3D Printing

3d_printer_foto

Wat is 3D Printing

3D Printing is snel een (prototype) object maken van een model gecreëerd op de computer. De particuliere 3D printers gebruiken veelal de Fused deposition modeling (FDM) techniek, waarbij gesmolten polymeren op een supportlaag worden gespoten en het model zo laag per laag wordt opgebouwd.

Filamenten
Filamenten zijn de ‘inkt’ van een 3D-printer en zijn meestal gemaakt van thermoplastic. Binnen het filament thermoplastic zitten nog verschillende gradaties, maar de voornaamste zijn ABS en PLA. Dit zijn twee typen filament die veel op elkaar lijken maar ook een aantal kleine verschillen hebben. Zo wordt PLA meer gebruikt door de expert of door iemand die een nauwkeurige print wil hebben. ABS wordt daarentegen meer gebruikt door mensen die een hoge tijd/volume willen draaien.

De Hardware:
In de printer zit een microcomputer (Arduino, Raspberry of een kloon daarvan), waar veelal een opensource programma op is geinstalleerd (firmware) zoals: Marlin
Deze firmware stuurt de hardware van de printer zoals de stappenmotoren en de temparatuur van extruder aan, doormiddel van G-code, dit zijn “computer” instructies vanuit de CNC wereld.
Veelal staan in deze G-code de X, Y en Z coördinaten waarnaartoe de extruder verplaatst moet worden en hoeveel filament eruit moet worden geperst.

De Software:

1) Je begint met het ontwerpen van je 3D model op de computer, er zijn veel freeware programma’s waarmee je dit kan doen, zoals: SketchUp Make en Blender
2) Vanuit de 3D software exporteer je het model naar een STL bestand, dit is een “universeel” 3D bestand met de coördinaten van het model.
3) Om te kunnen printen met de 3D printer moet je G-code hebben van je STL bestand, daarvoor heb je een “slicer” nodig (zoals Slic3R) deze zit veelal inbegrepen in de 3D software van de printer.
de slicer snijd het model in stukjes en genereert een G-code met coördinaten voor de printer.


Een 3D model ontwerpen

google_sketchup_logo

Het 3D programma dat ik nu voornamelijk gebruik is SketchUp Make, dit werkt voor mij het prettigste, het is gebruikersvriendelijk en niet al te ingewikkeld om mee te starten.
Je kan met vierkanten, cirkels en nog veel meer objecten werken, de maten kun je ingeven in mm, zodat je snel een model kan produceren.

In het startmenu van SketchUp 2014 staat al ‘3D Printing’:

google_sketchup_3Dprinting_01

Nadat je dit geselecteerd hebt staat er al een dimensievak van ‘Makerbot’, deze kun je selecteren en verwijderen, zodat je met een lege sketch kunt beginnen.

google_sketchup_3Dprinting_02

Je kan nu beginnen met het maken van een model, probeer zoveel mogelijk handelingen zoals plak & knipwerk uit te voeren op het “grondstuk”.
Gebruik het liniaaltje (rolmaat) om snel afstandmetingen en hulplijnen te trekken:

google_schetchup_model_01

Ga zo veel mogelijk op het laatste moment met “Push & Pull” te werk:

google_schetchup_model_02

Let op: Vergeet niet om “loze” en “losse” lijntjes weg te halen, anders mislukt het model bij het exporteren naar STL en het printen.

Dit is het model uitgeprint met de 3D Printer:
sketchup_model_print_01

sketchup_model_print_02


Van model naar STL bestand

3D_building_wireframe

Om het gemaakte model vanuit SketchUp te kunnen printen moet het eerst naar een STL bestand worden omgezet/geëxporteerd, dit is een “universeel” bestand met de modelinformatie, veel programma’s kunnen deze bestanden importeren.
Google SketchUp ondersteunt dit standaard niet, gelukkig zijn er mensen die daar een “plugin” voor hebben geschreven, een goede STL import & exporter kun je hier vinden op deze website.

De SketchUp plugin/tools folder is afhankelijk van de Sketchup versie die je gedownload hebt, plaats de plugin in de folder en start SketchUp opnieuw op, nu zie je bij het menu FILE een optie staan om te exporteren naar STL formaat:

sketchup_export_stl_v2_01

Gebruik deze export optie als volgt: Selecteer millimeters en ASCII formaat:

sketchup_export_stl_v2_02

Nu heb je een STL bestand welke je kunt ‘slicen’ voor/in de printersoftware.


Het STL bestand omzetten naar G-code

slic3r_screen

Om het model te kunnen printen werken bijna alle 3D printers met “gcode” bestanden, dit zijn instructies voor de printer met X, Y, en z coördinaten!

Vanuit de Wiki:
Een G-code is een commando dat gebruikt wordt bij het programmeren van een CNC-programma. Deze G-code is een instructie voor de machine. De code heeft een opbouw met de letter G, gevolgd door een nummer, bijvoorbeeld G26. Het nummer achter de G heeft een betekenis. De nummers 0 tot en met 99 hebben een vaste betekenis die vastgelegd is in een ISO-standaard. G-codes zijn niet alleen belangrijk in een CNC-programma. Er worden ook M-codes gebruikt. Deze codes zijn machinehulpcodes maar zijn even belangrijk als de G-codes zelf. Een G-code zal gebruikt worden bij het bewerken van een werkstuk, waarbij M-codes eerder zullen gebruikt worden om de machine extra instructies te geven als aanvulling bijvoorbeeld M03 of M08. Daarnaast is het gebruik van deze codes niet het enige belangrijke aan een CNC-programma. Het programma is volledig afhankelijk van coördinaten en waarden die de nauwkeurigheid en de correctheid van een werkstuk bepalen.

Slic3r_logo

STL omzetten naar G-code:
De STL wordt meestal omgezet naar G-code via de 3D printersoftware zelf, vaak wordt er gebruik gemaakt van een extern programma, om het model “in plakjes te snijden”, veelal is dat Slic3r.

Met de G-code kan dan geprint worden, de printersoftware stuurt de commando’s naar de “computer” in de printer, welke weer om zijn beurt deze omzet naar instructies voor de hardware om motoren en nozzle’s aan te sturen.

Voorbeeld slicer in Reptier host:

repetier_slicer

Top