Bejelentkezés
Elfelejtett jelszó

Regisztráció
[x]

maradj bejelentkezve

Kütyü+hardver

##game_title##

3D-nyomtatás otthon 3. – Gépi nyelvre fordítva

Honnan tudja a 3D-nyomtató, hogy mit is kell csinálnia?

2022.01.06. 10:00 | szerző: Pras | Kütyü+hardver

Megsüvegelendő elánnal végigküzdöttük magunkat két teljes cikken anélkül, hogy a nyomtatót egyáltalán bekapcsoltuk volna. Még azt sem zárom ki, hogy ez alkalommal már csakugyan eljutunk magáig a nyomtatásig is, persze, viseljük csak magunkat megzabolázott optimizmussal!
Akárhogyan is, előzőleg ott zártuk le a témánkat, hogy végre a monitoron van egy ilyen-olyan módon kinyert digitális modell, amit szeretnénk kézbe is fogni. Innen hogyan tovább és miért arra, amerre?

Kezdve az utóbbi kérdéssel, az okok tisztázásához érdemes lesz röviden felelevenítenünk, hogyan is működnek az FDM-eljárást alkalmazó nyomtatók. Ezek elsöprő többsége olyan robot, amely rétegről rétegre, lentről felfelé haladva állítja össze a modellünket, műanyagszeletek egymásra építésével. Körülbelül így érdemes elképzelni, mi történik:

3D-nyomtatás otthon 3. – Gépi nyelvre fordítva

Emiatt a technológiának adódni fog néhány egyedi kis trükkje és nem feltétlenül magától értetődő tulajdonsága, amivel kapcsolatban a probléma annyi, hogy – emlékeztetőül – az STL-fájl, ahová az előző részben eljutottunk, arra és csak arra a kérdésre válaszol, hogy „milyen alakú a tárgy, amit nyomtatnánk?” Akad tehát itt a folyamatunkban egy hiányzó láncszem.

A probléma érzékeltetéséhez az alábbi, nem túl acélos analógiával élve képzeljük el azt, hogy amikor az előző rész során bemutatott módok valamelyikével létrehoztunk egy 3D-fájlt, az a folyamat ahhoz hasonlítható, mint amikor fogunk egy festővásznat, és lefestünk rá mondjuk egy tortát. 3D-nyomtatónk azonban egy olyan szakács, amely kizárólag az írott receptből ért, ami listázza az összetevőket, a konyhai eszközöket (technológiai paraméterek), és azt, hogy ezekkel pontosan mit is műveljen a konyhában (szerszámpálya). Számára a festményünk a tortáról csupán egy kép, önmagában értelmezhetetlen. Szükségünk lenne ezért valamire, ami a tortára ránézve meg tudja határozni, milyen piskótával, milyen mázzal, milyen hozzávalókkal lehetne a festményen látható eredményre jutni, és ezt egy rendes recept alakjában le is tudja írni a szakácsunknak. Ezeket a „receptgenerátor” segédprogramokat hívjuk általánosságban slicereknek – széleskörűen használt képviselőik például a Cura, a PrusaSlicer vagy a Slic3r –, és mentségére szóljon az analógiának, az is érezhető már ebből, hogy egy-egy tortához nem csak egyféleképpen tudunk eljutni.

A slicerek elnevezése onnan eredeztethető, hogy bár ezeknek a programoknak a célja elsősorban az, hogy a technológiai paramétereket és magát a szerszámpályát csomagolják egy, a nyomtató által fogyasztható utasítássorozatba, ez a leglátványosabban mégis úgy nyilvánul meg, hogy a modellünket felszeletelik, mint valami felvágottat (lásd az alábbi képet), megteremtve ezzel a modellünk kapcsolatát a fenti, technológiát bemutató képpel:

3D-nyomtatás otthon 3. – Gépi nyelvre fordítva

Ennek a szeletelésnek, bár a modellt érinti, az iránya nem a modellhez kötött, hanem a gép munkateréhez: ha a modellünket a térben elfordítjuk, akkor a szeletelés ennek megfelelően módosulhat. Ez rögtön az első olyan lépés, ami különbséget tehet a tökéletesen nyomtatható test és az olyan műanyagspagetti között, amelynek a puszta létére kivonul a lakásunkhoz a spanyol inkvizíció.

