2016年3月9日 星期三

3D列印軟體 -> cura 軟體教學


3D列印的核心步驟之一就是切片,一個好的3D列印切片軟體必須有很大的操縱自由度,才能將設計者的巧思及3D列印機的性能發揮得淋漓盡致,Ultimaker官方所出版的Cura就是屬於這類軟體,不僅能夠做初步設定,還有進階模式可以讓使用者詳細調整各項列印參數、細節,不管是層厚、支撐、填充率、列印速率......,各種設定項目都找的到,讓3D列印玩家發揮最大創意,以下是目前最普遍使用的Cura15.04教學,跟大家一同分享!


安裝

請至官網下載cura15.06版本並安裝,安裝前記得檢查以下幾點確認您的電腦系統可以使用喔!

作業系統
•    Windwows Vista 及更新的版本
•    Mac OSX 10.7及更新的版本
•    Linux Ubuntu 15.04, Fedora 23, OpenSuse 13.2, ArchLinux及更新的版本

處理器
•    OpenGL 2 compatible graphics chip
•    Intel Core 2 or AMD Athlon 64 or newer

讀取檔案類型
•    STL(最普遍的3D列印檔格式)
•    OBJ

介面配置

第一次開啟Cura時需要選取您目前使用的3D列印機,若您使用的是Ultimaker Original或Ultimaker Original+,您必須完整地做完“configuration wizard”來進行介面配置。

Original及 Original+的配置
“configuration wizard”會協助您進行機器的校準及準備第一次列印,基本上會做以下檢查:

  • 透過USB連接電腦
  • 加熱噴頭
  • 檢查定位器
Ultimaker 2 3D印表機 cura15.04 切片軟體 original+配置
您還會進一步被“bed leveling wizard”引導做列印平台高度設定,設定完成後您可以在平台上印一個小方塊來檢查校正。

操作介面

下圖顯示的是Cura的操作介面以及一些最重要的功能,您可以在Cura中設定偏好的列印參數,再將物件做切片。


Ultimaker 2 3D印表機 cura15.04 切片軟體 介面說明
1. 選單列: 進入各種偏好、機器設定選項。
2. 快速列印選單: 預設列印選單。
3. 支撐結構: 選擇是否要蓋支撐。
4. 匯入物件: 將您的3D物件檔用Cura開啟。
5. 切片儲存: 將切片後的物件存入電腦或SD卡(優先存入)。
6. YouMagine紐: 將您的檔案分享到YouMagine.com社群。
7. 檢視模式: 使用檢視模式來檢驗您的設計的可行性以及列印途徑。
8. 選轉: 將您的物件在X Y Z三個方向做旋轉。
9. 尺寸: 將物件外型做縮放。
10. 鏡射: 可將物件在X Y Z三個方向做鏡射。

準備列印檔案

第一次開啟Cura您會在平台中央看到一個Ultimaker機器人,您可以將它存成列印用的g.code檔案,或是點選滑鼠右鍵>“Delete object”清除。
Ultimaker 2 3D印表機 cura15.04 切片軟體 開啟物件

檔案切片
以下是利用Cura將3D物件切片的流程:
1. 按下“Load”匯入3D物件(STL, OBJ, DAE or AMF file)
2. 選取一個“quickprint”的預設列印選項,或是按下“Expert” > “Switch to full settings”來控制更多參數。
3. 參數設定完成後Cura會即時的去做切片,您再按下“Save toolpath”便可將g.code檔存在電腦或SD卡(預設)中。
4. 最後將SD卡從電腦中取出並插入Ultimaker中就可以開始列印了。
在“Save toolpath”圖示下方有列印資訊,Cura會根據列印參數設定估算列印時間、線材用量、物件重量
NOTE: 您也許會注意到切片進度條,每當更改參數或是重新載入物件時“Save toolpath” 圖示下方就會有切片進度條顯示切片完成度。

