Туториал по Cura 3D для начинающих

Cura 3D - это настолько удобная слайсинг программа, что многие пользователи даже не осознают, что они делают. Просто загружаешь модель, выбираешь качество 3D печати и начинаешь печатать. Это настолько же просто, как и печать на обычном 2D принтере.

Вступление

По сути, Cura 3D - это программа для 3D печати - метод передачи цифрового файла с вашего персонального компьютера на 3D принтер таким образом, чтобы последний мог обработать полученные данные и начать печать.

По сравнению со многими другими слайсинг программами Cura 3D кажется предельно простой. Но если вам понадобятся более гибкие настройки, они тоже есть. Просто интерфейс пользователя реализован действительно грамотно и удобно.

Cura 3D разрабатывается и поддерживается производителем 3D принтеров Ultimaker, известных своим перфекционизмом и активной поддержкой open source движения. Ручных настроек очень много, но они спрятаны от пользователя (не так уж и глубоко на самом деле), так что если вы из тех, кому интересны эксперименты или нужны определенные нестандартные настройки 3D печати, вы сможете их реализовать.

Для тех, кто просто хочет напечатать деталь, достаточно настроить скорость и качество.

Этот туториал ориентирован на тех, кто только начинает работать со своим 3D принтером. Мы предполагаем, что вы только что включили принтер и загрузили материал для печати. С этого момента мы и рассмотрим необходимые действия в Cura 3D для запуска 3D печати.

Что такое Cura 3D?

Cura 3D - это слайсинг программа для 3D принтеров. Cura принимает 3D модель на вход и формирует отдельные вертикальные слои, чтобы создать файл с G кодом, который ваш 3D принтер понимает.

Перед тем как разбираться с Cura, стоит понять весь процесс подготовки файла 3D модели. Даже если вы будете пользоваться готовыми 3D моделями, общее понимание должно быть.

Три основных этапа подготовки файлов для 3D печати:

Моделирование. Моделирование (формирование виртуальной твердотельной 3D модели) реализуется в специальных приложениях вроде 123D Design или SketchUp и т.п. Эти приложения поддерживают работу с собственными определенными форматами файлов и позволяют открывать, редактировать, сохранять и экспортировать эти файлы.
Экспорт файла 3D модели. После того как вы создали вашу модель, ее надо экспортировать в STL или OBJ файл. Эти форматы поддерживаются Cura 3D. Они отличаются от "родных" форматов приложений для 3D моделирования, так как в них содержится информация только о конечной геометрии, без отдельных узлов и редактируемого контента.
Слайсинг экспорт файла. STL или OBJ файл можно импортировать в Cura 3D, где он обрабатывается и на выходе формируется G-код. G-код - это просто текстовый документ, с командами, которым следует 3D принтер. Например, указывается температура экструдера, перемещение влево, вправо и т.п.

На первом этапе разрабатывается твердотельная модель, но если у вас не подобного опыта, не переживайте, на Thingiverse, Youmagine вы найдете огромное количество готовых моделей.Есть и другие сайты, где вы можете бесплатно скачать модели для 3D печати. Как правило, в подобных репозиториях модели уже экспортированы в STL формат, так что вы сразу же сможете их импортировать в Cura 3D.

Что именно делает Cura3D?

Cura 3D конвертирует .stl или .obj файл 3D модели в формат, который 3D Принтер сможет обработать. FFF 3D принтеры формируют каждый новый слой поверх предыдущего. Cura 3D берет 3D модель, разрезает ее на слои и передает эти инструкции 3D принтеру - слой за слоем.

Эти инструкции передаются в виде G-кода, текстового документа с расширением .gcode. Если вы откроете файл, вы можете просмотреть сам код и даже разобраться в командах.

Например, вот небольшой кусок кода:

G0 F7200 X19.698 Y28.262 Z.36
G1 F1500 E0
G1 F1350 X22.467 Y26.175 E0.15654
G1 X23.338 Y25.568 E0.20447
G1 X24.246 Y25.027 E0.25218

Со временем, по мере того как вы более детально познакомитесь с 3D печатью, вы сможете настраивать обороты кулеров, высоту слоев, температуру экструдера в разных точках. Это очень полезный навык для устранения некоторых проблем 3D печати.

Так как у каждого 3D принтера свои особенности: объем печати, площадь стола и диаметр сопла, Cura 3D должна знать эти параметры, чтобы корректно сформировать G-код.

