diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/10_FreeCAD_example.png b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/10_FreeCAD_example.png new file mode 100644 index 00000000..a7e77da9 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/10_FreeCAD_example.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/11_Autodesk_Fusion_360_example.png b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/11_Autodesk_Fusion_360_example.png new file mode 100644 index 00000000..b8139d91 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/11_Autodesk_Fusion_360_example.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/12_Autodesk_Fusion_360_example.png b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/12_Autodesk_Fusion_360_example.png new file mode 100644 index 00000000..77328a79 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/12_Autodesk_Fusion_360_example.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/13_Blender_sculpting_example.png b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/13_Blender_sculpting_example.png new file mode 100644 index 00000000..b3b2871c Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/13_Blender_sculpting_example.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/14_Blender_rendering_example.png b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/14_Blender_rendering_example.png new file mode 100644 index 00000000..85f17b0e Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/14_Blender_rendering_example.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/15_Blender_UI.png b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/15_Blender_UI.png new file mode 100644 index 00000000..b6cbd298 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/15_Blender_UI.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/16_Blender_sculpting_example.png b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/16_Blender_sculpting_example.png new file mode 100644 index 00000000..e46edbec Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/16_Blender_sculpting_example.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/17_Tinkercad_UI_Browser.png b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/17_Tinkercad_UI_Browser.png new file mode 100644 index 00000000..1dbb2709 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/17_Tinkercad_UI_Browser.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/18_Tinkercad_example.png b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/18_Tinkercad_example.png new file mode 100644 index 00000000..bd472ee0 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/18_Tinkercad_example.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/1_CAD_FreeCAD_Example.png b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/1_CAD_FreeCAD_Example.png new file mode 100644 index 00000000..a5ea0f3e Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/1_CAD_FreeCAD_Example.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/2_Blender_example.png b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/2_Blender_example.png new file mode 100644 index 00000000..f184ed3d Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/2_Blender_example.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/3_FreeCAD_PartDesign_Pad.png b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/3_FreeCAD_PartDesign_Pad.png new file mode 100644 index 00000000..84c8a288 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/3_FreeCAD_PartDesign_Pad.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/4_FreeCAD_PartDesign_Revolution.png b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/4_FreeCAD_PartDesign_Revolution.png new file mode 100644 index 00000000..42571779 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/4_FreeCAD_PartDesign_Revolution.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/5_FreeCAD_PartDesign_Pocket.png b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/5_FreeCAD_PartDesign_Pocket.png new file mode 100644 index 00000000..6f03ece9 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/5_FreeCAD_PartDesign_Pocket.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/6_FreeCAD_Sketch.png b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/6_FreeCAD_Sketch.png new file mode 100644 index 00000000..51385f5d Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/6_FreeCAD_Sketch.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/7_FreeCAD_PartDesign_example.png b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/7_FreeCAD_PartDesign_example.png new file mode 100644 index 00000000..14f89a72 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/7_FreeCAD_PartDesign_example.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/8_FreeCAD_Drawing_TechDraw.png b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/8_FreeCAD_Drawing_TechDraw.png new file mode 100644 index 00000000..cc009ac3 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/8_FreeCAD_Drawing_TechDraw.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/9_FreeCAD_UI.png b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/9_FreeCAD_UI.png new file mode 100644 index 00000000..cb41564a Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3ddesign/9_FreeCAD_UI.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3dmodelsinternet/1_BY.png b/public/images/academy/3dmodels/3dmodelsinternet/1_BY.png new file mode 100644 index 00000000..66cce0f4 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3dmodelsinternet/1_BY.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3dmodelsinternet/2_NC.png b/public/images/academy/3dmodels/3dmodelsinternet/2_NC.png new file mode 100644 index 00000000..d3a2dcae Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3dmodelsinternet/2_NC.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3dmodelsinternet/3_ND.png b/public/images/academy/3dmodels/3dmodelsinternet/3_ND.png new file mode 100644 index 00000000..84813af1 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3dmodelsinternet/3_ND.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3dmodelsinternet/4_SA.png b/public/images/academy/3dmodels/3dmodelsinternet/4_SA.png new file mode 100644 index 00000000..f934cb74 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3dmodelsinternet/4_SA.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/10_3D_printed_3D_selfie.png b/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/10_3D_printed_3D_selfie.png new file mode 100644 index 00000000..51ceb766 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/10_3D_printed_3D_selfie.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/1_3D_selfie.png b/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/1_3D_selfie.png new file mode 100644 index 00000000..15793c34 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/1_3D_selfie.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/2_3D_scanning_MeshLab_example.png b/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/2_3D_scanning_MeshLab_example.png new file mode 100644 index 00000000..aa1ae979 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/2_3D_scanning_MeshLab_example.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/3_Photogrammetry_with_camera.png b/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/3_Photogrammetry_with_camera.png new file mode 100644 index 00000000..6640b652 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/3_Photogrammetry_with_camera.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/4_Photogrammetry_Meshroom.png b/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/4_Photogrammetry_Meshroom.png new file mode 100644 index 00000000..ad09556c Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/4_Photogrammetry_Meshroom.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/5_Photogrammetry_Meshroom2Blender.png b/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/5_Photogrammetry_Meshroom2Blender.png new file mode 100644 index 00000000..33002085 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/5_Photogrammetry_Meshroom2Blender.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/6_Handheld_3D_Scanner.png b/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/6_Handheld_3D_Scanner.png new file mode 100644 index 00000000..b45470ba Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/6_Handheld_3D_Scanner.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/7_3D_selfie_cabin.png b/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/7_3D_selfie_cabin.png new file mode 100644 index 00000000..3f212559 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/7_3D_selfie_cabin.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/8_Polygon_Mesh_Dolphin_example.png b/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/8_Polygon_Mesh_Dolphin_example.png new file mode 100644 index 00000000..c2835dec Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/8_Polygon_Mesh_Dolphin_example.png differ diff --git a/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/9_Point_Cloud_Tux_example.png b/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/9_Point_Cloud_Tux_example.png new file mode 100644 index 00000000..f5efc452 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/3dmodels/3dscanning/9_Point_Cloud_Tux_example.png differ diff --git a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_1.png b/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_1.png deleted file mode 100644 index 0914ff42..00000000 Binary files a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_1.png and /dev/null differ diff --git a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_10.png b/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_10.png deleted file mode 100644 index b1b297b8..00000000 Binary files a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_10.png and /dev/null differ diff --git a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_11.png b/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_11.png deleted file mode 100644 index 80c336d6..00000000 Binary files a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_11.png and /dev/null differ diff --git a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_12.png b/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_12.png deleted file mode 100644 index d28e00f2..00000000 Binary files a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_12.png and /dev/null differ diff --git a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_13.png b/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_13.png deleted file mode 100644 index aa4bacfb..00000000 Binary files a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_13.png and /dev/null differ diff --git a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_14.png b/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_14.png deleted file mode 100644 index 9b0a5c9f..00000000 Binary files a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_14.png and /dev/null differ diff --git a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_15.png b/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_15.png deleted file mode 100644 index 28c3b5bc..00000000 Binary files a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_15.png and /dev/null differ diff --git a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_16.png b/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_16.png deleted file mode 100644 index cdb92335..00000000 Binary files a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_16.png and /dev/null differ diff --git a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_17.png b/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_17.png deleted file mode 100644 index 3bde1f8d..00000000 Binary files a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_17.png and /dev/null differ diff --git a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_18.png b/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_18.png deleted file mode 100644 index 0f42708f..00000000 Binary files a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_18.png and /dev/null differ diff --git a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_19.png b/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_19.png deleted file mode 100644 index 167fcfe0..00000000 Binary files a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_19.png and /dev/null differ diff --git a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_2.png b/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_2.png deleted file mode 100644 index 50821fc8..00000000 Binary files a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_2.png and /dev/null differ diff --git a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_3.png b/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_3.png deleted file mode 100644 index dacf1067..00000000 Binary files a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_3.png and /dev/null differ diff --git a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_4.png b/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_4.png deleted file mode 100644 index b214a174..00000000 Binary files a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_4.png and /dev/null differ diff --git a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_5.png b/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_5.png deleted file mode 100644 index 89161bdd..00000000 Binary files a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_5.png and /dev/null differ diff --git a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_6.png b/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_6.png deleted file mode 100644 index 7d2131d6..00000000 Binary files a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_6.png and /dev/null differ diff --git a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_7.png b/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_7.png deleted file mode 100644 index f5c47565..00000000 Binary files a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_7.png and /dev/null differ diff --git a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_8.png b/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_8.png deleted file mode 100644 index bac08ac9..00000000 Binary files a/public/images/academy/arduino_basic_programming/image_8.png and /dev/null differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/10_3D_printed_objects.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/10_3D_printed_objects.png new file mode 100644 index 00000000..13edbaf0 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/10_3D_printed_objects.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/11_3D_printed_object.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/11_3D_printed_object.png new file mode 100644 index 00000000..0f28393f Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/11_3D_printed_object.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/12_3D_printed_object.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/12_3D_printed_object.png new file mode 100644 index 00000000..73f101a2 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/12_3D_printed_object.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/13_3D_printed_object.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/13_3D_printed_object.png new file mode 100644 index 00000000..2fc5a643 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/13_3D_printed_object.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/14_Filament_for_3D_printing.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/14_Filament_for_3D_printing.png new file mode 100644 index 00000000..f033ec35 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/14_Filament_for_3D_printing.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/15_Filament_for_3D_printing.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/15_Filament_for_3D_printing.png new file mode 100644 index 00000000..80c779e7 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/15_Filament_for_3D_printing.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/16_3D_printing_color_mixing.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/16_3D_printing_color_mixing.png new file mode 100644 index 00000000..83c494c9 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/16_3D_printing_color_mixing.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/17_Die_wichtigsten_Komponenten_eines_3D-Druckers.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/17_Die_wichtigsten_Komponenten_eines_3D-Druckers.png new file mode 100644 index 00000000..0dd00773 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/17_Die_wichtigsten_Komponenten_eines_3D-Druckers.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/17_EN_The_main_components_of_a_3D_printer.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/17_EN_The_main_components_of_a_3D_printer.png new file mode 100644 index 00000000..f7275d8f Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/17_EN_The_main_components_of_a_3D_printer.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/18_Extruder.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/18_Extruder.png new file mode 100644 index 00000000..6ebf08bd Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/18_Extruder.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/19_Extruder.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/19_Extruder.png new file mode 100644 index 00000000..25c9a85b Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/19_Extruder.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/1_3D_Printer_Open_Source_Hardware.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/1_3D_Printer_Open_Source_Hardware.png new file mode 100644 index 00000000..58230dfa Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/1_3D_Printer_Open_Source_Hardware.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/20_X-_Y-_and_Z-axis_3D_printer.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/20_X-_Y-_and_Z-axis_3D_printer.png new file mode 100644 index 00000000..52f214b2 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/20_X-_Y-_and_Z-axis_3D_printer.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/21_Top_view_3D_printer_with_X-_and_Y-axis.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/21_Top_view_3D_printer_with_X-_and_Y-axis.png new file mode 100644 index 00000000..867eed2a Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/21_Top_view_3D_printer_with_X-_and_Y-axis.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/22_Front_view_3D_printer_with_X-_and_Z-axis.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/22_Front_view_3D_printer_with_X-_and_Z-axis.png new file mode 100644 index 00000000..c5c23c26 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/22_Front_view_3D_printer_with_X-_and_Z-axis.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/23_3D_CAD_model_part_FreeCAD.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/23_3D_CAD_model_part_FreeCAD.png new file mode 100644 index 00000000..e355f9c2 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/23_3D_CAD_model_part_FreeCAD.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/24_Slicing_in_PrusaSlicer.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/24_Slicing_in_PrusaSlicer.png new file mode 100644 index 00000000..6b2b6532 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/24_Slicing_in_PrusaSlicer.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/25_Slicing_in_PrusaSlicer.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/25_Slicing_in_PrusaSlicer.png new file mode 100644 index 00000000..5c0b3034 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/25_Slicing_in_PrusaSlicer.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/26_Slicing_in_PrusaSlicer_visible_layers.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/26_Slicing_in_PrusaSlicer_visible_layers.png new file mode 100644 index 00000000..d45fa63a Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/26_Slicing_in_PrusaSlicer_visible_layers.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/27_Slicing_simulation_infill_in_PrusaSlicer.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/27_Slicing_simulation_infill_in_PrusaSlicer.png new file mode 100644 index 00000000..3b728043 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/27_Slicing_simulation_infill_in_PrusaSlicer.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/28_Slicing_simulation_infill_in_PrusaSlicer.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/28_Slicing_simulation_infill_in_PrusaSlicer.png new file mode 100644 index 00000000..261c3908 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/28_Slicing_simulation_infill_in_PrusaSlicer.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/29_Layer_angle_minimum_45_degrees_3D_printing.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/29_Layer_angle_minimum_45_degrees_3D_printing.png new file mode 100644 index 00000000..a3c876c6 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/29_Layer_angle_minimum_45_degrees_3D_printing.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/2_Prusa_3D_Printer.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/2_Prusa_3D_Printer.png new file mode 100644 index 00000000..184fce42 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/2_Prusa_3D_Printer.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/30_3D_printing_object_45_degree_angle_PrusaSlicer.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/30_3D_printing_object_45_degree_angle_PrusaSlicer.png new file mode 100644 index 00000000..928cca78 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/30_3D_printing_object_45_degree_angle_PrusaSlicer.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/31_3D_printing_object_45_degree_angle_PrusaSlicer.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/31_3D_printing_object_45_degree_angle_PrusaSlicer.png new file mode 100644 index 00000000..89dd0470 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/31_3D_printing_object_45_degree_angle_PrusaSlicer.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/32_Flipping_object_in_PrusaSlicer_for_better_3D_printing.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/32_Flipping_object_in_PrusaSlicer_for_better_3D_printing.png new file mode 100644 index 00000000..b6ff159c Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/32_Flipping_object_in_PrusaSlicer_for_better_3D_printing.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/33_Support_material_3D_printing.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/33_Support_material_3D_printing.png new file mode 100644 index 00000000..80f53edd Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/33_Support_material_3D_printing.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/34_Bridging_3D_printing_PrusaSlicer.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/34_Bridging_3D_printing_PrusaSlicer.png new file mode 100644 index 00000000..2f91b263 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/34_Bridging_3D_printing_PrusaSlicer.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/35_Infill_3D_printing_UltiMaker_Cura_slicer.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/35_Infill_3D_printing_UltiMaker_Cura_slicer.png new file mode 100644 index 00000000..be7135fb Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/35_Infill_3D_printing_UltiMaker_Cura_slicer.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/36_Infill_3D_printing.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/36_Infill_3D_printing.png new file mode 100644 index 00000000..c2c6621e Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/36_Infill_3D_printing.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/37_Purge_line_3D_printing.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/37_Purge_line_3D_printing.png new file mode 100644 index 00000000..6df2c34d Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/37_Purge_line_3D_printing.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/38_Skirt_3D_printing.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/38_Skirt_3D_printing.png new file mode 100644 index 00000000..f7a25b5f Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/38_Skirt_3D_printing.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/39_First_layer_3D_printing.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/39_First_layer_3D_printing.png new file mode 100644 index 00000000..67e8cd78 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/39_First_layer_3D_printing.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/3_BigFDM_3D_Printer.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/3_BigFDM_3D_Printer.png new file mode 100644 index 00000000..60bc336c Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/3_BigFDM_3D_Printer.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/40_First_layer_3D_printing.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/40_First_layer_3D_printing.png new file mode 100644 index 00000000..e0eea262 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/40_First_layer_3D_printing.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/4_3D_printing_buildings.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/4_3D_printing_buildings.png new file mode 100644 index 00000000..0a0088cc Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/4_3D_printing_buildings.