1 of 33

Поняття про 3D-друк

За навчальною програмою 2017 року

Урок 20

Інформатика 9

teach-inf.com.ua

за підручником

Ривкінд Й.Я. та ін.

2 of 33

Запитання

Що таке 3D-принтер? Які є технології 3D-друку?

У яких галузях діяльності людини використовують 3D-друк?

У яких одиницях за замовчуванням вимірюють розміри 3D-моделі в редакторі Blender?

Розділ 2

§ 2.8

3 of 33

Галузі використання 3D-принтерів Принцип друку

Одним із призначень програм тривимірного моделювання є створення 3D-моделей для виготовлення їх твердих копій на 3D-принтерах.

3D-принтери знаходять застосування в різноманітних сферах діяльності людини. Їх використовують:

у побуті для виготовлення окремих невеликих предметів,

у промисловому виробництві для серійного виготовлення продукції різного призначення: сувенірів, декоративних виробів, дрібних деталей та ін.

Розділ 2

§ 2.8

4 of 33

Галузі використання 3D-принтерів Принцип друку

Існують і специфічні 3D-принтери, які створюють для потреб певної галузі з урахуванням її специфіки, наприклад, для:

промислового виробництва,

будівництва,

медицини,

кінематографії,

індустрії моди та ін.

Розділ 2

§ 2.8

5 of 33

Галузі використання 3D-принтерів Принцип друку

Найбільш поширеними технологіями, за якими здійснюється 3D-друк, є:

(англ. Stereolithography apparatus – стереолітографічна апаратура) або стереолітографічна технологія, у якій використовується отвердіння спеціальної смоли під дією світла (лазерне випромінення або світлодіодне);

SLA

(англ. Selective Laser Sintering – вибіркове лазерне спікання) технологія, у якій використовується запікання (плавлення і отвердіння) спеціального порошку під дією лазерного променю;

SLS

(англ. Fusing Deposition Modeling – моделювання плавленням) технологія, у якій використовується отвердіння попередньо розплавлених пластичних мас.

FDM

Розділ 2

§ 2.8

6 of 33

Галузі використання 3D-принтерів Принцип друку

Незалежно від типу 3D-принтера, під час друку тривимірний об’єкт утворюється шляхом пошарового нанесення матеріалу.

Друкуюча головка

(екструдер)

Вісь ОХ

Вісь ОY

Робоча платформа

Вісь OZ

Вісь ОХ

Вісь ОY

Шари матеріалу

Схема друкування об’єкта на 3D-принтері типу FDM.

Розділ 2

§ 2.8

7 of 33

Галузі використання 3D-принтерів Принцип друку

Залежно від типу принтера та призначення моделі використовують різні матеріали для друкування:

полімерні нитки,

силікон,

бетон,

акрил,

гіпс, метал,

нейлон,

стовбурові клітини та ін.

Розділ 2

§ 2.8

8 of 33

Етапи створення друкованої 3D-моделі

Створення 3D-моделі в редакторі Blender, підготовка її до друкування та друк відбуваються в декілька етапів:

Установлення в 3D-редакторі одиниць вимірювання. Під час створення моделей у редакторі Blender за замовчуванням розміри задають у метрах. Але виріб у 3D-принтері може мати значно менші розміри. Тому перед початком створення 3D-моделі, яка готується до друкування, варто встановити ті одиниці вимірювання, які відповідають розмірам 3D-принтера.

Розділ 2

§ 2.8

9 of 33

Етапи створення друкованої 3D-моделі

Продовження…

Так, наприклад, для встановлення в редакторі Blender міліметрів як одиниць вимірювання розмірів 3D-моделі потрібно:

Вибрати в області Властивості вкладку Властивості Сцени.

Розділ 2

§ 2.8

10 of 33

Етапи створення друкованої 3D-моделі

Продовження…

Відкрити групу Одиниці.

Увести в поле Масштаб одиниць значення 0.001.

Розділ 2

§ 2.8

11 of 33

Етапи створення друкованої 3D-моделі

Продовження…

Відкрити список кнопки Показ Накладок з групи інструментів вибору режимів перегляду об’єктів.

Увести в поле Масштаб значення 0.001 для відображення ліній сітки у Вікні 3D-огляду на відстані 1 мм одна від одної.

Розділ 2

§ 2.8

12 of 33

Етапи створення друкованої 3D-моделі

Продовження…

Створення моделі. Під час створення моделі варто дбати про те, щоб на її друкування було витрачено менше витратного матеріалу. Цього можна досягти, якщо, наприклад, робити внутрішні порожнини у великих суцільних частинах об’єкта.

Розділ 2

§ 2.8

13 of 33

Етапи створення друкованої 3D-моделі

Продовження…

У моделі не повинно бути дуже дрібних деталей, мінімальний розмір визначається технологією друкування. Крім того, у 3D-моделюванні існують певні правила, яким повинна відповідати модель для коректного виконання 3D-друку:

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;

Розділ 2

§ 2.8

14 of 33

Етапи створення друкованої 3D-моделі

Продовження…

об’єкти, з яких утворена модель, не повинні знаходитися один усередині іншого та ін.

Перевірку відповідності моделі вимогам до друкування на 3D-принтері можна виконувати самостійно в 3D-редакторі або використати спеціальні програми перевірки, наприклад:

Free View Expert

SmoothieControl

Netfabb

Cura

Slic3r та ін.

