Cura / Slicer 的正確用法

假 如 你 有 多 於 一 部 3D 打 印 機 ,那 很 大 機 會 你 已 經 把 其 中 一 部 改 成 使 用 大 nozzle。使 用 大 nozzle 可 以 非 常 有 效 地 縮 短 打 印 時 間 。例 如 我 就 有 一 台 使 用 0.8mm nozzle 的 Core XY,連 著 一 卷 4KG 的 白 色 PLA,可 以 快 速 地 把 設 計 中 的 prototype 打 印 出 來 。

0.8mm nozzle 還 特 別 適 用 於 vase mode,一 層 外 牆 就 已 經 足 夠 堅 固 ,打 印 速 度 只 能 算 是 飛 快 。不 過 可 惜 很 多 模 型 都 不 能 用 vase mode 來 打 印 。今 次 我 就 來 示 範 一 下 cura 的 進 階 用 法 ,令 不 能 用 vase mode 打 印 的 模 型 也 可 以 像 vase mode 一 樣 打 印 出 來 。

今 次 使 用 的 3D 模 型 叫 IKEA Samla Inserts customizable,是 專 門 給 Samla 儲 存 盒 使 用 的 分 隔 內 層 。有 了 它 就 可 以 用 Samla 來 儲 存 大 量 的 小 零 件 。我 就 是 打 算 用 一 個 Samla 22L 的 儲 存 盒 來 儲 存 備 用 的 3D 打 印 機 零 件 。

這 個 3D 模 型 是 customizable 的 ,顧 名 思 義 就 是 可 以 自 行 定 製 的 。定 製 什 麼 呢 ?你 可 以 自 行 設 定 分 多 層 ,每 層 有 多 少 間 隔 ,要 多 少 row 多 少 column 都 可 以 。還 可 以 把 每 一 層 分 割 成 幾 個 來 打 印 ,這 樣 就 不 怕 3D 打 印 機 的 print bed 太 小 。

模 型 的 格 式 並 不 是 最 常 見 的 STL,而 是 一 個 OpenSCAD 檔 案 。OpenSCAD 本 身 亦 是 十 分 神 奇 ,它 並 不 是 像 一 般 CAD 軟 件 那 樣 把 3D 模 型 畫 出 來 ,而 是 通 過 編 寫 程 式 碼 來 把 3D 模 型 生 成 出 來 ,所 以 它 亦 自 認 是 The programmer’s 3D modeller。

OpenSCAD 還 有 一 大 亮 點 ,就 是 完 全 open-sourced 和 免 費 的 ,人 人 都 可 以 用 。我 們 下 載 和 安 裝 好 OpenSCAD 之 後 ,就 可 以 打 開 下 載 回 來 的 *.scad 檔 案 。

在 OpenSCAD 裡 面 我 們 可 以 見 到 十 分 完 善 的 customizer。它 裡 面 有 3 種 不 同 的 box sizes ( 5L、11L、22L ),你 可 以 設 定 多 少 層 ( Layers ),每 層 多 少 間 隔 ( cell columns、cell rows ) 等 等 。你 也 可 以 設 定 wall 和 bottom 的 厚 度 ,也 可 以 設 定 每 次 打 印 一 整 層 ,還 是 只 是 打 印 半 層 ,甚 至 四 分 之 一 層 。

我 打 算 把 22L 的 Samla box 分 成 4 層 ,下 面 3 層 每 層 分 為 4 格 ,而 最 頂 的 一 層 就 分 成 8 格 。因 為 我 的 3D 打 印 機 也 不 夠 大 ( 只 有 30x30cm ),所 以 我 每 次 也 只 能 打 印 半 層 。設 定 好 參 數 沒 問 題 就 要 先 render 一 次 ( 按 F6 ),render 完 成 就 可 以 輸 出 為 STL ( 按 F7 )。

OpenSCAD 因 為 不 支 援 現 代 處 理 器 的 multi-thread,所 以 render 會 十 分 慢 ,這 是 正 常 的 。按 我 的 情 況 ,我 要 分 開 4 次 render ( 因 為 4 層 的 大 小 都 不 一 樣 ),得 到 4 個 半 層 的 模 型 。然 後 每 個 半 層 的 模 型 都 要 打 印 2 次 。