Vegyük például magazinunk logóját: ezt a nyomtató tárgyasztalára laposan felfektetve gond nélkül ki tudjuk nyomtatni, de az élére állítva vagy fejjel lefelé már több problémával is szembesülnénk egyszerre. Ilyen probléma például az, hogy a nyomtatónk által egymásra rétegzett műanyagszeletek kénytelenek a már alattuk lévő anyagra támaszkodni, különben a még forró ömledék nem a térben kijelölt helyén szilárdulna meg, hanem még előtte lefolyna a semmibe. Rendszerint egy-egy modellszelet az eggyel alatta elhelyezkedő, már elkészült szeletre támaszkodik, de ha az új szelet történetesen túlnyúlna azon, akkor gondoskodnunk kell annak alátámasztásáról, olyan támasztékok nyomtatásával, amit aztán a kész modellről le kell bontanunk majd. Ökölszabály szerint tehát „levegőbe nem tudunk nyomtatni”, azonban, hogy mennyit kellene a levegőbe nyomtatnunk (tehát mennyi támaszanyagra lesz szükségünk), az már rögtön ott eldől, milyen helyzetben „tesszük be” a digitális modellt a nyomtatónkba.

A másik probléma az lehet, hogy a nyomtatófej mozgása az élére állított logónkat könnyen letéphetné az asztalról, amint egyre magasabbra építkezve egyre nagyobb nyomatékok ébrednek. Bár ezt is lehet orvosolni – ezt rögtön be is mutatom lentebb –, a lényeg már látható: ugyanazt az egy modellt ugyanazzal a nyomtatóval és alapanyaggal is többféleképpen is kinyomtathatjuk, és minden választás különböző előnyökkel és hátrányokkal járhat.

3D-nyomtatás otthon 3. – Gépi nyelvre fordítva

A fenti, harmadik ábrán tudjuk megfigyelni az eddig elmondottakat: bal oldalon mindössze a „szoknya” jelenléte tűnhet fel: ez arra szolgál, hogy a tényleges nyomtatás előtt beállítsa a fúvókában az anyagáramlást, hasonlóan ahhoz, mint amikor egy kicsit firkálunk a golyóstollal írás előtt. Minden más munka már csak a PlayDome-logót érinti, és további hulladék nem is keletkezik. A jobb oldalon, a logót az élére állítva már szaporodnak a kínjaink. Először is beállítottam egy „karimát” azért, hogy a nyomtatófej nehogy letépje a logót a tárgyasztalról, másrészt pedig, mivel álló helyzetben a betűk a levegőben lógnak, megjelenik a zöld színnel jelölt támaszanyag is, ami a modellünknek bár nem képezi a részét, mégis oda kell nyomtatnunk, végül a kész logóról majd a karimával együtt szikével/csípőfogóval/csavarhúzóval/foggal/káromkodással eltávolítanunk. Bár a cikksorozat negyedik részében reményeim szerint mutatni tudok majd példát arra, miért választaná bárki is a jobb oldali opciót, ha ennyi problémával jár, egyelőre haladjunk tovább a kézenfekvőnek tűnő bal oldali helyzettel és fektessük el a logónkat!

3D-nyomtatás otthon 3. – Gépi nyelvre fordítva

A modellünk elhelyezési irányán túl is jó néhány beállítási lehetőségünk van ugyanis, ami a késztermékünk tulajdonságaira befolyással lesz. Például a fenti, a logó belsejét két különböző beállítással bemutató kép „A” oldalán jól látható, hogy rendszerint a nyomtatott tárgyaink nem tömörek: a külső, sárga kontúrral jelölt héjburkolatuk az ugyan (a képen három vonalvastagságnyi a héj beállított mérete, ahol a vonalvastagságot a fúvókánk furata határozza meg: ha 0,4 mm-es csíkokat tudunk lepakolni az épp felszerelt fúvókával, akkor ez itt durván 3*0,4=1,2 mm-es héjvastagságra adódik), de a belső részt csak egy külön meghatározható százalékban töltjük ki anyaggal, ennek a mintázata pedig szintén választható. Azért tesszük ezt, mert a tömör nyomtatvány rendszerint nem annyival szilárdabb, hogy megérje a többletanyagot és -időt belerakni. Összehasonlításul, az ábra „B” oldalán százszázalékos, tehát tömör kitöltést látunk, a héjvastagság pedig kétszer nagyobb értékre van állítva – ennek persze tömör alkatrésznél igen kevés jelentősége van.

