Markforged preporuke za pripremu kvalitetnih STL 3D modela za 3D štampu u SolidWorks softveru

(ššš.. ne čekirajte "maximum facet size" polje)
28. јул 2023. by
Markforged preporuke za pripremu kvalitetnih STL 3D modela za 3D štampu u SolidWorks softveru
Solfins doo, Mladen Bogićević
| No comments yet

Kompanija Markforged, proizvođač vodećih 3D štampača armiranih kompozita, predstavila je opširnije uputstvo za pripremu 3D modela u 3D CAD softverima i podešavanja za njihov eksport u STL fajlove koji će dati odličan kvalitet prilikom proizvodnje tehnologijom 3D štampe.

Odoo - Sample 1 for three columns

3D CAD > STL

Eksport CAD geometrije u STL u odgovarajućoj rezoluciji ima dve prednosti:

  1. postizanje dimenzione preciznosti i dobrog kvaliteta površina

  2. i to bez drastičnog usporavanja procesa obrade STL-a u "slicer" softveru 3D štampača.

Odoo - Sample 2 for three columns

Markforged preporuke

Osnovne Markforged preporuke za parametre eksporta CAD fajlova u STL svode se na sledeće:

  • binarni STL format (manji fajlovi od ASCII - tekstualno definisanog STL-a)

  • "chordal" tolerancije/devijacije od 0.1mm (reč je o tangentnom odstupanju kod pretvaranja CAD kružnice u izlomljenu liniju STL fajla)

  • tolerancije/devijacije za uglove od 1 stepen

  • minimalna dimenzija stranice "trouglova" u poligonskoj površinskoj mreži STL fajla do 0.1mm

Odoo - Sample 3 for three columns

MB fajla vs finoća površine

Ukoliko sa ovakvim parametrima dobijete fajl koji je veći od 20MB toplo se preporučuje smanjivanje fajla promenom parametara, i to:

  • povećanje tolerancija za "chordal" i uglove sve dok veličina fajla ne spusti ispod 20MB jer veći fajlovi mogu značajno da uspore proces "slajsovanja"

  • naravno, ukoliko je se na fajlu pojave previše uočljivi poligoni smanjite pomenute parametre ali i dalje pokušajte da zadržite veličinu fajla ispod 20MB.

Osnovno o STL fajlu

Samo ime "STL" potiče od termina "stereolitografija", to je štampa rezina još iz 1980ih godina. Uz tu prvu tehnologiju štampe, STL format zadržao se kao standardni format i za sve druge tehnologije štampe koje su došle kasnije.

Iako podesan za 3D štampu, STL je problematičan fajl, naročito iz ugla mašinskih inženjera i drugih korisnika neuporedivo preciznijih, matematički strogo definisanih, 3D CAD fajlova.

U praksi to znači da ono što je projektovano u 3D CAD, sa predviđenim očekivanim karakteristikama delova, dimenzija, površina, nije moguće apsolutno preneti u STL, a samim tim ni dalje u tehnologiju štampe.

Odoo image and text block

STL = "trougao do trougla"..

STL fajl definisan je isključivo nizom trouglova gde informacija sadrži položaj tačaka trouglova u koordinatnom sistemu i vektor koji je upravan na taj trougao. Milioni takvih trouglova zapravo će činiti površinu STL 3D modela a kasnije i sam odštampani deo (to je osnovni razlog zašto u 3D štampi zapravo "nema" lopte, kružne površine, itd).

Ovako otprilike taj trougao izgleda u ASCII tekstualnom STL fajlu, gde je upravni vektor "n" a tačke su v1, v2 i v3:

facet normal ni nj nk

 outer loop

 vertex v1x v1y v1z

 vertex v2x v2y v2z

 vertex v3x v3y v3z

 endloop

endfacet


Naravno, od suštinske važno za uspešan STL 3D model jeste da površina bude u potpunosti zatvorena. Ovaj problem praktično ne postoji kada eksportujemo geometriju iz 3D CAD fajlova jer je tamo već kompletna geometrija (i njena površina), u potpunosti definisana. Problem može da se pojavi kada eksportujemo skenirane fajlove, ili 3D modele koji su nastali u 3D softverima koji nisu CAD već pre služe za vizuelno oblikovanje modela bez naročite preciznosti u geometriji (ispod 1cm ili 1mm).

Uticaj STL formata na različite geometrije


Odoo image and text block

Ukratko, STL može sasvim lepo da reprodukuje 3D modele koji su ravni - kocke, kubusi, poligoni i sl. Međutim, kada se dođe do zakrivljenih površina lopte, valjka, kupe, one ne mogu biti apsolutno prenete na STL i štampani deo već postoji određeni kompromis - koliko trouglića će definisati tu površinu i tu vagamo između dve krajnosti:

  1. premalo trouglića - lakši model ali previše gruba površina

  2. previše trouglića - težak model ali lepša površina.

3D CAD korisnici, to jest oni koji pripremaju 3D štampu iz profesionalnih softvera kao što su SolidWorks ili CATIA, biraju gde će da smeste svoj model između pomenute dve krajnosti. 