輸 出 STL 檔 之 後 當 然 是 第 一 時 間 在 CURA 打 開 ,然 後 切 片 。但 很 可 能 你 會 和 我 一 樣 得 到 一 個 很 多 破 洞 的 切 片 結 果 。其 中 一 個 原 因 我 相 信 是 OpenSCAD render 出 來 的 模 型 的 外 牆 厚 度 不 太 均 勻 ,有 些 太 薄 的 外 牆 就 打 印 不 出 來 。

 

於 是 我 就 嘗 試 在 OpenSCAD 中 增 加 wall thickness,由 0.8mm 增 加 到 0.9。再 次 切 片 出 來 的 外 牆 是 沒 有 破 洞 ,但 卻 又 引 起 了 額 外 的 問 題 。首 先 模 型 的 外 牆 永 遠 不 會 一 筆 過 打 印 ,而 會 分 成 三 五 截 。有 些 間 隔 的 地 方 Cura 會 打 印 成 兩 個 thin wall,而 不 是 一 次 過 打 印 一 層 0.8mm。更 有 一 些 轉 彎 位 Cura 處 理 得 十 分 差 ,真 係 唔 知 佢 想 做 乜 。

其 實 這 些 問 題 都 可 以 很 輕 易 在 Cura 裡 面 解 決 ,令 我 們 可 以 像 vase mode 一 樣 流 暢 地 打 印 外 牆 和 間 隔 。

我 們 第 一 步 要 設 定 的 東 西 有 點 奇 怪 ,有 點 遺 反 常 識 。我 們 要 去 Mesh Fixes 分 項 裡 面 勾 選 Remove All Holes。這 樣 會 把 我 們 的 模 型 變 成 實 心 一 嚿 嘢 。這 其 實 十 分 像 vase mode 的 那 些 模 型 。

然 後 我 們 去 Walls 分 項 的 Wall Thickness 設 成 一 層 ( 我 的 情 況 就 是 0.8mm,亦 即 是 wall line count 只 有 1 )。然 後 在 Top / Bottom 分 項 設 定 Top Thickness 為 0,bottom thickness 就 看 你 自 己 的 需 要 ,例 如 我 就 設 定 成 0.9mm,亦 即 是 3 層 。再 去 Infill 把 Infill Density 設 定 成 0%。

完 成 之 後 再 slice,你 應 該 會 得 到 上 圖 這 樣 一 個 vase mode 般 的 結 果 。因 為 這 純 粹 是 一 個 實 心 模 型 的 一 層 外 牆 ,所 以 它 一 定 是 一 個 完 整 的 0.8mm 外 殼 。它 每 一 層 的 路 徑 都 一 定 是 由 頭 到 尾 一 筆 過 的 。

但 聰 明 的 讀 者 一 定 留 意 得 到 ,上 面 的 gcode 只 有 外 牆 ,卻 沒 有 間 隔 。那 怎 麼 辦 呢 ?很 簡 單 ,用 infill 就 行 了 。我 原 來 最 喜 歡 的 infill pattern 是 cubic,在 這 個 情 況 是 無 用 武 之 地 。做 間 隔 的 話 ,我 們 要 用 line 或 者   grid。

我 本 來 的 模 型 是 中 間 分 成 兩 格 的 ,我 們 可 以 先 把 infill pattern 設 成 line,然 後 把 infill density 設 定 成 一 個 很 小 的 數 值 ,例 如 0.1%。Cura 的 infill 的 第 一 條 線 ,其 實 是 由 模 型 的 中 間 開 始 的 ,所 以 結 果 就 是 模 型 的 每 一 層 中 間 都 會 多 左 一 條 線 ,那 就 可 以 是 間 隔 了 。而 且 因 為 它 是 infill,所 以 也 一 定 是 0.8mm 的 一 條 直 線 ,而 不 會 突 兀 的 變 成 2 條 thin wall。

如 果 infill 的 方 向 和 你 的 模 型 方 向 不 一 樣 ,你 可 以 修 改 infill line directions,要 轉 90 度 的 話 就 可 以 輸 入 「[90]」。

