Обзор лучших бесплатных программ для печати и моделирования на 3D принтере

Производство объёмных принтов становится всё более доступным для обычных пользователей, сделавших это своим хобби. Трудно переоценить возможности, которые оно открывает для студентов различных специальностей, обучающихся с применением навыков объёмного моделирования и печати. Весь цикл создания принта разбит на 4 стадии. Для каждой требуется применение отдельного вида ПО. В этой статье собраны наиболее доступные бесплатные программы, позволяющие как начинающему, так и продвинутому пользователю реализовать любую творческую идею.

Почему для печати на 3D-принтере разработано так много программ

Процесс объёмной печати включает несколько этапов:

1. Проектирование модели на компьютере. Некоторые прибегают к скачиванию готовых моделей с профильных сайтов. Но профессионалы как истинные художники предпочитают создавать свои собственные.
2. Редактирование разработки. Создал пользователь свою модель или скачал из сети, она потребует обработки. Файлы для 3d-печати чаще всего имеют формат STL, но редко бывают без недостатков, поэтому требуют ремонта. Если их не отредактировать, то готовое изделие получится бракованным либо во время печати произойдут сбои. ПО для редактирования позволяет предварительно просмотреть изображение, исправить нарушения, отремонтировать STL-файл. Этот вид софта всегда совмещён со слайсерами – ПО для следующего этапа.
3. Нарезка на слои. Чтобы принтер понял, как печатать слой за слоем, их надо подготовить – нарезать. Этим занимаются программы-слайсеры. Они преобразуют STL-файл в G-код, которым управляется принтер. G-Code содержит команды по напечатанию каждого слоя, а в продвинутых программах он ещё наделён функциями диагностики и автоисправления модели.
4. Калибровка. На этом этапе производится настройка параметров печатающего устройства. Калибровку проводят как на начальном этапе, так и в процессе печати.
5. Распечатка. Это заключительный этап, за который отвечают программы, передающие G-Code на принтер. Они контролируют процесс печати от начала до конца и позволяют корректировать настройки в реальном времени.

Таким образом, чтобы напечатать одну модель, требуется применить минимум 4 вида ПО. При этом для каждого этапа разработано множество программ и приложений с различным набором функций. Некоторые попроще и рассчитаны на новичков, большинство из них бесплатны. Другие сложнее в освоении, но с их помощью можно создавать более интересные, художественные детализированные принты.

Отдельно стоит сказать о софте для моделирования. Все программы и приложения для для создания моделей для 3д принтера можно разделить на две группы. В первую входит ПО, разработанное для моделирования инженерных конструкций, во вторую – для художественных изделий. Набор инструментов в ПО для инженеров нацелен на создание сверхточных деталей и макетов, а для художников важнее придание принту гладкости, эстетики, естественности.

Вот почему для работы с производством объёмных принтов разработано так много разнообразного софта. Если вы только начинаете осваивать 3d-печать, то можно потренироваться на более простых программах. Однако в дальнейшем рекомендуется выбрать 2-3 посложнее, приближенных к профессиональному уровню.

Виды файлов для 3D-печати

Вернёмся к этапам. На первом проводится моделирование будущего изделия. В каком формате разработка будет сохранена, зависит от программы. Например, у КОМПАС-3D файлы имеют расширение .m3d, а у 3ds Max – .MAX. Но такие файлы открываются только в программах, в которых были созданы, а для работы на 3D-принтере требуется формат STL или OBJ. Большинство программ моделирования умеют сохранять макеты в формате STL.

Следующая группа файлов хранит шаги по созданию макета. Они имеют расширения STEP, STP и др. Каждый элемент создаётся с помощью точек или формул. Такие макеты можно увеличивать, не снижая качества.

Пошаговую инструкцию для принтера хранят утилитарные файлы формата GCODE или GCOD. Они отвечают за послойную печать.

Какие программы нужны для 3д-принтера

Рассмотрим наиболее распространённые бесплатные программы по категориям в зависимости от их назначения.

Для моделирования

1. Tinkercad – лучший старт для новичков. Строго говоря, это не программа, а  браузерное приложение от Autodesk. Зарегистрировавшись на его странице, можно при помощи геометрических блоков моделировать несложные конструкции. Платформа создавалась для детей, поэтому здесь всё просто и интуитивно понятно. С её помощью можно проектировать несложные детали, например, втулки, переходники, коробки. Поскольку это сайт, его не надо устанавливать на свой компьютер, но работать можно только при наличии интернета. Проект сохраняется в облаке, откуда его можно скачать на свой компьютер. Набор инструментов небольшой.
2. 3DTin – ещё один простой интуитивный инструмент, позволяющий обучиться объёмному моделированию. Софт содержит 3D-библиотеку шаблонов, которые можно использовать как основные эскизы или в качестве добавлений к собственным разработкам.
3. FreeCAD – софт, предназначенный для моделирования технических узлов и деталей. Лёгкий в освоении, имеет понятный интерфейс, набор обучающих видеоматериалов и статей. FreeCAD подойдёт для тех, кто уже умеет разрабатывать объёмные модели, но хочет улучшить навыки.