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/5_3D_printing.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/5_3D_printing.png new file mode 100644 index 00000000..d990a9a9 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/5_3D_printing.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/6_Visible_layers_on_3D_printed_object.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/6_Visible_layers_on_3D_printed_object.png new file mode 100644 index 00000000..0476b685 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/6_Visible_layers_on_3D_printed_object.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/7_3D_printed_speaker_casing.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/7_3D_printed_speaker_casing.png new file mode 100644 index 00000000..22a82695 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/7_3D_printed_speaker_casing.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/8_3D_printed_jet_engine_turbine_model.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/8_3D_printed_jet_engine_turbine_model.png new file mode 100644 index 00000000..484695bb Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/8_3D_printed_jet_engine_turbine_model.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/9_3D_printing_a_yarn_bowl.png b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/9_3D_printing_a_yarn_bowl.png new file mode 100644 index 00000000..fa77933f Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/3dprinting/9_3D_printing_a_yarn_bowl.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/10_CNC_milling_recycled_plastic_Precious_Plastic.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/10_CNC_milling_recycled_plastic_Precious_Plastic.png new file mode 100644 index 00000000..fae30070 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/10_CNC_milling_recycled_plastic_Precious_Plastic.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/11_5-axis_CNC_machine.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/11_5-axis_CNC_machine.png new file mode 100644 index 00000000..da5ee98a Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/11_5-axis_CNC_machine.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/12_Maslow_CNC_machine.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/12_Maslow_CNC_machine.png new file mode 100644 index 00000000..1b36bec6 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/12_Maslow_CNC_machine.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/13_CNC_milling_recycled_plastic_Precious_Plastic_Maslow_CNC.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/13_CNC_milling_recycled_plastic_Precious_Plastic_Maslow_CNC.png new file mode 100644 index 00000000..26d405b2 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/13_CNC_milling_recycled_plastic_Precious_Plastic_Maslow_CNC.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/14_Cutting_fluid_CNC_milling.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/14_Cutting_fluid_CNC_milling.png new file mode 100644 index 00000000..8b87cbc5 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/14_Cutting_fluid_CNC_milling.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/15_CAM_in_FreeCAD_Path_workbench.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/15_CAM_in_FreeCAD_Path_workbench.png new file mode 100644 index 00000000..457c5347 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/15_CAM_in_FreeCAD_Path_workbench.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/16_Milling_cutter.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/16_Milling_cutter.png new file mode 100644 index 00000000..5c76a800 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/16_Milling_cutter.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/17_EN_CNC_milling_parameters.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/17_EN_CNC_milling_parameters.png new file mode 100644 index 00000000..88d79d48 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/17_EN_CNC_milling_parameters.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/17_Parameter_beim_CNC_Fraesen.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/17_Parameter_beim_CNC_Fraesen.png new file mode 100644 index 00000000..c1eb7db4 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/17_Parameter_beim_CNC_Fraesen.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/18_CAM_in_FreeCAD_Path_workbench.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/18_CAM_in_FreeCAD_Path_workbench.png new file mode 100644 index 00000000..701a055f Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/18_CAM_in_FreeCAD_Path_workbench.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/19_CAM_in_FreeCAD_Path_workbench.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/19_CAM_in_FreeCAD_Path_workbench.png new file mode 100644 index 00000000..ce011ed7 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/19_CAM_in_FreeCAD_Path_workbench.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/1_Milling_cutter.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/1_Milling_cutter.png new file mode 100644 index 00000000..df2acfc8 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/1_Milling_cutter.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/20_FreeCAD_Path_workbench_Visual_reference_for_Depth_properties.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/20_FreeCAD_Path_workbench_Visual_reference_for_Depth_properties.png new file mode 100644 index 00000000..2b4add2e Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/20_FreeCAD_Path_workbench_Visual_reference_for_Depth_properties.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/21_FreeCAD_Path_workbench_Profile_operation.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/21_FreeCAD_Path_workbench_Profile_operation.png new file mode 100644 index 00000000..504db9f1 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/21_FreeCAD_Path_workbench_Profile_operation.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/22_FreeCAD_Path_workbench_Pocket_operation.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/22_FreeCAD_Path_workbench_Pocket_operation.png new file mode 100644 index 00000000..44795cb1 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/22_FreeCAD_Path_workbench_Pocket_operation.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/23_FreeCAD_Path_workbench_with_holding_tags.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/23_FreeCAD_Path_workbench_with_holding_tags.png new file mode 100644 index 00000000..8f1b6c23 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/23_FreeCAD_Path_workbench_with_holding_tags.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/24_FreeCAD_Path_workbench_Helix_operation.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/24_FreeCAD_Path_workbench_Helix_operation.png new file mode 100644 index 00000000..c9d102f7 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/24_FreeCAD_Path_workbench_Helix_operation.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/25_FreeCAD_Path_workbench_simulation_with_holding_tags.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/25_FreeCAD_Path_workbench_simulation_with_holding_tags.png new file mode 100644 index 00000000..fc5029d7 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/25_FreeCAD_Path_workbench_simulation_with_holding_tags.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/26_FreeCAD_Path_workbench_simulation_with_holding_tags.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/26_FreeCAD_Path_workbench_simulation_with_holding_tags.png new file mode 100644 index 00000000..8e5622d1 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/26_FreeCAD_Path_workbench_simulation_with_holding_tags.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/27_Holding_tags_CNC_milled_aluminium.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/27_Holding_tags_CNC_milled_aluminium.png new file mode 100644 index 00000000..07967a5f Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/27_Holding_tags_CNC_milled_aluminium.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/28_Holding_tags_CNC_milled_wood.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/28_Holding_tags_CNC_milled_wood.png new file mode 100644 index 00000000..2bef9fee Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/28_Holding_tags_CNC_milled_wood.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/29_FreeCAD_Path_workbench_CAM_simulation.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/29_FreeCAD_Path_workbench_CAM_simulation.png new file mode 100644 index 00000000..0002015d Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/29_FreeCAD_Path_workbench_CAM_simulation.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/2_CNC_milling.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/2_CNC_milling.png new file mode 100644 index 00000000..a77ec564 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/2_CNC_milling.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/3_CNC_milling_aluminium.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/3_CNC_milling_aluminium.png new file mode 100644 index 00000000..dbce6663 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/3_CNC_milling_aluminium.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/4_CNC_milling_machine.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/4_CNC_milling_machine.png new file mode 100644 index 00000000..cbc9b87d Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/4_CNC_milling_machine.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/5_Open_Source_Hardware_CNC_milling_machine.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/5_Open_Source_Hardware_CNC_milling_machine.png new file mode 100644 index 00000000..322cfead Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/5_Open_Source_Hardware_CNC_milling_machine.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/6_CNC_milling_machine_fab_lab.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/6_CNC_milling_machine_fab_lab.png new file mode 100644 index 00000000..ff21c8f5 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/6_CNC_milling_machine_fab_lab.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/7_CNC_milled_wood_parts_box.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/7_CNC_milled_wood_parts_box.png new file mode 100644 index 00000000..5f159735 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/7_CNC_milled_wood_parts_box.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/8_CNC_milling_metal.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/8_CNC_milling_metal.png new file mode 100644 index 00000000..198c5187 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/8_CNC_milling_metal.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/9_CNC_milling_recycled_plastic_Precious_Plastic.png b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/9_CNC_milling_recycled_plastic_Precious_Plastic.png new file mode 100644 index 00000000..93bded18 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/cncmilling/9_CNC_milling_recycled_plastic_Precious_Plastic.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/10_Laser_engraving_test_card.png b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/10_Laser_engraving_test_card.png new file mode 100644 index 00000000..27a395e9 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/10_Laser_engraving_test_card.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/11_Laser_cut_designed_vs_measured_length.png b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/11_Laser_cut_designed_vs_measured_length.png new file mode 100644 index 00000000..76147de5 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/11_Laser_cut_designed_vs_measured_length.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/12_EN_Vector_graphics_vs_Raster_graphics.png b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/12_EN_Vector_graphics_vs_Raster_graphics.png new file mode 100644 index 00000000..21d4a733 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/12_EN_Vector_graphics_vs_Raster_graphics.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/12_Vektorgrafik_vs_Rastergrafik.png b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/12_Vektorgrafik_vs_Rastergrafik.png new file mode 100644 index 00000000..c2316724 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/12_Vektorgrafik_vs_Rastergrafik.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/13_Example_svg_file_vector_graphics_for_laser_cutting_and_engraving.png b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/13_Example_svg_file_vector_graphics_for_laser_cutting_and_engraving.png new file mode 100644 index 00000000..c2d5ae1b Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/13_Example_svg_file_vector_graphics_for_laser_cutting_and_engraving.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/14_Laser_cut_and_engraved_plywood.png b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/14_Laser_cut_and_engraved_plywood.png new file mode 100644 index 00000000..ba87232f Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/14_Laser_cut_and_engraved_plywood.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/15_Example_svg_file_vector_graphics_for_laser_cutting.png b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/15_Example_svg_file_vector_graphics_for_laser_cutting.png new file mode 100644 index 00000000..a299c6be Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/15_Example_svg_file_vector_graphics_for_laser_cutting.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/16_3D_printing_and_laser_cutting_orcuCar_Orcular.png b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/16_3D_printing_and_laser_cutting_orcuCar_Orcular.png new file mode 100644 index 00000000..2627753b Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/16_3D_printing_and_laser_cutting_orcuCar_Orcular.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/17_Laser_cut_box_push-fit_system.png b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/17_Laser_cut_box_push-fit_system.png new file mode 100644 index 00000000..468b4543 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/17_Laser_cut_box_push-fit_system.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/18_Vector_graphics_for_laser_cut_box_push-fit_system.png b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/18_Vector_graphics_for_laser_cut_box_push-fit_system.png new file mode 100644 index 00000000..0ba3e131 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/18_Vector_graphics_for_laser_cut_box_push-fit_system.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/19_3D_CAD_designed_product_laser_cutting_3D_printing_FreeCAD_orcuCar_Orcular.png b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/19_3D_CAD_designed_product_laser_cutting_3D_printing_FreeCAD_orcuCar_Orcular.png new file mode 100644 index 00000000..9717727a Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/19_3D_CAD_designed_product_laser_cutting_3D_printing_FreeCAD_orcuCar_Orcular.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/1_Laser_cutting_wood.png b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/1_Laser_cutting_wood.png new file mode 100644 index 00000000..480152f6 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/1_Laser_cutting_wood.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/20_Laser_cut_box_living_hinge.png b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/20_Laser_cut_box_living_hinge.png new file mode 100644 index 00000000..c0531cf3 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/20_Laser_cut_box_living_hinge.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/21_Laser_cut_wood_living_hinge.png b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/21_Laser_cut_wood_living_hinge.png new file mode 100644 index 00000000..e9302031 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/21_Laser_cut_wood_living_hinge.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/2_Laser_engraving_wood.png b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/2_Laser_engraving_wood.png new file mode 100644 index 00000000..1c411339 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/2_Laser_engraving_wood.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/3_Fabulaser_Open_Source_Hardware_Laser_cutter.png b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/3_Fabulaser_Open_Source_Hardware_Laser_cutter.png new file mode 100644 index 00000000..acf14980 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/3_Fabulaser_Open_Source_Hardware_Laser_cutter.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/4_Laser_cutter_fab_lab.png b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/4_Laser_cutter_fab_lab.png new file mode 100644 index 00000000..a11378b1 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/4_Laser_cutter_fab_lab.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/5_Laser_cut_and_engraved_objects.png b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/5_Laser_cut_and_engraved_objects.png new file mode 100644 index 00000000..6a153d90 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/5_Laser_cut_and_engraved_objects.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/6_Laser_cut_and_engraved_acrylic_and_wood.png b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/6_Laser_cut_and_engraved_acrylic_and_wood.png new file mode 100644 index 00000000..7c5960c1 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/6_Laser_cut_and_engraved_acrylic_and_wood.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/7_Laser_cut_and_engraved_plywood.png b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/7_Laser_cut_and_engraved_plywood.png new file mode 100644 index 00000000..86ce3d5d Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/7_Laser_cut_and_engraved_plywood.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/8_Laser_cutting_metal.png b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/8_Laser_cutting_metal.png new file mode 100644 index 00000000..47f25c79 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/8_Laser_cutting_metal.png differ diff --git a/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/9_Laser_cutting_test_card.png b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/9_Laser_cutting_test_card.png new file mode 100644 index 00000000..1600f980 Binary files /dev/null and b/public/images/academy/digitalproduction/lasercutting/9_Laser_cutting_test_card.png differ diff --git a/src/components/AcademyIndexLoader.astro b/src/components/AcademyIndexLoader.astro index b9ee3a04..7b8621e4 100644 --- a/src/components/AcademyIndexLoader.astro +++ b/src/components/AcademyIndexLoader.astro @@ -3,12 +3,20 @@ import { Course } from "@components"; import { transformAcademy } from "@util/ContentTransformer"; import type { AcademyPageFrontmatter } from "@interfaces/IAcademy"; +const { language = "en" } = Astro.props; // Only get files named index.mdx that are inside of a subfolder within the academy folder -const rawAcademyContent = await Astro.glob( - "../pages/en/academy/*/*.mdx" -); +let rawAcademyContent; +if (language === "ua") { + rawAcademyContent = await Astro.glob( + "../pages/ua/academy/*/*.mdx" + ); +} else { + rawAcademyContent = await Astro.glob( + "../pages/en/academy/*/*.mdx" + ); +} const coursesAndLessons = transformAcademy(rawAcademyContent); --- diff --git a/src/components/Footer.tsx b/src/components/Footer.tsx index 0c068c80..49afeb43 100644 --- a/src/components/Footer.tsx +++ b/src/components/Footer.tsx @@ -71,7 +71,7 @@ const Footer: React.FC = ({ className, menu, locale }: Props) => { className={'-mt-12 sm:mt-0 h-full flex-shrink'} href="https://www.giz.de" target="_blank"> - {locale === "ua" ? : } + {locale === "ua" ? : } + + { + language === "ua" + ? "Школи, університети, громадські організації, стартапи та інші організації можуть звернутись до нас з запитом на спільний з Толокаром проект, воркшоп або тренінг." + : "Schools, universities, NGOs, Startups and other organizations can reach out to us to request the Tolocars for projects, workshops and trainings." + } + + + Ми шукаємо мейкерів, фаблаби, хакерспейси, мейкерспейси та інші спільноти, + які мають бажання налагодити партнерство з нами в Україні або в інших + країнах. + + diff --git a/src/components/Giscus.astro b/src/components/Giscus.astro index 24381d69..f38e3280 100644 --- a/src/components/Giscus.astro +++ b/src/components/Giscus.astro @@ -1,11 +1,27 @@ --- - +interface Props { + language?: string; +} +const { language = "en" } = Astro.props; --- +
-
Liked this resource? React or comment on GitHub
-
Comments
+
+ { + language === "ua" + ? "Сподобався цей ресурс? Відреагуйте або прокоментуйте на Github" + : "Liked this resource? React or comment on GitHub" + } +
+
+ {language === "ua" ? "Коментарі" : "Comments"} +
+ async>
-
\ No newline at end of file + diff --git a/src/components/HeroImage.tsx b/src/components/HeroImage.tsx index 6986b266..d51bc69d 100644 --- a/src/components/HeroImage.tsx +++ b/src/components/HeroImage.tsx @@ -5,9 +5,9 @@ interface Props { className?: string; } -const HeroImage: React.FC = ({ className }: Props) => { +const HeroImage: React.FC = ({ className }) => { return ( -
+
+ diff --git a/src/layouts/AcademyContent.astro b/src/layouts/AcademyContent.astro index 2775ecd9..42f143a2 100644 --- a/src/layouts/AcademyContent.astro +++ b/src/layouts/AcademyContent.astro @@ -4,8 +4,6 @@ import { AcademyHeroImage, BackButton, ContentSection, - Card, - CardContainer, TableOfContents, } from "@components"; import type { AcademyPageFrontmatter } from "@interfaces/IAcademy"; @@ -13,6 +11,7 @@ import { getParentPage } from "@util/ContentTransformer"; import fs from "node:fs"; import Giscus from "@components/Giscus.astro"; import CommonUtils from "@util/CommonUtils"; +import FooterCards from "@components/FooterCards.astro"; const rawAcademyContent = await Astro.glob( "../pages/en/academy/*/*.mdx" @@ -25,13 +24,21 @@ const statsMtime = fs.statSync(file).mtime; const editDate = new Date(statsMtime); const parentPage = getParentPage(rawAcademyContent, url); + +const localeFromUrl = + Astro?.url?.pathname.replace(baseUrl, "").split("/").filter(Boolean)[0] || + "en"; ---
- Back to Academy Overview + + { + localeFromUrl === "ua" + ? "Повернутися до огляду Makerspace Academy" + : "Back to Academy Overview" + } +
- - Schools, universities, NGOs, Startups and other organizations can reach - out to us to request the Tolocars for projects, workshops and trainings. - We are looking for Makers, FabLabs, Hackerspaces, Makerspaces and other - Communities who wants to partner with us in the Ukraine and - internationally over the internet. - + diff --git a/src/layouts/AcademyIndex.astro b/src/layouts/AcademyIndex.astro index e18247af..99947a7b 100644 --- a/src/layouts/AcademyIndex.astro +++ b/src/layouts/AcademyIndex.astro @@ -1,31 +1,21 @@ --- +import FooterCards from "@components/FooterCards.astro"; import BaseLayout from "./BaseLayout.astro"; -import { ContentSection, Card, CardContainer } from "@components"; +import { ContentSection } from "@components"; +import CommonUtils from "@util/CommonUtils"; const { frontmatter } = Astro.props; + +const baseUrl = CommonUtils.getBaseUrl(false); + +const localeFromUrl = + Astro?.url?.pathname.replace(baseUrl, "").split("/").filter(Boolean)[0] || + "en"; ---
- - Schools, universities, NGOs, Startups and other organizations can reach - out to us to request the Tolocars for projects, workshops and trainings. - We are looking for Makers, FabLabs, Hackerspaces, Makerspaces and other - Communities who wants to partner with us in the Ukraine and - internationally over the internet. - + diff --git a/src/pages/en/_menu.mdx b/src/pages/en/_menu.mdx index 68603cff..2fc12e76 100644 --- a/src/pages/en/_menu.mdx +++ b/src/pages/en/_menu.mdx @@ -1,7 +1,7 @@ --- menu: - title: Home - target: "/en/#top" + target: "en/#top" hideInFooter: true - title: What is a Tolocar? diff --git a/src/pages/en/academy/3dmodels/3ddesign.mdx b/src/pages/en/academy/3dmodels/3ddesign.mdx index db206469..defc9e03 100644 --- a/src/pages/en/academy/3dmodels/3ddesign.mdx +++ b/src/pages/en/academy/3dmodels/3ddesign.mdx @@ -1,23 +1,264 @@ --- title: 3D Design -img: https://images.unsplash.com/photo-1600869009498-8d429f88d4f5?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2070&q=80 +img: https://images.unsplash.com/photo-1633899306328-c5e70574aaa2?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2069&q=80 order: 1 layout: "@layouts/AcademyContent.astro" -teaser: In this module you will find helpful informations about 3D design (CAD). +teaser: In this module you will find helpful information about 3D Design. --- -## Resources +## Introduction -- 3D conception +There are various software that can be used to draw or model digital 3D models. These 3D models can then be used, for example, for 3D printing, laser cutting or CNC milling. -- Parametric design +Depending on the application, there are programs with different focuses and functions. CAD software (CAD = Computer Aided Design) is generally used to model components for technical products. On the other hand, there are also 3D graphics programs that have a more artistic focus, e.g. for complex shaped figures that can be used for 3D printing, product design, but also e.g. for 3D animation films. +