如 果 分 成 2 格 唔 夠 ,當 然 也 可 以 分 成 3 格 4 格 。以 上 圖 的 模 型 為 例 ,整 個 長 度 約 是 245mm,分 成 3 格 每 格 就 大 概 是 82mm,所 以 我 就 把 infill line distance 設 定 成 82mm。還 記 得 infill 的 第 一 條 線 是 在 模 型 中 間 的 麼 ?於 是 我 們 要 設 定 一 個 offset。在 這 裡 我 把 infill Y offset 設 定 為 41mm。

如 果 是 想 設 定 幾 個 columns 幾 個 rows,就 可 以 使 用 grid ( infill pattern )。例 如 grid 再 加 上 0.1% 的 infill density,就 可 以 得 出 上 圖 分 成 4 格 的 效 果 。

改 用 了 這 個 類 似 vase mode 的 打 印 方 法 之 後 ,因 為 所 有 線 條 都 是 一 筆 過 由 頭 打 印 到 尾 ,所 以 不 只 打 印 質 素 會 大 大 提 升 ,而 且 打 印 時 間 也 會 大 大 降 低 。以 上 面 的 模 型 為 例 ,如 果 是 正 常 切 片 的 話 ,cura 的 estimate print time 是 7 小 時 多 一 點 。而 改 為 類 似 vase mode 之 後 ,estimate print time 只 要 4 小 時 38 分 鐘 。

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3D 打印耗材乾燥機

香 港 位 處 海 邊 ,是 十 分 潮 濕 的 地 方 ,對 於 3D 打 印 耗 材 是 大 大 不 利 的 。潮 濕 的 耗 材 會 大 大 影 響 打 印 的 質 素 。所 以 我 都 會 買 幾 個 IKEA 的 Samla box 來 做 3D 耗 材 的 儲 存 盒 。儲 存 盒 裡 面 都 會 放 大 量 的 防 潮 珠 ,這 樣 可 以 大 大 延 長 3D 打 印 耗 材 的 使 用 期 。

不 過 那 些 已 經 受 潮 了 的 耗 材 又 怎 麼 辦 呢 ?當 然 也 可 以 使 用 密 封 盒 加 防 潮 珠 的 方 法 ( 別 人 做 乾 花 也 是 這 樣 子 做 ),不 過 這 樣 被 動 的 吸 濕 方 法 ,恐 怕 要 數 以 星 期 計 才 能 令 耗 材 完 全 乾 燥 。對 於 做 prototyping 突 然 想 要 用 某 一 卷 耗 材 打 印 一 個 模 型 ,這 個 等 待 實 在 是 過 於 漫 長 。

但 耗 材 其 實 還 可 以 通 過 加 熱 來 乾 燥 。加 熱 的 工 具 有 很 多 ,外 國 最 常 用 的 就 是 焗 爐 。不 過 一 般 香 港 家 用 的 焗 爐 卻 是 不 太 適 合 。一 來 是 溫 度 太 高 ,二 來 是 計 時 器 太 短 。

3D 打 印 的 耗 材 都 算 是 塑 料 ,它 們 在 低 溫 的 時 間 是 堅 硬 的 固 體 ,在 高 溫 之 下 就 會 溶 化 ,溶 化 之 後 就 可 以 打 印 成 各 種 各 樣 的 3D 模 型 。但 塑 料 在 固 體 和 溶 化 之 間 ,還 有 一 個 叫 做 glass transition temperature,塑 料 在 到 達 這 個 溫 度 之 後 就 會 變 軟 ,就 會 開 始 變 型 。而 3D 打 印 機 是 根 據 耗 材 的 準 確 粗 幼 來 計 算 出 料 的 量 ,所 以 我 們 乾 燥 耗 材 的 時 候 就 不 能 超 過 glass transition temperature,如 果 唔 係 卷 耗 材 變 左 型 ,就 會 不 能 用 來 打 印 。

filamentGlass Transition TempDrying Temp
PLA60-65°C50°C
PETG80-82°C65°C
ABS105°C80°C
TPU???80°C

為 了 play safe,drying temperature 都 會 比 glass transition temperature 低 10-15°C。乾 燥 的 時 間 ,因 為 加 熱 的 溫 度 不 高 ,一 般 也 由 數 小 時 起 ,到 過 一 晚 夜 不 等 。乾 燥 時 間 主 要 視 乎 你 的 filament 有 幾 濕 而 定 ,有 些 人 會 在 乾 燥 的 時 候 定 期 拿 耗 材 出 來 稱 重 ,如 果 重 量 不 再 下 降 ,就 即 是 乾 燥 完 成 。

