В чем моделировать для 3d принтера

Правила 3D-моделирования для 3D-печати

Известно, что обязательным условием для 3D-печати является наличие 3D-модели, по которой принтер будет выращивать трехмерный объект. Но, даже смоделировав предмет, не стоит со стопроцентной уверенностью полагать, что дело сделано, и скоро принтер выдаст вам готовое изделие. Дело в том, что не все модели пригодны для 3D-печати. Есть определенные требования к размерам, толщинам и дизайну моделей – причем эти требования варьируются в зависимости от используемого материала и принтера. Кроме этих индивидуальных характеристик, есть и общие требования, которые отличают модели для печати от других 3D-моделей. И сейчас мы подробнее расскажем о том, как подготовить модель для 3D-печати.

Прежде всего, нужно помнить, что для 3D-печати подходят файлы формата STL (для одноцветных моделей) и WRL (для цветной 3D-печати из гипса). Практически все программы для 3D-моделирования позволяют экспортировать модели в STL, поэтому с этим не должно возникнуть проблем. Также следует учитывать, что для онлайн-загрузки на нашем сайте принимаются файлы размером не более 50 МБ каждый, а также расширенный список форматов, которые автоматически экспортируются в STL: STP, STEP, OFF, OBJ, PLY и непосредственно STL. Если размер файла составляет больше 50 МБ, то нужно отправлять модель на наш электронный адрес: support@cubicprints.ru. Кстати, один из наиболее простых способов уменьшения объема модели и размера файла — создание полых 3D-моделей, о том, как это работает, мы уже писали в нашем блоге.

Перед тем как начать создавать модель для 3D-печати, важно понять, из какого материала вы хотите печатать изделие. У каждого материала есть свои индивидуальные особенности для 3D-моделирования — максимальный и минимальный размеры модели, толщины стенок, расстояние между подвижными частями и т.д. Подробнее узнать о требованиях для того или иного материла можно в соответствующем разделе на нашем сайте.

Если вы воспользуетесь онлайн-загрузкой модели на нашем сайте, то произойдёт автоматическая проверка на стандартные ошибки 3D-моделирования. Проверка моделей проходит мгновенно, и если ошибки, препятствующие 3D-печати, не были обнаружены, то сразу после загрузки модель появится в вашем личном кабинете в разделе «Мои модели». Если же модель не прошла проверку, то вы увидите уведомление о невозможности загрузить файл, тогда вам нужно будет ещё раз проверить и доработать модель.

Какие самые распространенные ошибки встречаются при моделировании для 3D-печати?

1. Инвертированные нормали — неправильно ориентированные нормали.Нормали всегда должны быть направлены наружу, они определяют границы объекта и позволяют программному обеспечению 3D-принтера понять, где внутренняя, а где внешняя поверхность модели. Если хоть одна из нормалей направлена в обратную сторону и противоречит другой нормали, то это вызывает сбой при 3D-печати, поскольку принтер не может различить лицевую и изнаночную сторону объекта.
2. Неманифолдная геометрия — неманифолдность 3D-модели является обязательным условием для 3D-печати. Суть этого понятия заключается в том, что у каждого ребра 3D-модели должно быть ровно две грани.

В данное понятие обычно включаются следующие ошибки:

o Меш с дырками — проблема “незакрытой” полигональной сетки. Помните основное правило 3D моделирования: ваша модель должна быть «водонепроницаемой» или «герметичной».Если образуется дырка, это значит, что у какого-то ребра не хватает одной грани, следовательно модель неманифолдна, а значит не подходит для 3D-печати.

o Наличие внутренних полигонов. Внутри модели, например внутри стенок, не должно быть граней.

o Общие ребра. Ошибка возникает, когда к одному ребру прикреплено более двух полигонов. Каждое ребро в вашей 3Д модели должно объединять только две смежные грани.

o Совпадающие ребра. Возникают, когда два отдельных ребра созданы в одном и том же месте и при этом не соединены, такие ребра должны объединяться в одно общее ребро.

o Нахлест полигонов. Образуется, когда создается полигон поверх уже существующего. Пересекающиеся грани могут сбить с толку слайсер — программу, которая по слоям переводит 3Dмодель в управляющий код для 3Д принтера.

o Нулевая толщина полигона. Во избежание такой ошибки убедитесь в том, что каждый полигон имеет заданную толщину.

Как можно исправить стандартные ошибки 3D моделирования?

Для этого достаточно воспользоваться программой Netfabb, которая с более чем 95%-ой вероятностью исправит все ошибки. Скачать Netfabb можно здесь либо воспользоваться онлайн-версией программы.

А об основных принципах работы с Netfabb читайте в разделе “Уроки” нашего блога.

