De War Badge
Actuele versie: http://fablabamersfoort.nl/nl/node/3d-model-portaalfrees

3D model Portaalfrees

By peteruithoven, Bojhan. Last update on 30 sep 2014.

Voor het maken van een 3D voorwerp met de portaalfrees, moet je het 3D model exporteren als .stl - voor een aantal programma's is dit niet een basis exstensie, maar vaak wel te verkrijgen doormiddel van plugins. 

Deze .stl files worden ingeladen in PyCam, dit programma zorgt voor de configuratie van je frees paden. In deze handleiding gaan we in op een aantal van de basis functionaliteiten rondom het opzetten van de juiste Pycam configuratie voor het uiteindelijke frezen. Voor meer info over Pycam:

Valkuilen

  • Let op dat de boor die je gebruikt wel de gehele diepte van je materiaal kan bereiken, een flink aantal van de Cylindrical kunnen bijvoorbeeld slechts 1.5cm diep.

1. Verander de Z-as naar de hoogte van je materiaal

De boor gaat naar beneden, dit betekend dat je model onder het verticale nulpunt moet liggen (de Z as).
  1. Verplaats het object tegen de start positie van je boor door op het tabblad Model op To Origin te klikken.
  2. In het vak Move Model, kan je de Z-as aanpasen. Deze is de hoogte van je materiaal, en/of model. 
  3. Deze hoogte vul je in, door het negatief te maken zorg je dat het zich tot die diepte onder de Z as ligt (Druk op Shift om deze waarde toe te passen).

In het voorbeeld hierboven was de MDF plaat die wij gebruikten 18 milimeter dik, we hebben dan ook de Z waarden op -18,000 gezet.

2. Bepaal diameter en feedrate van de boor

In het tablab Tools configureer je welke boren je gebruikt, in het geval van een ruwe versie van je model maak je gebruik van de Cylindrical boor. Zowel de Toroidal en Spherical worden toegepast voor vrij complexe voorwerpen, en de afwerking van 3D voorwerpen. 

  1. Bepaal de diameter van je boor, dit kan gemakkelijk met een shuifmaat. Deze diameter vul je dan in bij het vak Dimensions en dan Tool Diameter.
  2. Configreer de Feedrate van je boor, dit is het tempo waarmee de boor veranderingen doorvoert - we houden voor een aantal materialen de volgende waarden aan:
  • underlayment, geen meranti: 200mm/min
  • multiplex meranti: max 50mm/min, als je rook ruikt; uitzetten.
  • schuim: 900mm/min 
  • karton: 200 mm/min [ToDo: experimenteer met sneller]
  • MDF: 800 mm/min

In het voorbeeld hierboven hadden wij een Cylindrical boor, met een diameter van 4 milimeter. De feedrate was 800, omdat wij MDF gebruikten.

[TODO; voeg informatie toe over Torodical en Spherical boortjes ]

3. Configureer je frees strategie

Voor je 3D voorwepr kan je een scala aan verschillende frees strategieën toepassen, wil je bijvoorbeeld enkel de ruwe vorm uitfreesen of wil je erg precies elke lijn volgen. Deze beslissing heeft voornamelijk impact op hoelang je frees word uitgevoerd, zo kan een ruwe vorm slechts enkele minuten duren terwijl een preciese frees in de uren kan lopen. Meestal moet je voor een preciese frees eerst een ruwe frees doen. 

In dit tabblad staan al een aantal voorbeelden van procesen, zoals Remove material, Carve contour etc. In theorie zou je bij een precieze frees de Remove material, Carve contour en Cleanup moeten doorlopen. Gravure is alleen te gebruiken bij 2D vormen. Aangezien dit voorbeeld instellingen zijn gaan we nu verder met het bespreken van de mogelijke strategien (Path strategy).

