Галузі використання 3D-принтерів. Принцип друку
Одним із призначень програм тривимірного моделювання є створення 3D-моделей для виготовлення їх твердих копій на 3D-принтерах.
Галузі використання 3D-принтерів:
- у побуті для виготовлення окремих невеликих предметів,
- у промисловому виробництві для серійного виготовлення продукції різного призначення: сувенірів, декоративних виробів, дрібних деталей та ін.
- специфічні 3D-принтери для промислового виробництва, будівництва, медицини, кінематографії, індустрії моди та ін.
Найбільш поширені технології 3D-друку:
- SLA – отвердіння спеціальної смоли під дією світла (лазерне випромінення або світлодіодне).
- SLS – запікання спеціального порошку під дією лазерного променю.
- FDM – отвердіння попередньо розплавлених пластичних мас.
Незалежно від типу 3D-принтера, під час друку тривимірний об’єкт утворюється шляхом пошарового нанесення матеріалу.
Залежно від типу принтера та призначення моделі використовують різні матеріали для друкування:
- полімерні нитки;
- силікон;
- бетон;
- акрил;
- гіпс;
- метал;
- нейлон;
- стовбурові клітини та ін.
Етапи створення друкованої 3D-моделі
- Установлення в 3D-редакторі одиниць вимірювання.
- Створення моделі.
- Експорт моделі в один з форматів .STL, .OBJ, .FBX, .3DS.
- Підготовка до друкування в програмі-слайсері.
- Друкування на 3D-принтері.
- Коригування отриманого виробу – видалення надлишків матеріалу та підпорок з отриманого виробу, очищення його поверхні, усунення її дефектів та ін.
Етап 1. Установлення в 3D-редакторі одиниць вимірювання
Встановити одиниці вимірювання розмірів 3D-моделі в Blender:
- Вибрати в області Властивості вкладку Властивості Сцени
. - Відкрити групу Одиниці.
- Увести в поле Масштаб одиниць значення (для міліметрів – 0.001).
- Відкрити список кнопки Показ Накладок (Overlays)
(в правому верхньому куті сцени). - Увести в поле Масштаб значення 0.001 для відображення ліній сітки у Вікні 3D-огляду на відстані 1 мм одна від одної.
Етап 2. Створення моделі
Правила, яким повинна відповідати модель для коректного виконання 3D-друку:
- робити внутрішні порожнини у великих суцільних частинах об’єкта;
- у моделі не повинно бути дуже дрібних деталей, мінімальний розмір визначається технологією друкування;
- у моделі для 3D-друку не повинно бути площин нульової товщини, тобто всі частини моделі повинні бути об’ємними та «водонепроникними»;
- кожне ребро повинно належати рівно двом площинам;
- об’єкти, з яких утворена модель, не повинні знаходитися один усередині іншого.
Програми для перевірки відповідності моделі вимогам до друкування на 3D-принтері:
- Netfabb;
- Free View Expert;
- Cura;
- SmoothieControl;
- Slic3r.
Етап 3. Експорт моделі
Експортувати 3D-модель в програмі Blender для друку на 3D-принтері:
- Файл – Експортувати
- Вибрати потрібний формат (.STL, .OBJ, .FBX, .3DS)
Етап 4. Підготовка до друкування в програмі-слайсері
Програма-слайсер готує 3D-модель до друку на 3D-принтері, “нарізає” модель шарами і визначає координати переміщення друкувальної головки принтера (екструдера) для утворення кожного шару об’єкта.
Властивості друкування, що можна установити в програмі-слайсері:
- товщина кожного шару;
- щільність заповнення суцільних частин моделі матеріалом;
- швидкість друкування окремих частин об’єкта;
- створити спеціальні «підпірки» для частин моделі, що нависають.
Популярні програми-слайсери:
- Ultimaker Cura;
- Simplify3D;
- Astroprint;
- 3DPrinterOS.
Результатом роботи слайсера є файл формату .GCODE з інструкціями для принтера.
Етап 5. Друкування на 3D-принтері
Отриманий файл формату .GCODE потрібно завантажити в пам’ять принтера, після чого розпочинається друкування Це забезпечують спеціальні програми, що постачаються в комплекті з 3D-принтером.
Етап 6. Коригування отриманого виробу
На цьому етапі фахівці, що виконували друк, видаляють надлишки матеріалу та підпірки з отриманого виробу, очищення його поверхні, усунення її дефектів та ін.
Програма слайсер Ultimaker Cura
Слайсер Ultimaker Cura є програмою з відкритим кодом для підготовки 3D-моделей для друкування на 3D-принтерах різних моделей і виробників – https://ultimaker.com/software/ultimaker-cura
Підготовка 3D-моделі в програмі Ultimaker Cura:
- Відкрити файл моделі в форматі .STL;
- Переглянути модель на платформі;
- Запустити процес опрацювання моделі: кнопка Slice;
- Переглянути результати опрацювання моделі: тривалість друку моделі; масу та довжину полімерної нитки; потрібної для друку моделі; кількість шарів, на які розрізана модель.
- Переглянути демонстрацію процесу друкування: кнопка Preview – кнопка запуску демонстрації.
- Зберегти файл-інструкцію: кнопка Save to Disk – тип файлу G-code File (*.gcode)
Запитання для самоперевірки
- У яких галузях діяльності людини використовують 3D-принтери?
- Які переваги та недоліки має виготовлення об’єктів шляхом їх друкування на 3D-принтері порівняно з їх виготовленням іншими способами?
- Які вам відомі технології 3D-друку? У чому їх особливості?
- З яких етапів складається процес підготовки моделі до друку? Поясніть кожен з них.
- Як установити в редакторі Blender вибрані одиниці вимірювання?
- Яких правил слід дотримуватися під час створення моделі для подальшого її друкування на 3D-принтері? Поясніть їх.
- У якому форматі слід зберігати файл 3D-моделі, створеної в редакторі Blender, для подальшої підготовки до друкування?
- Яке призначення програми-слайсера? Значення яких властивостей друкування можуть бути встановлені в слайсері?
- У якому форматі слід зберігати файл моделі для друку на 3D-принтері? Які дані містяться у цьому файлі?
- Якої корекції може потребувати надрукований на 3D-принтері виріб?
- У чому особливості створення 3D-моделей для отримання тривимірного зображення, анімації та для 3D-друкування?
Опорний конспект уроку “Поняття про 3D-друк. Розробка моделей для 3D-друку” за підручником “Інформатика 9 клас”. Й. Я. Ривкінд та інші. 2022 р. п. 2.8 “Розробка моделей для 3D-друку”, с. 117-124