Программы для 3D моделирования и нарезки моделей. Обзор, плюсы и минусы

Весь цикл создания детали на 3D-принтере можно уместить в три этапа: Создание/нахождение модели, нарезка модели в слайсере, печать на 3D-принтере. Каждый этап завязан на своей программе. Модели создаются в специальных программах, затем в слайсере модель “нарезается” на шаги, которые принтер будет последовательно исполнять. Полученный список шагов (команд) либо помещается на карту памяти и запускаются с самого принтера, либо через проводное/беспроводное соединение отправляются на принтер. В итоге всех этих действий мы получаем изделие. Поэтому искать “программу для 3D-принтера” неправильно: необходимо искать программу для моделирования и слайсер.

Программы для 3D-моделирования

• Программы для художественного моделирования
• Программы для создания инженерных изделий (зачастую САП или САПР — Система Автоматического Проектирования)

Очевидно, что инженеру, при создании чертежа нужны точные инструменты: линейка, карандаш, циркуль и т.д. Но художнику же необходимы более свободные инструменты: кисти, пастель, палитра и другие. По этому же принципу делятся программы: в инженерных программах есть все инструменты, позволяющие точно задать характеристики каждого элемента детали, а в художественных программах инструменты созданы для придания более гладких форм, чтобы модель выглядела как можно более естественно. Кончено и в художественных программах можно моделировать технические изделия, но это сравнимо с рисованием чертежа пастелью: неудобно, сложно и неточно. Поэтому очень важно определить зачем вам нужна программа для моделирования.

Совет: лучше всего изучить одну-две программы на профессиональном уровне, так как это позволит создавать сложные модели. Но также следует знать основы в других программах, так как большой круг знаний позволяет более гибко выбирать подход к созданию моделей.

Виды файлов для 3D-печати

Для начала стоит разобраться, какие виды файлов участвуют в процессе изготовления детали. Первым шагом идёт создание модели. Она может быть сохранена в формате самой программы (например, у КОМПАС-3D файлы имеют расширение .m3d, а у 3ds Max расширение файла будет .MAX). Такие файлы могут быть открыты только в программах, в которых создавались. Но нам нужен универсальный формат — STL. Все программы умеют сохранять модели в этом формате. В нём хранятся полигоны, создающие модель.

Все файлы делятся на 3 категории:

• Файлы, хранящие полигональную информацию (STL, OBJ и др.). Являются аналогами растрового изображения. Увеличить качество 3D-моделей в этом формате можно только сглаживанием, но при этом будут теряться мелкие детали, а вес файла сильно увеличиваться.
• Файлы, хранящие шаги по созданию детали (STEP, STP и др.). Здесь можно провести аналогию с векторными изображениями. Каждый элемент задается либо с помощью простых соединений точками (например, как в кубе или пирамиде), либо с помощью формул (любые кривые, округлые объекты). Модели в таком формате можно масштабировать без потери качества, при этом сохраняя относительно малый объем файла.
• Утилитарные файлы, в которых хранятся шаги для 3D-принтера (GCODE, GCOD). В этих файлах хранятся команды, которые исполняет принтер и, в некоторых случаях, комментарии (например, с какими настройками была нарезана модель). Некоторые слайсеры могут симулировать движения принтера, тем самым визуализируя модель, но перевести файл из этого формата в полноценную модель невозможно.

Будьте осторожны! Если вы не уверены, что GCODE файл предназначен для вашего принтера, то не стоит его запускать в печать, ведь область печати у каждого принтера разная. На сторонних прошивках нет ограничения на максимальное расстояние перемещения, некоторые команды стороннего ПО могут приводить к некорректной работе платы управления. Если принтер будет множество раз пытаться вывести печатающую головку за границы области печати, то он может навредить сам себе!

Если файлы находятся в одной категории, то их можно легко переводить из одного формата в другой почти без потери данных. Форматы, указанные в скобках являются своеобразными “транзитами”. Например, у программы Inventor существует свой формат файлов — itp, а у Fusion 360 свой — f3d. Но если сохранить файл в Inventor в общем формате STEP, то его можно будет открыть в любой инженерной программе, а затем сохранить в формате этой программы.

Бесплатные программы

Обычно бесплатные программы либо ограничены в функционале, либо созданы энтузиастами, из-за чего имеют очень кривой интерфейс и множество ошибок. Но их функционала хватает для создания простых моделей, а в некоторых случаях, такие программы могут полностью заменить платное ПО.

Tinkercad

По сути своей это даже не программа, а сайт, то есть её не надо устанавливать на компьютер и она открывается с любого устройства, у которого есть доступ в интернет. Но в этом и заключается ее главный минус — без доступа в интернет вы не сможете скачать себе какую либо модель, ведь каждый проект изначально сохраняется в облаке. Также для работы на этом сайте необходима регистрация. Изначально сайт создавался для детей, поэтому каждый инструмент интуитивно понятен. Программа подойдёт для моделирования простых изделий: прокладки, втулки, переходника, чехлы, коробки и т.д.