U praksi se najčešće ide sa prvom varijantom eksporta koju napravimo po prethodnom iskustvu na sličnim delovima, ali time samo propuštamo da dobijemo kvalitetnije, preciznije i lepše delove. Naravno da često za to nekada nema vremena, ali valjalo bi iskoristiti retke trenutke kada možemo da se poigramo različitim parametrima, da odštampamo "isti" model, tj. isti 3D CAD fajl ali eksportovan u različite STL fajlove.

Tako možemo da uporedimo:

  • vreme "slajsovanja"

  • vreme promene parametara u samom slajseru (debljine zidova, ispuna, dodavanje armature u delove na Markforged štampačima)

  • vreme štampe pojedinačnog dela*

  • vizuelni izgled štampanih delova (nekad nepravilnosti mogu biti manje u realnosti nego što se to činilo na modelu)

  • kvalitet štampanih delova - naročito kada su dimenzije minimalne pa kvalitet površine istovremeno utiče na dimenzionu preciznost i mogućnost materijala/štampača da u zadatim dimenzijama generiše najbolji mogući kvalitet završenog dela. 

*Vreme štampe nije naročito bitan faktor za pojedinačne delove i manje serije. Ali varijacije od 10-15% mogu imati ogroman uticaj kada štampamo veće serije ili veće delove u određenom vremenskom roku. Ta razlika u vremenu koja se pojavi može značiti da li štampu možemo da završimo u jednoj smeni i pustimo sledeću tokom noći, ili će nova serija čekati tek sutradan.

Odoo CMS - a big picture

Markforged Eiger softver može vam pomoći da brzo prekontrolište pojedinačne površine koje je definisao eksport u STL - prosto prevucite mišem preko 3D modela i pojedinačne površine biće jasno istaknute drugom bojom.

Međutim, iako profesionalni "slicer" namenjen isključivo za štampu na vrhunskim Markforged mašinama, Markforged Eiger softver takođe može imati problema da obradi STL geometriju koja uopšte nije optimizovana. Sa druge strane, Markforged materijali i hardver su takvog kvaliteta da čak i na zakrivljenim površinama često nije ni potrebno koristiti ekstreman broj poligona da biste dobili veoma lepu površinu na funkcionalnom delu, odnosno sklopu (loptasti zglob, koncentrično montirane cilindre i sl).

Odoo image and text block

"Chrordal" tolerancije i devijacije

Ovaj parametar definiše opštu dimenzionu preciznost STL fajla u odnosu na izvorni 3D CAD model. 

On se obično opisuje kao maksimalno dozvoljeno upravno odstupanje STL poligonskih površina od perimetarskih tačaka površine 3D CAD modela

Uticaj ovog parametra na STL model je jednostavan:

  • što ste veće tolerancije definisali STL će biti lakši, ali i grublji i manje precizan

  • što su dozvođena odstupanja manja STL će biti teži, ali površine finije i preciznije.

Odoo image and text block

"Angular" tolerancije i devijacije

Ovaj parametar definiše maksimalni dozvoljeni ugao između upravnih vektora pojedinačnih poligona. 

Dva najčešća slučaja kada vidimo uticaj ovog parametra jesu "fillet" i "chamfer" na 3D modelu, i tu opet postoje dva ekstrema:

  1. ili će zakrivljene površine biti potpuno poravnate u jednu ravan (tj. nećemo ih ekportovati kao zakrivljene već kao kose površine)

  2. ili ćemo se uplesti u previše pedantno praćenje 3D CAD okvira i dobićemo teži model, najčešće bez ikakvog realnog uticaja na kvalitet dela, pa čak i na vizuelni utisak dela.

Iako ovaj parametar definiše ugao, on automatski stvara nove trouglove kada tražimo manji ugao između vektora:

  • manji uglovi = više trouglova

  • više trouglova = teži model

  • teži model = svaki dalji korak od "slice"-ovanja do štampe traje duže.

Markforged preporuke za eksport u STL

Pomenuli smo već na početku ali ponovićemo i ovde kada imate jasniju sliku o uzrocima i posledicama različitih podešavanja eksporta 3D CAD u STL:

  • koristite binarni STL format umesto ASCII tekstualnog

  • "chordal" tolerancije/devijacije spustite najviše do 0.1mm

  • tolerancije/devijacije za uglove najviše do 1 stepen

  • minimalna dimenzija stranice "trouglova" do 0.1mm

Kad sve to podesite kao maksimalne zahteve a dobijete fajl preko 20MB onda smanjite zahteve da biste smanjili fajl.

Odoo image and text block

Markforged preporuke za SolidWorks korisnike

  • STL format: Binary

  • Rezolucija: prema nahođenju

  • Odstupanja: 0.1mm

  • Uglovi: 1 stepen

NE ČEKIRAJTE POLJE "DEFINE MAXIMUM FACET SIZE"!

Odoo image and text block

Detaljnije o pripremi STL modela iz SolidWorks softvera na Solfins blogu

Već smo se bavili ovom temom na našem blogu pa preporučujemo i niz drugih tekstova sa dodatnim detaljima i primerima iz naše prakse SolidWorks i CATIA korisnika.

Priprema 3D modela za 3D štampu >

Markforged preporuke za pripremu kvalitetnih STL 3D modela za 3D štampu u SolidWorks softveru
Solfins doo, Mladen Bogićević 28. јул 2023.
Share this post
Archive
Sign in to leave a comment