После того как вы укажете конструктивные особенности вашей модели 3D принтера, можно перейти к настройкам высоты и толщины слоя. Только после этого Cura 3D сможет сформировать корректный G-код с расчетами траектории движения.

Полученный G-код можно сохранить на SD карту или передать на 3D печать по WiFi (в зависимости от интерфейса, который поддерживает ваш 3D принтер).

Начало работы с Cura 3D

В этой части статьи мы разберемся тем, как начать работать с Cura 3D. А именно - загрузка и установка, оптимизация ваших .stl и .obj файлов для дальнейшего экспортирования в G-код.

Шаг 1: Установка Cura 3D

Cura 3D - это мультиплатформенная программа, которая доступна для Linux, Mac и Windows ОС. Все версии можно скачать бесплатно на веб-сайте Ultimaker.

Вы скачаете файл, который установит Cura 3D. Процедура установки может несколько отличаться в зависимости от вашей ОС. В этом туториале мы использовали Cura 3D версия 2.3.1.

Запустите Cura 3D.
Выберите модель вашего 3D принтера. При первом запуске Cura 3D попросит вас выбрать модель принтера. Если у вас Ultimaker или Lulzbot, то в комплекте с ними идет специальная версия Cura 3D с готовыми настройками. Если нет, или если вы хотите настроить новый 3D принтер, то после загрузки программы выберите 'Select -> Printer'.

Загрузится меню выбора 3D принтера. Если вы скачали программу по линку выше, то все доступные принтеры будут Ultimaker. Для выбора другой модели, нажмите Other. Если вам повезет, то ваш 3D принтер окажется в списке.

Если нет, то вы можете перейти на сайт производителя вашей модели принтера и поискать кастомную версию Cura 3D для загрузки. Если ее нет, то выбираем Custom -> Add Printer.

Откроется окно с возможностью добавить настройки 3D принтера. На этом этапе вам понадобится информация о вашей модели. Опять-таки, эту информацию вы наверняка сможете найти на сайте производителя. А если вы собрали 3D принтер самостоятельно, то наверняка вы помните все параметры!

Введите все необходимые параметры и нажмите Finish.

Шаг 2: Краткий обзор интерфейса Cura 3D

На скриншоте ниже показаны основные блоки интерфейса Cura 3D.

Блок Top Navigation

Open File: Используйте кнопку в верхнем левом углу меню или опцию File -> Open File, чтобы открыть ваш .stl или .obj файл.
Edit: Используйте для выбора всех моделей, удаления или совмещения 3D моделей. Стандартные, полезные команды.
View Mode: Эта кнопка дает возможность переключаться между Solid, X-Ray и Layers представлениями модели.
Settings: Открываются настройки материала и 3D принтера.
Extensions: Это для более опытных пользователей. Дает возможность установить Cura 3D Extensions (расширения), которые, например, активируют возможность ручного редактирования G-кода.
Help: Если есть вопросы, не можете в чем-то разобраться - это отличное место для на

Блок Tool bar (слева)

Open File: Дает возможность открыть .stl или .obj файл, который вы хотите напечатать.
Move: При клике появятся стрелки вокруг выбранной модели. С помощью стрелок вы сможете перемещать модель на рабочем столе.
Scale: Увеличивает или уменьшает размер вашей 3D модели.
Rotate: Удобный инструмент для настройки ориентации модели, ее поворота.
Mirror: При клике пявятся стрелки вокруг выбранной модели. Нажмите для отзеркаливания положения вашей модели.
Select Settings: Удобная фича для добавления часто используемых настроек на боковую панель. Например, можно вынести толщину стенки (wall thickness), наполнение модели (infill) и скорость (speed). Активно только для загруженной 3D модели.
View Mode. Solid X-Ray и Layers. Если выбран параметр Layers, появится слайдер, с помощью которого вы сможете "разрезать" модель по слоям.

Блок Settings Palette (справа)

В этом блоке вы можете настроить качество печати и выбрать материал.

Printer. Это 3D притер, который вы выбрали в первом шаге. Если у вас больше одного 3D принтера, их можно сконфигурировать и выбрать из этого списка.

Material. Быстрый выбор материала, который используется для 3D печати.

Profile. Есть три доступных качества 3D печати: Low (низкое), Normal (нормальное) и High (высокое). Выбирается из дропдауна. На первых этапах рекомендуется использовать предоставленные заготовки. Со временем, когда вы освоитесь с вашим 3D принтером и печатью, вы можете поэкспериментировать и создать собственные профили, которые вам подойдут лучше.

