Slicovanie: Druhý krok od modelu k inštrukciám pre tlačiareň

Výsledkom modelovania je súbor vo formáte STL, ktorému 3D tlačiareň priamo nerozumie. Preto nasleduje druhý krok nazývaný slicing, pri ktorom sa vytvoria presné pokyny pre tlačiareň vo forme kódu označovaného ako G-code.

Čitateľa okamžite napadnú otázky typu: Prečo tento medzikrok? Nešlo by to naraz? Sú oprávnené a zaslúžia si detailnú odpoveď.

Informácie v STL nie sú bezprostredne použiteľné 3D tlačiarňou. Tento formát vznikol ako univerzálny spôsob zápisu 3D objektov nezávislý od konkrétneho zariadenia. Umožňuje jednotný záznam modelov geometrických telies vytvorených pomocou špecializovaných programov známych pod skratkou CAD (Computer Aided Design = počítačom podporovaný dizajn). Vďaka tomu možno súbor využiť v rôznych softvérových prostrediach a jednoducho ho zdieľať – podobne ako textové súbory medzi rôznymi textovými editormi.

Model vo formáte STL síce obsahuje geometrický opis objektu, ale neberie do úvahy podmienky jeho tlače, napríklad jeho polohu či stabilitu počas tlače. Namodelovaný objekt sa môže nachádzať v ľubovoľnej polohe. Je zrejmé, že kužeľ ľahko vytlačíme, keď stojí na podstave, ale oveľa ťažšie, keď je umiestnený na tlačovej podložke vrcholom dolu. V prvom prípade je stabilný a tlačiareň ukladá vrstvy na súvislú plochu. V druhom prípade je každá nasledujúca vrstva širšia ako tá pod ňou, a stabilita objektu je preto problematická.

Aby bolo možné model vytlačiť, je potrebné ho spracovať pomocou slicera. Samotný slicing je proces, pri ktorom špeciálny softvér (slicer) rozdelí 3D model na tenké vodorovné vrstvy, vypočíta dráhu trysky a pripraví inštrukcie pre tlačiareň. Ak hrozí, že vyššie položená vrstva nebude mať dostatočnú oporu, slicer upozorní na problém stability tlače a odporučí vytvorenie podpier.

Po slicovaní je model prevedený do formátu G-code a rozdelený na jednotlivé vrstvy (rezy). Každá vrstva obsahuje oblasti, ktoré majú byť v danej výške vytlačené. Tryska sa pri tlači pohybuje po svojej trajektórii v rámci vrstvy a ukladá materiál iba v týchto oblastiach, ktoré môžu byť aj navzájom oddelené. Pomôžme si napríklad predstavou viacramenného svietnika:

• V prostredí CAD vytvoríme návrh svietnika – celok, ktorý si môžeme prezerať a upravovať jeho vzhľad.
• Ako súbor STL môžeme návrh zaslať klientovi, ktorý si ho pozrie na svojom počítači – a buď schváli alebo pripomienkuje. To sa opakuje, až do definitívnej podoby svietnika.
• Po schválení môžeme výsledok začať slicovať. Model svietnika „rozkrájame na plátky“ – vodorovné vrstvy. Pokiaľ pri slicovaní nepoužijeme podpery, vrstvy modelu budú vyzerať takto: Na úrovni stojana svietnika bude vrstva súvislá – napríklad v tvare kruhu. V mieste, kde stojan prechádza do ramien, sa kruh začína deformovať – tvar vrstvy sa mení a vznikajú výstupky predstavujúce budúce ramená. V ďalších vrstvách sa ramená svietnika oddelia – jedna vrstva bude obsahovať viacero samostatných oblastí tlače – bude ich toľko, koľko má svietnik ramien. V tejto vrstve bude tryska ukladať materiál v oddelených oblastiach ramien svietnika, pričom medzi jednotlivými oblasťami sa materiál neukladá.
• Jednotlivé vodorovné vrstvy nepredstavujú len rezy pôvodného modelu. Ak je to potrebné, priamo pri slicovaní sa doplnia o podpery pre vyššie položené časti modelu. Ramená svietnika v predchádzajúcom opise „vytŕčajú“ nad stojan šikmo do priestoru, nemajú teda oporu. Bez podpier by sa materiál v danej vrstve nemal na čo ukladať a pri tlači by padal na tlačovú podložku. Slicovací softvér na potrebu podpier automaticky upozorní. V prípade svietnika sa podpery ramien začnú tlačiť už v prvej vrstve spolu s kruhom stojana.
• Výsledkom tlače bude viacramenný svietnik s podopretými ramenami. Podpery bude potrebné po dokončení tlače odstrániť. Slicer ich štruktúru navrhuje tak, aby boli výrazne jemnejšie ako samotné telo svietnika a dali sa preto jednoducho odstrániť.