Manual:Preparing models for 3D printing/de: Difference between revisions

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One of the main uses of FreeCAD is to produce real-world objects. These can be designed in FreeCAD, and then made real in different ways, such as communicated to other people who will then build them, or, more and more frequently, sent directly to a [https://en.wikipedia.org/wiki/3D_printing 3D printer] or a [https://en.wikipedia.org/wiki/Milling_%28machining%29 CNC mill]. This chapter will show you how to get your models ready to send to these machines.
Einer der Haupteinsatzbereiche von FreeCAD ist die Herstellung von Objekten aus der realen Welt. Diese können in FreeCAD entworfen und dann auf verschiedene Weise realisiert werden, z.B. indem sie anderen Personen mitgeteilt werden, die sie dann bauen, oder, immer häufiger, direkt an einen [https://en.wikipedia.org/wiki/3D_printing 3D Drucker] oder eine [https://en.wikipedia.org/wiki/Milling_%28machining%29 CNC Fräse] geschickt werden. Dieses Kapitel zeigt dir, wie du deine Modelle für den Versand an diese Maschinen vorbereiten kannst.


Wenn du beim Modellieren vorsichtig warst, sind die meisten Schwierigkeiten, auf die du beim Drucken deines Modells in 3D stoßen könntest, bereits vermieden worden. Dies betrifft im Wesentlichen:
If you have been cautious while modeling, most of the difficulty you might encounter when printing your model in 3D has already been avoided. This involves basically:


* 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 Module|Part Workbench]] also contains a [[Image:Part_CheckGeometry.svg|16px]] [[Part_CheckGeometry|Check Geometry]] tool that is handy to check further for possible defects.
* Stelle sicher, dass deine 3D Objekte '''fest''' sind. Objekte der realen Welt sind fest, das 3D Modell muss ebenfalls fest sein. Wir haben in früheren Kapiteln gesehen, dass FreeCAD dir in dieser Hinsicht sehr hilft und dass die [[PartDesign_Workbench/de|PartDesign Arbeitsbereich]] dich benachrichtigt, wenn du eine Operation durchführst, die verhindert, dass dein Modell fest bleibt. Der [[Part_Workbench/de|Part Arbeitsbereich]] enthält auch ein [[Image:Part_CheckGeometry.svg|16px]] [[Part_CheckGeometry/de|Überprüfe Geometrie]] Werkzeug das praktisch ist zur weiteren Prüfung auf mögliche Fehler.
* vergewissere dich über die '''Abmessungen''' deiner Objekte. Ein Millimeter ist in der Praxis ein Millimeter. Jede Abmessung ist wichtig.
* 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 [https://en.wikipedia.org/wiki/G-code G-Code]. G-code has dozens of different dialects, each machine or vendor usually has 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 minimum requirements.
* Kontrolle der '''Verringerung'''. Kein 3D Druck- oder CNC Frässystem kann FreeCAD Dateien direkt übernehmen. Die meisten von ihnen verstehen nur eine Maschinensprache namens [https://en.wikipedia.org/wiki/G-code G-Code]. G-Code hat Dutzende von verschiedenen Dialekten, jede Maschine oder jeder Anbieter hat normalerweise seinen eigenen. Die Konvertierung deiner Modelle in G-Code kann einfach und automatisch erfolgen, aber du kannst sie auch manuell durchführen, wobei du die volle Kontrolle über die Ausgabe hast. In jedem Fall wird während des Prozesses unvermeidlich ein gewisser Qualitätsverlust Ihres Modells auftreten. Wenn du in 3D druckst, musst du immer sicherstellen, dass dieser Qualitätsverlust unter deinen Mindestanforderungen bleibt.


Im Folgenden gehen wir davon aus, dass die ersten beiden Kriterien erfüllt sind und dass du von nun an in der Lage bist, feste Objekte mit korrekten Abmessungen herzustellen. Wir werden nun sehen, wie wir den dritten Punkt angehen können.
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.


=== Exportieren zu Zerschneidern ===
=== Exportieren zu Zerschneidern ===


Dies ist die für den 3D Druck am häufigsten verwendete Technik. Das 3D Objekt wird in ein anderes Programm (den Slicer) exportiert, das den G Code aus dem Objekt erzeugt, indem es es in dünne Schichten zerschneidet (daher der Name), die die Bewegungen reproduzieren, die der 3D Drucker ausführen wird. Da viele dieser Drucker selbst gebaut sind, gibt es oft kleine Unterschiede von einem zum anderen. Diese Programme bieten in der Regel erweiterte Konfigurationsmöglichkeiten, die es dir ermöglicht, die Ausgabe genau auf die Eigenschaften deines 3D Druckers zuzuschneiden.
Dies ist die Technik, die am häufigsten für den 3D-Druck verwendet wird. Das 3D Objekt wird in ein anderes Programm (den Zerschneider) (engl.: Slicer) exportiert, das den G-Code aus dem Objekt generiert, indem es es in dünne Schichten zerlegt (daher der Name), die die Bewegungen reproduzieren, die der 3D Drucker ausführen wird. Da viele dieser Drucker selbstgebaut sind, gibt es oft kleine Unterschiede von einem zum anderen. Diese Programme bieten in der Regel erweiterte Konfigurationsmöglichkeiten, die dir erlauben die Ausgabe genau auf die Funktionen deines 3D Druckers zuzuschneiden.


Der tatsächliche 3D Druck ist jedoch ein zu umfangreiches Thema für dieses Handbuch. Aber wir werden sehen, wie diese Zerschneider exportiert und verwendet werden können, um zu überprüfen, ob die Ausgabe korrekt ist.
Tatsächlich ist der 3D Druck jedoch ein zu umfangreiches Thema für dieses Handbuch. Aber wir werden sehen, wie diese Zerschneider exportiert und verwendet werden können, um zu überprüfen, ob die Ausgabe korrekt ist.