4. 3ds MAX имеет большой функционал, предназначен для создания рендеров. Изначально 3ds MAX был разработан для создания видеоконтента для компьютерных игр. В результате программа оказалась сложной для освоения. Кроме этого, для работы с ней требуется мощный ПК.
5. Sculptris – это инструмент для создания объёмных скульптурных моделей. Уровень сложности низкий, подойдёт для начинающих. Популярен среди любителей создавать фигуры людей и животных, персонажей из мультфильмов, комиксов, видеоигр.
6. КОМПАС-3D – российская разработка с широким спектром инструментов и подробным описанием и анимацией для каждого. В бесплатную версию встроена таблица ГОСтов, что делает КОМПАС-3D пригодным для создания инженерных проектов.
7. Blender – программа, с помощью которой решаются многие задачи. Её используют в мультипликации, анимации, для создания симуляций, рендеров. Разработчик регулярно обновляет софт, добавляя новые инструменты. Интерфейс сложный для начинающих печатников, но подойдёт для продвинутых пользователей. Кроме того, из-за широкого распространения Blender и большого количества пользователей в сети создано много групп, где люди обмениваются навыками, наработками и могут помочь в освоении.

Для редактирования и ремонта SRL-файлов

Meshmixer –  программа, предназначенная для подготовки и редактирования трёхмерных макетов. Работает с форматами файлов STL и OBJ.  Позволяет проверять 3D-модели на наличие ошибок в полигональных сетках и автоматически выправлять. Дополнительные инструменты позволяют:

• работать в жанре 3D-скульптинга;
• создать разветвлённую сеть поддержек;
• смешивать и сглаживать меши;
• наносить на поверхности текст.

Лучшие программы-слайсеры для 3d-принтера

Слайсер состоит из 2-х частей – ядра и оболочки. Ядро отвечает за нарезку по разработанному алгоритму, оболочка – за настройку параметров и визуализацию нарезки, а также отправку макета на печать.

Большое количество бесплатных слайсеров обусловлено тем, что без них 3d-принтер бесполезен. Поэтому ведущие производители этого вида техники вынуждены создавать софт и выкладывать его в свободный доступ.

1. Cura – стандартный слайсер для аппаратов, производимых компанией Ultimaker, но пригоден для оборудования других производителей. Имеет открытый код, за счёт чего может расширяться при помощи плагинов. У Cura два режима работы: простой для новичков и профессиональный. Встроенные инструменты позволяют печатать каркасы, формировать древовидные поддержки, производить принт в цвете. Cura часто обновляется. Последние инновации дали возможность создавать резервные копии настроек, чинить макет в слайсере, интегрировать другие программы, отправлять команды с ПК на принтер.

2. Prusa Slic r3. По функционалу во многом напоминает Cura, но количество настроек меньше, а профили для печатающих устройств более оптимизированы. Главное отличие – поддержка экструдера, способного одновременно печатать пятью разными пластиками.
3. Repetier. Слайсер, более приспособленный для дистанционного управления принтером. Для этого имеется много инструментов. Настроек для нарезки недостаточно.
4. MatterControl 2.0 сочетает функции редактирования STL-файлов и нарезки. Настроек мало, но начинающему печатнику для создания несложных моделей хватит. Также MatterControl 2.0 подойдёт для создания несложных художественных изделий. Предусмотрено сохранение в облаке. Есть встроенный редактор моделей, а также библиотека профилей.
5. 3DprinterOS – отличное решение для удалённого управления работой печатающего устройства. Надо только соединить принтер с ПК и установить софт. Помимо управления, с его помощью удалённо можно корректировать модель, нарезать её и отправлять на печать. А контролировать процесс распечатки можно через веб-камеру, которую также можно подключить через данный вид ПО.

Существует множество платных слайсеров, среди которых встречаются и уникальные. Однако их уже почти не используют, поскольку бесплатные разработки по своим возможностям их перегнали.

Для управления

Astroprint – это приложение, позволяющее дистанционно проводить различные манипуляции с моделью для печати на 3д принтере:

• преобразовывать 3D-модели в G-код;
• хранить файлы;
• посылать готовый код на 3D-принтер через веб-интерфейс;
• отслеживать статистику рабочих процессов;
• контролировать работу одновременно нескольких принтеров.

MatterControl — это бесплатное и открытое ПО для управления и улучшения процесса 3D-печати. Софт в одной упаковке объединяет программы редактирования, нарезки и управления принтером.

Пользователь может:

• экспортировать G-код на SD-карты;
• моделировать макеты с нуля;
• производить нарезку;
• наблюдать за процессом печати и управлять им.

У интерфейса хорошо продумана структура. В левой части размещён набор  геометрических фигур, которые можно перетаскивать в активное поле и сооружать из них опорные конструкции.

В этой статье представлены лишь некоторые наиболее популярные бесплатные программы для печати на 3D-принтере. Если вы только начинаете осваивать объёмное моделирование и печать, то и этого списка достаточно, чтобы наработать базу. В процессе обучения вы поймёте, чем именно хотели бы заниматься, какие программы стоит установить и освоить.