Manual:Preparing models for 3D printing/it

Uno dei principali utilizzi di FreeCAD è quello di produrre oggetti del mondo reale. Questi possono essere progettati in FreeCAD, e poi essere resi reali in diversi modi, come ad esempio comunicati ad altre persone che poi li costruiscono, o, sempre più frequentemente, inviati direttamente ad una stampante 3D o ad una macchina CNC. In questo capitolo viene spiegato come ottenere dei modelli pronti per essere inviati a queste macchine.

Se siete stati oculati durante la modellazione, la maggior parte degli inconvenienti che si possono verificare durante la stampa in 3D del modello sono già stati evitati. Questo richiede fondamentalmente:


 * Making sure that your 3D objects are solid. Real-world objects are solid, the 3D model must be solid too. We saw in earlier chapters that FreeCAD helps you a lot in that regard, and that the PartDesign Workbench will notify you if you do an operation that prevents your model to stay solid. The Part Workbench also contains a [[Image:Part_CheckGeometry.png|16px]] Check Geometry tool that is handy to check further for possible defects.
 * Making sure about the dimensions of your objects. One millimeter will be one millimeter in real-life. Every dimension matters.
 * Controlling the degradation. No 3D printing or CNC milling system can take FreeCAD files directly. Most of them will only understand a machine language called G-Code. G-code has dozens of different dialects, each machine or vendor usually using its own. The conversion of your models into G-Code can be easy and automatic, but you can also do it manually, with total control over the output. In any case, some loss of quality of your model will unavoidably occur during the process. When printing in 3D, you must always make sure this loss of quality stays below your minimal requirements.

Below, we will assume that the first two criteria are met, and that by now you are able to produce solid objects with correct dimensions. We will now see how to address the third point.

Esportare nello slicer
Questa è la tecnica più utilizzata per la stampa 3D. L'oggetto 3D viene esportato in un altro programma ( lo slicer, l'affettatrice) che genera il G-codice dall'oggetto, affettando in strati sottili (da qui il nome), che riproducono i movimenti che la stampante 3D farà. Poiché molti di tali stampanti sono di tipo proprietario, ci sono spesso piccole differenze da una all'altra. Questi programmi di solito offrono la possibilità di configurazioni avanzate che permettono di adattare l'uscita esattamente per le particolarità della vostra stampante 3D.

Anche se la stampa 3D è un soggetto troppo vasto per questo manuale, vedremo come esportare e utilizzare questi slicer per verificare che l'uscita sia corretta.

Convertire gli oggetti in mesh
Alla data attuale, nessuno degli slicer è in grado di ricevere direttamente la geometria solida come viene prodotta in FreeCAD. Quindi è necessario convertire prima qualsiasi oggetto che si desideri stampare in 3D in un mesh, che apribile dallo slicer. Fortunatamente, anche se convertire un mesh in un solido è un'operazione complicata, al contrario, convertire un solido in un mesh, è molto semplice. Tutto quello a cui dobbiamo stare attenti è che ora si verifica il degrado di cui abbiamo parlato in precedenza. Dobbiamo controllare che il degrado rimanga all'interno di limiti accettabili.

Tutta la manipolazione delle mesh, in FreeCAD, è fatta da un'altro specifico ambiente di lavoro, l'ambiente Mesh. Questo ambiente contiene, oltre a quelli più importanti, gli strumenti che convertono tra oggetti Parte e oggetti mesh, diverse utility per analizzare e riparare le mesh. Anche se si lavorare con le mesh non è il focus di FreeCAD, quando si lavora con la modellazione 3D, è spesso necessario aver a che fare con gli oggetti mesh, dato che il loro uso è molto diffuso tra le altre applicazioni. Questo ambiente di lavoro consente di gestirle completamente in FreeCAD.


 * Andiamo a convertire uno degli oggetti modellati nei capitoli precedenti, come ad esempio il pezzo di Lego (che può essere scaricato dal link posto dalla fine del capitolo precedente).
 * Aprire il file FreeCAD che contiene il pezzo lego.
 * Passare all'ambiente Mesh
 * Selezionare il mattoncino Lego
 * Selezionare il menu Meshes -> Crea Mesh da Forma
 * Si apre un pannello delle attività con diverse opzioni. Alcuni algoritmi di meshing aggiuntivi (Mefisto o NetGen) potrebbero non essere disponibili, secondo come è stata compilata la versione di FreeCAD. L'algoritmo standard di meshing è sempre presente. Esso offre meno possibilità rispetto agli altri due, ma è del tutto sufficiente per oggetti di piccole dimensioni che rientrano nel massimo formato di stampa di una stampante 3D.