=== Umwandeln von Objekten in Polygonnetze ===
=== Umwandeln von Objekten in Polygonnetze ===


Keiner der Zerschneider wird zu diesem Zeitpunkt direkt die Volumenkörpergeometrie übernehmen, wie wir sie in FreeCAD erzeugen. Daher müssen wir jedes Objekt, das wir in 3D drucken wollen, zuerst in ein [https://de.wikipedia.org/wiki/Polygonnetz Polygonnetz] konvertieren, das der Zerschneider öffnen kann. Glücklicherweise ist die Konvertierung eines Netzes in einen Volumenkörper ein komplizierter Vorgang, während im Gegenteil die Konvertierung eines Volumenkörpers in ein Netz sehr einfach ist. Alles, worauf wir achten müssen, ist, dass genau hier die oben erwähnte Verschlechterung eintritt. Wir müssen überprüfen, ob die Verschlechterung innerhalb akzeptabler Grenzen bleibt.
None of the slicers will, at this time, directly take the solid geometry as we produce in FreeCAD. So we will need to convert any object we want to 3D print into a [https://en.wikipedia.org/wiki/Polygon_mesh mesh] first, that the slicer can open. Fortunately, as much as converting a mesh to a solid is a complicated operation, the contrary, converting a solid to a mesh, is very straightforward. All we need to be careful about, is that it is here that the degradation we mentioned above will occur. We need to check that the degradation stays within acceptable limits.


Die gesamte Netz Handhabung wird in FreeCAD von einem anderen spezifischen Arbeitsbereich durchgeführt, dem [[Mesh_Workbench/de|Arbeitsbereich Polygonnetz]]. Dieser Arbeitsbereich enthält zusätzlich zu den wichtigsten Werkzeugen zur Konvertierung zwischen Teil- und Netzobjekten verschiedene Hilfsprogramme zur Analyse und Reparatur von Netzen. Obwohl die Arbeit mit Netzen nicht im Mittelpunkt von FreeCAD steht, musst du dich bei der 3D Modellierung oft mit Netzobjekten befassen, da deren Verwendung unter anderen Anwendungen sehr weit verbreitet ist. Dieser Arbeitsbereich erlaubt dir sie vollständig in FreeCAD zu bearbeiten.
All the mesh handling, in FreeCAD, is done by another specific workbench, the [[Mesh_Module|Mesh Workbench]]. This workbench contains, in addition to the most important tools that convert between Part and Mesh objects, several utilities meant to analyze and repair meshes. Although working with meshes is not the focus of FreeCAD, when working with 3D modeling, you often need to deal with mesh objects, since their use is very widespread among other applications. This workbench allows you to handle them fully in FreeCAD.


* Lass uns eines der Objekte konvertieren, die wir in den vorherigen Kapiteln modelliert haben, wie z.B. das Lego Stück (das am Ende des vorherigen Kapitels heruntergeladen werden kann).
* Let's convert one of the objects we modelled in the previous chapters, such as the lego piece (which can be downloaded from the end of the previous chapter).
* Open the FreeCAD file containing the lego piece.
* Öffne die FreeCAD Datei, die das Lego Stück enthält.
* Wechsle zum [[Mesh_Workbench/de|Netz Arbeitsbereich]]
* Switch to the [[Mesh_Module|Mesh Workbench]]
* Wähle den Legostein
* Select the lego brick
* Select menu '''Meshes -> Create Mesh from Shape'''
* Wähle das Menü '''Netze Netz aus Form erzeugen'''
* Es öffnet sich ein Aufgabenpaneel mit mehreren Optionen. Einige zusätzliche Vernetzungsalgorithmen (Mefisto oder Netgen) sind möglicherweise nicht verfügbar, je nachdem, wie deine Version von FreeCAD kompiliert wurde. Der Standard Vernetzungsalgorithmus wird immer vorhanden sein. Er bietet weniger Möglichkeiten als die beiden anderen, ist aber für kleine Objekte, die in die maximale Druckgröße eines 3D Druckers passen, völlig ausreichend.
* A task panel will open with several options. Some additional meshing algorithms (Mefisto or Netgen) might not be available, depending on how your version of FreeCAD was compiled. The Standard meshing algorithm will always be present. It offers less possibilities than the two others, but is totally sufficient for small objects that fit into the maximum print size of a 3D printer.


[[Image:Exercise_meshing_01.jpg]]
[[Image:Exercise_meshing_01.jpg]]


* Select the '''Standard''' mesher, and leave the deviation value to the default value of '''0.10'''. Press '''Ok'''.
* Wähle den '''Standard''' Netzbearbeiter und belasse den Abweichungswert auf dem Standardwert von '''0,10'''. Drücke '''Ok''''.
* Es wird ein Netzobjekt erstellt, das sich genau über unserem Festkörperobjekt befindet. Entweder verbirg den Festkörper oder du verschiebst eines der Objekte zur Seite, so dass du beide vergleichen kannst.
* A mesh object will be created, exactly on top of our solid object. Either hide the solid, or move one of the objects aside, so you can compare both.
* Ändere die Eigenschaft '''Ansicht → Anzeigemodus''' des neuen Netzobjekts in '''Flache Linien''', um zu sehen, wie die Triangulation stattgefunden hat.
* Change the '''View -> Display Mode''' property of the new mesh object to '''Flat Lines''', in order to see how the triangulation occurred.
* If you are not happy, and think that the result is too coarse, you can repeat the operation, lowering the deviation value. In the example below, the left mesh used the default value of '''0.10''', while the right one uses '''0.01''':
* Wenn du mit dem Ergebnis nicht zufrieden bist und denkst, dass es zu grob ist, kannst du den Vorgang wiederholen und den Abweichungswert verringern. Im Beispiel unten verwendet das linke Netz den Standardwert '''0,10'''', während das rechte Netz '''0,01'''' verwendet:


[[Image:Exercise_meshing_02.jpg]]
[[Image:Exercise_meshing_02.jpg]]


In den meisten Fällen werden die Standardwerte jedoch ein zufriedenstellendes Ergebnis liefern.
In most cases, though, the default values will give a satisfying result.


* We can now export our mesh to a mesh format, such as [https://en.wikipedia.org/wiki/STL_%28file_format%29 STL], which is currently the most widely used format in 3D printing, by using menu '''File -> Export''' and choosing the STL file format.
* Wir können jetzt unser Netz in ein Netzformat exportieren, wie z.B. [https://en.wikipedia.org/wiki/STL_%28file_format%29 STL], das derzeit das am weitesten verbreitete Format beim 3D-Druck ist, indem wir das Menü '''Datei Export''' benutzen und das STL-Dateiformat wählen.