• Простота в освоении
• Не нужно устанавливать на ПК
• Доступ к моделям с любого устройства

• Невозможность работать без интернета
• Каждый отдельный проект нужно скачивать
• Ограниченное число инструментов

FreeCAD

Эта программа предназначена для создания технических изделий: креплений, втулок, шарниров и прочего. Так как это проект с открытым исходным кодом, он распространяется на бесплатной основе. При этом она имеет весь необходимый функционал для открытия и редактирования файлов с расширением .step — универсальный формат для всех инженерных программ. Также стоит отметить возможность добавлять аддоны — специальные подпрограммы, позволяющие в полностью автоматическом режиме выполнять какие-либо действия. Например, есть аддон, облегчающий создание различных шестерней. В этой программе можно создавать более сложные изделия: механизмы, редукторы, шарниры и т.д.

• Относительно проста в освоении
• Активное сообщество
• Наличие аддонов
• Поддержка русского языка

• Наличие багов
• Устаревший интерфейс
• Наличие аддона для работы с .STL файлами

OpenSCAD

Данный САПР ближе к языкам программирования, чем к моделированию: каждый объект или какое либо действие задается в виде кода. Это позволяет создавать универсальные модели. Например, сортировщик монет: один раз написав “код модели”, можно создавать огромное количество вариантов этой модели для различных стран, изменяя всего несколько параметров. Эта программа, как и предыдущая, является проектом с открытым исходным кодом, вследствии этого регулярно обновляется.

• Работает на слабых ПК
• Удобство создания универсальных моделей
• Легко освоить, если есть опыт в программировании

• Нет русского интерфейса
• Является языком программирования
• Сложно создать криволинейную геометрию

Как создать модель для печати на 3D-принтере: 30 видеоуроков

Печать на 3D-принтере — процесс достаточно простой, если соблюдать правила работы с разными типами материалов и с конкретными моделями принтеров, но — со своими тонкостями. Чтобы избежать непредвиденных затруднений в процессе печати, следует тщательно проработать 3D-модель до загрузки файла на 3D-принтер.

Читайте нашу новую статью, чтобы узнать — как создать с нуля 3D-модель для 3D-принтера, и каких ошибок следует избегать.

Какие файлы необходимы для 3D-принтера?

Большинство фотополимерных 3D-принтеров распознают STL-файлы. STL — это формат файла, изначально разработанный компанией 3D Systems для печати предметов методом стереолитографии. STL-файлы описывают только геометрию поверхности трехмерного объекта без какого-либо представления о цвете, текстуре или других атрибутах модели. Слайсеры различных моделей 3D-принтеров поддерживают файлы распространенных форматов OBJ, 3DS, а также проприетарные (FORM, PLG).

Создать STL-файл трехмерной модели можно в CAD-программе или при помощи 3D-сканеров RangeVision, ручных 3D-сканеров Einscan и т.д. Не следует путать файлы STL и Gcode. Файлы STL содержат 3D-объект, а Gcode-файл — это составленный слайсером код управления 3D-принтером. Многие производители 3D-принтеров предоставляют тестовый файл в формате .gcode, чтобы пользователь мог сразу испытать новое оборудование. Но как поступить, если необходимо создать проект для 3D-принтера с нуля? Рассмотрим популярные программы, которые дают возможность разработать сложные предметы для разных методов 3D-печати.

Программы для 3D-моделирования

Готовить модели для 3D-печати можно в различных программах, предназначенных для работы с трехмерными объектами. Хотя принцип моделирования объектов во всех программах схожий, существуют различия в подходе к решению задач. Можно использовать профессиональные приложения для отрисовки 3D-рендеров (The Brush, Autodesk Maya и 3ds Max и другие), приложения для инженеров (Fusion 360, Autodesk Solidworks Blender, Компас 3D), а также существуют программы, которые оптимизированы для работы с небольшими 3D-объектами (Sketchup). Выбор ПО зависит от привычек пользователя, поскольку от особенностей интерфейса зависит удобство использования программы. Рассмотрим часто встречающиеся примеры ПО для 3D-моделирования.

Видеоуроки по Fusion 360

Fusion 360 — это профессиональная многофункциональная программа, предназначенная в том числе для создания 3D-моделей для 3D-принтера. Несмотря на обширные возможности, интерфейс программы достаточно понятный. Более того, многие функции меню имеют визуальные подсказки, по которым легко ориентироваться. Программа Fusion 360 позволяет сразу конвертировать разработанную для 3D-печати модель в формат .STL, то есть получить готовый файл для печати. Одно из достоинств этого ПО — наличие условно-бесплатной версии.