+ + +

-## Open/free CAD software +

+[1] Assembly in the software FreeCAD - +[2] 3D model in 3D modeling software Blender +

-- Blender +Instead of creating your own 3D models, you can also download finished models from the Internet, edit them if necessary and then print them out with a 3D printer, for example (more on this in the [3D printing basic learning module](/en/academy/digitalproduction/3dprinting)). There are a variety of websites from which you can obtain 3D models or upload your own creations and share them with others (more on this in the [basic learning module on downloading 3D models](/en/academy/3dmodels/3dmodelsinternet)). -- Meshmixer +Another way to create a 3D model is through 3D scanning. This allows objects, spare parts or even people to be scanned and displayed as a 3D model on the computer. With some post-processing, these models can also be 3D printed (more on this in the [basic learning module on 3D scanning](/en/academy/3dmodels/3dscanning)). -- FreeCAD +## CAD software +CAD software is usually used in the technical field, e.g. in mechanical engineering, in architecture or electrical engineering - in companies for product development, planning of buildings and similar areas. But CAD programs have also proven themselves for hobby applications, e.g. for designing objects for 3D printing or CNC milling. + +If a model designed in CAD is to be manufactured using CNC machines (milling or turning), it must be processed in CAM software (CAM = Computer Aided Manufacturing) in order to define milling diameters, speeds, work processes, etc. (more on this in the [basic learning module for CNC milling](/en/academy/digitalproduction/cncmilling)). Many CAD programs have an integrated CAM module, which is referred to as CAD/CAM software. + +When creating a 3D model - in CAD one speaks of "modeling" or "designing" - one usually works with so-called geometric and generative modeling. + +You usually start by drawing a 2D sketch consisting of points, lines, curves and geometric shapes such as circles or hexagons. With dimensions you can define the sketch elements exactly, e.g. specify the length of lines or circle diameters with millimeter precision. So-called dependencies can be used, for example, to specify that two lines should be parallel or of the same length. The next step is to "pad" this 2D sketch into a 3D object with a specified thickness or rotate it around an axis to create a revolution. Based on this object, further elements can be added, for example by further 2D sketches and padding/rotation, by subtracting parts (e.g. for holes, bores or pockets), by duplicating elements or rounding edges. + +

+[3]
+[4]
+[5] +

+ +

+[3] 3D padding from a 2D sketch - +[4] 3D rotary body (revolution) from 2D sketch - +[5] Pocket from 2D sketch +

+ + +

+ + +

+ +

+[6] 2D Sketch in FreeCAD - +[7] A part created with geometric modeling in FreeCAD +

+ + +Many CAD programs also contain functions for creating technical drawings (or engineering drawings). The component is first modeled in 3D and then projected onto a 2D drawing from different perspectives. These views can be arranged on a sheet, provided with dimensions and other information, and printed out. This is helpful for parts that you don't want to make with digital manufacturing methods, but with conventional tools, e.g. cutting and drilling wooden planks or aluminum profiles. + +

+ +

+ +

+[8] Technical drawing (or engineering drawing) in FreeCAD +

+ +Some CAD programs have “parametric design” capabilities. Components are not dimensioned with exact numerical values (e.g. 10 mm), but with parameters (e.g. with "length" or "diameter"). With a parametric model, many different variants of the component can then be generated, for example a screw does not have to be remodeled in every variant, but only once as a parametric model, whereby the parameters "length" and "diameter" are varied, for example, and each screw model is saved as a variant. Parameters can also be linked using formulas (e.g. "length = 2 x diameter + 10 mm"). + +There are many video tutorials for learning CAD modeling on video portals such as YouTube. Some fab labs also offer workshops. The basics for simple models can be learned relatively quickly, but it takes a lot of training and practice for more complex CAD projects and advanced functions. + + +### File formats for CAD models + +Each software has its own file format for project files, e.g. files in the "FreeCAD" software have the file extension *.FCStd and files in "Autodesk Fusion 360" have the extension *.f3d. +In the CAD area, however, there are numerous different file formats that can be created and opened by different CAD programs. + +The STEP file format (*.ste, *.step or *.stp) deserves special mention. STEP stands for "STandard for the Exchange of Product model data" and is standardized in a globally recognized ISO standard. STEP files are therefore well suited as an exchange format between different CAD programs. So if you want to share your CAD file with someone who uses another CAD software, exporting it in STEP format is often a good solution, even if not all information and editing functions are preserved, but at least the file can be used in the other software opened, viewed and analyzed. + +If you plan to release your product as open-source hardware, it is advisable to use CAD software that is free and based on open-source software (e.g. FreeCAD or Blender, see below for more) so that as many people as possible are able to open the files, edit and contribute to the project as an improved version. + +Another important file format is STL, especially for 3D printing. Virtually any popular CAD or 3D graphics software can export 3D models in STL format so that you can then 3D print them (more on this in the [3D Printing basic learning module](/en/academy/digitalproduction/3dprinting)). + + +### Examples of CAD software + +Here is a selection of some popular CAD programs, most of which can be used free of charge: + +#### FreeCAD + +As the name suggests, FreeCAD is a so-called "free and open-source software", i.e. the software is absolutely free of charge, including for commercial applications, and its source code is open. This makes FreeCAD a popular software solution in open-source communities, as it guarantees that projects created with FreeCAD can be opened and edited by anyone free of charge, even in the long term (as open-source hardware). In addition, FreeCAD can be modified by anyone or supplemented and improved by extensions (open-source software), which means that there are already numerous bug fixes, additional functions, workbenches and macros programmed by the user community. + +FreeCAD contains many different program modules (so-called "workbenches") and functions for 3D modeling, 3D printing, CAM and CNC milling, laser cutting, motion simulation, architecture and much more. A particular strength of FreeCAD is also parametric design, whereby the "Spreadsheet" workbench can be used to create spreadsheets that can be used to control parameters of the CAD model. FreeCAD is not cloud-based, but runs purely locally on the computer (Windows, Mac or Linux). + +**Download:** https://www.freecad.org/ + +**FreeCAD Wiki:** https://wiki.freecad.org/ + +

+ + +

+ +

+[9] FreeCAD user interface - +[10] Assembly with sketches in FreeCAD +

+ + +#### Autodesk Fusion 360 + +Fusion 360 is a software suite developed by Autodesk for CAD, CAM and other technical applications. Basically, Fusion 360 is a paid program, but it can also be used free of charge under certain conditions and with limited functionality. When registering, you have to state that you will use the program for "personal use". This free "hobby license" must be renewed regularly. As soon as you want to use projects commercially, you are obliged to buy a license. In addition, not all functions are available under the free license. The conditions and functions for free use are subject to change, the latest information can be found on the [Fusion-360 website](https://www.autodesk.de/products/fusion-360/). + +Fusion 360 is cloud-based, i.e. you need a connection to the internet and have to log in with your account details the first time you use it. Project files are stored online in an Autodesk cloud, but can also be downloaded locally (e.g. as an f3d file). If there is no internet connection, you can work offline for a while, the files will be synchronized the next time you connect to the internet. However, the first registration must be done online. + +Due to its clear and understandable usability, Fusion 360 is considered a comparatively easy-to-learn CAD software, which makes it a widely used and popular program in maker communities. + +**Registration and download for personal use:** https://www.autodesk.de/products/fusion-360/personal + +

+ + +

+ +

+[11] +[12] Autodesk Fusion 360: User Interface +

+ + + +## 3D graphics and modeling programs + +In contrast to CAD programs, which are used more for technical product development, 3D graphics programs are aimed more at artistic or design-related applications, e.g. for creating figures, vases, jars or other complex shapes. + +So-called sculpting tools are often used here, with which 3D objects can be precisely deformed, similar to pottery with clay. The millimeter-precise dimensioning and construction of rather angular parts, such as technical components in CAD programs, is less important than the freedom in the shape and design of the 3D object. + +Other functions of 3D graphics programs are e.g. texturing, animation (for animated films or video games) and rendering, e.g. for staging an object or product in a certain environment and exposure in a so-called scene. Many 3D graphics programs can export the models as an STL file, with which they can be 3D printed. + +

+ + +

+ +

+[13] Sculpting in the software Blender - +[14] Rendering of cooking pots in Blender +

+ + + +### Examples of 3D graphics and 3D modeling programs + +Here is a selection of some popular 3D graphics and 3D modeling programs that are free to use: + +#### Blender + +Blender is a 3D graphics suite released as "Free and open-source software". The software suite includes functions for modeling, texturing and animation. Blender is a program that is very popular in the professional as well as in the hobby area, is considered to be particularly sophisticated open-source software and the basics are relatively easy to learn. + +**Download:** https://www.blender.org/ + +

+ + +

+ +

+[15] Blender user interface - +[16] Sculpting in Blender +

+ + + +#### Tinkercad + +Tinkercad is a free, browser-based web app that can be used for 3D design, but also for electronics and programming. It is relatively easy to use and is primarily aimed at children, young people and use in school lessons. But Tinkercad is also interesting for adults who don't want to go through the trouble of learning a complex CAD or 3D graphic design program. + +Although Tinkercad appears to have "CAD" in its name, calling Tinkercad a CAD program would be a bit inappropriate. Although Tinkercad is good for creating simple 3D models, the system quickly reaches its limits as soon as you want to develop more complex technical products or 3D figures. The software is more geared towards simple operation than functionality, which is why the modeling process differs fundamentally from common CAD programs. STL export for 3D printing is possible with Tinkercad. + +Like Fusion 360, Tinkercad belongs to the Autodesk company and requires the registration of a (free) user account. However, no software needs to be downloaded or installed, the application runs directly in the browser. + +**Registration and application:** https://www.tinkercad.com/ + +

+ + +

+ +

+[17] Tinkercad user interface (in browser) - +[18] 3D design of a caliper in Tinkercad +