If you don't own a 3D printer, it is usually very easy to find commercial services that will print and send you the printed objects by mail. Among the famous ones are [http://www.shapeways.com/ Shapeways] and [http://www.sculpteo.com/ Sculpteo], but you will usually find many others in your own city. In all major cities, you will nowadays find [https://en.wikipedia.org/wiki/Fab_lab Fab labs], which are workshops equipped with a range of 3D manufacturing machines, almost always including at least one 3D printer. Fab labs are usually community spaces, that will let you use their machines, for a fee or for free depending on the Fab lab, but also teach you how to use them, and promote other activities around 3D manufacturing.
Wenn du keinen 3D Drucker besitzt, ist es normalerweise sehr einfach, kommerzielle Dienste zu finden, die die gedruckten Objekte drucken und dir per Post zusenden. Zu den berühmten gehören [http://www.shapeways.com/ Shapeways] und [http://www.sculpteo.com/ Sculpteo], aber du wirst in deiner eigenen Stadt normalerweise viele andere finden. In allen größeren Städten findest du heutzutage [https://de.wikipedia.org/wiki/FabLab FabLabor]e, das sind Werkstätten, die mit einer Reihe von 3D Fertigungsmaschinen ausgestattet sind, fast immer mit mindestens einem 3D Drucker. Fab Labore sind in der Regel Gemeinschaftsräume, in denen du deren Maschinen je nach Fab Labor kostenpflichtig oder kostenlos nutzen kannst, in denen du aber auch lernst, sie zu benutzen, und in denen du andere Aktivitäten rund um die 3D Fertigung fördern kannst.


=== Verwendung von Slic3r ===
=== Verwendung von Slic3r ===


[http://slic3r.org/ 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.
[http://slic3r.org/ Slic3r] ist eine Anwendung, die STL Objekte in G-Code umwandelt, der direkt an 3D Drucker gesendet werden kann. Wie FreeCAD ist es kostenlos, quelloffen und läuft unter Windows, Mac OS und Linux. Die korrekte Konfiguration für den 3D Druck ist ein komplizierter Prozess, bei dem du gute Kenntnisse über deinen 3D Drucker haben musst. Daher ist es nicht sehr nützlich, G-Code zu erzeugen, bevor du tatsächlich druckst (Deine G-Code Datei funktioniert möglicherweise nicht gut auf einem anderen Drucker), aber es ist trotzdem nützlich für uns, zu überprüfen, ob unsere STL Datei problemlos gedruckt werden kann.


This is our exported STL file opened in Slic3r. By using the '''preview''' tab, and moving the right slider, we can visualize the path that the 3D printer head will follow to construct our object.
Dies ist unsere exportierte STL Datei, die in Slic3r geöffnet wurde. Durch verwenden des '''Vorschau''' Reiters und bewegen des rechten Schiebereglers, können wir den Pfad visualisieren, dem der 3D Druckkopf folgen wird, um unser Objekt zu konstruieren.


[[Image:Exercise_meshing_03.jpg]]
[[Image:Exercise_meshing_03.jpg]]


=== Verwendung der Cura Erweiterung ===
=== Verwendung der Cura Erweiterung ===
{{VeryImportantMessage|Warnung: die Cura Erweiterung ist derzeit nicht funktionsfähig für FreeCAD 0.17!}}


[https://ultimaker.com/en/products/cura-software Cura] is another free and open source slicer application for Windows, Mac and Linux, maintained by the 3D printer maker [https://ultimaker.com Ultimaker]. Some FreeCAD users have created a [https://github.com/cblt2l/FreeCAD-CuraEngine-Plugin Cura Workbench] that uses cura internally. The Cura Workbench is available from the [https://github.com/FreeCAD/FreeCAD-addons FreeCAD addons] repository. To use the Cura Workbench, you also need to install Cura itself, which is not included in the workbench.
[https://ultimaker.com/en/products/cura-software Cura] ist eine weitere freie und quelloffene Zerschneider Anwendung für Windows, Mac und Linux, die vom Hersteller des 3D Druckers [https://ultimaker.com Ultimaker] gepflegt wird. Einige FreeCAD Benutzer haben einen [https://github.com/cblt2l/FreeCAD-CuraEngine-Plugin Cura Arbeitsbereich] erstellt, der intern Cura verwendet. Der Cura Arbeitsbereich ist über das [https://github.com/FreeCAD/FreeCAD-addons FreeCAD Erweiterung]s Repositorium verfügbar. Um den Cura Arbeitsbereich zu verwenden, musst du auch Cura selbst installieren, das nicht im Arbeitsbereich enthalten ist.


Sobald du sowohl Cura als auch den Cura Arbeitsbereich installiert hast, kannst du damit die G-Code Datei direkt aus den Part Objekten erzeugen, ohne diese in Polygonnetze umwandeln zu müssen und ohne eine externe Anwendung öffnen zu müssen. Die Erzeugung einer weiteren G-Code Datei aus unserem Lego Baustein, diesmal mit dem Cura Arbeitsbereich erfolgt wie folgt
Once you have installed both Cura and the Cura Workbench, you will be able to use it to produce the G-code file directly from Part objects, without the need to convert them to meshes, and without the need to open an external application. Producing another G-code file from our Lego brick, using the Cura Workbench this time, is done as follows:


* Lade die Datei mit unserem Lego Stein (sie kann am Ende des vorherigen Kapitels heruntergeladen werden)
* Load the file containing our Lego brick (it can be downloaded at the end of the previous chapter)
* Switch to the [https://github.com/cblt2l/FreeCAD-CuraEngine-Plugin Cura Workbench]
* Wechsle zum [https://github.com/cblt2l/FreeCAD-CuraEngine-Plugin Cura Arbeitsbereich]
* Richte den Druckerbereich ein, indem du das Menü '''3D Drucken → 3D Druckerdefinition erstellen''' wählst. Da wir nicht wirklich drucken werden, können wir die Einstellungen so belassen, wie sie sind. Die Geometrie des Druckbettes und der verfügbare Platz werden in der 3D Ansicht angezeigt.
* Setup the printer space by choosing menu '''3D printing -> Create a 3D printer definition'''. Since we aren't going to print for real, we can leave the settings as they are. The geometry of the printing bed and available space will be shown in the 3D view.
* Move the Lego brick to a suitable location, such as the center of the printing bed. Remember that PartDesign objects cannot be moved directly, so you need either to move its very first sketch (the first rectangle), or to move (and print) a copy, which can be made with the [[Part_SimpleCopy|Part -> Create Simple Copy]] tool. The copy can be moved, for example with [[Image:Draft_Move.svg|16px]] [[Draft_Move|Draft -> Move]].
* Bewege den Legostein an eine geeignete Stelle, z.B. in die Mitte des Druckbettes. Denke daran, dass PartDesign Objekte nicht direkt verschoben werden können, daher musst du entweder seine allererste Skizze (das erste Rechteck) verschieben oder eine Kopie verschieben (und drucken), die mit dem [[Part_SimpleCopy/de|Part Erzeuge einfache Kopie]] Werkzeug erstellt werden kann. Die Kopie kann z.B. mit [[Image:Draft_Move.svg|16px]] [[Draft_Move/de|Entwurf Bewegen]] verschoben werden.
* Select the object to be printed, and select menu '''3D printing -> Slice with Cura Engine'''.
* Wähle das zu druckende Objekt und wähle das Menü '''3D Drucken Zerschneiden mit Cura Maschine'''.
* Vergewissere dich, dass der Pfad zur ausführbaren Cura Datei in dem sich öffnenden Aufgabenreiter korrekt eingestellt ist. Da wir nicht wirklich drucken werden, können wir alle anderen Optionen so lassen, wie sie sind. Drücke '''Ok'''. Es werden zwei Dateien im gleichen Verzeichnis wie deine FreeCAD-Datei erzeugt, eine STL-Datei und eine G-Code Datei.
* In the task panel that will open, make sure the path to the Cura executable is correctly set. Since we are not going to really print, we can leave all other options as they are. Press '''Ok'''. Two files will be generated in the same directory as your FreeCAD file, an STL file and a G-code file.


[[Image:Exercise_meshing_05.jpg]]
[[Image:Exercise_meshing_05.jpg]]


* The generated G-code can also be re-imported into FreeCAD (using the slic3r preprocessor) for checking.
* Der generierte G-Code kann zur Überprüfung auch wieder in FreeCAD importiert werden (unter Verwendung des slic3r Präprozessors).


=== Erzeugung von G-Code ===
=== Erzeugung von G-Code ===
{{VeryImportantMessage|'''Warnung:''' Dieser Abschnitt wurde für FreeCAD 0.16 erstellt. Es wurden erhebliche Änderungen bei der Pfaderstellung vorgenommen. Bitte beachte die Dokumentation der [[Path_Workbench/de|Pfad Arbeitsbereich]] im Allgemeinen oder das Tutorium wie [[Path Walkthrough for the Impatient/de|Pfadbegehung]]!}}
{{VeryImportantMessage|'''Warnung:''' Dieser Abschnitt wurde für FreeCAD 0.16 erstellt. Es wurden erhebliche Änderungen bei der Pfaderstellung vorgenommen. Bitte beachte die Dokumentation der [[Path_Workbench/de|Pfad Arbeitsbereich]] im Allgemeinen oder das Tutorium wie [[Path Walkthrough for the Impatient/de|Pfadbegehung]]!}}


FreeCAD bietet auch fortgeschrittenere Möglichkeiten, G-Code direkt zu erzeugen. Dies ist oft viel komplizierter als die Verwendung automatischer Werkzeuge, wie wir oben gesehen haben, hat aber den Vorteil, dass du die Ausgabe vollständig kontrollieren kannst. Bei der Verwendung von 3D Druckern ist dies normalerweise nicht erforderlich, wird aber beim CNC Fräsen sehr wichtig, da die Maschinen viel komplexer sind.
FreeCAD also offers more advanced ways to generate G-code directly. This is often much more complicated than using automatic tools as we saw above, but has the advantage to let you fully control the output. This is usually not needed when using 3D printers, but becomes very important when dealing with CNC milling, as the machines are much more complex.


Die G-Code Pfadgenerierung in FreeCAD erfolgt mit dem [[Path Workbench/de|Pfad Arbeitsbereich]]. Sie enthält Werkzeuge, die vollständige Maschinenpfade erzeugen, und andere, die nur Teile eines G-Code Projekts erzeugen, die dann zu einer ganzen Fräsbearbeitung zusammengesetzt werden können.
G-code path generation in FreeCAD is done with the [[Path Workbench]]. It features tools that generate full machine paths and others that generate only parts of a G-code project, that can then be assembled to form a whole milling operation.


Die Generierung von CNC Fräsbahnen ist ein weiteres Thema, das viel zu umfangreich ist, um in dieses Handbuch zu passen. Wir werden daher zeigen, wie man ein einfaches Bahnprojekt erstellt, ohne sich um die meisten Details einer echten CNC Bearbeitung zu kümmern.
Generating CNC milling paths is another subject that is much too vast to fit in this manual, so we are going to show how to build a simple Path project, without caring much about most of the details of real CNC machining.


* Load the file containing our lego piece, and switch to the [[Path Workbench]].
* Lade die Datei, die unser Lego Stück enthält, und wechsle zum [[Path Workbench/de|Pfad Arbeitsbereich]].
* Da das letzte Stück keine rechteckige Oberseite mehr enthält, verbirg das letzte Lego Stück und zeig das erste würfelförmige Polster an, das wir gemacht haben und das eine rechteckige Oberseite hat.
* Since the final piece doesn't contain anymore a rectangular top face, hide the final lego piece, and show the first cubic pad that we did, which has a rectangular top face.
* Select the top face and press the [[Image:Path_FaceProfile.svg|16px]] [[Path_FaceProfile|Face Profile]] button.
* Wähle die obere Fläche und drücke die [[Image:Path_Profile.svg|16px]] [[Path_Profile/de|Profil]] Schaltfläche.
* Set its '''Offset''' property to 1mm.
* Setze seine '''Versatz''' Eigenschaft auf 1 mm.