快速列印配置
以下是快速列印配置的四種設定:
Fast print
層厚: 0.15 mm
壁厚: 1 mm
填充率: 10%
 
Normal quality
層厚: 0.1 mm
壁厚: 0.8 mm
填充率: 20%
 
High quality
層厚: 0.06 mm
壁厚: 0.8 mm
填充率: 20%
 
Ulti quality
層厚: 0.04 mm
壁厚: 0.8 mm
填充率: 20%

調整物件

Cura提供幾個在列印之前調整物件的方法,這並不表示您可以改變物件的真實形狀,但是可以改變擺放位置及尺寸。



旋轉
介面左下角最左邊的圖標是旋轉功能(rotate),點擊旋轉功能可以讓物件沿X, Y, Z 三個軸旋轉,只要在其中一個軸上按著滑鼠左鍵就可以一次移動15度;或是同時壓著鍵盤的”Shift”鍵,就可以一度度的移動。
Ultimaker 2 3D印表機 cura15.04 切片軟體 旋轉
點選” Rotate”圖示,上方會出現另外兩個圖示:“Reset” 可以將物件放回原來位置;當您的物件沒有一個明顯的平面或是載入的角度有誤時,可按下“Lay flat”: Cura會自動將物件較平坦的那面放置在平台上。

尺寸
介面左下角中間的圖標是尺寸功能(Scale),可以讓物件沿著X, Y, Z 三個軸縮放,以下是幾個操作方法:
•    拉動物件上任一軸的小方塊來縮放
•    直接調整” Scale”功能中的尺寸數值
•    調整” Scale”功能中的百分比來縮放
預設的尺寸縮放是X, Y, Z 三個方向同步縮放,您可以取消勾選“Uniform scale”來獨立調整各個方向的尺寸。
Ultimaker 2 3D印表機 cura15.04 切片軟體 尺寸
” Scale”圖示上方也有“Reset”跟“Scale to max”圖示,“Reset”可將物件大小回歸原始設定;“Scale to max”可將物件放大至可列印範圍內的最大值。
鏡射
點擊物件,介面左下角最右邊的就是鏡射功能(Mirror);點擊鏡射功能您就可以讓物件沿X, Y, Z 三個軸鏡射。

檢視模式

按下介面右上角的“View mode”會顯示多種檢視物件的模式可選擇。

Normal(一般模式)
此為預設的檢視模式,會顯示物件的設計、大小、形狀。

Overhang(懸空)
在此模式下,若您的物件有懸空或是斜面的部分,這些部分會顯示紅色,讓您可以輕鬆地判定這些部分需不需要蓋支撐。您可以選擇”Expert”>”Switch to full settings”>”Basic”>”Support type”>“Overhang angle for support”來設定多少懸空程度需要長支撐,預設是60度(垂直向上為0度起點),表示懸空60度以上的物件才會長支撐,設定0度表示所有懸空處都會長支撐,90度則都不會長。
Ultimaker 2 3D印表機 cura15.04 切片軟體 overhang 懸空

Transparent(透視模式)
此模式讓您可以觀察到物件內部的結構。

X-Ray(X光模式)
此模式可協助您判斷物件是否有破裂面(這可能是設計不當造成),紅色區塊就是列印時可能會出問題的部分。

LAYERS(分層模式或稱切片模式)
分層模式(或稱切片模式),是非常實用的模式,您可以在這個模式中檢視切片後的每一層,建議您在列印前都開啟此模式檢查物件切片後是否有任何問題。註: 在分層模式中上下移動右側的滑塊可檢視每一層。
您在分層模式中看到的不同顏色都代表不同的意義:
•    紅色: 物件最外圈(外壁)
•    綠色: 外圈第二層(內壁)
•    黃色: 填充物
•    藍色: 支撐結構/ Brim/ Raft
Ultimaker 2 3D印表機 cura15.04 切片軟體 切聘模式 分層模式 layers

更新韌體

每隔一段時間官網就會有新版本的Cura(包含新版本的韌體)釋出,建議您時常關注官網,將Cura與機器韌體維持在最新版本。請依照以下步驟更新韌體:

1.連接    
用USB線連接電腦與Ultimaker,請記得Ultimaker2系列及Ultimaker Original+機器都必須接上電源並開啟。

2.更新韌體
開啟Cura進入“Machine” > "“Install default firmware”(請先確認“Machine menu”中所選的機器是否正確),Cura會自動更新最新版本的韌體到機器中。
 
