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:
3. Cлайсеры:
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.
Чтобы написать отзыв нужно авторизоватся
Вход через социальные сети