Print Setup. Есть две опции - Simple (Recommnded) и Advanced (Custom)

Simple (Recommended). Настройки Simple (Recommended) (Простые (Рекомендуемые)) подтягиваются из настроек 3D принтера, которые вы вводите при первом запуске Cura 3D. Эта опция - отличный вариант для новичков или для первых запусков новой модели 3D принтера, чтобы понять, налажена ли связь между принтером и софтом. Количество настроек ограничено, но все равно вы можете быстро настроить процент заполнения 3D модели, адгезию стола для печати и добавить материал поддержки.
Advanced (Custom) (Расширенные настройки (Пользовательские)). Здесь начинается основной фан. С помощью пользовательских расширенных настроек вы можете настроить очень многое, начиная от качества и заканчивая скоростью 3D печати. Мы рассмотрим этот раздел и его возможности дальше в статье.

Шаг 3: Обработка модели в Cura 3D

Теперь, когда вы знакомы с интерфейсом Curs 3D, можно перейти к работе. Первый шаг - загрузить файл 3D модели. Можете экспортировать в STL или OBJ файл собственную модель или загрузить с одного из сайтов с моделями для 3D печати.

Загрузка 3D файла в Cura 3D:

Кликните на иконку "Open File" или используйте меню File -> Open File и выберите нужный STL Или OBJ файл. Для этого туториала использовалась 3D модель 3DBenchy. Это отличная модель для тестирования новых 3D принтеров или софта.
Когда модель загрузилась, можете оценить, правильно ли она расположена. Если все ОК, то модель подсветится желтым. Если есть проблемы, то она подсветится серым и Cura 3D сообщит вам, почему именно невозможно приступить к печати.

Полезно также освоить варианты навигации в рабочем окне Cura 3D.

Перемещение. Зажмите Shift и левую кнопку мыши для перемещения рабочего пространства по координатным осям. Это полезная опция, когда вы используете зум для проверки небольших деталей модели.

Поворот. Зажмите Ctrl и левую кнопку мыши для поворота вокруг рабочего пространства. Это полезно для проверки модели под разными углами.

Масштабирование (зум). Если на вашей мышке есть колесико на средней клавише, используйте его для зума. Если его нет, то рекомендуем преобрести :).

Разные варианты отображения 3D модели

В Cura 3D есть три основных варианта отображения модели. Каждый из вариантов полезен по своему и если у вас возникают проблемы с 3D печатью, тот или другой вариант могут помочь разобраться с ней.

Solid (Твердотельная). Это отображение используется по-умолчанию и дает возможность оценить как будет выглядеть модель после 3D печати. Размеры и форма модели показаны относительно вашего стола для печати. Как правило, если вы рассмотрели модель со всех сторон и она выглядит хорошо, 3D печать пройдет успешно.

X-Ray (Рентген). Если возникли проблемы во время 3D печати, этот вариант отображения поможет вам оценить внутреннюю структуры модели. Возможно, вы увидите, что именно стоит переработать в детали (например, внутри могут возникнуть пересекающиеся плоскости).

Layers (Слои). Если возникает проблема 3D печати в одной и той же точке или вы просто хотите увидеть определенный разрез по слою, можете использовать эту опцию. Самый точный вариант перемещения между слоями - использование кнопок вверх/вниз на клавиатуре. Есть и второй вариант - использовать слайдер для быстрого просмотра. Со временем, когда вы наберетесь опыта в 3D печати, этот вариант отображения поможет вам для изменения настроек в G-коде (например, увеличить скорость вращения кулера, настроить высоту слоя или количество подаваемого в экструдер материала) на уровне определенных слоев.

Настройка 3D модели под Cura 3D. Если вам надо подстроить модель, все что требуется - кликнуть по ней, чтобы она подсветилась и выбрать одну из опций из панели инструментов слева. Тут вы сможете быстро переместить, повернуть и масштабировать модель.

Когда вы кликните по одной из предоставленных опций, вокруг модели появятся стрелки. Просто захватите стрелку или кольцо, чтобы применить изменения в нужном вам направлении. Если вы допустили ошибку, кликните правой кнопкой мыши и выберите Reset.