На следующем видео показано, как в программе создать модель, на примере опоры-кронштейна для лампы:

В конце следующего длинного видеоролика показано, как на основе чертежа создать 3D-модель станины:

Пример того, как составить 3D-модель рукоятки ножа, используя обычную фотографию, можно увидеть в ролике:

Достаточно сложный пример: проектирование кулона в виде Ленты Мёбиуса, процесс пошагово показан в 14-минутном видео:

Автор канала Make Anything опубликовал получасовой ролик о создании в Fusion 360 квадратной тарелки и высокой вазы. Бонусом автор прикрепил в описании к видео ссылку на готовые stl-файлы этих предметов.

В следующем видео показано, как в Fusion 360 спроектировать составную деталь с шарниром, на примере зажима:

Adafruit Industries сделали 18-минутное видео, в котором показали, как в Fusion 360 наносить объемный рисунок на боковые стенки предметов. В примерах показаны как повторяющиеся симметричные паттерны, так и сложные асимметричные узоры:

Видеоуроки по SolidWorks

Программа SolidWorks имеет русифицированный интерфейс, что может быть удобно, в частности, при создании обучающих курсов по 3D-печати в школах. Меню программы не перегружено пунктами. Разобраться в приложении достаточно просто даже начинающему специалисту.

В следующем примере показано, как спроектировать в SolidWorks переходник для колков гитары:

На видео ниже показано, как спроектировать в SolidWorks изогнутую трубу с фланцами:

Моделирование опорной детали для различных инструментов — тема следующего ролика:

Чтобы смоделировать болт с правильной аккуратной резьбой, необходимо знать несколько трюков в SolidWorks. На канале My Digi Pro объяснили, как выполнить работу быстро:

Если вам необходимо строить объекты сложной формы, вам поможет разобраться в программе большой получасовой видеоурок:

Создайте шестеренку сложной формы. Сделать это вам поможет короткий видеоролик:

Видеоуроки по Компас 3D

Компас 3D — это профессиональная программа для создания 3D-объектов любой сложности. Вероятно, из-за ориентации на профессиональное CAD-моделирование, интерфейс программы получился довольно сложным: с большим количеством пунктов меню и обширными возможностями для настройки.

Если вы только начинаете осваивать Компас 3D, потренируйтесь на моделировании обычного ящичка:

Модель гайки представлена на следующем видео:

Порядок моделирования зубчатого колеса с использованием чертежа:

Подгонка и сборка шарнирного соединения на 3D-модели показана в следующем видео:

Пример сравнительно сложной детали, винта кулера, показан в этом ролике:

Видеоуроки по Blender

Blender — профессиональная программа, которая предназначена для создания сложных трехмерных объектов, в том числе анимированных. Интерфейс программы может показаться достаточно сложным для новичка, но в Интернете можно найти достаточно обучающих материалов по созданию 3D-моделей с ее помощью. Интерфейс программы русифицирован.

Начать освоение Blender можно с моделирования держателя полки (для фиксации на стене):

Поскольку Blender — это полноценный графический редактор, в программе можно создавать сложные арт-объекты. В туториале показано, как за час создать оригинальную модель, у которой будет фактурная поверхность и множество выразительных деталей:

Еще один арт-объект, но на этот раз — абстрактная модель ламы. Отрисовка такой модели занимает существенно меньше времени:

Головной убор для косплея:

Подготовка файла Blender для 3D-печати, пример — серьги-секиры:

Создание 3D-модели осевого держателя на основе чертежа:

Крючок с креплением для стенда с инструментами:

Создание модели сундучка с нуля:

Конвертация чертежей онлайн

В последние годы на рынке появляются и альтернативные методы 3D-моделирования. Например, немецкая компания CAD Schroer разработала комплекс из компьютерной программы MEDUSA4 Personal и онлайн-платформы CSG eSERVICES, которые позволяют превратить чертеж в трехмерный объект с сохранением в STL-файл. В десктопном ПО MEDUSA4 Personal пользователь открывает файл с двухмерным чертежом и запускает через пункт меню Model Reconstruct моделирование 3D-объекта. Сохраненный трехмерный объект в MOD-файле необходимо конвертировать онлайн в STL-файл. Единственным недостатком сервиса является оплата за каждую конверсию поштучно.

Ошибки, которые необходимо предотвратить при 3D-моделировании

Начинающие пользователи обычно приобретают FDM- или SLA/LCD-принтеры начального уровня. В FDM для печати используется пластиковый филамент. В SLA и LCD, фотополимерных технологиях печати — жидкая фотополимерная смола. FDM-принтеры доступнее, а фотополимерные принтеры позволяют создавать гораздо более сложные и детализированные объекты. Рассмотрим самые распространенные ошибки, совершаемые пользователями при подготовке модели к печати.

