drukowania, struktury pomocnicze i umieścić model w odpowiednim miejscu komory.

Przed pobraniem programu należy wypełnić krótką ankietę, przy czym można odmówić podawania informacji. Z naszej bazy programów możecie pobrać Curę dla Windowsa i OS X.

Slic3r to jeden z najlepszych programów do konwersji modelu 3D na kod dla drukarki 3D. Program może przygotować kod dla drukarek RepRap (Prusa Mendel, MendelMax, Huxley, Tantillus i inne), Ultimaker, Makerbot, Lulzbot AO-100, TAZ, MakerGear M2, Rostock, Mach3, Bukobot i wielu innych.

Program pozwala podać parametry konkretnej drukarki, jak średnica otworu wylotowego ekstrudera, średnica filamentu, rozmiar platformy i zakres temperatur pracy ekstrudera dla danego filamentu oraz temperatura platformy, jeśli drukarka ma platformę podgrzewaną. W ustawieniach można zmienić sposób wypełniania brył, parametry podpórek i podstawki, szybkość drukowania i zachowanie drukarek o kilku ekstruderach. To doskonałe narzędzie do generowania kodu dla drukarek zrobionych własnoręcznie. Po załadowaniu modelu można go przeskalować, pociąć, ustawić kilka części na platformie oraz naprawić wiele problemów, jakie mogą wystąpić w siatce. Model zostanie podzielony na warstwy do wydrukowania i każdą z nich można obejrzeć osobno w specjalnym widoku.

Model można wyeksportować w formacie STL lub jako G-code. Można też zapisywać warstwy jako kształty wektorowe w formacie SVG. Slic3r dostępny jest dla Windowsa i OS X.

CraftWare to szybki i łatwy w użyciu program do generowania kodu zrozumiałego dla drukarek 3D na podstawie modeli 3D z innych programów, głównie dla drukarek CraftBot i RepRap. Program znany jest z tego, że ma najlepszy system wizualizacji G-kodu.

Podstawowym zadaniem programu CraftWare jest dzielenie modeli na warstwy i generowanie kodu zrozumiałego dla drukarki 3D, który pozwoli wydrukować obiekt. Program pozwala znaleźć odpowiednie miejsca dla podpórek i wybrać parametry podstawki pomocniczej. W zaawansowanych opcjach można także zdecydować o sposobie wypełnienia modelu, grubości warstwy, temperaturze pracy ekstrudera i podobnych parametrach działania drukarki.

Wizualizacja G-kodu pozwala nie tylko przyjrzeć się każdej warstwie osobno, ale też oznacza kolorami fragmenty materiału, zależnie od kategorii. Dzięki temu można przyjrzeć się szczegółom wydruku i dopracować model pod kątem konkretnego sprzętu. Podobnie jak w innych programach tego typu, można także zaplanować druk kilku części jednocześnie, dobrać rozmiary i obracać. CraftWare pozwala też pracować z G-kodem z innych programów.

CraftWare dostępny jest dla Windowsa i OS X w naszej bazie programów.