[[Image:Exercise_path_01.jpg]]
[[Image:Exercise_path_01.jpg]]


* Then, let's duplicate this first loop a couple of times, so the tool will carve out the whole block. Select the FaceProfile path, and press the [[Image:Path_Array.svg|16px]] [[Path_Array|Array]] button.
* Dann duplizieren wir diese erste Schleife ein paar Mal, damit das Werkzeug den ganzen Block herausschneidet. Wähle den Profil Pfad, und drücke die [[Image:Path_Array.svg|16px]] [[Path_Array/de|Anordnung]] Schaltfläche.
* Set the '''Copies''' property of the array to 8, and its '''Offset''' to -2mm in the Z direction, and move the placement of the array by 2mm in the Z direction, so the cutting will start a bit above the pad, and include the height of the dots too.
* Setze die '''Kopien''' Eigenschaft der Anordnung auf 8 und seinen '''Versatz''' auf -2 mm in Z Richtung, und verschiebe die Platzierung der Anordnung um 2 mm in Z Richtung, so dass der Schnitt etwas oberhalb des Polsters beginnt und auch die Höhe der Punkte einschließt.


[[Image:Exercise_path_02.jpg]]
[[Image:Exercise_path_02.jpg]]


* Jetzt haben wir einen Pfad definiert, der, wenn die Fräsmaschine ihm folgt, ein rechteckiges Volumen aus einem Materialblock herausfräst. Nun müssen wir den Raum zwischen den Punkten herausschneiden, um sie freizulegen. Blende das Polster aus und zeige das letzte Stück wieder an, damit wir die Fläche zwischen den Punkten auswählen können.
* Now we have defined a path that, when followed by the milling machine, will carve a rectangular volume out of a block of material. We now need to carve out the space between the dots, in order to reveal them. Hide the Pad, and show the final piece again, so we can select the face that lies between the dots.
* Select the top face, and press the [[Image:Path_FacePocket.svg|16px]] [[Path_FacePocket|Face Pocket]] button. Set the '''Offset''' property to 1mm, and the '''retraction height''' to 20mm. That is the height to where the cutter will travel when switching from one loop to another. Otherwise, the cutter might cut right through one of our dots:
* Wähle die obere Fläche und drücke die [[Image:Path_Pocket_Shape.svg|16px]] [[Path_Pocket_Shape/de|Taschenform]] Schaltfläche. Setze die Eigenschaft '''Versatz''' auf 1 mm und die Eigenschaft '''Rückzugshöhe''' auf 20 mm. Das ist die Höhe, bis zu der der Fräser beim Wechsel von einer Schleife zur anderen fährt. Andernfalls könnte der Fräser direkt durch einen unserer Punkte schneiden:


[[Image:Exercise_path_03.jpg]]
[[Image:Exercise_path_03.jpg]]


* Once again, make an array. Select the FacePocket object, and press the [[Image:Path_Array.svg|16px]] [[Path_Array|Array]] button. Set the '''Copies''' number to 1 and the '''offset''' to -2mm in the Z direction. Move the placement of the array by 2mm in the Z direction. Our two operations are now done:
* Noch einmal: Erstelle eine Anordnung. Wähle das Taschen Objekt aus, und drücke die [[Image:Path_Array.svg|16px]] [[Path_Array/de|Anordnung]] Schaltfläche. Setze die Anzahl der '''Kopien''' auf 1 und den '''Versatz''' auf -2 mm in Z Richtung. Verschiebe die Platzierung der Anordnung um 2 mm in Z Richtung. Unsere beiden Operationen sind nun abgeschlossen:


[[Image:Exercise_path_04.jpg]]
[[Image:Exercise_path_04.jpg]]


* Nun müssen diese beiden Vorgänge nur noch zu einem einzigen zusammengefügt werden. Dies kann mit einem [[Path_Job/de|Pfad Auftrag]] geschehen. Drücke die [[Image:Path_Job.svg|16px]] [[Path_Job/de|Pfadauftrag]] Schaltfläche.
* Now all that is left to do is to join these two operations into one. This can be done with a [[Path Compound]] or a [[Path Project]]. Since we will need nothing more and will be ready to export already, we will use the project. Press the [[Image:Path_Project.svg|16px]] [[Path_Project|Project]] button.
* Setze die Eigenschaft '''Platzierungen verwenden''' des Projekts auf True, da wir die Platzierung der Anordnungen geändert haben, und wir möchten daß dies im Projekt berücksichtigt wird.
* Set the '''Use Placements''' property of the project is to True, because we changed the placement of the arrays, and we want that to be taken into account in the project.
* Ziehe in der Baumansicht die beiden Anordnungen per Ziehen & Ablegen in das Projekt. Du kannst die Anordnungen innerhalb des Projekts bei Bedarf neu anordnen, indem du darauf doppelklickst.
* In the tree view, drag and drop the two arrays into the project. You can reorder the arrays inside the project if needed, by double-clicking it.
* Das Projekt kann nun in G-Code exportiert werden, indem du es auswählst, das Menü '''Datei -> Exportieren''' wählst, das G-Code Format auswählst und im sich öffnenden Aufklappdialog ein Nach-Bearbeitungsskript entsprechend deiner Maschine auswählst.
* The project can now be exported to G-code, by selecting it, choosing menu '''File -> Export''', selecting the G-code format, and in the pop-up dialog that will open, selecting a post-processing script according to your machine.


There are many applications available to simulate the real cutting, one of them that is also multi-platform and open source, like FreeCAD, is [http://camotics.org/ Camotics].
Es gibt viele Anwendungen, um das reale Schneiden zu simulieren, eine davon, die ebenfalls plattformübergreifend und quelloffen, wie FreeCAD ist, ist [http://camotics.org/ Camotics].