+ +# License information + +**Author:** Oskar Lidtke, https://github.com/orcular-org/ + +Creative Commons License
Except where otherwise noted, this work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License (CC BY-SA 4.0). + +See best practices for [attribution](https://wiki.creativecommons.org/wiki/Best_practices_for_attribution) and [marking your own work](https://wiki.creativecommons.org/wiki/Marking_your_work_with_a_CC_license) with a CC license. + +For attribution and licenses of the images used, see the section below. + + +# Image references + + +**[1]** Gsuter.png (cropped) - **Image license:** [CC BY 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/) - **Source:** https://wiki.freecad.org/File:Gsuter.png + + +**[2]** 3D Viewport, a Blender 2.93.4.png (cropped) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:3D_Viewport,_a_Blender_2.93.4.png + + +**[3]** PartDesign Pad example (adapted) - **Image license:** [CC BY 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/) - **Source:** https://wiki.freecad.org/File:PartDesign_Pad_example.svg + + +**[4]** PartDesign Revolution example (adapted) - **Image license:** [CC BY 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/) - **Source:** https://wiki.freecad.org/File:PartDesign_Revolution_example.svg + + +**[5]** PartDesign Pocket example (adapted) - **Image license:** [CC BY 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/) - **Source:** https://wiki.freecad.org/File:PartDesign_Pocket_example.svg + + +**[6]** GGTuto1 4 - **Image license:** [CC BY 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/) - **Source:** https://wiki.freecad.org/File:GGTuto1_4.PNG + + +**[7]** FreeCAD-20.1 (cropped) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:FreeCAD-20.1.png + + +**[8]** TechDraw Workbench Example - **Image license:** [CC BY 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/) - **Source:** https://wiki.freecad.org/File:TechDraw_Workbench_Example.png + + +**[9]** Asm3 1 relnotes 0.20 - **Image license:** [CC BY 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/) - **Source:** https://wiki.freecad.org/File:Asm3_1_relnotes_0.20.jpg + + +**[10]** screenshot-07.jpg (cropped) - **Image license:** [CC BY 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/) - **Source:** https://www.freecad.org/ (home page) [License info for freecad.org](https://wiki.freecad.org/Licence) + + +**[11]** CAM Fusion 360 - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:CAM_Fusion_360.png + + +**[12]** 3D Design by fusion 360 - **Image license:** [CC BY-SA 2.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/) - **Source:** https://www.flickr.com/photos/kenming_wang/32276624594 + + +**[13]** sculpt01.jpg - **Image license:** [CC BY-SA 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) - **Source:** https://www.blender.org/features/sculpting/ (Attribution: Blender Foundation – www.blender.org - [License info for blender.org](https://www.blender.org/about/website/) ) + + +**[14]** Kochtöpfe erstellt und gerendert in Blender-Cycles - **Image license:** [CC BY-SA 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.de) - **Source:** https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Kocht%C3%B6pfe_in_Blender-Cycles_gerendert.png + + +**[15]** Sculpting Mode Example - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://docs.blender.org/manual/en/latest/sculpt_paint/sculpting/introduction/general.html#id + + +**[16]** sculpt-paint_sculpt_multires_example.png (cropped) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://docs.blender.org/manual/en/latest/sculpt_paint/sculpting/introduction/adaptive.html#multiresolution + + +**[17]** Practice 3 D printing - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Windmill_3_D_printing.png + + +**[18]** Caliper, drawn with Tinkercad - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://en.wikipedia.org/wiki/File:Schuifmaat_bottom_mechaniek.png diff --git a/src/pages/en/academy/3dmodels/3dmodels.mdx b/src/pages/en/academy/3dmodels/3dmodels.mdx deleted file mode 100644 index cf50e27d..00000000 --- a/src/pages/en/academy/3dmodels/3dmodels.mdx +++ /dev/null @@ -1,25 +0,0 @@ ---- -title: Existing 3D Models -img: https://images.unsplash.com/photo-1660912354460-6e6c83e6d59f?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=1964&q=80 -order: 2 -layout: "@layouts/AcademyContent.astro" -teaser: Here you will find a list of websites where you can download existing 3D files. ---- - -## Introduction - -You can download existing cad-files from a lot of different websites. Here you a few online CAD libraries and search engines. - -## Online CAD libraries - -- https://www.instructables.com -- https://www.thingiverse.com -- https://grabcad.com/library -- https://www.traceparts.com/en - -## Search engines for CAD-models - -- https://www.yeggi.com -- https://www.stlfinder.com -- https://3dmdb.com -- https://www.3dfindit.com diff --git a/src/pages/en/academy/3dmodels/3dmodelsinternet.mdx b/src/pages/en/academy/3dmodels/3dmodelsinternet.mdx new file mode 100644 index 00000000..e4c5af5c --- /dev/null +++ b/src/pages/en/academy/3dmodels/3dmodelsinternet.mdx @@ -0,0 +1,78 @@ +--- +title: 3D Models from the Internet +img: https://images.unsplash.com/photo-1633899306328-c5e70574aaa2?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2069&q=80 +order: 3 +layout: "@layouts/AcademyContent.astro" +teaser: In this module you will find helpful information about 3D Models from the Internet. +--- + +## Downloading finished 3D models + +Instead of creating your own 3D models, you can also download ready-made models from the Internet, edit them if necessary and then use them for 3D printing, for example. Various websites offer a huge selection from simple objects to complex multi-part products. + +Two well-known and popular websites for downloadable 3D printing models are: +- Thingiverse https://www.thingiverse.com +- Printables https://www.printables.com + +When downloading 3D models from such platforms, you should pay attention to which license was used. This is not so important for private use, but if you want to use an object commercially or publish it in a modified form, you should definitely familiarize yourself with the topic of "Creative Commons licenses" and check under which license the file is published - or whether it might not have a license at all. The license is usually specified directly on the model's respective download website (more on the subject of licenses below). + +### Vector graphics for laser cutting and editable 3D/CAD models + +The platforms mentioned above are usually for sharing 3D models for 3D printing, i.e. usually you will find STL files. The disadvantage of STL files is that they are not easily editable and modifiable. Some designers also publish editable files that can be opened and edited in the appropriate CAD or 3D modeling software (more on this topic in the [3D printing basic learning module](/en/academy/digitalproduction/3dprinting)). + +If you are specifically looking for such projects, it is advisable to simply enter the name of the software in the search bar of the platform, e.g. "FreeCAD", "Blender", "Fusion 360" or similar. - This way you will often find projects that include the original file. + +Even though the platforms are actually focused on 3D printing, you can also find lasercut files or projects that consist of lasercutting and 3D printing combined. If you enter "lasercut" or "lasercutting" in the search bar, you will find many such projects, including vector graphics files (more on this topic in the [laser cutting basic learning module](/en/academy/digitalproduction/lasercutting)). + +## Open Licenses and Creative Commons + +Creative Commons (CC) is a US-based non-profit organization that publishes various standard license agreements that are valid worldwide. In principle, CC licenses can be applied to all works that are usually subject to copyright – e.g. texts, images, pieces of music, videos or even 3D models. Many 3D models on the above platforms have a CC license. + +Anyone who creates a work, i.e. who is the author, can determine when it is published (e.g. on a website) whether and with which license the work is provided. As a rule, the corresponding license information can be found on the same website on which it is published. + +The license grants certain rights to all people who download the work. If the work is published without a license, these rights do not exist or the respective copyright laws apply. + +CC licenses are just one option - there are also other license models, e.g. GNU General Public License (GNU GPL). However, due to their simplicity, clear comprehensibility and wide awareness, CC models have proven themselves. + +### Different types of CC licenses + +Depending on which rights you want to grant, there are different CC rights modules that you can choose and combine: + +| Icon | Abbreviation | Module name | Explanation | +| - | - | - | - | +| ![grafik](images/academy/3dmodels/3dmodelsinternet/1_BY.png) | BY | Attribution | The name of the author must be mentioned. | +| ![grafik](images/academy/3dmodels/3dmodelsinternet/2_NC.png) | NC | Non-Commercial | The work may not be used for commercial purposes. | +| ![grafik](images/academy/3dmodels/3dmodelsinternet/3_ND.png) | ND | No Derivatives | The work must not be altered. | +| ![grafik](images/academy/3dmodels/3dmodelsinternet/4_SA.png) | SA | Share Alike | The work must be redistributed under the same license after modifications. | + +

Rights modules at Creative Commons - table from: https://de.wikipedia.org/wiki/Creative_Commons#Die_Rechtemodule - (CC BY-SA 3.0)

+ + +The combination of several modules results in different licenses, e.g. the "CC BY-SA 4.0" license means that the work may be shared and modified as long as the author is named (BY), including a link to the source and the license, and the republished (or modified, if applicable) work is released under the same license (in this case also under CC BY-SA). Since no "NC" module is included, commercial use is also permitted. The "4.0" indicates the version of the license. A full description of this license can be found at https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.en + +If you are the author of a 3D model or other work and would like to use a CC license for publication, it is relatively easy to do so via the website https://creativecommons.org/choose. +With this tool, you can select the desired license properties and then get the corresponding CC abbreviation and a link to the license displayed. You can then inculde this in the place where the work is published. + +### Why permission for commercial use is important + +At this point, a widespread problem in connection with Creative Commons licenses should be pointed out. Many authors publish their works with a "non-commercial" license (NC), which excludes the commercial use of the work. + +A [brochure](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/51/Freies_Wissen_dank_Creative-Commons-Lizenzen_Folgen%2C_Risiken_und_Nebenwirkungen_der_Bedingung_nicht-kommerziell_%E2%80%93_NC.pdf) (only available in German) [(CC BY-SA 3.0 DE)](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/de/) published by Wikimedia Germany, Creative Commons Germany and iRights.info states: + +> „Die populärsten Lizenzen (...) tragen das Kürzel NC für "noncommercial – keine kommerzielle Nutzung" (...). Viele, die intuitiv zu den eingeschränkten Lizenzen greifen, tun dies aus dem durchaus nachvollziehbaren Wunsch heraus, der ungewollten und unkontrollierbaren kommerziellen Ausbeutung ihres Schaffens vorzubeugen. Die zahlreichen, ebenfalls ungewollten Nebenwirkungen aber, die das mit sich bringt, kennen nur wenige.“ + +> **"The most popular licenses (...) bear the abbreviation NC for "noncommercial - no commercial use" (...). Many who intuitively reach for the restricted licenses do so out of an understandable desire to prevent the unwanted and uncontrollable commercial exploitation of their work. However, only a few people are aware of the numerous, likewise unwanted side effects that this entails.”** + +The full brochure can be found [here](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/51/Freies_Wissen_dank_Creative-Commons-Lizenzen_Folgen%2C_Risiken_und_Nebenwirkungen_der_Bedingung_nicht-kommerziell_%E2%80%93_NC.pdf) (only available in German). [(CC BY-SA 3.0 DE)](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/de/) + +The most important problems in brief: Many people are not aware that the use of NC licenses also affects publication on e.g. Wikipedia or privately operated websites, even if one would not suspect commercial use at first glance. While Wikipedia is fundamentally non-profit and non-commercial, difficulties can arise as Wikipedia is integrated into, for example, search engines, which in turn belong to commercial companies. A website operated privately or by a non-profit association that uses advertising banners is also considered commercial and may not use NC works. + +NC licenses often create annoying and unwanted restrictions in the area of media use with Creative Commons licenses and open source software and hardware, while concerns about commercial exploitation by companies are often unfounded. So before considering an NC license it is worth reading the brochure. + +# License information + +**Author:** Oskar Lidtke, https://github.com/orcular-org/ + +Creative Commons License
Except where otherwise noted, this work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License (CC BY-SA 4.0). + +See best practices for [attribution](https://wiki.creativecommons.org/wiki/Best_practices_for_attribution) and [marking your own work](https://wiki.creativecommons.org/wiki/Marking_your_work_with_a_CC_license) with a CC license. \ No newline at end of file diff --git a/src/pages/en/academy/3dmodels/3dscanning.mdx b/src/pages/en/academy/3dmodels/3dscanning.mdx index 0a306540..67af91db 100644 --- a/src/pages/en/academy/3dmodels/3dscanning.mdx +++ b/src/pages/en/academy/3dmodels/3dscanning.mdx @@ -1,16 +1,183 @@ --- title: 3D Scanning -img: https://images.unsplash.com/photo-1612888077748-00e3a1bd7aad?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2070&q=80 -order: 3 +img: https://images.unsplash.com/photo-1633899306328-c5e70574aaa2?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2069&q=80 +order: 2 layout: "@layouts/AcademyContent.astro" -teaser: In this module you will learn about 3D-scanning. +teaser: In this module you will find helpful information about 3D Scanning. --- -## Resources +## Introduction -- Beginners guide to 3D scanning -- Meshmixer clean a scan -- Cleaning up a 3D scan with Meshmixer +3D scanning refers to various processes in which the surfaces of real objects, people or environments are recorded with special devices in such a way that a digital 3D model is created. 3D scanning is used in many areas, e.g. in the film industry, in terrain and building surveying or in the form of reverse engineering, i.e. the reproduction of existing technical components. +In the context of fab labs and maker communities, 3D scanning methods are primarily used to create three-dimensional human models (so-called "3D selfies"), to replicate figures, toys, and the like, as well as for the reproduction of spare parts. Real objects can be produced from the 3D scanned models in fab labs, for example with 3D printers. +Depending on the 3D scanning method used, either colorless (monochrome) 3D models are created - i.e. only the surface of the object is captured - or colored models that capture the colors and structure of the object or person and overlay them as a texture on the 3D model, creating a relatively realistic image of the real object. +

+ + +

+ +

+[1] 3D selfie: Person model created via 3D scanning and 3D printing - +[2] 3D scanned model of a statue rendered in MeshLab software +

+ +

+ +

+ +

+[3] Photogrammetry: A 3D scanning method using a photo camera +

+ + + + +## Processes and technologies + +There are different 3D scanning methods, of which two in particular stand out in the hobby sector and in fab labs: +- Laser scanning +- Photogrammetry + +There are also devices that use a combination of laser scanning and photogrammetry or other methods. + +### Laser scanning + +With laser scanning, the surfaces to be recorded are scanned in a line or grid pattern with a laser beam. The laser radiation reflected from the surface hits sensors, whereupon the respective distance and position of the scanned points is calculated from the measurement data obtained in this way. Software uses this data to create a three-dimensional model of the surface. + +### Photogrammetry + +In photogrammetry, the object to be captured is first photographed from many different angles, either with a single camera or with many cameras simultaneously. + +If only a single camera is used, you have to move it around the object - by hand or mechanically with a robotic arm - and take as many photos as possible from many different perspectives. The object or person should not move if possible. It is also possible to use a turntable on which the object is placed and rotated so that the camera only has to be moved in the vertical position. + +When using multiple cameras, they can be placed at different angles around the object or person. The cameras are then all triggered at the same time. + +Software recognizes differences and similarities in the images, finds the same points on different images and calculates the respective position of each point in three-dimensional space. A 3D model of the surface is generated from this position data. In addition, the color points (pixels) of the individual photographs can be laid over the 3D model as a texture. + +

+ + +

+ +

+[4] Photogrammetry with the software Meshroom - +[5] Meshroom2Blender - an extension for the 3D graphics software Blender +

+ + +### Device types + +Devices for 3D scanning come in different forms, e.g. as handheld devices that you carry around the object to capture it from different angles. There are also smartphone apps that allow you to use your phone camera for photogrammetry 3D scanning. Most good apps are usually paid or only available for free to a limited extent. + +Especially for 3D selfies of people or groups of people, there are booths that are equipped with a large number of cameras that capture people from all directions. Since all cameras are triggered at the same time, this method is very quick and the people photographed only have to stay still for a very short time. + +