3D-nyomtatás otthon 3. – Gépi nyelvre fordítva

Mivel belefutottunk a vonalvastagság kérdésébe, érdemes rámutatni az ebből eredő korlátra is: a nyomtatónk az egymás felett elhelyezkedő síkokra rajzolja meg az egymást követő keresztmetszeteket, de ezt alapvetően legfeljebb olyan aprólékossággal tudja megtenni, mint amilyen „vastag a tolla” – azaz, amekkora a fúvókán a furat, amelyen keresztül a megömlesztett műanyagot átpréseli, ez az átmérő pedig rendszerint a 0,1–0,8 mm közötti tartományban szokott mozogni. Nagy általánosságban érdemes úgy gondolkodni, hogy a vékony, tüskeszerű formáknál a milliméteres tartomány körülbelül a végső határ, az elkészült termékünk befoglaló méreteiben pedig lehet mintegy fél milliméternyi bizonytalanság.

3D-nyomtatás otthon 3. – Gépi nyelvre fordítva

Mindez, beismerem, egyszerre esetleg töménynek tűnhetett, de tőlem telhetően igyekeztem nem elveszni a sajátos technológiai trükkök és konkrét adatok tömkelegében – noha a fenti alapokra építkezve a következő részben csinálunk néhány trükkösebb nyomtatást –, és inkább arra ráirányítani a figyelmet, hogy bár a 3D-nyomtatók valóban nagyon rugalmas és hasznos eszközök,

  • egyrészt szem előtt kell tartanunk, hogy a technológia nem egy Star Trek-replikátor módjára állítja elő adott tárgyak tökéletes másait,
  • másrészt pedig a sikeres nyomtatás egy igen komoly hányada a slicerben dől el: nem mindegy, hogy egy adott módon kinéző tortánkhoz a nyomtatónk milyen receptet követ!

Egy kevés gyakorlattal, jól beállított géppel, néhány szellemes ötlettel és némi szerencsével jó szórakozást és tág lehetőségeket nyújt a technológia határainak a feszegetése, de fontos, hogy ne ugorjunk a 3D-nyomtatásba irreális elvárásokkal – avagy más megközelítésben: az igényeinknek megfelelő gépet, technológiát válasszunk, az igényeinket pedig a technológia ismeretében fogalmazzuk meg.

3D-nyomtatás otthon 3. – Gépi nyelvre fordítva

Beszélgettünk tehát eddig arról, hogyan tudjuk és érdemes elhelyezni a tárgyunkat a munkatérben, hogyan lehet azt felszeletelni, alátámasztani, az egyes szeleteket milyen vonalvastagsággal lehet „megrajzolni” – mindezen, a már meglévő modellünket érintő, nyomtatást megelőző műveletek összessége pedig a slicer feladata. Azért foglalkoztuk ezeknek a beállításoknak elsősorban a puszta szükségességével, hogy értsük, esetleges újonnan vásárolt nyomtatónk ezeket az információkat is a sliceren keresztül érkező „receptben” fogja várni, csupán az előző részben ismertetett háromdimenziós modelltől ezt nem fogja tudni. Ennek két fő oka van, egyrészt az, hogy különböző tárgyakat esetenként különböző belső paraméterekkel szeretnénk nyomtatni (például más-más rétegvastagsággal, tehát „részletességgel”), másrészt pedig az, hogy ezek a beállítások külső körülmények függvényei is: például az, hogy milyen filamentet használunk épp, ismét csak egy olyan dolog, amit a nyomtatónk önmagától nem tudhat. A jó hír, hogy ezekre a beállításokra könnyen találhatunk a neten körülbelüli ajánlásokat, ha pedig egyszer egy adott alapanyagra megcsíptünk egy jól működő beállítást, onnantól már inkább csak finomhangolni kell/lehet az elmentett értékeket az egyes modelljeinkre.