Если вам надо напечатать больше одной модели, кликните правой кнопкой мыши по поверхности базовой и выберите Duplicate. Cura 3D автоматически постарается максимально хорошо разместить модели. Если места для печати двух или больше моделей достаточно, платформа будет желтого цвета. Если места не хватает, пространство для печати подсветится серым цветом.

Шаг 4: Simple (Рекомендуемые) настройки 3D печати

Самой простой вариант 3D печати - позволить Cura 3D применить настройки Simple (Рекомендуемые). Хотя большинство настроек уже будут указаны, вы сможете выбрать качество 3D печати и указать настройки материала поддержки.

Printer (Принтер). Убедитесь, что выбран ваш 3D принтер.
Material (Материал). Убедитесь, что указан актуальным материал для 3D печати.
Profile (Профиль). Выберите качество 3D печати.
Infill (Наполнение). Hollow (Пустотелая) - печать пройдет максимально быстро, но внутри модель не будет заполняться материалом. Solid (Полное наполнение) - модель будет с максимальной жесткостью из-за полного наполнения, но печать займет много времени и материала. Для начала лучше использовать самую универсальную настройку Light (Слабое наполнение).
Helper Parts (Вспомогательные детали). Это настройки материала поддержки и адгезии. Если вы печатаете в первый раз, лучше активировать обе опции. Если площадь контакта вашей модели со столом для печати большая, то можно отключить опцию Print Build Paste Adhesion. Если в модели нет резких смен углов и своеобразных "навесов" (например, расставленные в стороны под 90 градусов руки в модели человека), то можете отключить опцию Print Support Structure.

Шаг 5. Генерация G-кода

На данном этапе ваша модель готова к 3D печати и все, что вам осталось - экспортировать файл из Cura 3D на SD карту или отправить ее напрямую на ваш 3D принтер. Cura 3D проведет все необходимые операции для конвертирования STL или OBJ файла в G-код, который поймет ваш 3D принтер.

Сохраните файл 3D модели. В Cura нажмите Save to file, Save to SD или Send to Printer.
Оцените время 3D печати. Cura 3D предоставит вам предварительную оценку времени, которое понадобится для печати вашей модели.
Начните 3D печать. Если вы передали G-код напрямую, сядьте и расслабьтесь, пока ваш принтер будет печатать. Если вы используете SD карту, установите ее в 3D принтер и запустите печать.

Настройки Cura 3D

Использование Simple (Рекомендуемых) настроек - это только начало. Со временем вам захочется реализовать более гибкие настройки. Эти настройки вы можете найти во вкладке Advanced (Расширенные). Мы рассмотрим их ниже.

В панели настройки печати справа выберите Advanced (Custom).

Quality (Качество). Это связано с Layer Height (Высота слоя). Эта настройка зависит от возможностей вашего 3D принтера. Чем меньше высота слоя, тем лучше качество, а увеличение высоты слоя повысит скорость печати. По умолчанию высота слоя установлена на 0.1 мм для Ultimaker 2 Extended.
Shell (Стенки). Этот параметр отвечает за толщину стенок вашей модели, а также за толщину нижнего и верхнего слоев. Этот параметр должен быть пропорциональным (1x, 2x, 3x и т.п.) диаметру сопла. Например, толщина стенки 0.8, если вы печатаете на 3D принтере Ultimaker 2 будет означать, что стенка будет состоять из двух линий, так как у этой модели диаметр сопла 0.4 мм.
Speed (Скорость). Если сказать в общем, то чем меньше скорость тем качественнее 3D печать.
Cooling (Охлаждение). Важная составляющая любого 3D принтера и однозначно надо это опцию активировать. Как правило, кулеры работают не на полную мощность до окончания 5-го слоя.
Support (Материал поддержки). Дает возможность добавлять суппорт-структуры.
Build Plate Adhesion (Адгезия стола для печати). Не у всех моделей достаточная площадь основания для хорошего контакта со столом для печати. Если так, то эта настройка поможет вам обеспечить качественный контакт с основанием.
Special Modes (Специальные режимы). Если вы печатаете больше одной модели, эта опция позволит вам указать, что они будут печататься одна за одной.