而 以 我 自 己 家 裡 用 來 焗 蛋 糕 焗 麵 包 的 電 焗 爐 為 例 ,它 可 以 設 定 溫 度 是 100°C – 230°C,外 加 一 個 發 酵 模 式 ( 約 40°C )。計 時 方 面 ,它 亦 只 有 0 – 120 分 鐘 。很 明 顯 就 是 溫 度 過 高 ,而 且 時 間 太 短 。

這 時 就 是 一 些 食 物 烘 乾 機 出 場 的 時 候 。它 們 的 溫 度 設 定 一 般 都 在 30°C – 80°C 的 範 圍 。定 時 功 能 最 長 會 去 到 12 – 48 小 時 ,某 些 更 有 長 開 功 能 。食 物 烘 乾 機 還 有 一 點 比 焗 爐 好 的 ,就 是 焗 爐 以 加 熱 為 主 ,都 是 密 封 的 ,即 使 有 空 氣 循 環 ,也 只 是 內 循 環 ,濕 氣 會 困 在 裡 面 。但 食 物 烘 乾 機 都 是 開 放 的 ,濕 氣 會 隨 著 氣 流 排 出 。

淘 寶 上 面 最 便 宜 的 食 物 烘 乾 機 ,不 到 一 百 元 人 仔 就 有 。這 種 方 型 的 尺 寸 大 概 是 207 x 265 x 200mm ( L x W x H ),以 1KG 耗 材 直 徑 為 200mm 來 計 ,大 概 未 必 放 得 下 。( 207mm 再 減 去 外 殼 的 厚 度 ,很 可 能 剩 下 不 到 200mm )

想 要 大 一 點 就 要 選 另 一 種 圓 形 的 ,它 的 尺 寸 是 280 x 280 x 320 mm,不 只 是 1KG 耗 材 放 得 下 ,連 我 用 開 的 3KG / 4KG spool 也 放 得 下 ,也 足 夠 同 時 乾 燥 兩 卷 耗 材 。它 的 溫 度 設 定 由 35°C – 68°C,溫 度 略 為 不 足 ,在 乾 燥 高 溫 耗 材 需 時 可 能 要 久 一 點 。

這 種 層 疊 式 的 食 物 烘 乾 機 ,它 每 一 層 的 高 度 是 放 不 下 耗 材 的 ( 它 原 來 設 計 給 果 乾 肉 乾 等 薄 片 的 ),所 以 想 用 作 耗 材 乾 燥 機 是 要 作 一 點 改 動 的 。你 要 自 己 在 每 個 隔 層 的 底 部 開 一 個 大 孔 ( 200mm 以 上 ,用 尖 嘴 剪 鉗 去 剪 )。

如 果 覺 得 要 自 己 DIY 比 較 麻 煩 ,又 或 者 想 保 留 食 物 烘 乾 的 功 能 ,就 可 以 選 擇 一 些 焗 爐 型 的 設 計 。這 一 類 設 計 的 層 架 都 是 活 動 的 ,烘 乾 耗 材 時 可 以 全 部 取 出 來 ,烘 食 物 時 又 可 以 放 回 去 。

上 面 的 這 款 英 國 摩 飛 乾 果 機 ( 當 然 不 是 英 國 的 ! ) 是 淘 寶 上 面 特 別 多 人 購 買 的 ,而 且 有 售 賣 的 店 舖 也 非 常 多 ,大 概 是 因 為 它 的 外 觀 很 不 錯 吧 。它 每 層 網 格 的 尺 寸 是 246 x 204mm,可 以 同 時 疊 放 2 卷 1KG 耗 材 。但 大 卷 的 耗 材 ( 2KG / 3KG / 4KG ) 它 就 應 該 放 不 下 了 。它 的 溫 度 設 定 由 35°C – 80°C,溫 度 稍 為 高 一 點 。定 時 就 由 1 小 時 – 24 小 時 。在 這 個 牌 子 的 專 門 店 ,售 價 大 概 是 ¥319 的 樣 子 ,其 實 也 不 貴 。