Добавление поддержки

При создании сложного объекта следует учесть, что участки модели, которые “висят в воздухе”, не могут быть напечатаны без создания поддержек. Поддержки — печатающиеся вместе с моделью опорные конструкции, которые удаляются после завершения печати. Во многих программах поддержки можно создавать автоматически и изменять вручную.

При использовании FDM-принтера с двумя экструдерами поддержки можно печатать из растворимого материала, например — поддержки из HIPS с деталью из ABS, поддержки из PVA с деталью из PLA. Такие поддержки легко удаляются с помощью растворителя, без риска повредить модель в процессе ее очистки от них.

Толщина стенок, диаметр отверстий

При создании легкого ажурного объекта пользователь может ошибиться и создать слишком маленькие отверстия, либо слишком тонкие стенки изделия, которые принтер не сможет воспроизвести корректно. Данная ошибка в большей степени характерна для FDM-моделей, однако и при работе с фотополимерными необходимо учитывать рекомендованные производителем параметры стенок и отверстий.
Мы рекомендуем моделировать стенки объектов с толщиной не менее двух диаметров сопла, для FDM-принтера, а для фотополимерных — не менее полмиллиметра.

Итоги

Как видно из приведенных примеров, процесс моделирования 3D-детали для печати на 3D-принтере легко освоить без прохождения длительных дорогостоящих курсов. В современной информационной среде достаточное количество бесплатных и, что важно — весьма содержательных и простых для понимания обучающих видео. Также в самообразовании может помочь чтение тематических форумов, участие в сообществах 3D-печатников, где принято помогать новичкам и объяснять неочевидные и сложные нюансы.

Лучшие программы для 3D-печати в 2022 году

3D-печать — это многоэтапный процесс, ведь сначала необходимо спроектировать 3D-модель, проверить ее на ошибки, преобразовать в машинный код, и только потом в дело идет 3D-принтер. В этой статье мы поделимся примерами программ, способных помочь на каждом этапе подготовительной работы и непосредственно во время 3D-печати.

Содержание:

1. Программы для 3D-моделирования:

2. Редактирование и ремонт STL-файлов:

4. Управляющие программы:

5. Программы для визуализации G-кода

1. Программы для 3D-моделирования

Если вы готовы творить с нуля, придется осваивать специальные программы для 3D-моделирования. Многие из них, особенно профессиональные системы автоматизированного проектирования, могут быть дорогими вложениями, но с другой стороны на рынке предостаточно вполне способных и при этом бесплатных предложений.

Tinkercad — это браузерное приложение от Autodesk, ввиду свой простоты отлично подходящее для пользователей с нулевым опытом, даже для детей. В этой программе 3D-модели строятся на основе базовых блоков — простых геометрических фигур, соединяемых вместе, а затем «обрабатываемых напильником» до готового вида. Также можно преобразовывать в 3D-модели двухмерные векторные изображения. Само собой, за простоту необходимо платить — в случае с Tinkercad довольно примитивным функционалом, мешающим создавать по-настоящему комплексные модели. Но такая задача и не стоит: получив базовые навыки на Tinkercad всегда можно перейти на более сложные и более способные программы в нашем списке.

ZBrushCoreMini — в первую очередь инструмент для 3D-скульптинга, особенно популярный среди тех, кто занимается созданием фигурок людей и животных, персонажей компьютерных игр и комиксов, и тому подобного. Это программное обеспечение в основном ориентировано на новичков и пользователей с умеренным опытом, но в то же время полно впечатляющих функций, облегчающих работу. Например, алгоритмы динамической тесселяции постоянно анализируют поверхность рабочей модели и автоматически добавляют полигоны так, чтобы не нарушалась детализация.

ZbrushCoreMini предлагается на бесплатной основе и позиционируется как программа входного уровня для обучения и постепенного перехода на более способные и сложные варианты — ZBrush и ZbrushCore.

Эта программа разработана корпорацией Microsoft и какое-то время предлагалась в комплекте с Windows 10, хотя нынче ее необходимо скачивать и устанавливать отдельно. 3D Builder позволяет редактировать модели в форматах STL, OBJ, and 3MF, а также создавать модели с нуля. В этом плане программа достаточно примитивна, зато проста и понятна даже начинающим моделерам.

Одна из интересных особенностей 3D Builder состоит в способности упрощать меши, снижая количество полигонов, вес файлов и время обработки в слайсере — удобно в тех случаях, когда оригинальный дизайнер явно переборщил с полигонами. Дополнительно можно импортировать модели из библиотеки и даже использовать сенсоры Kinect для 3D-сканирования и импорта моделей физических объектов.

SketchUp — веб-приложение с отличным сочетанием простоты и функциональности. Удобный интерфейс интуитивно понятен и значительно облегчает обучение, а набор инструментов достаточно разнообразен даже для продвинутых пользователей — отсюда и широкая популярность этой программы.