3D-nyomtatás otthon 3. – Gépi nyelvre fordítva

Most, hogy az előkészítő fázissal végre megvagyunk, a fenti, általunk érthető információtömeget egy gombnyomással lefordíttathatjuk egy .gcode formátumú fájlba: ez lesz az a gépi kód, amely jórészt egymást követő koordinátaadatokkal lesz teletömve, és a nyomtatónk számára érthetően leírja, milyen beállításokkal és mozgásokkal kell élnie ahhoz, hogy a folyamat végén elviekben megkapjuk a vágyott tárgyunkat. Egy ilyen programsorra mutatok egy példát a fenti képen, de tényleg csupán az érdekesség kedvéért – gyakorlatilag ebből a világon semmi különöset nem kell értenünk vagy foglalkoznunk vele, amennyiben a slicerünk jól végzi a feladatát.

Mivel pedig ezzel megkaptuk a kész „tortareceptünket”, ezt már csak át kell adnunk a nyomtatónknak USB-n, memóriakártyán vagy mondjuk wifin, és megnyomni a marha nagy, győzelem reményével kecsegtető „NYOMTAT!” gombot. ...nem, most tényleg. Komolyan. Rendszerint a jól beállított, üzemkész nyomtató oldaláról tényleg csak ennyi a nyomtatás, egy gombnyomás, hiszen minden, amit tudnia kell, azt tartalmazza a gcode-unk, ezért küzdöttünk ennyit a slicerrel. Innentől kezdve hátradőlhetünk és imádkozhatunk, hogy minden jól sikerüljön és ne történjen semmi olyan havária, amivel másnap a Híradóban látjuk viszont a házunkat, amennyiben pedig ezt is sikerrel abszolváljuk, úgy végre kézbe vehetjük munkánk gyümölcsét! A cikken végigvitt tortaanalógia révén meggyőződésem, hogy el van temetve itt egy „The cake is a lie”-poén, de talán ne exhumáljunk tíz éves mémeket. (Várjunk, a Portal 2 tényleg 2011-ben jelent meg!? Riasztó mértékben öregszünk.)

3D-nyomtatás otthon 3. – Gépi nyelvre fordítva

Összefoglalva tehát, a nyomtatónk csak úgy, egy internetről letöltött modellel önmagában képtelen lesz mit kezdeni, hiszen egy olyan, lépésenkénti utasítássorozatot vár tőlünk, amit a sliceren keresztül kell előállítanunk. Ez a lépés, ellentétben mondjuk magával az előző részben bemutatott modellezéssel, rendszerint nem megspórolható, de azt is láthattuk, hogy miért nem: ahogyan például a netről mások által elkészített PDF-dokumentumokat is letölthetünk, nyomtatásuk előtt a nyomtatónknak továbbra is magunknak kell megadnunk, mekkora papírméretet használunk, színesben, kétoldalasan kérjük-e a nyomtatást, milyen felbontást szeretnénk használni, és így tovább. Csupán amíg ez „2D” papírnyomtatásnál egy pár másodperces beállítás, addig 3D-nyomtatásnál ez a fázis egy fokkal több törődést igényel, de ezzel együtt is folyamatában sokkal kevésbé rémisztő, mint ahogy az elsőre a fentiek alapján tűnhet. Sőt, egészen szórakoztató is tud lenni!

A következő, záró részben az eklektika jegyében kihámozzuk a tárgyasztalról lekerülő modellünket a támaszanyagból, csiszolunk, festünk, nyomtatás közben alapanyagot cserélünk, szórakozunk az alapanyag fényáteresztő képességével, rágódunk a költségvetésen, bébifókákat fogunk megsemmisíteni, és úgy általában véve azt csináljuk, ami épp az eszünkbe jut. ■

hozzászólások (0)

ajánlott olvasnivaló