Настройки качества 3D печати

Quality (Качество). У каждого 3D принтера есть максимальная и минимальная высота слоя материала. В этом окне вы можете указать желаемую высоту слоя. 0.02 мм - это высокое качество и медленная скорость 3D печати, а 0.6 мм - наоборот, низкое качество и большая скорость печати .
Shell (Стенки). Выбор толщины стенок. Большая толщина стенок позволит напечатать более жесткую модель с более качественной поверхностью. Если используется сопло диаметром 0.4 мм, то толщину стенок надо выставлять пропорционально: 0.4, 0.8, 1.2 мм и т.п.
Top/Bottom Thickness (Верхняя/Нижняя Толщина). Опять таки, как правило, выставляется пропорционально размеру сопла. Одна из рекомендуемых практик - начинать с двойного размера диаметра сопла.

Настройки материала

Material (Материал). У каждого материала для 3D печати свои характеристики. В большинстве случаев возможность использовать тот или иной материал определяется конструктивными узлами 3D принтера, а не софтом. Так что эта настройка вам вряд ли пригодится.
Enable Retraction (Включить подачу в обратном направлении). Рекомендуется всегда включать эту опцию. Благодаря ей материал подается в обратном направлении во время холостых перемещений экструдера.

Настройки скорости

Print Speed (Скорость печати). Это общая скорость 3D печати во время непосредственной подачи материала. Если обобщить, то чем меньше скорость, тем качественнее печать. Рекомендуемая скорость 3D печати составляет 60 мм/с. Если вы хотите увеличить эту скорость, то рекомендуется одновременно увеличить и температуру печати (Printing Temperature).
Travel Speed (Скорость холостых перемещений). Это скорость, с которой перемещается печататющая головка, когда материал не подается. На Ultimaker 2 эта скорость по умолчанию устанавливается на 120 мм/с. Эту скорость рекомендуется выставлять в зависимости в скорости непосредственной печати. А если быть точнее, то в 2 раза больше. В таком случае ускорения и торможения будут происходить достаточно плавно, чтобы обеспечить качественную и при этом быструю печать.

Настройки наполнения

Infill Density (Интенсивность наполнения). Это количество материала, которое подается для внутренней части модели. Чем выше наполнение, тем больше жесткость модели. Как правило, этот параметр ставят на 20%.

Охлаждение

Enable Fan Cooling (Включить охлаждение кулерами). Отключать эту опцию не рекомендуется. Как правило, какой бы материал вы не использовали, для качественной 3D печати надо охлаждение.

Настройки материала поддержки

Опцию Enable Support (Активировать материал поддержки) лучше не отключать, если вы не уверены на 100%, что у вас нет узлов с резкой сменой углов.
Опция Placement (Расположение) дает возможность выбрать где именно суппорта будут расположены: Touching Build Plate (Касается стола для печати) означает, что суппорта буду расположены только на столе для печати. Everywhere (Везде) означает, что суппорт структуры могут базироваться и на детали.

Настройки адгезии стола

Одна из самых распространенных проблем 3D печати - когда модель отлепляется от стола для печати. Buil Plate Adhision (Адгезия (сцепляемость) стола для печати) - это как раз те настройки, которые помогают улучшить контакт модели и стола. Существует три варианта для улучшения контакта - Skirt, Brim или Raft.

Skirt. Это настройка, которую лучше использовать всегда. Это линия вокруг 3D модели во время печати первого слоя, которая помогает прочистить сопло во время начала 3D печати.

Brim. Это несколько дополнительных линий, которые печатаются перед первым слоем модели и обеспечивают лучшую сцепляемость нижнего слоя модели и стола.

Raft. Сетка под первым слоем 3D модели, благодаря которой значительно улучшается контакт модели и стола.

Каждая из перечисленных настроек имеет дополнительные опции, которые позволят более гибко настроить качество контакта 3D модели и стола для печати.

Генерация файла с G-кодом

Как только вы определитесь с этими настройками, модель будет готова к печати. Все, что осталось - экспортировать файл из Cura 3D на карту или напрямую на принтер. Cura 3D без вашего участи проведет преобразование OBJ или STL файла в G-код, который понятен вашему 3D принтеру, так же как и во время экспорта в режиме Simple (Recommended).

В Cura 3D нажмите Save to SD (Сохранить на SD карту) или Send to Printer (Отправить на принтер).
Cura 3D выдаст вам результат предварительной оценки времени, которое понадобится для печати вашей 3D модели.
Начните печать и ждите, когда ваша деталь напечатается!

Надеемся, этот туториал для начинающих по Cura 3D был Вам полезен. Оставляйте отзывы, делитесь своими успехами в форме комментирования ниже. В обсуждении часто рождаются новые идеи и можно получить ответы на вопросы, которым не было уделено внимание в этой инструкции.