不 過 既 然 有 很 多 店 在 售 賣 ,那 就 找 一 間 比 較 便 宜 的 小 店 吧 。我 最 終 找 到 的 這 家 小 店 ,折 實 價 更 只 要 ¥248 人 仔 。我 除 了 用 它 來 乾 燥 耗 材 ,也 會 用 它 來 乾 燥 防 潮 珠 。一 般 如 果 用 微 波 爐 或 焗 爐 來 乾 燥 防 潮 珠 的 話 ,因 為 溫 度 過 高 會 造 成 防 潮 珠 爆 裂 。用 食 物 烘 乾 機 緩 緩 加 熱 的 話 就 不 會 有 爆 裂 的 風 險 ,而 且 防 潮 珠 的 透 明 盒 子 在 食 物 烘 乾 機 內 的 低 溫 環 境 也 不 會 變 形 。

這 台 機 器 其 實 很 小 巧 ,跟 一 個 迷 你 多 士 焗 燼 差 不 多 ( 272 x 290 x 210 )。不 過 集 運 還 是 算 了 我 體 積 重 ,計 費 重 量 是 5.88KG。集 運 來 香 港 也 用 了 ¥35 人 仔 。

用 食 物 烘 乾 機 的 話 ,一 般 就 是 耗 材 平 時 可 以 放 得 隨 意 一 點 ,到 想 打 印 之 前 ,就 把 耗 材 放 入 烘 乾 機 烘 一 下 ( 數 小 時 – 過 夜 )。這 樣 可 以 避 免 每 次 用 完 耗 材 都 真 空 密 封 之 類 的 麻 煩 。不 過 每 次 打 印 要 提 前 烘 乾 其 實 也 是 另 一 種 麻 煩 。哈 哈 哈 。

很 明 顯 我 已 經 DIY 了 好 多 個 耗 材 儲 存 盒 ,為 什 麼 還 會 買 這 麼 一 個 食 物 乾 燥 機 呢 ?是 不 是 DIY 的 耗 材 儲 存 盒 不 夠 好 用 呢 ?其 實 不 是 。內 置 乾 燥 劑 的 耗 材 儲 存 盒 ,如 果 密 封 得 當 ,濕 度 可 以 一 直 維 持 低 於 20% 好 幾 個 月 。那 為 什 麼 還 要 食 物 乾 燥 機 呢 ?

Annealing PLA Prints for Strength – 2 Easy Ways

食 物 乾 燥 機 的 另 一 用 途 是 ANNEALING ( 退 火 )。這 原 來 是 用 於 打 金 的 ,不 過 用 在 3D 打 印 一 樣 可 以 。詳 情 可 以 參 考 上 面 的 文 章 。 簡 單 而 言 ,經 過 退 火 處 理 的 3D 打 印 件 會 有 greater strength、less brittle and more ductile、同 埋 greater temperature resistance。咁 筍 的 事 ,怎 麼 可 以 不 做 呢 ?

我 焗 蛋 糕 的 焗 爐 不 能 用 於 退 火 ,還 是 因 為 溫 度 太 高 。食 物 乾 燥 機 的 溫 度 最 高 也 只 有 80°C,不 會 意 外 把 打 印 件 熔 化 。而 且 有 計 時 功 能 ,設 置 加 熱 2 小 時 ,然 後 讓 它 在 裡 面 慢 慢 回 復 室 溫 。它 還 有 4 個 層 網 ,可 以 一 次 過 處 理 一 大 堆 3D 打 印 件 。

當 然 退 火 也 不 是 全 無 缺 點 。退 火 之 後 的 打 印 件 會 縮 水 和 變 形 。不 過 都 是 在 可 以 接 受 的 範 圍 之 內 。據 說 PLA 退 火 之 後 會 縮 水 2-3%,所 以 有 些 設 計 師 會 把 這 個 縮 水 程 度 在 設 計 時 計 算 在 內 。

當 然 市 面 上 亦 有 一 些 可 以 加 熱 的 耗 材 儲 存 盒 ,不 過 價 格 不 菲 ,一 小 個 就 要 三 百 幾 蚊 。這 種 可 以 一 邊 打 印 一 邊 加 熱 乾 燥 的 儲 存 盒 ,特 別 邊 合 那 些 很 容 易 受 濕 度 影 響 打 印 效 果 的 耗 材 。

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