Izrada i analiza G-koda

Što je G-kod

G-kod je tekstna datoteka u kojoj je svaki redak jedna naredba stroju. Nastao je u svijetu alatnih strojeva s numeričkim upravljanjem i ondje se i danas koristi; 3D printeri preuzeli su njegov osnovni ustroj i dodali naredbe za istiskivanje i zagrijavanje. Datoteka se izvodi redom, od prvog retka do posljednjeg, bez grananja i bez petlji.

Redak počinje slovom i brojem koji zajedno čine naredbu, a zatim slijede parametri, svaki također označen slovom. Naredbe koje počinju slovom G odnose se na gibanje i geometriju, a naredbe koje počinju slovom M na ostale funkcije stroja: grijače, ventilatore, motore i poruke. Sve iza znaka točke sa zarezom smatra se napomenom i printer je zanemaruje.

Za model N-14 datoteka s G-kodom ima nekoliko desetaka tisuća redaka. Broj redaka raste s brojem slojeva i sa složenošću obrisa, pa isti predmet ispisan uz 0,12 mm daje znatno veću datoteku od istog predmeta uz 0,28 mm. Veličina datoteke sama po sebi ne govori o kakvoći ispisa, ali govori koliko će trajati prijenos i može li je upravljačka jedinica uopće očitati dovoljno brzo.

Ustroj datoteke

Datoteka ima četiri dijela koji uvijek dolaze istim redom. Zaglavlje su napomene koje je slicer upisao: naziv i inačica alata, procijenjeno vrijeme, potrošnja filamenta, visina sloja i sve postavke iz profila. Zaglavlje printer ne izvodi, ali ga čitaju programi za nadzor ispisa i iz njega prikazuju procjene.

Početni kod priprema stroj: uključuje grijače i čeka da temperature budu postignute, nulira osi, postavlja apsolutno zadavanje koordinata i ispisuje uvodnu liniju uz rub podloge kojom se mlaznica napuni. Tijelo je niz slojeva, obično razdvojen napomenama s brojem sloja i visinom. Završni kod gasi grijače i ventilator, uvlači filament, odmiče mlaznicu od predmeta, spušta stol i isključuje motore.

; generirano u sliceru, profil P-1 0.20 mm
; visina sloja = 0.2
; procijenjeno vrijeme ispisa = 1h 50m
; duljina filamenta = 2577.3 mm
; masa predmeta = 7.7 g
M140 S60          ; pokreni grijanje podloge na 60 C
M104 S210         ; pokreni grijanje mlaznice na 210 C
M190 S60          ; čekaj da podloga dosegne 60 C
M109 S210         ; čekaj da mlaznica dosegne 210 C
G28               ; nuliraj sve osi
G90               ; apsolutno zadavanje koordinata
G92 E0            ; postavi brojac istiskivanja na nulu

Napomene su ovdje dopisane radi objašnjenja; u stvarnoj datoteci slicer ih upisuje vlastitim riječima ili ih izostavlja. Početni i završni kod dolaze iz profila printera, pa se mijenjaju ondje, a ne u samoj datoteci.

Osnovne naredbe

Popis naredbi koje printer poznaje broji nekoliko stotina, ali u datoteci stolnog FDM printera gotovo se sve svodi na desetak njih. Od njih su dvije zaslužne za više od devedeset posto redaka: G0 za pomak bez istiskivanja i G1 za pomak uz istiskivanje.

Razlika između M104 i M109 u praksi je važna. M104 samo postavi zadanu temperaturu i nastavi dalje, pa se grijanje odvija usporedno s ostalim pripremama. M109 zaustavlja izvođenje dok temperatura nije postignuta. Dobro napisan početni kod koristi obje: najprije M140 i M104 da grijanje počne, pa M190 i M109 da se pričeka.

Isto vrijedi za par G90 i G91. U apsolutnom načinu naredba G1 X100 znači pomak na koordinatu 100, a u prirasnom pomak za 100 mm od trenutnog položaja. Zamjena tih dvaju načina jedan je od najčešćih uzroka toga da se mlaznica zabije u podlogu ili izađe iz radnog prostora.

Čitanje retka s koordinatama

Redak radnog poteza izgleda ovako:

G1 X128.400 Y95.000 E0.2814 F1800

Naredba G1 nalaže pomak uz istiskivanje. X i Y su odredišne koordinate u milimetrima, mjerene od ishodišta radnog prostora. F je posmak u milimetrima u minuti; vrijednost 1800 odgovara brzini od 30 mm/s. Posmak se pamti, pa ga sljedeći redci ne moraju ponavljati sve dok se ne mijenja. E je stanje brojača istisnutog filamenta.