Бесплатный вариант ранее назывался SketchUp Make, а теперь именуется просто SketchUp Free. В него входит все необходимое для 3D-моделирования под 3D-печать, только не забудьте скачать модуль для экспорта STL-файлов — он тоже бесплатный. В комплекте идут 10 Гб на хранение проектов в облаке и доступ к 3D Warehouse — репозиторию с опенсорсным пользовательским контентом.

Профессиональная САПР, разработанная компанией Autodesk и славящаяся удобством пользования и продвинутым функционалом. Сюда входят параметрическое моделирование и инструменты анализа мешей и распределения нагрузок, в тем числе за счет генеративного дизайна с топологической оптимизацией. Программа отлично подходит для тех, кто занимается 3D-печатью функциональных изделий, например для промышленного применения.

Некоторые версии Fusion 360, например хоббийные и студенческие, даже доступны на бесплатной основе.

Опенсорсная программа с богатым функционалом, хорошо подходящая для тех, кто уже освоил азы и готов поднять навыки на новый уровень. Программа полагается на параметрический подход: в любой момент историю можно прокрутить назад и внести изменения в параметры. Программа даже включает анализ методом конечных элементов и симулятор робототехнических систем.

Одна из самых популярных программ для 3D-моделирования, но довольно сложная в освоении. Не лучший выбор для начинающего дизайнера, но отличный инструмент для тех, кто уже успел набить руку на более простых редакторах. К счастью, популярность Blender привела к появлению огромного количества руководств, уроков и наглядных примеров, публикуемых опытными пользователями для начинающих коллег.

Разработчики пытаются сделать программу более удобной без ущерба функциональности: в последнее время обновился интерфейс, усовершенствован рендеринг, расширены возможности 3D-дизайна и анимации. И да, это опенсорсная и бесплатная программа, так что вы ничем не рискуете.

2. Редактирование и ремонт STL-файлов

Если вы нашли на просторах интернета занимательную 3D-модель, это еще не означает, что ее можно сразу отправлять на 3D-принтер. Многие модели создаются совсем для других нужд, например анимаций или видеоигр, и в принципе не предназначены для 3D-печати. Но решение есть: перед переработкой таких моделей в G-код их необходимо сначала починить так, чтобы слайсер сумел качественно сделать свою работу. Справиться с ремонтом помогут следующие программы в нашем списке.

Meshmixer — продвинутая и к тому же бесплатная программа от Autodesk, позволяющая просматривать и проверять 3D-модели на наличие ошибок в полигональных сетках, способных испортить 3D-печать. В случае выявления таких проблем программа умеет автоматически ремонтировать меши. Один из примеров применения — доводка 3D-сканов до состояния, пригодного для 3D-печати.

Дополнительный функционал включает смешивание мешей, 3D-скульптинг, нанесение надписей на поверхности, создание полостей, разветвление опорных структур, сглаживание мешей, и многое другое.

MeshLab — еще одна опенсорсная программа для редактирования полигональных сеток. MeshLab обладает необходимыми инструментами для редактирования, проверки, чистки и конвертации мешей с возможностью объединения сеток в одну модель и латания дыр, способных привести к некорректной переработке моделей в G-код.

3. Слайсеры

Получив 3D-модель, ее необходимо преобразовать в машинный код — серию команд, понятных станкам с ЧПУ, в том числе 3D-принтерам. За выполнение этой задачи отвечают слайсеры — программы, принимающие цифровые модели (как правило, в виде файлов с расширениями STL, OBJ или 3MF), анализирующие их структуру, а затем составляющие для 3D-принтеров списки действий, называемые G-кодом (Gcode). Такие списки содержат всю необходимую оборудованию информацию: до какой температуры прогревать экструдеры и столики, использовать ли обдув, по какой траектории и с каким темпом укладывать пластик.

Cura — слайсер нидерландской компании Ultimaker, созданный в первую очередь для фирменных 3D-принтеров, но при этом опенсорсный и совместимый с большинством других FDM/FFF-систем. Программа легко надстраивается с помощью всевозможных плагинов. Так как это очень популярная программа, шансы таковы, что в ней уже есть профиль с оптимальными настройками для вашего 3D-принтера. Если нет, то ничто не мешает создать профиль вручную или использовать профили, подготовленные другими пользователями.

Программа имеет несколько уровней сложности в зависимости от уровня подготовки — базовый, продвинутый, экспертный и полный. Чем выше уровень, тем шире доступ к настраиваемым параметрам. На базовом уровне программа берет основную часть работы на себя, помогая неопытным пользователям.

Сura постоянно развивается и совершенствуется через регулярные обновления, к тому же предлагается на бесплатной основе, хотя профессиональным пользователям доступна платная версия Cura Enterprise с лицензированными плагинами с площадки Ultimaker Marketplace, технической поддержкой и дополнительными мерами безопасности.