+ + +

+ +

+[6] Handheld 3D scanner with laser scanner and integrated camera for texturing - +[7] 3D photo booth: There are many cameras in the wall that all fire at the same time, taking pictures of the person in the center from different angles. +

+ + + +## Processing of a scanned 3D model + +### Post processing + +With many 3D scanning methods, the 3D model still has to be processed in software before it can be used for 3D printing, for example. + +Depending on the process, the model is initially available either as a polygon mesh or as a point cloud and must be put together, cleaned and smoothed into a clean model using software. + +

+ + +

+ +

+[8] Example of a polygon mesh - +[9] Example of a point cloud (created by photogrammetry) +

+ + +### Software + +In the field of 3D scanning, the following **software** is available, among others: + +- [Meshroom](https://alicevision.org/#meshroom): Free, open-source 3D reconstruction software based on the [AliceVision Framework](https://alicevision.org/), a software package for photogrammetry applications. +- [MeshLab](https://www.meshlab.net/): Free open-source software for editing, cleaning, rendering, texturing and converting 3D scanned mesh 3D models. +- [3DF Zephyr](https://www.3dflow.net): A program with one [free](https://www.3dflow.net/3df-zephyr-free/) and several paid versions for photogrammetry, i.e. for generating 3D models from several 2D frames. +- [ReconstructMe](https://www.reconstructme.net): Software for creating 3D selfies with your own camera - both free and paid versions are available. + +### Hardware + +For fab labs and makers there are, among others, the following **devices and hardware projects** (partly open-source hardware): +- [OpenScan](https://www.openscan.eu/) - ([GitHub-Seite](https://openscan-org.github.io/OpenScan-Doc/)) +- [FabScan](https://fabscan.org) +- [MakerScanner](http://www.makerscanner.com/) + +There are also professional devices, but they are very expensive and are usually only used by companies, but some fab labs also have such devices. + +### 3D printing from 3D scanned models + +Once you have cleaned up a 3D scanned model and transferred it to a 3D printable format, e.g. STL (more on this in the [3D printing basic learning module](/en/academy/digitalproduction/3dprinting)), you can simply print it out as a single color object using an FDM 3D printer. When using a multicolor 3D printer, a multicolor figure can also be printed - with a few colors and limited accuracy. + +If you want to get a very detailed 3D printed figure with many colors and high accuracy of the surface optics, a simple FDM 3D printer (FDM = Fused Deposition Modeling, more about it [here](/en/academy/digitalproduction/3dprinting)) is not enough. Commercial providers of 3D selfies usually use a different 3D printing technology: binder jetting. In this 3D printing process, a powder is applied and bonded with a liquid binding agent. The resulting figures often have a look reminiscent of sandstone, as well as a large variety of colors and attention to detail. + +

+ +

+ +

+[10] 3D printed model of a 3D selfie +

+ + +Finally, there is also the option of subsequently processing and painting a figure printed in one color (preferably white) from the FDM 3D printer. + +# License information + +**Author:** Oskar Lidtke, https://github.com/orcular-org/ + +Creative Commons License
Except where otherwise noted, this work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License (CC BY-SA 4.0). + +See best practices for [attribution](https://wiki.creativecommons.org/wiki/Best_practices_for_attribution) and [marking your own work](https://wiki.creativecommons.org/wiki/Marking_your_work_with_a_CC_license) with a CC license. + +For attribution and licenses of the images used, see the section below. + +# Image references + + +**[1]** 3D selfie in 1-20 scale as received from Shapeways, the printer company for Madurodam's Fantasitron IMG 4557 FRD.jpg - **Image license:** [CC BY-SA 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:3D_selfie_in_1-20_scale_as_received_from_Shapeways,_the_printer_company_for_Madurodam%27s_Fantasitron_IMG_4557_FRD.jpg + + +**[2]** MeshLabv121 david.png - **Image license:** [GNU General Public License](https://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.html.en) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:MeshLabv121_david.png + + +**[3]** Balkan Heritage Field School (photogrammetry course) at Stobi, Republic of Macedonia (cropped) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Balkan_Heritage_Field_School-5.jpg + + +**[4]** buddha_dataset.png - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://alicevision.org (home page) + + +**[5]** meshroom2blender.jpg - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://alicevision.org (home page) + + +**[6]** VIUscan handheld 3D scanner in use.jpg - **Image license:** [CC BY 2.0](https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/deed.en) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:VIUscan_handheld_3D_scanner_in_use.jpg + + +**[7]** 3D-scanning photo booth for 3D selfies at the Doob NY SOHO store. - **Image license:** [CC BY-SA 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Doob_NY_SOHO_3D_selfie_photo_booth_IMG_4939_FRD.jpg + + +**[8]** An example of a polygon mesh. - **Image license:** [Public domain](https://en.wikipedia.org/wiki/Public_domain) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dolphin_triangle_mesh.svg + + +**[9]** TuxaufRasen-Photogrammetriepunktwolke.png - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:TuxaufRasen-Photogrammetriepunktwolke.png + + +**[10]** Madurodam Shapeways 3D selfie in 1 20 scale after a second spray of varnish FRD.jpg - **Image license:** [CC BY-SA 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Madurodam_Shapeways_3D_selfie_in_1_20_scale_after_a_second_spray_of_varnish_FRD.jpg diff --git a/src/pages/en/academy/digitalfabrication/3dprinting.mdx b/src/pages/en/academy/digitalfabrication/3dprinting.mdx deleted file mode 100644 index 344b9e26..00000000 --- a/src/pages/en/academy/digitalfabrication/3dprinting.mdx +++ /dev/null @@ -1,17 +0,0 @@ ---- -title: 3D Printing -img: https://images.unsplash.com/photo-1633899306328-c5e70574aaa2?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2069&q=80 -order: 1 -layout: "@layouts/AcademyContent.astro" -teaser: In this module you will find helpful information about 3D printing. ---- - -## Introduction - -- 3D printing -- What is 3D printing? - - -## 3D printing design rules - -- 3D printing design rules diff --git a/src/pages/en/academy/digitalfabrication/cnc.mdx b/src/pages/en/academy/digitalfabrication/cnc.mdx deleted file mode 100644 index 4d371ba9..00000000 --- a/src/pages/en/academy/digitalfabrication/cnc.mdx +++ /dev/null @@ -1,31 +0,0 @@ ---- -title: CNC Milling -img: https://images.unsplash.com/photo-1624841970647-87dce8628d72?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2070&q=80 -order: 2 -layout: "@layouts/AcademyContent.astro" -teaser: In this module you will find helpful informations about CNC milling. ---- - -## Resources - -- Milling - -- How to choose a milling operation - -- End mill selection guide - -- Job settings image - -- Feeds & speeds explained - -- Dogbone joint - - -## Software -- VCarvePro - -- Fusion360 - - - - diff --git a/src/pages/en/academy/digitalfabrication/lasercutting.mdx b/src/pages/en/academy/digitalfabrication/lasercutting.mdx deleted file mode 100644 index 5552f3ec..00000000 --- a/src/pages/en/academy/digitalfabrication/lasercutting.mdx +++ /dev/null @@ -1,24 +0,0 @@ ---- -title: Laser cutting -img: https://images.unsplash.com/photo-1615286922420-c6b348ffbd62?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2070&q=80 -order: 3 -layout: "@layouts/AcademyContent.astro" -teaser: In this module you will learn about laser cutting. ---- - -## Resources - -- Laser cutting lesson on makersplus - -- Laser cutter kerf - -- Laser cutter joints - -- Laser cutter live hinges - -- Laser cut box tool - - - - - diff --git a/src/pages/en/academy/digitalfabrication/vinyl.mdx b/src/pages/en/academy/digitalfabrication/vinyl.mdx deleted file mode 100644 index a5db54d2..00000000 --- a/src/pages/en/academy/digitalfabrication/vinyl.mdx +++ /dev/null @@ -1,13 +0,0 @@ ---- -title: Vinyl cutting -img: https://images.unsplash.com/photo-1500576992153-0271099def59?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2069&q=80 -order: 4 -layout: "@layouts/AcademyContent.astro" -teaser: In this module you will find helpful informations about vinyl cutting. ---- - -## Resources - -- Vinyl cutter lesson on makersplus - -- Vinyl cutter transfer cut parts \ No newline at end of file diff --git a/src/pages/en/academy/digitalproduction/3dprinting.mdx b/src/pages/en/academy/digitalproduction/3dprinting.mdx new file mode 100644 index 00000000..2ee20e21 --- /dev/null +++ b/src/pages/en/academy/digitalproduction/3dprinting.mdx @@ -0,0 +1,574 @@ +--- +title: 3D Printing +img: https://images.unsplash.com/photo-1633899306328-c5e70574aaa2?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2069&q=80 +order: 1 +layout: "@layouts/AcademyContent.astro" +teaser: In this module you will find helpful information about 3D Printing. +--- + +## Introduction + +3D printing refers to many different processes in which a device (3D printer) creates material, three-dimensional objects. In most cases, the objects are first designed in software as a 3D model and then sent to the 3D printer. + +There are small, relatively inexpensive 3D printers for the home or for fab labs that print mostly from plastic, but also larger printers up to large systems that can print entire buildings, at least the basic structure of walls, from concrete. Some 3D printers can also print metal or food like chocolate - the range of 3D printing processes is very wide. + + +

+ + +

+ +

+ [1] DIY 3D printer with open hardware license - + [2] Prusa 3D Printer +

+ + +

+ + +

+ +

+ [3] BigFDM 3D printer for large models up to 80 x 80 x 90 cm - + [4] 3D printing houses +

+ +The most widespread and popular 3D printers are those that work according to the so-called FDM process. This basic learning module will therefore initially only deal with FDM printers. + +The second most common type of 3D printers in fab labs besides the FDM process are probably the SLA printers. However, these are more difficult to use and therefore less suitable for beginners than FDM printers, so it is recommended to start with FDM first. + +FDM stands for "fused deposition modeling". This means that a material, usually plastic, is heated by the 3D printer, melted in the process, and then applied in layers. The layers cool shortly thereafter, causing them to bond together to form a solid object. Objects printed with FDM can be easily recognized by the typical layers, which are usually only a fraction of a millimeter thick. + + + +

+ + +

+ +

+ [5] 3D printing - + [6] 3D printed object with visible layers +

+ + +This is why 3D printing is also classified as "additive manufacturing", since objects are created by adding new material. In contrast, there is also "subtractive manufacturing", i.e. manufacturing processes in which an existing material is separated or something is "taken away", e.g. by [laser cutting](/en/academy/digitalproduction/lasercutting) or [CNC milling](/en/academy/digitalproduction/cncmilling). + +FDM 3D printers can be used, for example, to print decorative objects such as figurines or vases, small toys, personalized name tags and key chains, models for demonstration purposes (e.g. of machines or buildings), spare parts for existing products (e.g. drawer handles or rotating knobs for music systems), everyday helpers such as towel hooks or functional parts such as housings for electronic devices, bottle openers or even components for 3D printers. + +

+ + +

+ +

+ [7] 3D printed speaker housing - + [8] 3D printed model of a turbine +

+ +

+ + +

+ +

+ [9] 3D printed bowl - + [10] Various 3D printed objects +

+ +

+ + + +

+ +

+ [11] - + [12] - + [13] Various 3D printed objects +

+ + + + +## Basics +### Filament + +The basic material needed for an FDM 3D printer is called filament. A filament is a thin plastic wire wound on a spool. + +

+ + +

+ +

+ [14] Different spools of filament - + [15] Filament spool +

+ +Filaments come in a wide variety of colors and materials. +The most common 3D printing material is PLA. It is cheap, easy to print, suitable for most applications and therefore also for beginners. + +PLA is a type of plastic and stands for "polylactic acid". + +Here is a brief overview of the most common materials for FDM 3D printers and the main advantages and disadvantages: + +- **PLA:** Inexpensive, easy to print, good for beginners, ideal for decorative objects or components with low loads; good recyclability. +- **PETG / PET-G:** More robust than PLA, good for functional components that need to withstand high forces/loads; easier to print than ABS; slightly stronger than ABS. +- **PET:** Rather rarely found as 3D printing filament, less suitable than PET-G; very well recyclable; can be produced from PET bottles, for example. +- **ABS:** Similar to PETG in load capacity, higher heat resistance than PETG; emits unhealthy fumes during printing, well ventilated room required; difficult to print, enclosure and high heating bed temperature recommended. +- **ASA:** Considered the "successor" to ABS; less warping and evaporates less than ABS. +- **Nylon:** Particularly high mechanical and thermal resistance; difficult to print, more for advanced users; more expensive than other filament types; susceptible to moisture +- **TPU:** Flexible, "rubbery" material; can be easily deformed after printing; ideal for small tires, stamps, etc.; relatively difficult to print; more expensive than other types of filaments. + +Since every material has a different melting temperature, it is important to set this correctly in the printing process. The 3D printer heats the filament in the so-called extruder to a temperature at which it can be liquefied and printed well, while the heating bed is set to a temperature that ensures that the filament adheres well to it. For example, for PLA, it is common to use an extruder temperature of 200-230 °C and a heating bed temperature of 60 °C. However, these temperature recommendations can also differ depending on the manufacturer. It is best to check the specifications on the filament spool or in the enclosed data sheets and compare them with the settings in the slicer software (more [about slicing later](#slicer-software)). + +Filaments are mostly sold in 1.75 mm and 2.85 mm diameter variants, with 1.75 mm being the significantly more common variant. For larger 3D printers or those where the nozzle has been changed accordingly, the thicker 2.85 mm filament is used. + +Ordinary 3D printers can only print with one filament at a time, so if you want to print in a different color or with a different material, you have to change the filament spool. However, there are 3D printers that can print with two or more filaments at once. In this way, multicolored objects or objects made of different materials can be printed, e.g. by printing the support material (see more below, section [support material](#support-material-and-bridges)) from an easily removable material and the actual object from a stable material. + +

+ +

+ +

+ [16] Multicolor 3D Printing +

+ +### 3D printer components + +First of all, you should familiarize yourself with the basic structure of an FDM 3D printer. A typical FDM 3D printer is described here as an example. Most FDM printers are built in this or a similar way. Depending on the manufacturer and model, this setup may also differ, but the basic principles remain the same. + +

+ +

+ +

+ [17] The main components of a 3D printer +

+ +The most important component is the extruder, which can be thought of as similar to a "print head" in inkjet printers. + +

+ + +

+ +

+ [18] Simplified sectional view of an extruder with: (1) Filament - (2) Extruder with gears for filament feed - (3) Heated nozzle - + [19] Photo of an extruder +