 * Selezionare il mesher Standard, e lasciare il valore della deviazione per il valore di default di 0.10. Premere Ok.
 * Viene creato un oggetto mesh, esattamente sopra al nostro oggetto solido. Nascondere il solido, oppure spostare uno degli oggetti, in modo da poterli confrontare.
 * Cambiare la proprietà View -> Display Mode del nuovo oggetto mesh in Flat Lines, per vedere che aspetto ha la triangolazione.
 * Se non si è soddisfatti, e si pensa che il risultato è troppo grossolano, è possibile ripetere l'operazione, abbassando il valore dalla deviazione. Nell'esempio che segue, nella mesh di sinistra si è utilizzato il valore di default di 0.10, mentre in quella di destra si è utilizzato il valore 0.01:



Nella maggior parte dei casi, però, i valori di default danno un risultato soddisfacente.


 * Ora possiamo esportare la mesh in un formato mesh, come STL, che è attualmente il formato più utilizzato nella stampa 3D, utilizzando il menu File -> Esporta e scegliendo il formato di file STL.

Se non si possiede una stampante 3D, di solito è molto facile trovare dei servizi commerciali che stampano e inviano gli oggetti stampati per posta. Tra i più famosi ci sono Shapeways e Sculpteo, ma di solito è anche facile trovarne molti altri nella propria città. In tutte le grandi città al giorno d'oggi si trovano anche i Fab labs, che sono negozi dotati di una serie di macchine per la produzione 3D, compresa quasi sempre almeno una stampante 3D. I laboratori Fab sono solitamente degli spazi comunitari, che vi permettono di utilizzare le loro macchine, a pagamento o gratuitamente a seconda dei Fab Lab, ma che vi insegnano anche come usarle, e che promuovono altre attività relative alla produzione 3D.

Utilizzare Slic3r
Slic3r is an application that converts STL objects into G-code that can be sent directly to 3D printers. Like FreeCAD, it is free, open-source and runs on Windows, Mac OS and Linux. Correctly configuring things for 3D printing is a complicated process, where you must have a good knowledge of your 3D printer, so it is not very useful to generate G-code before actually going to print (your G-code file might not work well on another printer), but it is useful for us anyway, to check that our STL file will be printable without problems.

Questo è il nostro file STL esportato e aperto in Slic3r. Usando il scheda anteprima, e spostando il cursore a destra, possiamo visualizzare il percorso che la testina di stampa 3D seguirà per costruire il nostro oggetto.



Utilizzare l'addon Cura
Cura è un'altra applicazione slicer free e open-source per Windows, Mac e Linux, gestita dal produttore di stampante 3D Ultimaker. Alcuni utenti di FreeCAD hanno creato un Cura Workbench che utilizza Cura internamente. L'ambiente Cura è disponibile dal repositorio FreeCAD addons. Per utilizzare l'ambiente Cura è necessario installare anche Cura stesso, che non è incluso nell'ambiente.

Dopo aver installato sia Cura, sia l'ambiente Cura, si è in grado di usarlo per produrre il file G-code direttamente dagli oggetti Parte, senza la necessità di convertirli in mesh, e senza la necessità di aprire un'applicazione esterna. La produzione di un altro file G-code dal nostro mattoncino Lego, utilizzando questa volta l'ambiente Cura, è fatta nel seguente modo:


 * Caricare il file che contiene il mattoncino Lego (può essere scaricato dal link posto alla fine del capitolo precedente)
 * Passare all'ambiente Cura
 * Imposta lo spazio di stampa scegliendo il menu 3D printing -> Create a 3D printer definition. Dato che non stiamo stampando veramente, possiamo lasciare le impostazioni così come sono. Nella vista 3D viene mostrata la geometria del piano di stampa e lo spazio disponibile.
 * Spostare il mattoncino Lego in una posizione adatta, ad esempio il centro del piano di stampa. Ricordare che gli oggetti PartDesign non possono essere spostati direttamente, quindi è necessario spostare il suo primo schizzo (il primo rettangolo), oppure spostare (e stampare) una copia, che può essere fatta con lo strumento Parte -> Crea una copia semplice. La copia può essere spostata, per esempio con [[Image:Draft_Move.png|16px]] Draft -> Sposta.
 * Selezionare l'oggetto da stampare, e poi selezionare il menu 3D printing -> Slice with Cura Engine.
 * Nel pannello delle Azioni che si apre, assicurarsi che il percorso del file eseguibile Cura sia impostato correttamente. Dato che in realtà non abbiamo intenzione di stampare, possiamo lasciare tutte le altre opzioni come sono. Premere Ok. Nella stessa directory del file di FreeCAD vengono generati due file, un file STL e un file G-code.




 * Il G-code generato può anche essere reimportato in FreeCAD (utilizzando il preprocessore slic3r) per il controllo.