Помимо преобразования 3D-моделей в G-код Сura также может взять на себя роль управляющей программы, но для этого потребуется постоянное соединение 3D-принтера с компьютером на всем протяжении 3D-печати. Профессионалы ценят еще одну особенность Cura — бесшовную интеграцию с такими профессиональными системами автоматизированного проектирования, как SolidWorks и Siemens NX.

В целом же, Сura подходит даже начинающим пользователям, тем более что для этой программы доступно огромное количество обучающих видео и пошаговых руководств как от разработчиков, так и энтузиастов.

Компания-производитель 3D-принтеров Prusa Research под руководством легендарного чешского инженера Йозефа Пруши, чьи дизайны копируются и дорабатываются по всему миру, разработала собственное опенсорсное программное обеспечение на основе слайсера Slic3r. PrusaSlicer быстро завоевал популярность, так как в нем не только сохранены обширные настройки оригинальной программы, но и добавлен ряд полезных функций, отсутствующих в Slic3r.

Переделанный интерфейс, поддержка фирменных 3D-принтеров под брендом Original Prusa и профили с настройками для работы многими распространенными полимерами — лишь часть улучшений. Дополнительно усовершенствованы алгоритмы генерации опорных структур, добавлены поддержка мультиматериальной 3D-печати и возможность динамической регулировки толщины слоя.

PrusaSlicer умеет обрабатывать модели не только для FDM 3D-принтеров, но и стереолитографических систем, печатающих фотополимерами. Как и в случае с Cura, пользователь может выбрать уровень сложности с соответствующим доступом к тонким настройкам.

Слайсер компании Raise3D оптимизирован под фирменное аддитивное оборудование точно так же, как PrusaSlicer оптимизирован под 3D-принтеры Original Prusa, а Cura — под 3D-принтеры Ultimaker, но это не означает, что его нельзя использовать с системами от сторонних производителей. Организация рабочих процессов и интерфейс несколько сложнее, чем в Cura и PrusaSlicer, но с другой стороны ideaMaker дает возможность настройки индивидуальных слоев и нанесения текстур для кастомизации изделий.

Пользователи ideaMaker могут подключаться к облачной платформе и получать доступ к сотням профилей 3D-принтеров и материалов, созданных другими операторами, либо составлять собственную библиотеку настроек.

Добавьте сюда возможность кастомизации опорных структур, деления моделей для более эффективной 3D-печати больших изделий, интегрированные инструменты ремонта полигональных сеток и совместимость с OctoPrint, и получается гибкая, универсальная программа, подходящая для нужд большинства 3D-печатников.

Это специализированный слайсер для тех, кто использует стереолитографические 3D-принтеры, печатающие фотополимерными смолами. Большинство бюджетных ЖК-масочных стереолитографических (MSLA) 3D-принтеров полагается на материнские платы и прошивки от компании ChiTu Systems, она же разработала и это программное обеспечение.

Пользователи получают контроль над специфичными для этой технологии параметрами, например продолжительностью засветки слоя, а также доступ к заранее подготовленным профилям с настройками для многих популярных 3D-принтеров. Слайсер учитывает такие моменты, как ориентация модели и автоматическое построение опорных структур с возможностью ручной оптимизации.

Программа от независимой франко-бельгийской команды Mango 3D, не связанной с производителями 3D-принтеров, но с поддержкой многих популярных стереолитографических 3D-принтеров, в том числе от Elegoo, Anycubic, Phrozen и Creality.

Одна из особенной этой это программы — высокий уровень автоматизации. При желании можно просто нажать на «волшебную» кнопку (она так и называется — Magic), и слайсер сделает все сам: сориентирует модель на платформе, сгенерирует поддержки и так далее. Хотя, тут как повезет: результаты не всегда оптимальны, но обычно адекватны для относительно простых моделей. В противном случае все можно настроить вручную.

Программа предлагается в бесплатном и платном вариантах. Функционал бесплатной версии немного урезан, но все необходимое в ней есть.

Браузерное решение для тех, кому не хватает вычислительных мощностей. Kiri:Moto может подготовить 3D-модели как под 3D-печать, так и под лазерное гравирование или фрезерование. Настройки несколько более примитивны, чем в локально установленных слайсерах, но вполне достаточны для большинства пользователей.

IceSL — это комбинированное программное обеспечение, сочетающее слайсинг с 3D-моделированием. В левом окне можно редактировать 3D-модели посредством скриптов на языке Lua, что дает возможность параметрического моделирования. С правой стороны отображаются настройки 3D-печати. Новичкам доступны предварительно подготовленные настройки, а опытные пользователи могут воспользоваться такими функциями, как специфичная настройка параметров для отдельных слоев с автоматической градацией промежуточных участков. Например, это позволяет постепенно снижать или, наоборот, повышать плотность заполнения изделия по мере построения, либо постепенно менять толщину слоев.