+ + + +At the top of the extruder is an opening into which the filament wire is inserted. Inside the extruder, the filament is pulled in or pushed on down by two gears that control the "feed" of the filament. + +After that, the filament goes through a cooling section. A fan blows air against the cooling fins to cool the filament in this area. This prevents the filament from conducting heat upwards and melting in the area of the gears. Liquid filament could then no longer be pushed forward by the gear wheels. In the course of a 3D printing process, the fan may sometimes start and sometimes stop again. + +After the cooling section of the extruder, the filament moves further down through the so-called "hot end". There, the filament is heated, melted and liquefied to some extent. Finally, the viscous filament is pressed through a nozzle. The filament, which is e.g. 1.75 mm thick, is pressed through the nozzle to a much smaller diameter (usually approx. 0.4 mm). The emerging filament can now be used for layer-by-layer deposition, i.e. 3D printing. + +In order for the extruder to create objects in three-dimensional space, it must be able to move in all directions. This is why 3D printers have three motor-controlled axes: the X, Y and Z axes. + +The X and Y axes usually refer to movements in the horizontal base: +- X-axis: "left and right" +- Y-axis: "front and back" + +

+ + +

+ +

+ [20] X, Y and Z axis of a 3D printer - + [21] Top view of 3D printer with X and Y axis +

+ +
+ +The Z axis, on the other hand, refers to vertical movement: +- Z-axis: "top and bottom" + +
+ +

+ +

+ +

+ [22] Front view of a 3D printer with X- and Z-axis +

+ +The extruder often sits on a rod on which it can move to the left and right (i.e. in the X direction). This is controlled by a motor and a belt. + +For movements in the Y-axis, it is often not the extruder that is moved at all, but the heating bed - again by a motor and a belt. + +For the Z-axis, on the other hand, there are usually motor-controlled spindles that move the entire X-axis bar up and down. In some 3D printers, it is not the extruder (or the x-axis) that is moved up or down, but the heating bed. + +The printing process can now be imagined in such a way that a 3D printer initially functions like a "2D printer". Molten filament is pushed through the extruder's nozzle while the X and Y axes move at the same time. Thus, the printer "draws" the first, bottom layer onto the heated bed, "in 2D" so to speak. As soon as the first layer is ready, the extruder moves up a small distance (often only a fraction of a millimeter) in the z-direction and then "draws" the second layer on top of it. This continues until the top layer and thus the entire three-dimensional object is finished. + +### Calibration + +A newly purchased or newly assembled 3D printer must first be calibrated. Most 3D printers have a program for this that can be started via the settings. During calibration, the extruder moves to various points, moves along the x-, y- and z-axis once in their entire length and "scans" the heating bed. The measured values and coordinates are saved and it is ensured that the 3D printer is correctly aligned. + +Sometimes it may be necessary to recalibrate a 3D printer, e.g. after you have transported it or if you notice errors in the print results. + + +## Preparing a 3D print +### Digital 3D model + +First, you need a digital 3D model of the object you want to print. Such 3D models can either be modeled/designed by yourself (e.g. with CAD software) or you can download a ready-made model from the internet. Most model files are also small enough to be sent by e-mail, for example. Another way to create a 3D model is to 3D scan a real object or person. + +

+ +

+ +

+ [23] 3D model of a component created in FreeCAD +

+ + + +Other basic learning modules deal with the topics of [3D CAD modelling](/en/academy/3dmodels/3ddesign) (CAD = Computer Aided Design), [3D scanning](/en/academy/3dmodels/3dscanning) and [downloading models from websites.](/en/academy/3dmodels/3dmodelsinternet). + +Most 3D printers require files in STL format (or sometimes OBJ format) - i.e. with the file extension ".stl" or ".obj". However, STL is the more common file format. Almost every CAD software is able to export 3D models in STL format. In the case of downloaded files from the internet, one should first check whether it is in STL format. + +Before you can print the STL file, you have to process it in a so-called slicer software. In short, the slicer software creates many small, superimposed layers or slices based on the 3D model and calculates the control commands for the 3D printer, which then prints the model layer by layer on top of each other (a more detailed [description of slicing below](#slicing-testing-and-export)). + +### Slicer software + +There are many different slicer programs available. Many large and well-known 3D printer manufacturers have their own slicer software and usually offer them for free download via their website. Two examples (with download links): + +- PrusaSlicer https://www.prusa3d.com/page/prusaslicer_424/ +- UltiMaker Cura https://ultimaker.com/software/ultimaker-cura/ + +Many slicer programs are based on open source software, e.g. PrusaSlicer was developed on the basis of the open source software "Slic3r" and PrusaSlicer itself is thus also open source. + +Some smaller manufacturers of 3D printers also use slicer programs from the larger manufacturers and supply only a configuration file for this purpose, which adapts the slicer software to the 3D printer. + +In the slicer software you can see a preview of the heating bed and the imported 3D objects. With the software, the 3D objects to be printed can be duplicated (to print an object several times at once), virtually moved in space, rotated, scaled (enlarged/reduced), and placed in desired positions on the heating bed. + +

+ +

+ +

+ [24] Preparation of multiple objects for 3D printing in a slicer software (PrusaSlicer) +

+ + + +### Slicing, testing and export + +There are numerous settings in the slicer, although not all settings will be discussed in detail in this basic learning module. For a first, simple 3D print the standard settings are mostly sufficient. + +The most important setting is the material. If you want to print with PLA, for example, select "PLA" in the material setting or enter the recommended temperatures of the filament manufacturer. + +After importing the STL file(s) into the slicer, correctly rotating, aligning and setting the [support material](#support-material-and-bridges), you need to start slicing. + +Slicing is a process in the software that divides the 3D object into many thin slices that are layered on top of each other. The slices have exactly the height or thickness you have set, e.g. 0.15 mm (this parameter is usually called "layer height"). A layer is thus practically only "2D", while the layers stacked on top of each other together result in a 3D object. + +

+ + +

+ +

+ [25] Slicing of a 3D object for 3D printing (software: PrusaSlicer) - + [26] Layers (slices) in side view
(click images to enlarge) +

+ +However, the slicer software does much more than just the actual slicing at this point. It also generates the exact path of the extruder, i.e. the path that the extruder takes in each layer in the x and y direction and then also in the height direction (z). +In addition, support material is also generated during slicing, if you have set any (for more on this, see the section "Support material" below). + +After slicing has been performed, it is advisable to check the print run. Most slicers offer a preview or simulation function. This allows you to view the different layers (from the first, lowest layer to the last at the top) individually and also to display the extruder's path within each layer. + +

+ + +

+ +

+ [27] - + [28] Simulation of the 3D printing process with visible infill structure (software: PrusaSlicer) +

+ + +Once you have checked the slicing, you can export the file as a so-called "G-code" file. + +### G-code + +G-Code is a standardized file format that is used not only in 3D printing, but also in other manufacturing processes (e.g. [CNC milling](/en/academy/digitalproduction/cncmilling) or [laser cutting](/en/academy/digitalproduction/lasercutting)) verwendet wird. Basically, the G-code is there to "tell" the machine what to do, very precisely in many small individual steps and values. For example, the G-code tells the machine to heat up the hotend and the heating bed to a certain temperature, to move the 3D printer's extruder to a certain position (specified in X, Y, and Z coordinates), and to advance the filament, driven by the gears, and push it out of the nozzle. + +The G-code generated by the slicer software must be transferred to the 3D printer, whereby there are various options depending on the 3D printer model. Many 3D printers have an SD card slot or USB input. The G-code must then be copied to an SD card or USB stick, after which the storage medium is inserted into the 3D printer. However, there are also 3D printers that can be connected directly to the PC via cable. The printing process is then started directly from the PC. + +### Support material and bridges +Since 3D printing always requires material to be layered on top of each other, there can be problems if an object has so-called overhangs. A 3D printer cannot print "in the air". A wall to be printed must therefore ideally project upwards at a 90° angle, although slopes are also possible depending on the material (usually at angles of at least 45°). The edges of the layers then overlap a little. + +

+ +

+ +

+ [29] The layering angle should be at least 45 +

+ +

+ + +

+ +

+ [30] - + [31] Object with 45° bevel in PrusaSlicer +

+ + + +However, larger overhangs are not possible. Often this problem can be solved by rotating the object to a more favorable position in the slicer software. Many slicers have a function where you only have to click on one surface of the object on which it should be "placed". + +

+ +

+ +

+ [32] Above: Only the legs of the table can be printed, but the table top would have to be "printed in the air" (does not work).
Below: Simple solution: Turn the table over so that it is free of overhangs and prints well. +

+ + +For more complex shaped objects, it is possible that there is no overhang-free turning position. In this case, the slicer software can automatically generate so-called support material. This support material is mostly hollow and can usually be removed relatively easily after 3D printing, e.g. with fingers or pliers. + +

+ +

+ +

+ [33] 3D printed object with (removable) support material:
This dinosaur figure is a good example of a model that can't be printed without overhanging, no matter how you turn it - so support material is necessary. +

+ + +In addition, some 3D printers and slicers can also print so-called bridges if the conditions are right. In a bridge, the extruder stretches strings from one side of a base to the other. A "bridge" that is only attached on one side and hangs freely in the air at the other end is not possible. In addition, a bridge must not be too long or the distance between the bases too wide, otherwise the filament will have too little tension during printing and will hang down. For short distances, however, bridges are a very good way to print "in the air" without support material. + +

+ +

+ +

+ [34] Bridge in a slicer software (PrusaSlicer) +

+ + + +### Infill +In most cases, it is not necessary to print a completely solid plastic part at all. Only the outer shell of the 3D-printed object is solid, but inside the object is partly hollow and partly filled with a kind of grid structure. The percentage of the interior of an object that is filled with material can be set in slicers via the "infill" parameter. + +An infill of e.g. 15% (usual default value) means that the object is 15% filled with material, while the remaining 85% is hollow or filled with air. For most 3D printing projects, this is perfectly sufficient. Thus, the object weighs less, it prints in less time, and it uses less material than a solid object (infill 100%). Depending on the requirements, a lower or even a higher infill value can be set, e.g. if the object has to withstand heavy loads. + +

+ + +

+ +

+ [35] Visible infill (yellow) at differently set fill rates (slicer software: UltiMaker Cura) -
+ [36] Half-finished printed figure with visible infill structure +

+ + +## 3D printing process +### Before printing + +Before starting a 3D print, you should check whether the correct filament is used and whether there is enough filament on the spool. It is also advisable to clean the heating bed, e.g. with isopropanol or glass cleaner. This removes invisible grease residues that can be caused, for example, by touching the print bed with the fingers. Grease residues can cause the filament not to adhere properly to the print bed. + +Once you have transferred the finished G-code to the 3D printer and started 3D printing, you should observe the start of printing for a while and pause or cancel the process in case of problems. + + +### Leveling, skirt and brim +When starting a 3D print job, the 3D printer will usually first scan the heated bed at various points to calibrate the Z positions again (so-called "leveling"). + +After this, a line a few centimeters long is printed at the edge of the heating bed, the so-called "intro line" or "purge line". This process serves to "purge" the nozzle and ensures that the nozzle is fully filled with viscous filament, well flooded and ready for printing. If the 3D printer were to skip the purge line and start printing the object directly, it is possible that no filament would come out at the beginning or that it would come out very unevenly. + +

+ +

+ +

+ [37] Purge line at the edge of the heating bed: This line is drawn before the actual 3D printing begins in order to purge the nozzle and ensure an even filament flow. +

+ + + +Afterwards, an outer line is usually printed around the area where the objects are to be created, if this option is set. This so-called "skirt" gives an impression of the size of the objects to be printed right at the start of printing. In addition, the skirt allows you to see at an early stage whether the material adheres well and whether there are no visible problems with the quality, so that you can still cancel the print at that point if you are in doubt. + +

+ +

+ +

+ [38] Skirt on the edge of a 3D-printed object: The skirt is used to identify the outline before the actual printing begins, and it also stabilizes the flow in the nozzle. +

+ + + +With some materials it can be helpful to print an additional "brim" to stabilize the object during printing. The brim function can be activated and set in the slicer settings if required. + +### The first layer + +After printing the skirt and brim, the first layer of the object is printed. This should be observed closely. If you notice that the first layer is not clean, e.g. if the filament does not stick properly in some places (as indicated by small bumps in the layer), you should stop printing at this point, remove the material that has already been printed, clean the heating bed or recalibrate the Z-axis and restart printing. + +

+ + +

+ +

+ [39] - + [40] Successful first layer of a 3D print: The printing of the first layer should always be closely monitored and restarted if necessary in case of quality defects. +