基本列印參數

在Basic標籤之下,您可以看到一些最常被使用的參數,這些參數是決定列印物件品質與強度的最主要因素。
品質
層厚可能是最常被更動的設定,預設層厚是0.1mm,您當然可以使用更細的層厚來增加品質,或是更厚的層厚來縮短列印時間。
您同時會看到Enable retraction(回抽)選項被預設勾選,回抽(retraction)代表的是當噴頭移動到不需要列印的空間時,線材會自動抽回一小段距離 – 舉個例子 當您要印製兩根柱子但柱子間有一定距離的時候,透過回抽,我們可以保證噴頭僅僅是移動,不會擠出任何塑料,防止“抽絲”(在不同物件中間的塑料細絲)。下面的圖片就是如果關閉回抽而導致的抽絲狀況。
Ultimaker 2 3D印表機 cura15.04 切片軟體 回抽
通常開啟回抽後都能有很好的效果,但您偶爾還是會看到有些許的抽絲,這時候您可以嘗試降低噴頭的溫度,減少塑料從噴頭流出的量,從而避免抽絲的發生。 但請注意,降低噴頭溫度也代表著您(可能)要放慢列印的速度,以確保塑料離開噴頭時是完全融化的。

Fill(填充率)
填充率最相關的就是列印物件的強度填充率越高表示列印物件內部有越多的塑膠填充,讓物件強度更高;某些特定的例子下,您也可以印製完全中空的物件。
Ultimaker 2 3D印表機 cura15.04 切片軟體 fill 填充率
Bottom/Top thickness (底層/頂層厚度)決定了物件底部與頂部要蓋幾層,通常設定0.6mm,不過一些特殊的例子會有增加厚度的必要,例如您要印製一個面積大又平整的頂層表面,或是您的物件需要較低的填充率,都需要較厚的頂層來將物件封起來。

SPEED AND TEMPERATURE(速率與溫度)
列印的速率與溫度對於塑料的擠出有很大的影響,兩者的設定也很大的取決於使用的線材。print speed基本上就是指噴頭列印時的移動速率,塑料量要擠出多少就是基於這個速率計算的,預設的列印速率是50mm/s,您當然也可以提高以加快列印速率。請記得列印溫度須隨著列樣速率一同提高,以確保足夠量的塑料被融化。
若您在Cura中選擇的機器是Ultimaker Original 或 Ultimaker Original+,您同時也會看到”printing temperature “選項,請依據使用的線材去更改設定。Ultimaker 2 系列是將所有線材設定移到了機器上。

SUPPORT(支撐)
有些物件會有懸空的部分,表示您會需要蓋支撐結構來撐起懸空部分防止下垂或掉落。Cura的支撐放置方式有,“Touching buildplate”與“everywhere”兩種可選擇,“Touching buildplate”的支撐只會連結能與列印平台相接的懸空部分;“everywhere”則不只連結能與列印平台相接的懸空部分,還可在物件外表上或是內部長支撐。
Ultimaker 2 3D印表機 cura15.04 切片軟體 支撐 support
當您的物件底部不平整,或是您想增加物件與平台附著力,您可以選擇其中一種platform adhesion types: Raft(棧板)是在物件底部與平台之間再額外建構一層網格架,在印製底面不平整或是接觸面積小的物件時,非常適用此功能來確保物件與平台之間的附著力。Brim (側裙)是指從物件第一層向外延伸多印幾圈塑料,這些額外印製的塑料是與物件黏在一起的,用來增加物件底面積以加強物件與平台間的附著力,漸少翹曲發生。
Ultimaker 2 3D印表機 cura15.04 切片軟體 brim raft

FILAMENT(線材) (ONLY UMO/UMO+)
若您在Cura中選擇的機器是Ultimaker Original 或 Ultimaker Original+,就有此選項可調整。Ultimaker自家廠牌的線材都是2.85mm線徑,若您使用其它供應商的線材,也許會需要調整Cura中的線徑設定。您也可以更進一步調整FLOW(流量),會根據列印速率及線徑來調整塑料的擠出量,除非您要特別做測試,不然通常建議您維持100%的設定。

MACHINE(機器)
此選項可調整噴頭口徑,Ultimaker預設都是0.4mm的噴頭口徑,若您的Ultimaker使用olsson block,有其他口徑的噴頭可更換,請記得要修改此項設定已符合正在使用的噴頭。

專業設定

對於經驗豐富的使用者,也有一些專業設定可供調整。一般使用者不太會用到,若您是進階使用者也許會對更進階的設定有興趣。
您可以再Basic 及 Advanced 標籤下的一些選項旁看到”…”的小方框,點擊小方框就可以調整專業設定。
 