'''Downloads'''
'''Herunterladen'''


* The STL file generated in this exercise: https://github.com/yorikvanhavre/FreeCAD-manual/blob/master/files/lego.stl
* Die in dieser Übung erzeugte STL Datei: https://github.com/yorikvanhavre/FreeCAD-manual/blob/master/files/lego.stl
* The file generated during this exercise: https://github.com/yorikvanhavre/FreeCAD-manual/blob/master/files/path.FCStd
* Die während dieser Übung erstellte Datei: https://github.com/yorikvanhavre/FreeCAD-manual/blob/master/files/path.FCStd
* The G-code file generated in this exercise: https://github.com/yorikvanhavre/FreeCAD-manual/blob/master/files/lego.gcode
* Die in dieser Übung erzeugte G-Code Datei: https://github.com/yorikvanhavre/FreeCAD-manual/blob/master/files/lego.gcode


'''Read more'''
'''Mehr lesen'''


* [[Mesh_Workbench/de|Der Netz Arbeitsbereich]]
* [[Mesh_Module|The Mesh Workbench]]
* [https://en.wikipedia.org/wiki/STL_%28file_format%29 The STL file format]
* [https://en.wikipedia.org/wiki/STL_%28file_format%29 Das STL Dateiformat]
* [http://slic3r.org/ Slic3r]
* [http://slic3r.org/ Slic3r]
* [https://ultimaker.com/en/products/cura-software Cura]
* [https://ultimaker.com/en/products/cura-software Cura]
* [https://github.com/cblt2l/FreeCAD-CuraEngine-Plugin The Cura Workbench]
* [https://github.com/cblt2l/FreeCAD-CuraEngine-Plugin Der Cura Arbeitsbereich]
* [[Path_Workbench|The Path Workbench]]
* [[Path_Workbench/de|Der Pfad Arbeitsbereich]]
* [http://camotics.org/ Camotics]
* [http://camotics.org/ Camotics]


=== Videos ===


* [https://www.youtube.com/playlist?list=PL6Fiih6ItYsWCE20KtUJYpiDPrCA2rVpN Wie man FreeCAD für den 3D Druck verwendet | Verwendung des Realthunder Zweigs] Eine Video Wiedergabeliste von Maker Tales über die Verwendung von FreeCAD für den 3D Druck.
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Revision as of 09:38, 4 September 2021

Einer der Haupteinsatzbereiche von FreeCAD ist die Herstellung von Objekten aus der realen Welt. Diese können in FreeCAD entworfen und dann auf verschiedene Weise realisiert werden, z.B. indem sie anderen Personen mitgeteilt werden, die sie dann bauen, oder, immer häufiger, direkt an einen 3D Drucker oder eine CNC Fräse geschickt werden. Dieses Kapitel zeigt dir, wie du deine Modelle für den Versand an diese Maschinen vorbereiten kannst.

Wenn du beim Modellieren vorsichtig warst, sind die meisten Schwierigkeiten, auf die du beim Drucken deines Modells in 3D stoßen könntest, bereits vermieden worden. Dies betrifft im Wesentlichen:

  • Stelle sicher, dass deine 3D Objekte fest sind. Objekte der realen Welt sind fest, das 3D Modell muss ebenfalls fest sein. Wir haben in früheren Kapiteln gesehen, dass FreeCAD dir in dieser Hinsicht sehr hilft und dass die PartDesign Arbeitsbereich dich benachrichtigt, wenn du eine Operation durchführst, die verhindert, dass dein Modell fest bleibt. Der Part Arbeitsbereich enthält auch ein Überprüfe Geometrie Werkzeug das praktisch ist zur weiteren Prüfung auf mögliche Fehler.
  • vergewissere dich über die Abmessungen deiner Objekte. Ein Millimeter ist in der Praxis ein Millimeter. Jede Abmessung ist wichtig.
  • Kontrolle der Verringerung. Kein 3D Druck- oder CNC Frässystem kann FreeCAD Dateien direkt übernehmen. Die meisten von ihnen verstehen nur eine Maschinensprache namens G-Code. G-Code hat Dutzende von verschiedenen Dialekten, jede Maschine oder jeder Anbieter hat normalerweise seinen eigenen. Die Konvertierung deiner Modelle in G-Code kann einfach und automatisch erfolgen, aber du kannst sie auch manuell durchführen, wobei du die volle Kontrolle über die Ausgabe hast. In jedem Fall wird während des Prozesses unvermeidlich ein gewisser Qualitätsverlust Ihres Modells auftreten. Wenn du in 3D druckst, musst du immer sicherstellen, dass dieser Qualitätsverlust unter deinen Mindestanforderungen bleibt.

Im Folgenden gehen wir davon aus, dass die ersten beiden Kriterien erfüllt sind und dass du von nun an in der Lage bist, feste Objekte mit korrekten Abmessungen herzustellen. Wir werden nun sehen, wie wir den dritten Punkt angehen können.

Exportieren zu Zerschneidern

Dies ist die Technik, die am häufigsten für den 3D-Druck verwendet wird. Das 3D Objekt wird in ein anderes Programm (den Zerschneider) (engl.: Slicer) exportiert, das den G-Code aus dem Objekt generiert, indem es es in dünne Schichten zerlegt (daher der Name), die die Bewegungen reproduzieren, die der 3D Drucker ausführen wird. Da viele dieser Drucker selbstgebaut sind, gibt es oft kleine Unterschiede von einem zum anderen. Diese Programme bieten in der Regel erweiterte Konfigurationsmöglichkeiten, die dir erlauben die Ausgabe genau auf die Funktionen deines 3D Druckers zuzuschneiden.

Tatsächlich ist der 3D Druck jedoch ein zu umfangreiches Thema für dieses Handbuch. Aber wir werden sehen, wie diese Zerschneider exportiert und verwendet werden können, um zu überprüfen, ob die Ausgabe korrekt ist.

Umwandeln von Objekten in Polygonnetze

Keiner der Zerschneider wird zu diesem Zeitpunkt direkt die Volumenkörpergeometrie übernehmen, wie wir sie in FreeCAD erzeugen. Daher müssen wir jedes Objekt, das wir in 3D drucken wollen, zuerst in ein Polygonnetz konvertieren, das der Zerschneider öffnen kann. Glücklicherweise ist die Konvertierung eines Netzes in einen Volumenkörper ein komplizierter Vorgang, während im Gegenteil die Konvertierung eines Volumenkörpers in ein Netz sehr einfach ist. Alles, worauf wir achten müssen, ist, dass genau hier die oben erwähnte Verschlechterung eintritt. Wir müssen überprüfen, ob die Verschlechterung innerhalb akzeptabler Grenzen bleibt.

