3D プリントの背後にある「戦略家」を理解する - G コード言語

はじめに: 3D プリントは簡単ですか?この質問には、あなたが演じる役割に応じて答えが異なるため、的を絞った回答が必要になる可能性があります。しかし、積層造形の開発者にとって、本当に「ポイントアンドシュート」を実現するには、単に機械の電源を入れてボタンを押す以上のことが求められます。
このプロセスの背後には、部品の設計から最終的な後処理まで、そしてその間のあらゆるステップが存在します。 3D プリントを開始する前に、モデルをスライスソフトウェア (スライスプログラムとも呼ばれます) で処理することが重要なステップの 1 つです。これらのプログラムでは、STL 設計ファイルが 3D プリンターの制御ファイルに変換されます。このファイルは、G コードと呼ばれるプログラミング言語で構成されており、機械が最終部品を製造するためにどのコマンドに従う必要があるかを理解できるようにします。しかし、このデジタル言語とは何でしょうか。そして、製造プロセスにおいてどれほど重要なのでしょうか。今日は調べてみましょう。

G コードは G コマンドと M コマンドで構成され、それぞれに指定された動きまたはアクションがあります。これらのコマンドの組み合わせにより、3D プリンターが最終部品を作成するためにどのパターンに従うかが決定されます。前述したように、これは、デザインを STL ファイルに変換するときにカッティングソフトウェアによって自動的に生成される言語です。今回は、FDM 3D プリンターのみに焦点を当てるため、押し出し機、ビルドトレイ、熱可塑性フィラメントなどの用語を参照します。 3D プリンターが解釈するさまざまな種類のコマンドの中には、移動、押し出し、加熱、検出の順序を示すコマンドがあります。これはこの言語の重要性を理解するための基本的なことです。ただし、関連するコマンドを読み取ることができるように、G コードの数値構成を見てみましょう。
△Gコード言語はスライサーによって自動的に生成されます（画像提供：Ultimaker Cura）
G コードは何で構成されていますか?
まず、G コードと M コードの違いを理解する必要があります。どちらもファイルに含まれるコマンドであり、プリンタに材料をどのようにどこに押し出すかを指示します。唯一の違いは、G コードは G コードを使用するプリンターと普遍的に互換性があるのに対し、M コードは個々のプリンターラインに固有のものであることです。したがって、下の図に示すように、言語はいくつかのパラメータで構成されています。このようなコードを読むときに理解すべき基本的なことは、さまざまな英数字の値です。
X/Y/Z の文字は 3D プリンターの 3 つの軸を表し、マークされているものは座標です。 X 値が 0 より大きい場合、ノズルは右に移動し、Y 値が 0 より大きい場合、ノズルは後方に移動し、Z 値が 0 より大きい場合、ノズルは上方に移動します。一方、文字 F はノズルの移動速度 (mm/分で表されます) を表し、文字 E は移動の長さ (mm で表されます) を表します。テキストの後に「;」という記号が付いていることがありますが、これはコマンド情報を提供するために使用されます。これらのコメントはコードの一部ではありません。 G コードの読み方がわかったので、部品の製造に最もよく使用されるコードを見てみましょう。
△ 3Dプリントのコマンド例
G1 コマンドはすべてのコマンドの中で最も基本的なもので、実際にはドキュメント全体の 95% を占めます。 3D プリンターに、指定された座標の指定された場所に材料を配置しながら直線運動を実行するように指示するコードです。したがって、コード「G1 X10 Y20 F1200」を読み取ると、プリンタにトレイ内の X=10mm/Y=20mm の位置に 1200mm/分の低速で移動するように指示します。このコマンドとは異なり、G0 は同じ原理で動作しますが、ノズルから材料を押し出すことはありません。
G28。このコマンドは、マシンが起動シーケンスを実行し、プリントヘッドをストッパーに接触するまでマシンの端まで移動させるために使用されます。軸が指定されていない場合、マシンは 3 つの軸すべてを自動的に移動しますが、コマンドに X、Y、Z をいつでも追加できます。これは、特に印刷を完了するときに軸をすばやく移動するのに便利な方法です。
G92。プリンターに軸の現在の位置を設定するように指示します。これは、いずれかの軸の位置を変更またはオフセットする場合に便利です。これは通常、各レベルの開始時、またはメインコマンドまたはインデントコマンドの前に実行されます。
M104。このコードは 1 つのエクストルーダーを加熱するために使用されます。どのエクストルーダーを加熱するか (デュアルエクストルーダー 3D プリンターを使用している場合) と希望する温度を指定する必要があります。したがって、コマンド「M104 S200 T0」は、機械に押し出し機 T0 (デュアル押し出しの場合は、T0 と T1 があります) を文字「S」で表される 200 ℃ の温度に加熱するように指示します。この G コードの別のバージョンである M109 は、他のコマンドを続行する前に、押し出しノズルの温度が上昇するまで待機するようにプリンターに指示します。
M140とM190。これらはすでに説明したものと非常によく似ていますが、この場合は押し出し機ではなくプリントベッドを指します。この場合、押出機が加熱されていることを示す文字「T」は省略されます。
△FDM 3Dプリンターには、印刷座標に配置できる3つの軸（X、Y、Z）があります。
最終的な推奨事項<br /> 私たちが見つけることができる G コードと M コードのリストは実に広範囲にわたります。実際、3D プリンターに特定の瞬間に何を行うべきかを指示できるコマンドは 1,000 種類以上あります。そのため、この言語は製造プロセスの前にスライスプログラムによって自動的に生成されます。一部のユーザーにとって、コードの基本を理解することは有用で興味深いかもしれません。ただし、G コードを自分で記述するのは複雑であり、3D プリンターを損傷する可能性があることを忘れないでください。最終ファイルから何を編集したいのか正確にわかっている場合を除き、ユーザーが生成した部品番号はお勧めしません。それでも、これらの高度なソリューションがどのように機能するか、利用可能なさまざまなコマンド、およびこの製造技術制御システムの動作原理を理解し、学習し続けることをお勧めします。
参考: aG コードとは何ですか? 3D プリントではどのように使用されますか?

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