+ +Otherwise, a failed first layer can result in the entire object becoming unclean or failing altogether later on. Since 3D printing can take several minutes or often even hours, it pays to ensure a good first layer before wasting a lot of time and material. + +### More layers + +In the course of 3D printing, you can observe how the further layers are applied. This will also reveal the interior of the object with the infill grid structure. + +If the first layer has turned out well, you can leave the 3D printer unattended without any problems. Whether you are allowed to leave the room or even print overnight must be discussed with the owner of the printer or the fab lab. + +### After printing + +Once the 3D print is finished, the extruder moves to a position where it will not interfere, so you can remove the object. Many 3D printers have a removable plate (e.g. made of spring steel sheet) on the print bed. This makes it easier to remove the objects because you can first remove the plate as a whole, then bend it slightly and easily release the objects from the plate. + +Finally, any supporting material must be removed. In addition, the object can be finished in various ways, e.g. sanded or treated with epoxy resin to improve the surface appearance. + +# License information + +**Author:** Oskar Lidtke, https://github.com/orcular-org/ + +Creative Commons License
Except where otherwise noted, this work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License (CC BY-SA 4.0). + +See best practices for [attribution](https://wiki.creativecommons.org/wiki/Best_practices_for_attribution) and [marking your own work](https://wiki.creativecommons.org/wiki/Marking_your_work_with_a_CC_license) with a CC license. + +For attribution and licenses of the images used, see the section below. + + +# Image references + + +**[1]** DIY-3D-Drucker mit Open-Hardware-Lizenz [(Repository)](https://gitlab.fabcity.hamburg/hardware/interfacer-osh-build-workshops/3-d-printer-hypercuboid) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[2]** Prusa i3 metal frame - **Image license:** [GNU Free Documentation License, Version 1.2](https://commons.wikimedia.org/wiki/Commons:GNU_Free_Documentation_License,_version_1.2) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Prusa_i3_metal_frame.jpg + + +**[3]** BigFDM 3D-Drucker [(Repository)](https://github.com/fab-machines/BigFDM) - **Image Source:** https://openlab-hamburg.de/ + + +**[4]** Eco-sustainable 3D printed house - **Image license:** [CC BY 2.5](https://creativecommons.org/licenses/by/2.5/deed.en) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Eco-sustainable_3D_printed_house_%22Tecla%22.jpg + + +**[5]** A photo of the printing head of a FELIX 3D Printer in action - **Image license:** [CC BY-SA 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Felix_3D_Printer_-_Printing_Head_Cropped.JPG + + +**[6]** 3DBenchy - **Image license:** [CC BY 2.0](https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/) - **Source:** https://flic.kr/p/rVrSsc + + +**[7]** Lautsprecher aus 3D Drucker - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mg_4327-20171101-3d-lautsprecher.jpg + + +**[8]** A Jet Engine turbine printed from the Howard Community College Makerbot - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:HCC_3D_printed_turbine_view_1.jpg + + +**[9]** 3D printing a yarn bowl - **Image license:** [CC BY 2.0](https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/) - **Source:** https://www.flickr.com/photos/ruthanddave/49896309407 + + +**[10]** Verschiedene 3D-gedruckte Objekte - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[11]** 3D-gedrucktes Objekt - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[12]** 3D-gedrucktes Objekt - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[13]** 3D-gedrucktes Objekt - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[14]** Makerbot Store, Manhattan (NY, USA) - **Image license:** [CC BY 2.0](https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/deed.en) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Makerbot_Store,_Manhattan_(NY,_USA)_(8764959982).jpg + + +**[15]** ABS filament spool - **Image license:** [GNU Free Documentation License, Version 1.2](https://commons.wikimedia.org/wiki/Commons:GNU_Free_Documentation_License,_version_1.2) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:ABS_filament_spool.jpg + + +**[16]** 3DBenchy created using color mixing on an FDM printer - **Image license:** [GNU Free Documentation License, Version 1.2](https://commons.wikimedia.org/wiki/Commons:GNU_Free_Documentation_License,_version_1.2) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:3DBenchy_created_using_color_mixing_on_an_FDM_printer.jpg + + +**[17]** Die wichtigsten Komponenten eines 3D-Druckers (3D-Modell erstellt in FreeCAD) - [3DBenchy attribution](https://www.3dbenchy.com/license/) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[18]** Filament Driver diagram of a 3D printer (FDM). 1 Filament. 2 Filament Driver (Extruder). 3 Heated Nozzle. 4 Print. 5 Build Platform. (cropped) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://en.wikibooks.org/wiki/File:Filament_Driver_diagram.svg + + +**[19]** Taz 5 3D Printer (16721682637).jpg - https://www.sparkfun.com/products/retired/13300 - **Image license:** [CC BY 2.0](https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/deed.en) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Taz_5_3D_Printer_%2816721682637%29.jpg + + +**[20]** X-, Y- und Z-Achse eines 3D-Druckers - [3DBenchy attribution](https://www.3dbenchy.com/license/) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[21]** Draufsicht eines 3D-Druckers mit X- und Y-Achse - [3DBenchy attribution](https://www.3dbenchy.com/license/) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[22]** Frontansicht eines 3D-Druckers mit X- und Z-Achse - [3DBenchy attribution](https://www.3dbenchy.com/license/) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[23]** 3D-Modell eines Bauteils, erstellt in FreeCAD - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[24]** Vorbereitung mehrerer Objekte für den 3D-Druck in einer Slicer-Software (PrusaSlicer) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[25]** Slicing eines 3D-Objekts für den 3D-Druck (Software: PrusaSlicer) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[26]** Schichten (slices) in Seitenansicht (Software: PrusaSlicer) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[27]** Simulation des 3D-Druckablaufs mit sichtbarer Infill-Struktur (Software: PrusaSlicer) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[28]** Simulation des 3D-Druckablaufs mit sichtbarer Infill-Struktur (Software: PrusaSlicer) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[29]** Schichtwinkel beim 3D-Druck mindestens 45° - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) - **Adapted from:** An illustration demonstrating the effect of using a part-cooling fan 3D printing on a filament-based 3D printer. - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:3D_printing_calibration_part-cooling_fan_airflow.svg + + +**[30]** Objekt mit 45°-Schräge im PrusaSlicer - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[31]** Objekt mit 45°-Schräge im PrusaSlicer - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[32]** Objekt nicht 3D-druckbar, gedrehtes Objekt druckbar - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[33]** Kunststoffdino mit Stützstruktur Rapid Prototyping /Kunststoff schichtweise aufgetragen - **Image license:** [CC BY-SA 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rapid-dino.jpg + + +**[34]** Brücke in einer Slicer-Software (PrusaSlicer) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[35]** Different levels of infill denisity, as generated by Cura software (cropped, rearranged)- **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Infill_density.jpg + + +**[36]** 3D printed HULK (40% only power) (cropped) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:HULK_(40%25).jpg + + +**[37]** Purge line 3D-Druck - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[38]** Schürze (skirt) im 3D-Druck - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[39]** Erste Schicht 3D-Druck - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[40]** Erste Schicht 3D-Druck - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) diff --git a/src/pages/en/academy/digitalproduction/cncmilling.mdx b/src/pages/en/academy/digitalproduction/cncmilling.mdx new file mode 100644 index 00000000..66693133 --- /dev/null +++ b/src/pages/en/academy/digitalproduction/cncmilling.mdx @@ -0,0 +1,460 @@ +--- +title: CNC Milling +img: https://images.unsplash.com/photo-1633899306328-c5e70574aaa2?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2069&q=80 +order: 3 +layout: "@layouts/AcademyContent.astro" +teaser: In this module you will find helpful information about CNC Milling. +--- + +## Introduction + +Milling is a manufacturing process in which a rapidly rotating milling tool (also called a milling cutter) moves through a workpiece - e.g. a wooden board or a metal block - and removes material in the form of swarf (or chips). In this way, different shapes and components can be manufactured. + +

+ + +

+ + +

+[1] Milling tools - +[2] A milling machine in use - chips removed can be seen on the right of the picture +

+ +

+ +

+ + +

+[3] CNC milling of aluminum +

+ + + +The classic application is with milling machines, where the axis of rotation of the milling tool is rotated by an electric motor, while the movement of the cutter in space is performed by manual control with cranks or electrically controlled at the touch of buttons. + +When a milling machine is combined with a CNC (Computerized Numerical Control, sometimes just called "NC"), it is called a CNC milling machine - or often simply a "CNC mill" or CNC router. In this process, CNC code is first generated on the computer, either through human-written code or with the help of 3D CAD models and CAD/CAM software (more on this below). This NC code is then transferred to the machine, which executes all movements fully automatically according to the instructions in the program and produces the part. + +

+ + + +

+ +

+[4] CNC milling machine (open-source hardware) - +[5] Small desktop CNC milling machine (open-source hardware) - +[6] CNC milling machine in a fab lab (click images to enlarge) +

+ + +In addition to CNC mills, there are also other CNC machines, e.g. CNC lathes (for CNC turning). In these basic learning modules, however, the focus is on machines that are typically used in fab labs, these include CNC milling machines in particular. + +Compared to other typical digital manufacturing methods in fab labs, such as 3D printing or laser cutting, CNC milling is significantly more demanding and challenging. This is primarily due to the fact that a lot of preparation is required, especially on the software side, since a complex CAM program (more on this [below](#cam)) must first be modeled, in which all CNC operations and steps are defined individually. This requires some prior knowledge and is usually a bit more time-consuming than the preparation of 3D printing or laser cutting. In addition, you have to define parameters such as spindle speed and feed rate, for this you have to be familiar with materials and milling tools and often you have to calculate something. There is a lot to learn about CNC milling. In this basic learning module, however, only the most important basics are dealt with, which are important for the beginning in the hobby and fab lab area. + +The advantage of CNC milling over 3D printing and lasercutting is that you can also machine metals, such as aluminum or, depending on the machine, even steel. In addition, significantly thicker wood boards can be machined than with lasercutting. In contrast to lasercutting, not only flat, plate-shaped objects are possible, but also three-dimensional shapes. + +## Basics + +### Materials + +CNC milling machines in fab labs are mainly used to machine wood. Depending on the machine, aluminum or steel are also possible. Plastics offer another possibility, e.g. sheets of recycled plastic. + +

+ + +

+ + +

+[7] Wood can be well processed with CNC milling, for example, for parts of boxes or furniture. - +[8] Some CNC milling machines can also machine aluminum or even steel. +

+ +

+ + +

+ + +

+[9] - +[10] Many plastics can be CNC milled - here, for example, a "Precious Plastic" sheet made from recycled HDPE +

+ + + +### Types of CNC milling machines + +The most common CNC milling machine variant in fab labs is the 3-axis portal milling machine. In portal milling machines, the milling head is guided on a crossbeam between two uprights. The workpiece, e.g. a plate, lies on a horizontal surface and is screwed or clamped there. The milling tool always points vertically downwards and can be moved in three spatial axes: X-, Y- and Z-axis - hence the name "3-axis milling machine". The Z-axis usually refers to the vertical axis, i.e. the movement up and down. + +CNC milling machines were originally developed for industry and craft businesses and are relatively expensive. Some fab labs nevertheless have such expensive industrial machines, while others tend to use inexpensive hobby machines, of which there are now also many. There are also kits and instructions for building your own CNC milling machines. This often involves using a hand-held router and adding moving axes and a CNC control. + +In addition to 3-axis milling machines, there are also 4- and 5-axis milling machines. In addition to the three linear movement axes, one or two rotary axes are added. This is realized either by allowing the milling tool to rotate around the workpiece or by rotating the clamped workpiece - depending on the design of the machine. In this way, the milling machine can also work from the side or at an angle into the workpiece - making significantly more complex shapes possible. However, 4- and 5-axis milling machines of this type are more likely to be found in industry than in fab labs. + +

+ +

+ + +

+[11] A 5-axis CNC milling machine - The milling tool can move in three linear axes and additionally rotate around two axes - thus it is also possible to mill from the side and at an angle into the workpiece, making it possible to produce much more complex shapes than with 3-axis machines. +

+ + +A special project in the area of fab lab and maker communities is the Maslow CNC milling machine. The Maslow CNC is a project based on open-source hardware and software. Its unique feature is its design: The plate to be machined is not flat and horizontal, but almost vertical, slightly angled. This makes the machine particularly space-saving. A manually operated router is used as the centerpiece. This sits in a housing that hangs on two chains that are lengthened and shortened under motor control, allowing the router to move left, right, up and down across the slab. In addition, the Z-direction of the router is controlled, i.e. the vertical plunge into the slab. + +

+ + +

+ + +

+[12] The Maslow CNC machine stands slightly inclined, almost vertically, which makes it very space-saving. A router, which can actually be used for manual operation, hangs on two chains that are lengthened and shortened via motors - this controls the movement of the router. - +[13] In addition to wood, it is also possible to process plastic, for example (here: a "Precious Plastic" recycled plastic sheet). +

+ + + + +### Components of a CNC milling machine + +The most important components are the milling tool with motor-driven spindle, the guided and motor-controlled axes and the CNC control, whose functions have already been explained above. + +A so-called sacrificial plate made of wood or plastic is often attached as a base on the milling table for CNC milling. The reason is that the milling cutter often has to mill a little deeper than the lower edge of the workpiece in order to mill the part out of the workpiece block. In doing so, the tool mills a little bit into the sacrificial plate. The sacrificial plate has to be replaced after some time, since the workpieces eventually no longer lie completely flat but crooked due to the many grooves and can therefore no longer be machined accurately. + +Some CNC milling machines have an extraction system. Here, the chips are extracted directly at the workpiece and transported via a hose into a container. If such an extraction system is missing, the work surface must be regularly cleaned of chips, e.g. with a vacuum cleaner. + +More professional CNC milling machines have a device that sprays lubricant and coolant onto the milling tool. This is especially important when milling metals. + +

+ +

+ + +

+[14] Supply of cooling lubricant during milling through a ball joint hose +

+ + +### CAM + +Before the actual CNC milling, a digital control code must first be created that "tells" the machine what to do. +The beginning of this takes place in CAD/CAM software. CAD stands for Computer Aided Design. CAD software can therefore be used to design 3D models of components or objects (more on this in the [3D design and CAD basic learning module](/en/academy/3dmodels/3ddesign)). + +Next, CAM is carried out on the basis of a 3D CAD model. CAM stands for "Computer Aided Manufacturing". CAM software exists as stand-alone programs, but is often integrated as a module in a CAD program - this is then referred to as CAD/CAM software. + +In CAM, various CNC operations are defined on the basis of a CAD model, e.g. pockets, profiles or bores (drilled holes). In addition, important parameters such as spindle speed and feed rate are entered. Details on all these terms can be found in the next sections. + +In the [3D design and CAD basic learning module](/en/academy/3dmodels/3ddesign), the two software solutions FreeCAD and Autodesk Fusion 360 are presented - both programs are CAD/CAM software, so they can be used both to model parts and to prepare CNC milling of these parts. + +

+ +

+ + +

+[15] CAM in FreeCAD software: The red and green lines show the paths that the milling tool is to take - this is how the component shown here is created from a solid block of material. +

+ + + + +## Parameters and settings + + +### Milling tool shapes +Milling tools come in many different shapes, for different applications. The most common form, and the one most often used in the fab lab sector, is the end mill. The shank is the part of the tool that has no cutting edges and is clamped into the machine. + +

+ +

+ + +

+[16] Different milling tools: On the bottom right, a radius end mill with rounding at the tip. The top view on the left clearly shows the number of teeth or cutting edges: a double-edged milling tool at the top and a four-edged milling tool at the bottom. +

+ + +### Main parameters + +The most important characteristic values and parameters in CNC milling are: + +- **Milling diameter (in millimeters, mm):** the diameter of the milling tool. +- **Speed (in revolutions per minute, rpm):** the speed at which the milling tool rotates (spindle speed). +- **Feed rate (in millimeters per minute, mm/min):** the speed at which the milling tool moves in the horizontal direction. +- **Depth of cut (in millimeters, mm):** As a rule, this describes the depth to which the milling tool plunges into the material per pass. + +There are many other adjustable parameters, but these four are the most important and decisive ones. The individual parameters will be discussed in more detail in the following sections. + +

+ +

+ + +

+[17] The most important parameters in milling. +

+ +

+ + +

+ + +

+[18] Path (green) for milling a pocket in the FreeCAD CAD/CAM software. - +[19] The same model in side view: Based on the green path lines, you can see the depth of cut - here it is 0.3 mm, the depth of the pocket is 2 mm. +

+ + + +### Milling tool diameter +Milling tools come in different diameters - usually between three and ten millimeters for fab lab machines. For each milling project, one must either decide on a milling diameter or divide the CNC project into several sections with different diameters. In this case, the milling tool must be changed during the process, usually by hand. Some professional machines can also change tools autonomously without the need for a person to intervene. + +The larger the milling diameter, the more material is removed per time, thus the faster the production runs. At the same time, a milling diameter cannot be larger than the smallest pocket (a depression in the material) to be milled. It is therefore necessary to select the milling cutter as large as possible, but as small as necessary. + +### Determination of spindle speed, feed rate and cutting depth + +The parameter settings are very important, as too high or too low speeds or feed rates can lead to unclean results or, in the worst case, damage to the machine. + +Once you have selected your milling diameter and know the material of the workpiece to be milled, you can calculate the other parameters. Tables and formulas can be found in reference books and on the Internet (for example [here](https://www.sorotec.de/webshop/Datenblaetter/fraeser/schnittwerte.pdf) - only available in German), and they are also usually found on site in the workshop or fab lab. The calculated values for speed and feed can be entered into the CAM program. To a certain extent, it is also possible to deviate from the values, i.e. the calculated values are only used as a guide value, but you should be well versed in this. + +For the cutting depth, it is often assumed as a guideline that it should be no more than the milling diameter. To be on the safe side, cutting depths smaller than the milling diameter are recommended, e.g. half the diameter. This is especially important when milling metals. The reason for this is that the milling tool cuts more material per time at a greater plunge depth, which puts a lot of stress on the tool and workpiece and can lead to unclean results or damage. In addition, milling tools are optimized by their shape for milling, i.e. cutting across the tool axis. They can also drill a bit, meaning they can work in the direction of the axis, but their shape makes them less suitable for this. Therefore, plunging should rather be done in small steps and the entire surface to be removed should be milled first after each plunge. + + +### Safety height + +There are certain areas in which the milling tool travels at a different speed than in others. Above the safety height, the milling cutter travels relatively fast; as soon as it arrives at the point to be milled on the workpiece, it lowers slowly and from then on travels only at reduced speed. While milling in the workpiece, it moves at the feed rate. The reason for this is that a milling tool that plunges into the material at very high speed can be damaged or even break off, so the movements below the safety height must be much slower than above it. + +The height at which the safety height starts and the speed at which the cutter should move above this height can be set in the CAM software. + +