Slice Removal

  • Overlap bepaald in hoevere je de boor over hetzelfde stuk laat gaan, bij hogere waardes verbeterd dit vaak de "kartelrandjes" die je soms ziet. Een veilige waarde die bij MDF kan worden toegepast is 10%.
  • Material allowance bepaald de hoeveelheid ruimte tussen het model en de boor, bij slice removal kan dit vaak 0,50 zijn - bij fijnere frees strategiën is dit gewenst naar beneden af te stellen.
  • Max step down bepaald hoeveel de frees naar beneden kan gaan per pad in je model. [ToDo: een aantal max step down instellingen voor vaak gebruikte materialen toevoegen (mdf, schuim, populier hout etc)]
  • Grid direction bepaald in welke richtingen hij door het materiaal moet gaan. Dit kun je soms optimaliseren voor je ontwerp en hiermee wat tijd besparen. 

Contour (polygon)

Deze strategie probeerd de randen te volgen van je ontwerp, doordat je hierbij ook vaak in kleine stapjes omlaag gaat wordt is dit heel precies. Pycam geeft zelf aan dat deze strategie in sommige gevallen niet goed werkt en raad aan dan te kijken naar de Contour (follow) strategie. De overige settings zijn vrijwel hetzelfde als bij Slice removal

Contour (follow)

Deze strategie lijkt er op Contour (polygon) maar is volgens Pycam nog wat experimenteel maar zou wel betere resultaten moeten opleveren. Soms duurd het genereren van de G-code helaas ook veel langer dan bij Contour (polygon). Hierbij is alleen Max. Step Down configureerbaar, zie Slice removal

Surface

[ToDo]

Engraving

Is alleen te gebruiken bij 2D ontwerpen. 

4. Bepaal de afbakening (bounds) 

Met Bounds bepaal je meestal hoever er om je model heen gefreest kan worden. Belangrijk om je model uit materiaal te kunnen pakken bijvoorbeeld. 

  1. Bepaal of je relatief of fixed margin settings nodig heb, bij veel projecten zal dit fixed zijn. 
  2. De grote van je X, Y bounds zijn minimaal de diameter van je boor + material allowance (Processes -> Path Control).
  3. De Z as bepaald hoe diep je boor kan gaan, om geheel door het materiaal heen te gaan is het aan te raden deze waarde op 2 a 3 milimeter te zetten. 

Let op dat de boor die je gebruikt wel de gehele diepte van je materiaal kan bereiken, een flink aantal van de Cylindrical kunnen bijvoorbeeld slechts 1.5cm diep.

In het voorbeeld hierboven, gaat de boor 10 milimeter om het 3D model heen en 2 milimeter erin. 

Tip: Verander de kleur van bounds in je 3D preview onder Settings (Windows; Ctrl+P, Mac; Appletjes+P). Hierdoor zijn ze gemakkelijker te zien, dan de default grijs.

5. Creëer en valideer je Toolpath 

Tenslotte kan je nu de instellingen toepassen in een Toolpath, dit is het pad dat de boor moet belopen. In het tablab Tasks, kan je de taken die je heb geconfigreerd uitvoeren. Dit kan zowel los als in bulk. 

  1. Bepaal of de gekozen profielen per task de profielen zijn die je eerder geconfigureerde hebt. 
  2. Generate Toolpath!

Nu komt de wat moeilijkere stap van het valideren van je 3D model, door de simulatie af te lopen kan je vaak zien of een bepaalde vorm word opgepikt door de boor. Daarnaast zie je een erg grove schatting van hoelang de frees machine hier is. Controleer nu, wanneer dat de bedoeling is, of hij het model wel helemaal uitvreest (losmaakt van het materiaal). 

[ TODO: Add troubleshooting tips ]

6. Exporteer naar G-code

Uiteindelijk exporteer je het Toolpath als gcode bestand (.ngc) dat kan worden ingelezen op de frees computer in Fablab Amersfoort. 

  1. Export visble, om enkel de aangekruisde/simulatie op te slaan.
  2. Export all, om de verschillende Toolpaths achter elkaar op te slaan.

Ga verder met: Frees bedienen met Chilipeppr.