Die gesamte Netz Handhabung wird in FreeCAD von einem anderen spezifischen Arbeitsbereich durchgeführt, dem Arbeitsbereich Polygonnetz. Dieser Arbeitsbereich enthält zusätzlich zu den wichtigsten Werkzeugen zur Konvertierung zwischen Teil- und Netzobjekten verschiedene Hilfsprogramme zur Analyse und Reparatur von Netzen. Obwohl die Arbeit mit Netzen nicht im Mittelpunkt von FreeCAD steht, musst du dich bei der 3D Modellierung oft mit Netzobjekten befassen, da deren Verwendung unter anderen Anwendungen sehr weit verbreitet ist. Dieser Arbeitsbereich erlaubt dir sie vollständig in FreeCAD zu bearbeiten.

  • Lass uns eines der Objekte konvertieren, die wir in den vorherigen Kapiteln modelliert haben, wie z.B. das Lego Stück (das am Ende des vorherigen Kapitels heruntergeladen werden kann).
  • Öffne die FreeCAD Datei, die das Lego Stück enthält.
  • Wechsle zum Netz Arbeitsbereich
  • Wähle den Legostein
  • Wähle das Menü Netze → Netz aus Form erzeugen
  • Es öffnet sich ein Aufgabenpaneel mit mehreren Optionen. Einige zusätzliche Vernetzungsalgorithmen (Mefisto oder Netgen) sind möglicherweise nicht verfügbar, je nachdem, wie deine Version von FreeCAD kompiliert wurde. Der Standard Vernetzungsalgorithmus wird immer vorhanden sein. Er bietet weniger Möglichkeiten als die beiden anderen, ist aber für kleine Objekte, die in die maximale Druckgröße eines 3D Druckers passen, völlig ausreichend.

  • Wähle den Standard Netzbearbeiter und belasse den Abweichungswert auf dem Standardwert von 0,10. Drücke Ok'.
  • Es wird ein Netzobjekt erstellt, das sich genau über unserem Festkörperobjekt befindet. Entweder verbirg den Festkörper oder du verschiebst eines der Objekte zur Seite, so dass du beide vergleichen kannst.
  • Ändere die Eigenschaft Ansicht → Anzeigemodus des neuen Netzobjekts in Flache Linien, um zu sehen, wie die Triangulation stattgefunden hat.
  • Wenn du mit dem Ergebnis nicht zufrieden bist und denkst, dass es zu grob ist, kannst du den Vorgang wiederholen und den Abweichungswert verringern. Im Beispiel unten verwendet das linke Netz den Standardwert 0,10', während das rechte Netz 0,01' verwendet:

In den meisten Fällen werden die Standardwerte jedoch ein zufriedenstellendes Ergebnis liefern.

  • Wir können jetzt unser Netz in ein Netzformat exportieren, wie z.B. STL, das derzeit das am weitesten verbreitete Format beim 3D-Druck ist, indem wir das Menü Datei → Export benutzen und das STL-Dateiformat wählen.

Wenn du keinen 3D Drucker besitzt, ist es normalerweise sehr einfach, kommerzielle Dienste zu finden, die die gedruckten Objekte drucken und dir per Post zusenden. Zu den berühmten gehören Shapeways und Sculpteo, aber du wirst in deiner eigenen Stadt normalerweise viele andere finden. In allen größeren Städten findest du heutzutage FabLabore, das sind Werkstätten, die mit einer Reihe von 3D Fertigungsmaschinen ausgestattet sind, fast immer mit mindestens einem 3D Drucker. Fab Labore sind in der Regel Gemeinschaftsräume, in denen du deren Maschinen je nach Fab Labor kostenpflichtig oder kostenlos nutzen kannst, in denen du aber auch lernst, sie zu benutzen, und in denen du andere Aktivitäten rund um die 3D Fertigung fördern kannst.

Verwendung von Slic3r

Slic3r ist eine Anwendung, die STL Objekte in G-Code umwandelt, der direkt an 3D Drucker gesendet werden kann. Wie FreeCAD ist es kostenlos, quelloffen und läuft unter Windows, Mac OS und Linux. Die korrekte Konfiguration für den 3D Druck ist ein komplizierter Prozess, bei dem du gute Kenntnisse über deinen 3D Drucker haben musst. Daher ist es nicht sehr nützlich, G-Code zu erzeugen, bevor du tatsächlich druckst (Deine G-Code Datei funktioniert möglicherweise nicht gut auf einem anderen Drucker), aber es ist trotzdem nützlich für uns, zu überprüfen, ob unsere STL Datei problemlos gedruckt werden kann.

Dies ist unsere exportierte STL Datei, die in Slic3r geöffnet wurde. Durch verwenden des Vorschau Reiters und bewegen des rechten Schiebereglers, können wir den Pfad visualisieren, dem der 3D Druckkopf folgen wird, um unser Objekt zu konstruieren.

Verwendung der Cura Erweiterung

Cura ist eine weitere freie und quelloffene Zerschneider Anwendung für Windows, Mac und Linux, die vom Hersteller des 3D Druckers Ultimaker gepflegt wird. Einige FreeCAD Benutzer haben einen Cura Arbeitsbereich erstellt, der intern Cura verwendet. Der Cura Arbeitsbereich ist über das FreeCAD Erweiterungs Repositorium verfügbar. Um den Cura Arbeitsbereich zu verwenden, musst du auch Cura selbst installieren, das nicht im Arbeitsbereich enthalten ist.