RETRACTION(回抽)
您可以在此項目調整與回抽線材相關的設定,總體來說預設值就可以很好的運作了,不過為了達到更的品質,您也許會需要在使用不同線材時使用不同的回抽設定。

SKIRT(裙邊)
Skirt是指在物件第一層外圍印一圈輪廓,此功能是用來幫助噴頭順料,並且檢查平台水平校正、線材附著程度及擠料狀況。在一些例子中您也許會想要調整Skirt的專業設定,例如您要列印一個底面跟列印平台一樣大的物件,並且重複檢查平台水平時。

COOL(冷卻)
在列印底部前幾層之後,Ultimaker預設將物件的冷卻風散全開, 不過您一樣可以在Cura中調整,特別是您在列印不同材料時也許需要不同溫度及冷卻程度,這項調整或許會有幫助。

INFILL(填充)
除了設定填充率及底層/頂層的層厚外,也有更進階的設定可修改,特別是“Solid infill top”與“Solid infill bottom” 最常被用到。若您取消勾選其中任一項,表示您物件的底部或上蓋不會被列印出來,例如取消“Solid infill top”的勾選並將填充率設為0%,就可以印出一個花瓶來。

SUPPORT(支撐)
在一些特殊的情況下建議可以用預設之外的支撐設定,但也不要偏離預設值太多,調整不同的支撐結構、懸空角度、支撐間的距離可以產生更多或更堅固的支撐,視物件的不同可以產生更好的成果。

BLACK MAGIC
一般來說列印平台每印完一層會往下降一些,讓您繼續印下一層,或您可以在此選項中勾選“Spiralize the outer contour”,此功能可以讓平台等速緩慢下降,就像印螺旋狀物件一樣,在印製單層壁厚的物件時特別有用。

BRIM(側裙)
您可以修改Brim,線多條表示Brim面積越大,與平台間附著力更好,多數情況下預設的20條已足夠使用了。

RAFT(棧板)
Raft是在物件底部與平台之間再額外建構一層網格架,在印製底面不平整或是接觸面積小的物件時,非常適用此功能來確保物件與平台之間的附著力。Raft的專業設定有許多參數可調整,在此並不會逐一介紹,若您很常使用Raft,多試驗這些設定將會很有幫助。

FIX HORRIBLE(修補錯誤)
若物件設計不正確可能會讓Ultimaker印出的成品與您所想的不完全相同,例如有些物件有斷層或交疊處時。 Fix horrible設
定通常用來修補這些物件上的錯誤,您也許會需要嘗試不同的選項組合,並透過Layers view (分層模式)來檢查。

Advanced(進階)

Advanced(進階)標籤下的設定通常是在預設值不足以達成您特殊的需求時才需修改。

RETRACTION (ONLY UMO/UMO+)(回抽)
此選項可看到線才被回抽的速率與距離,總體來說預設值就可以很好的運作了,不過為了達到更的品質,您也許會需要在使用不同線材時使用不同的回抽設定。

QUALITY(品質)
一些與列印物件分層及品質相關的設定,”Initial layer thickness “指列印物件第一層的厚度,預設是有點厚的0.3mm,不過會讓第一層更好列印,也與平台黏得更好。“cut off object bottom”是個非常方便的功能,讓您可以不必只從第一層開始印,若您的物件底部不平整,或是您只需印製部分時,便可使用這項功能。
Ultimaker 2 3D印表機 cura15.04 切片軟體 quality 品質

SPEED(速率)
除了在Basic標籤下預設的基本速率外,您可以在此設定某些特定部位的列印速率,例如您可以將填充結構與底層的列印速率分別設定。

COOL(冷卻)
塑料的冷卻是十分重要的,因此有些冷卻相關的參數可讓您依需求調整,列印時風扇會預設開啟。”minimal layer time(單層最少列印時間)”預設5秒,您可以做修改。”minimal layer time(單層最少列印時間)”是指列印一層所需花費的最短時間,用這個方式來確保擠出的塑料在下一層開始列印前有足夠冷卻時間。

 



Reference : http://3dmart.com.tw/tutorials/ultimaker-cura15.04-3d-printing-software-guide

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