Vrijednost E najlakše se pogrešno razumije. U apsolutnom načinu ona nije količina materijala u tom potezu nego ukupna duljina filamenta uvučena od posljednjeg nuliranja naredbom G92 E0. Količina u pojedinom potezu razlika je dviju uzastopnih vrijednosti E. Opći oblik retka zapisuje se ovako, pri čemu svaki parametar smije izostati ako se ne mijenja:

G1 X<odredišni x> Y<odredišni y> E<stanje brojača> F<posmak>
G0 X<odredišni x> Y<odredišni y> F<posmak>

Niz uzastopnih redaka iz tijela datoteke izgleda ovako:

G1 X120.000 Y95.000 E0.0000 F1800
G1 X128.400 Y95.000 E0.2814
G1 X128.400 Y103.400 E0.5628
G0 F7200 X140.000 Y110.000
G1 F1800 X148.400 Y110.000 E0.8442

Iz tog isječka čita se sljedeće: prvi potez duljine 8,4 mm troši 0,2814 mm filamenta, drugi potez iste duljine troši jednako toliko, zatim slijedi brzi prijelaz bez istiskivanja pri 7200 mm/min, pa se radni posmak vraća na 1800 mm/min. Omjer 0,2814 mm filamenta na 8,4 mm puta odgovara sloju visine 0,20 mm i širine 0,46 mm, što se lako provjeri: presjek položenog traga pomnožen duljinom mora biti jednak presjeku filamenta pomnoženom vrijednošću E.

Pregled putanja po slojevima

Gotovu datoteku ne treba čitati redak po redak. Slicer i posebni preglednici prikazuju putanje u prostoru i dopuštaju pomicanje po slojevima. Prikaz je vjerniji od prikaza modela, jer se temelji na onome što će se zaista izvesti, uključujući potpore, prijelaze i uvlačenja.

Pri pregledu se traže četiri stvari. Prva je prvi sloj: je li obris zatvoren, je li površina dovoljno velika i je li obrub postavljen ondje gdje treba. Druga su previsi: sloj u kojem se pojavljuje materijal koji nema oslonac. Treća su prijelazi: velik broj prijelaza preko već ispisane površine najavljuje nitice i tragove na predmetu. Četvrta je promjena presjeka: sloj u kojem se predmet odjednom dijeli na dva odvojena dijela ili se nad prazninom zatvara.

Preglednik obično nudi i bojenje prema brzini ili prema debljini traga. Bojenje prema brzini otkriva mjesta na kojima se stroj ne uspijeva razmahati, tipično na sitnim detaljima i oštrim zavojima. Bojenje prema debljini traga otkriva mjesta na kojima slicer namjerno mijenja širinu linije da bi popunio uski prostor.

Procjena vremena i potrošnje

Procjena koju slicer upisuje u zaglavlje nastaje zbrajanjem. Za potrošnju je račun jednostavan i točan: ukupna duljina filamenta jednaka je posljednjoj vrijednosti brojača E, uvećanoj za sve prethodne odsječke ako je brojač usput nuliran. Iz duljine se dobiva volumen množenjem s presjekom filamenta, a iz volumena masa množenjem s gustoćom materijala.

Za model N-14 te brojke iznose 2577 mm filamenta promjera 1,75 mm, što je presjek od 2,405 mm² i volumen od približno 6200 mm³, odnosno 6,2 cm³. Uz gustoću PLA od 1,24 g/cm³ masa predmeta iznosi oko 7,7 g. Isti se račun koristi i za procjenu koliko je filamenta ostalo na kolutu.

Trajanje ispisa ima dvije sastavnice. Prva je vrijeme polaganja materijala, koje ovisi o ukupnoj duljini putanje i o stvarnoj brzini. Druga je vrijeme koje se troši po sloju bez obzira na količinu materijala: prijelazi, uvlačenja, podizanje po osi Z i usporavanja. Kod modela N-14 s 90 slojeva ta druga sastavnica čini gotovo četvrtinu ukupnog vremena, što objašnjava zašto udvostručenje visine sloja ispis ne skraćuje na polovicu.

Ključni pojmovi

Provjeri se

Kratka provjera prije prelaska na sljedeću jedinicu. Odgovor se potvrđuje klikom, a obrazloženje se prikazuje odmah.