Sobald du sowohl Cura als auch den Cura Arbeitsbereich installiert hast, kannst du damit die G-Code Datei direkt aus den Part Objekten erzeugen, ohne diese in Polygonnetze umwandeln zu müssen und ohne eine externe Anwendung öffnen zu müssen. Die Erzeugung einer weiteren G-Code Datei aus unserem Lego Baustein, diesmal mit dem Cura Arbeitsbereich erfolgt wie folgt

  • Lade die Datei mit unserem Lego Stein (sie kann am Ende des vorherigen Kapitels heruntergeladen werden)
  • Wechsle zum Cura Arbeitsbereich
  • Richte den Druckerbereich ein, indem du das Menü 3D Drucken → 3D Druckerdefinition erstellen wählst. Da wir nicht wirklich drucken werden, können wir die Einstellungen so belassen, wie sie sind. Die Geometrie des Druckbettes und der verfügbare Platz werden in der 3D Ansicht angezeigt.
  • Bewege den Legostein an eine geeignete Stelle, z.B. in die Mitte des Druckbettes. Denke daran, dass PartDesign Objekte nicht direkt verschoben werden können, daher musst du entweder seine allererste Skizze (das erste Rechteck) verschieben oder eine Kopie verschieben (und drucken), die mit dem Part → Erzeuge einfache Kopie Werkzeug erstellt werden kann. Die Kopie kann z.B. mit Entwurf → Bewegen verschoben werden.
  • Wähle das zu druckende Objekt und wähle das Menü 3D Drucken → Zerschneiden mit Cura Maschine.
  • Vergewissere dich, dass der Pfad zur ausführbaren Cura Datei in dem sich öffnenden Aufgabenreiter korrekt eingestellt ist. Da wir nicht wirklich drucken werden, können wir alle anderen Optionen so lassen, wie sie sind. Drücke Ok. Es werden zwei Dateien im gleichen Verzeichnis wie deine FreeCAD-Datei erzeugt, eine STL-Datei und eine G-Code Datei.

  • Der generierte G-Code kann zur Überprüfung auch wieder in FreeCAD importiert werden (unter Verwendung des slic3r Präprozessors).

Erzeugung von G-Code

Warnung: Dieser Abschnitt wurde für FreeCAD 0.16 erstellt. Es wurden erhebliche Änderungen bei der Pfaderstellung vorgenommen. Bitte beachte die Dokumentation der Pfad Arbeitsbereich im Allgemeinen oder das Tutorium wie Pfadbegehung!

FreeCAD bietet auch fortgeschrittenere Möglichkeiten, G-Code direkt zu erzeugen. Dies ist oft viel komplizierter als die Verwendung automatischer Werkzeuge, wie wir oben gesehen haben, hat aber den Vorteil, dass du die Ausgabe vollständig kontrollieren kannst. Bei der Verwendung von 3D Druckern ist dies normalerweise nicht erforderlich, wird aber beim CNC Fräsen sehr wichtig, da die Maschinen viel komplexer sind.

Die G-Code Pfadgenerierung in FreeCAD erfolgt mit dem Pfad Arbeitsbereich. Sie enthält Werkzeuge, die vollständige Maschinenpfade erzeugen, und andere, die nur Teile eines G-Code Projekts erzeugen, die dann zu einer ganzen Fräsbearbeitung zusammengesetzt werden können.

Die Generierung von CNC Fräsbahnen ist ein weiteres Thema, das viel zu umfangreich ist, um in dieses Handbuch zu passen. Wir werden daher zeigen, wie man ein einfaches Bahnprojekt erstellt, ohne sich um die meisten Details einer echten CNC Bearbeitung zu kümmern.

  • Lade die Datei, die unser Lego Stück enthält, und wechsle zum Pfad Arbeitsbereich.
  • Da das letzte Stück keine rechteckige Oberseite mehr enthält, verbirg das letzte Lego Stück und zeig das erste würfelförmige Polster an, das wir gemacht haben und das eine rechteckige Oberseite hat.
  • Wähle die obere Fläche und drücke die Profil Schaltfläche.
  • Setze seine Versatz Eigenschaft auf 1 mm.

  • Dann duplizieren wir diese erste Schleife ein paar Mal, damit das Werkzeug den ganzen Block herausschneidet. Wähle den Profil Pfad, und drücke die Anordnung Schaltfläche.
  • Setze die Kopien Eigenschaft der Anordnung auf 8 und seinen Versatz auf -2 mm in Z Richtung, und verschiebe die Platzierung der Anordnung um 2 mm in Z Richtung, so dass der Schnitt etwas oberhalb des Polsters beginnt und auch die Höhe der Punkte einschließt.

  • Jetzt haben wir einen Pfad definiert, der, wenn die Fräsmaschine ihm folgt, ein rechteckiges Volumen aus einem Materialblock herausfräst. Nun müssen wir den Raum zwischen den Punkten herausschneiden, um sie freizulegen. Blende das Polster aus und zeige das letzte Stück wieder an, damit wir die Fläche zwischen den Punkten auswählen können.
  • Wähle die obere Fläche und drücke die Taschenform Schaltfläche. Setze die Eigenschaft Versatz auf 1 mm und die Eigenschaft Rückzugshöhe auf 20 mm. Das ist die Höhe, bis zu der der Fräser beim Wechsel von einer Schleife zur anderen fährt. Andernfalls könnte der Fräser direkt durch einen unserer Punkte schneiden:

  • Noch einmal: Erstelle eine Anordnung. Wähle das Taschen Objekt aus, und drücke die Anordnung Schaltfläche. Setze die Anzahl der Kopien auf 1 und den Versatz auf -2 mm in Z Richtung. Verschiebe die Platzierung der Anordnung um 2 mm in Z Richtung. Unsere beiden Operationen sind nun abgeschlossen:

  • Nun müssen diese beiden Vorgänge nur noch zu einem einzigen zusammengefügt werden. Dies kann mit einem Pfad Auftrag geschehen. Drücke die Pfadauftrag Schaltfläche.
  • Setze die Eigenschaft Platzierungen verwenden des Projekts auf True, da wir die Platzierung der Anordnungen geändert haben, und wir möchten daß dies im Projekt berücksichtigt wird.
  • Ziehe in der Baumansicht die beiden Anordnungen per Ziehen & Ablegen in das Projekt. Du kannst die Anordnungen innerhalb des Projekts bei Bedarf neu anordnen, indem du darauf doppelklickst.
  • Das Projekt kann nun in G-Code exportiert werden, indem du es auswählst, das Menü Datei -> Exportieren wählst, das G-Code Format auswählst und im sich öffnenden Aufklappdialog ein Nach-Bearbeitungsskript entsprechend deiner Maschine auswählst.

Es gibt viele Anwendungen, um das reale Schneiden zu simulieren, eine davon, die ebenfalls plattformübergreifend und quelloffen, wie FreeCAD ist, ist Camotics.

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