Generare il G-code
FreeCAD offre anche modi più avanzati per generare direttamente il G-code. Questo è spesso molto più complicato rispetto all'utilizzo di strumenti automatici come abbiamo visto sopra, ma ha il vantaggio di permettere di controllare completamente l'uscita. Di solito questo è non necessario quando si utilizzano stampanti 3D, ma diventa molto importante quando si tratta di fresatrici CNC, che sono macchine molto più complesse.

In FreeCAD la generazione del percorso G-code è fatta con l'ambiente Path. Esso è dotato di strumenti che generano percorsi macchina completi e altri che generano solo parti di un progetto G-code, che possono essere assemblati per formare delle operazioni complesse di fresatura.

La generazione di percorsi di fresatura CNC è un altro argomento troppo grande per essere affrontato in questo manuale, quindi vediamo ora come costruire un progetto Path semplice, senza preoccuparci molto della maggior parte dei dettagli di una vera lavorazione CNC.


 * Caricare il file che contiene il pezzo di Lego, e passare all'ambiente Path.
 * Dato che il pezzo finale non contiene più nessuna faccia piana rettangolare, nascondere il pezzo lego finale, e mostrare il primo pad cubico fatto, che ha la faccia superiore rettangolare.
 * Selezionare la faccia superiore e premere il pulsante [[Image:Path_FaceProfile.png|16px]] Face Profile.
 * Impostare la sua proprietà Offset a 1mm.




 * Poi, duplichiamo questo primo ciclo alcune volte, in modo che lo strumento ritagli l'intero blocco. Selezionare il percorso FaceProfile, e premere il pulsante [[Image:Path_Array.png|16px]] Matrice.
 * Impostare la proprietà Copies della matrice a 8, e il suo Offset a -2mm nella direzione Z, e spostare il posizionamento della matrice di 2 mm in direzione Z, in modo che il taglio inizi poco sopra il pad, e comprenda anche l'altezza delle bugne.




 * Abbiamo definito un percorso che, quando seguita dalla fresatrice, intaglierà un volume rettangolare da un blocco di materiale. Ora bisogna intagliare lo spazio tra le bugne, per renderle evidenti. Nascondere il Pad, e mostrare di nuovo il pezzo finale, in modo che si possa selezionare la faccia che si trova tra le bugne.
 * Selezionare la faccia superiore, e premere il pulsante [[Image:Path_FacePocket.png|16px]] Scava faccia. Impostare la proprietà Offset a 1mm, e la retraction height a 20mm. Questo è l'altezza a cui l'utensile viaggerà nel passaggio da un ciclo all'altro. Altrimenti, l'utensile può tagliare una delle bugne:




 * Fare una nuova matrice. Selezionare l'oggetto FacePocket, e premere il pulsante [[Image:Path_Array.png|16px]] Matrice. Impostare il numero di  Copies a 1 e un offset di  -2 mm nella direzione Z. Spostare il posizionamento della matrice di 2 mm in direzione Z. Le due operazioni svolte:




 * Ora tutto ciò che rimane da fare è unire queste due operazioni in una sola. Questo può essere fatto con un percorso Composto o un Progetto. Dato che non serve più altro e siamo già pronti per l'esportazione, usiamo il Progetto. Premere il pulsante [[Image:Path_Project.png|16px]] Progetto.
 * Impostare la proprietà Usa Posizionamento del progetto su True, perché cambiamo il posizionamento delle matrici, e vogliamo che questo sia preso in considerazione nel progetto.
 * Nella visualizzazione ad albero, trascinare e rilasciare i due array nel progetto. Se necessario, è possibile riordinare le matrici all'interno del progetto facendo un doppio clic su di esso.
 * Il progetto può essere esportato in codice G, selezionandolo, scegliendo menù File -> Esporta, selezionando il formato G-code, e nella finestra di pop-up che si apre, selezionando uno script di post-elaborazione in base alla macchina.

Per simulare il taglio vero sono molte disponibili applicazioni, una di queste, che è anche multi-piattaforma e open-source come FreeCAD, è Camotics.

Download


 * Il file STL generato in questo esercizio: https://github.com/yorikvanhavre/FreeCAD-manual/blob/master/files/lego.stl
 * Il file generato durante questo esercizio: https://github.com/yorikvanhavre/FreeCAD-manual/blob/master/files/path.FCStd
 * Il file G-code generato in questo esercizio: https://github.com/yorikvanhavre/FreeCAD-manual/blob/master/files/lego.gcode

Approfondimenti


 * L'ambiente Mesh
 * The STL file format
 * Slic3r
 * Cura
 * The Cura Workbench
 * L'ambiente Percorso
 * Camotics