4. Управляющие программы

Управляющие программы предназначены именно для этого — управления рабочими процессами во время 3D-печати. Хотя в практически любой 3D-принтер можно вставить накопитель с G-кодом и нажать на кнопку запуска, это не всегда удобно, особенно когда приходится работать с несколькими 3D-принтерами одновременно, а тем более делать это удаленно. Здесь на помощь и приходят управляющие программы. К тому же, некоторые из них предлагают дополнительный функционал, включая слайсинг и даже редактирование 3D-моделей.

Программно-аппаратный комплекс с веб-интерфейсом, требующий подключения к 3D-принтеру через микрокомпьютер вроде Raspberry Pi, оснащенный модулем Wi-Fi. Эта система позволяет управлять 3D-принтерами удаленно. OctoPrint принимает G-код практически с любого слайсера и предоставляет возможность визуализации — просмотра файлов до и во время 3D-печати. Как вариант, можно загружать и обрабатывать STL-файлы прямо в OctoPrint.

OctoPrint не только предоставляет все необходимые инструменты для удаленного управления, но и позволяет отслеживать выполняемую работу с помощью уведомлений через различные мессенджеры.

Это полностью бесплатная, опенсорсная программа с множеством плагинов, созданных энтузиастами и доступных на официальном сайте.

MatterHackers предлагает свою собственную управляющую программу, слайсер и 3D-редактор в одной упаковке. MatterControl позволяет напрямую управлять и наблюдать за 3D-печатью, слайсить, экспортировать G-код на SD-карты для автономной печати и даже создавать 3D-модели с нуля. Для работы под управлением MatterControl 3D-принтеру потребуется подключение через Wi-Fi или USB.

Интерфейс хорошо структурирован: c левой стороны расположены браузер файлов и библиотека простых геометрических фигур. Что интересно, эти фигуры можно перетащить в 3D-модель и использовать в качестве опорных структур.

Основной функционал доступен в бесплатной базовой версии, продвинутые пользователи могут заплатить за апгрейд до MatterControl Pro.

AstroPrint — это облачная управляющая платформа, позволяющая удаленно мониторить и управлять несколькими 3D-принтерами одновременно, хранить файлы, преобразовывать 3D-модели в G-код и отслеживать статистику рабочих процессов. Функционал варьируется от базового в бесплатной версии до продвинутого с разными уровнями платных подписок.

Для полноценной работы с AstroPrint 3D-принтеру потребуется модуль Wi-Fi. В связке с Raspberry Pi система похожа по функциональности на OctoPrint: можно обрабатывать модели и посылать готовый код на 3D-принтер через веб-интерфейс без необходимости в дополнительном программном обеспечении. Еще один плюс — интеграция с популярными репозиториями 3D-моделей Thingiverse и MyMiniFactory, а также 3D-редакторами 3D Slash и Leopoly.

5. Программы для визуализации G-кода

Как быть, если вы нашли у себя старый файл с G-кодом, но понятия не имеете что это и зачем — может быть мусор, а может быть отличная, но давно позабытая модель без понятной маркировки в названии файла? Просмотреть содержимое таких файлов в наглядном виде помогут программы в этом разделе.

Это программа сочетает возможность просмотра файлов с редактированием слоев и даже ремонтом моделей для стереолитографической 3D-печати. Программа также может использоваться как плагин для PrusaSlicer, добавляя поддержку фотополимерных 3D-принтеров от сторонних производителей — хотя PrusaSlicer и опенсорсный, поддержка стереолитографических систем пока ограничена фирменным оборудованием. Заодно UVTools позволяет печатать калибровочные образцы для проверки времени засветки и других параметров, что может быть полезно, например, при работе с новыми, еще не опробованными фотополимерами.

Простой браузерный инструмент для быстрого предварительного просмотра G-кода, разработанный той же командой, что создала слайсер и 3D-редактор IceSL. Работает приложение очень просто: переходите по ссылке, заливаете файл с G-кодом и смотрите, как 3D-принтер будет выращивать модель по предоставленным командам. К сожалению, функционал ограничен: например, приложение не предоставляет информацию о настройках температуры. С другой стороны, можно быстро разобраться что это за модель спряталась в файле с непонятным названием.

Cтарое, но все еще очень способное и популярное веб-приложение для анализа G-кода. 3D-симуляция работает не очень хорошо, зато просмотр 2D и G-кода работают на ура. В режиме 2D можно с удобством просматривать отдельные слои, переходя со слоя на слой и отслеживая траекторию построения шаг за шагом с помощью двух слайдеров. Просмотр G-кода выводит на экран полный список команд, позволяя смотреть что делает та или иная строка кода.

Адаптированный перевод статьи The Best Free 3D Printing Software of 2022. Оригинал размещен на сайте All3DP.com.