Розділ 2

§ 2.8

15 of 33

Етапи створення друкованої 3D-моделі

Продовження…

Експорт моделі. Створену в 3D-редакторі модель потрібно експортувати у файл одного з форматів .STL, .OBJ, .FBX, .3DS. Для цього потрібно виконати Файл ⇒ Експортувати та вибрати потрібний формат, наприклад, Stl.

Розділ 2

§ 2.8

16 of 33

Етапи створення друкованої 3D-моделі

Продовження…

Підготовка до друкування. Для роботи 3D-принтеру потрібно мати координати точок, по яких буде переміщуватись його друкуюча головка (екструдер) або промінь лазера.

Ці координати визначаються у спеціальній програмі – слайсері (англ. slicer – нарізка). Слайсер «нарізає» модель шарами і визначає координати переміщення друкуючої головки принтера для утворення кожного шару об’єкта.

Розділ 2

§ 2.8

17 of 33

Етапи створення друкованої 3D-моделі

У слайсері можна також установити значення інших властивостей друкування:

товщину кожного шару,

щільність заповнення суцільних частин моделі матеріалом,

швидкість друкування окремих частин об’єкта та ін.

Розділ 2

§ 2.8

18 of 33

Етапи створення друкованої 3D-моделі

Найпопулярніші слайсери:

Ultimaker Cura

Simplify3D

Astroprint

3DPrinterOS

За потреби в слайсері можна створити спеціальні «підпорки» для нависаючих частин моделі.

Розділ 2

§ 2.8

19 of 33

Етапи створення друкованої 3D-моделі

Результат опрацювання моделі в слайсері потрібно експортувати у файл формату .GCODE. Цей файл містить інструкції для принтера з координатами переміщення друкуючої головки. Вміст файлу можна переглядати в будь-якому текстовому редакторі.

Розділ 2

§ 2.8

20 of 33

Етапи створення друкованої 3D-моделі

Продовження…

Друк. 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.

Розділ 2

§ 2.8

21 of 33

Етапи створення друкованої 3D-моделі

Продовження…

Коригування отриманого виробу. На цьому етапі фахівці, які виконували друкування, видаляють надлишки матеріалу та підпорки з отриманого виробу, очищують його поверхню, усувають її дефекти та ін.

Розділ 2

§ 2.8

22 of 33

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. Інсталяційний файл можна безкоштовно завантажити з сайту розробників:

У процесі інсталяції потрібно вказати, на якій моделі 3D-принтера відбуватиметься друкування, оскільки для деяких з них є специфічні налаштування.

ultimaker.com/software/ultimaker-cura

Розділ 2

§ 2.8

23 of 33

Вікно програми Ultimaker Cura

Кнопка відкриття 3D-моделі

3D-модель

Модель робочої платформи 3D-принтера

Панель налаштувань якості друку

Кнопка Slice

Кнопки змінення кута повороту платформи

Розміри моделі

Ім’я файлу моделі

Кнопка Mirror

Кнопка Rotate

Кнопка Scale

Кнопка Move

Розділ 2

§ 2.8

24 of 33

Програма слайсер Ultimaker Cura

Після вибору будь-якої точки на панелі налаштувань якості друку відкривається панель з елементами керування.

мінімальний розмір деталей

щільність заповнення деталей матеріалом

наявність підтримуючих елементів

Використовуючи їх, можна встановити значення деяких властивостей друку:

Розділ 2

§ 2.8

25 of 33

Програма слайсер Ultimaker Cura

Установлені значення властивостей визначають швидкість та якість друкування, а також кількість витратних матеріалів, потрібних для друкування моделі.

Для початку опрацювання моделі потрібно вибрати кнопку

Після завершення процесу нарізання можна:

побачити відомості про результати опрацювання моделі,

переглянути шари, отримані під час нарізання,

виконати попередній перегляд процесу друкування.

Slice

Розділ 2

§ 2.8

26 of 33

Вікно програми Ultimaker Cura у режимі �попереднього перегляду

Шар з вибраним номером на моделі, підготовленій до друку

Повзунок для вибору номера шару

Панель з результатами опрацювання моделі

Кнопка Preview увімкнення режиму попереднього перегляду процесу друкування

Кнопка Prepare увімкнення режиму підготовки моделі до друкування

Кнопка запуску анімації процесу друкування вибраного шару моделі

Розділ 2

§ 2.8

27 of 33

Програма слайсер Ultimaker Cura

Для збереження файлу з інструкціями для принтера потрібно перейти в режим Prepare (англ. prepare – готувати) вибором відповідної кнопки, вибрати кнопку Save to Disk і в процесі збереження вибрати тип файлу G-code File (*.gcode).

Отриманий файл є текстовим файлом, уміст якого можна переглянути в будь-якому текстовому редакторі.

Розділ 2

§ 2.8

28 of 33

Дайте відповіді на запитання

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?

Розділ 2

§ 2.8

29 of 33

Дайте відповіді на запитання

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?

Розділ 2

§ 2.8

30 of 33

Розгадайте ребус

Друкування

Розділ 2

§ 2.8

31 of 33

Домашнє завдання

Проаналізувати

§ 2.8, с. 117-125

Розділ 2

§ 2.8

32 of 33

Працюємо за комп’ютером

Сторінка

122-123

Розділ 2

§ 2.8

33 of 33

Дякую за увагу!

За навчальною програмою 2017 року

Урок 20

Інформатика 9

teach-inf.com.ua

за підручником

Ривкінд Й.Я. та ін.