+ +

+ + +

+[20] Safety height and some other parameters as used in the CAD/CAM software FreeCAD. Above the safety height the milling tool ("tool" in the picture) moves with increased speed. "Step down" here means the depth of cut (more about CAM in FreeCAD: https://wiki.freecad.org/Path_Workbench ). +

+ + + +### Operation types + +There are many different types of machining that can be created in CAM systems as a so-called operation. The most important are: + +- **Profile:** The milling tool traces the outer contour of the part to be produced, starting on the surface of the workpiece. It then enters the material step by step - each time by the depth of cut - and traverses the profile again. At the end, the part is almost completely separated from the workpiece block and can be removed. It is important here to include holding bars - more on this in the next section. +- **Pocket:** A pocket represents a depression in the material. Similar to profile milling, the milling process starts at the surface and then gradually goes down, by the depth of cut per pass. +- **Drilling:** Bores, circular holes, can be made with drilling or milling tools. If you clamp a drilling tool and set the CAM operation as drilling accordingly, the drilling operation is performed vertically, as with a drilling machine. If, on the other hand, one uses a milling tool, it is important that the milling tool diameter is smaller than the drilling diameter and that the milling tool does not go completely into the material in one pass - a milling cutter should not be used for drilling. Instead, it is recommended to use a helix shape as a path. Alternatively, a "pocket" type operation can be created so that circular surfaces are milled in steps - one cutting depth further per step - and thus a hole is practically milled. + +Operations are created and visualized as paths in the CAD/CAM software. Based on the visualized paths, it is already possible to see which path the milling tool will take. + +

+ + +

+ + +

+[21] CAM operation "Profile": the outer contour of the part is milled along the green path. - +[22] CAM operation "Pocket": A depression in the material whose cavity is completely removed by the cutter until the bottom of the pocket (green) is reached. +

+ +

+ + +

+ + +

+[23] Component in FreeCAD software with several CAM operations (green and red paths): Outer contour and inner circular contour as "profile" with holding tags, the four small holes as "pockets". - +[24] Close-up view of a hole in the component: Here, the hole is not a drilling operation, but a milled pocket. The path has a helical shape (helix) in order to machine the material slowly and thus gently for the milling tool. (Click on images to enlarge) +

+ + + +### Holding tags + +If a part is completely separated from the workpiece, that is, a profile or an outer contour is milled, so-called holding tags should also be planned. Otherwise, the manufactured part could twist, tilt and wedge with the milling tool in the final milling process. The consequences would be that the part would not be manufactured correctly, and in the worst case, there would be a risk of damage to the machine. + +Holding tags can be set in the CAM system. In the end result, the holding tags are located at the lowest end of the workpiece and are relatively narrow and flat so that they can be easily cut through. + +

+ + +

+ + +

+[25] - +[26] Holding tags (yellow) in the CAM simulation view of FreeCAD +

+ +

+ + +

+ + +

+[27] Holding tags in a CNC-milled aluminum part. In the left area, a holding tag is clearly visible; on the right, there are some chip residues because the milling cutter did not go deep enough in the last step. - +[28] Holding tags in a wooden board, milled with a Maslow CNC. (Click images to enlarge) +

+ + + +The milling tool takes a path in the lowest part of the profile to be milled, in which it moves up a bit in front of the places where the holding tags are provided and cuts out this part, leaving the holding tags. + +The size and number of holding tags should be chosen so that they can hold the part securely, apart from that, they should be designed to be as small as possible so that you can cut them easily. + +After the milling process is complete, the holding tags can be cut using different methods depending on the material. For wood, for example, a saw can be used, for aluminum it works well with a metal saw or even with a hammer and chisel. After cutting, the sawed or broken areas should be reworked with a file. + + + +## Preparation and procedure of a CNC milling job + +### Safety + +CNC machines are potentially dangerous machines and should never be used without instruction and clearance. Fab labs usually offer a mandatory safety briefing. The details of this are different for each machine, so a more detailed description is not provided in this basic learning module. + +### CAM, simulation, G-code file + +A relatively large effort in CNC milling is in the preparation with the CAM software. Once you have defined all the operations and CAM paths, you should run a simulation. Most CAM programs have a simulation function in which the complete milling process is displayed, similar to a video, whereby one can freely rotate the 3D view during the simulation. + +

+ +

+ + +

+[29] CAM simulation mode in FreeCAD: The green and red paths show the path of the milling tool (gray). At the beginning of the simulation, a solid, dark red block can be seen; during the simulation, you can observe how the milling cutter (gray) removes material, creating the yellow areas. In this snapshot, the outer profile is already finished, and the pocket is in the middle of machining. +

+ + +The simulation can also be played back at increased speed. During the simulation, it becomes visible when and where material is removed and what the finished part will look like in the end. If errors are still detected, the CAM program can still be reworked and expensive errors in production can be avoided. + +Finally, the CAM program must be exported as a G-code file using a post-processor (usually built into the software). G-codes in CNC milling are based on the same principle as G-codes in 3D printing - more about this in the [3D printing basic learning module](/en/academy/digitalproduction/3dprinting), in the section [G-code](/en/academy/digitalproduction/3dprinting). + +### Workpiece + +The workpiece, for example a wooden plate or a metal block, must be securely fastened to the milling table. In most cases, the workpiece can simply be screwed to the sacrificial plate with a few screws, preferably countersunk screws to reduce the risk of collisions with the milling tool. Nevertheless, one should always be careful that the machine does not mill into the screw. + +Another option is to clamp the workpiece if the CNC milling machine has a clamping device. + +### Set zero point + +CNC machines can be controlled via arrow keys - depending on the model on the machine itself or via the keyboard of a connected computer. This can be used, for example, to approach the zero point (origin). + +The machine must be told where to start the milling job, so you have to define the so-called zero point. There are different methods for this, e.g. by approaching the zero point on the workpiece surface while the spindle is rotating (scratching the material, so to speak). At this point, the zero point is set via the operation of the CNC milling machine. The machine thus stores the X, Y and Z coordinates of this point and will start the CNC program at this point. + +### CNC milling process + +Once the zero point has been set, the G-code file must be transferred to the CNC control of the machine via control software at the start of a CNC job and operation must be started. During milling, one should always stay close by and stop the milling process in case of unusual behavior or imminent damage - via the control software or via the emergency stop switch. + +### Post-processing + +Once production is complete, the workpiece or the finished part can be removed. Particular care should be taken with metal parts, as there is a risk of injury due to the sharp edges. The edges should be deburred and filed, and surfaces can also be ground. + +# License information + +**Author:** Oskar Lidtke, https://github.com/orcular-org/ + +Creative Commons License
Except where otherwise noted, this work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License (CC BY-SA 4.0). + +See best practices for [attribution](https://wiki.creativecommons.org/wiki/Best_practices_for_attribution) and [marking your own work](https://wiki.creativecommons.org/wiki/Marking_your_work_with_a_CC_license) with a CC license. + +For attribution and licenses of the images used, see the section below. + +# Image references + + +**[1]** fräser-schaftfräser-fräsen-3203969 (cropped) - **Image license:** [Pixabay Inhaltslizenz](https://pixabay.com/de/service/terms/) - **Source:** https://pixabay.com/de/photos/fr%C3%A4ser-schaftfr%C3%A4ser-fr%C3%A4sen-3203969/ + + +**[2]** Milling Cutter Engaged (cropped) - **Image license:** [CC0 Public Domain](https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/) - **Source:** https://www.publicdomainpictures.net/en/view-image.php?image=146351&picture=milling-cutter-engaged + + +**[3]** CNC-Fräsen von Aluminium - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[4]** Open Source CNC Milling machine - Large version - Open Lab Starter Kit - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://github.com/Open-Lab-Starter-Kit/OLSK-Large-CNC + + +**[5]** Open Source CNC Milling machine - Small version - Open Lab Starter Kit - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://github.com/Open-Lab-Starter-Kit/OLSK-Small-CNC + + +**[6]** CNC-Fräsmaschine in einem Fab Lab - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[7]** Plywood CNC Box (cropped) - **Image license:** [CC BY-NC-SA 2.0](https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.0/) - **Source:** https://www.flickr.com/photos/phidauex/4480597010 + + +**[8]** CNC Machining aluminum billet with Tormach (cropped) - **Image license:** [CC BY 2.0](https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/) - **Source:** https://www.flickr.com/photos/zombieite/10339203625 + + +**[9]** CNC milling Precious Plastic (recycled HDPE) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[10]** CNC milling Precious Plastic (recycled HDPE) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[11]** 5 Achs Bearbeitung (Attribution: HELLER) - **Image license:** [CC BY-SA 3.0 DE](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/de/deed.en) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Machining_5-axis.jpg + + +**[12]** Bar and Maslow CNC - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bar_and_Maslow_CNC.jpg + + +**[13]** Maslow CNC + Precious Plastic sheet - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[14]** Kühlschmiermittel beim Fräsen - **Image license:** [CC BY-SA 2.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/deed.de) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Makino-S33-MachiningCenter-example.jpg?uselang=de + + +**[15]** Pathwb.png - **Image license:** [CC BY 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/) - **Source:** https://wiki.freecad.org/File:Pathwb.png + + +**[16]** MillingCutterSlotEndMillBallnose.jpg (cropped) - **Image license:** [CC BY-SA 2.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/deed.en) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:MillingCutterSlotEndMillBallnose.jpg + + +**[17]** Die wichtigsten Parameter beim Fräsen (modelliert in FreeCAD, Bildbearbeitung mit Krita) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[18]** CNC milling pocket in FreeCAD Path Workbench - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[19]** CNC milling pocket in FreeCAD Path Workbench - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[20]** Path-DepthsAndHeights.gif - **Image license:** [CC BY 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/) - **Source:** https://wiki.freecad.org/File:Path-DepthsAndHeights.gif + + +**[21]** Path profile example.jpg (cropped) - **Image license:** [CC BY 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/) - **Source:** https://wiki.freecad.org/File:Path_profile_example.jpg + + +**[22]** Path Pocket Shape example.png (cropped) - **Image license:** [CC BY 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/) - **Source:** https://wiki.freecad.org/File:Path_Pocket_Shape_example.png + + +**[23]** CNC milling in FreeCAD (profiles, holding tags, pockets in helix shape) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[24]** CNC milling in FreeCAD (pocket in helix shape) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[25]** Haltestege (gelb) in der CAM-Simulationsansicht von FreeCAD - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[26]** Haltestege (gelb) in der CAM-Simulationsansicht von FreeCAD - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[27]** Haltestege CNC-gefrästes Aluminiumteil - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[28]** Haltestege CNC-gefrästes Holzbrett - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[29]** G-Code path simulation on FreeCAD's Path workbench - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:FreeCAD-path-simulation.png + + diff --git a/src/pages/en/academy/digitalfabrication/index.mdx b/src/pages/en/academy/digitalproduction/index.mdx similarity index 89% rename from src/pages/en/academy/digitalfabrication/index.mdx rename to src/pages/en/academy/digitalproduction/index.mdx index 64e9dc40..07c02030 100644 --- a/src/pages/en/academy/digitalfabrication/index.mdx +++ b/src/pages/en/academy/digitalproduction/index.mdx @@ -1,5 +1,5 @@ --- -title: Digital Fabrication +title: Digital Production img: https://images.unsplash.com/photo-1582879304171-8041c73bedbd?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2070&q=80 order: 2 layout: "@layouts/RedirectToAcademyIndex.astro" diff --git a/src/pages/en/academy/digitalproduction/lasercutting.mdx b/src/pages/en/academy/digitalproduction/lasercutting.mdx new file mode 100644 index 00000000..13eb7f74 --- /dev/null +++ b/src/pages/en/academy/digitalproduction/lasercutting.mdx @@ -0,0 +1,420 @@ +--- +title: Lasercutting +img: https://images.unsplash.com/photo-1633899306328-c5e70574aaa2?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2069&q=80 +order: 2 +layout: "@layouts/AcademyContent.astro" +teaser: In this module you will find helpful information about Lasercutting. +--- + +## Introduction + +Lasercutting is a process in which a laser beam heats a material, melting or burning it in the process and thus separating it. The corresponding machines are called laser cutters. In addition to cutting, laser cutters are also capable of engraving, which means that the material is not cut through completely, but only processed on the surface, so that, for example, lettering or images can be added to the workpiece. + +Workpieces to be cut must not be too thick, usually plates a few millimeters thick are used. Engravings can also be lasered on thicker objects as long as they fit within the height limits of the machine. For example, furniture, kitchen boards or pens with wooden handles can be engraved. + +

+ + +

+ +

+[1] A laser cutter cuts shapes from a wooden sheet (MDF) - +[2] Laser engraving in a wooden sheet +

+ + +There are a variety of different laser cutters, which differ mainly in size and laser power. + +Laser cutters typically found in a fab lab usually have a processing space of about 30 x 20 cm to 70 x 40 cm. For comparison, a DIN A3 (ISO 216) format (typical size of a wood panel for laser cutting) measures approx. 42 x 30 cm, so it fits well in most laser cutters. The power of the laser is usually between 30 and 60 watts. Such laser cutters can be used to cut and engrave, for example, thin sheets of wood, plastic, transparent acrylic, textile, leather or cardboard. For cutting metals (e.g. aluminum or steel), the power of these mid-range devices is usually not enough, but engravings on metal can still be realized with them. + +

+ + +

+ +

+[3] Fabulaser Mini - an open source hardware laser cutter - +[4] Laser cutter in a fab lab +

+ + +There are also powerful industrial machines capable of cutting metals. However, since these machines are very expensive, you will hardly find them in Fab Labs, but rather in larger companies. + +A laser cutter usually requires a digital graphic file as input, which contains all cutting lines and images to be engraved. Cutting lines must be available as vector graphics (more on this below). + +Lasercutting can be used, for example, to produce nameplates, pictures, display stands, decorative items or jewelry (e.g. made of wood or plastic). Multi-part products such as storage boxes, small drawers, donation or savings boxes, toys, board games, puzzles or housings for electronic products can also be realized with lasercutting. The particular strength of laser engraving lies in the production of personalized or individual products, e.g. with names, portraits or logos. + +

+ +

+ +

+[5] Various laser cut and engraved objects +

+ + +## Basics + +### Materials + +Basically, it is very important to clarify before laser cutting whether the material may be processed, as there are substances that can produce life-threatening fumes during laser cutting. More info can be found in the material list below and in the [safety section](#safety). + +Here is an overview of some popular and well-suited materials for laser cutting and engraving: + +- **Plywood sheet:** Plywood is a cheap and very easy to laser-cut material and well suited for beginners. Panels with thicknesses around 4 millimeters are good to use. When engraving, the inner structure of the wood becomes visible, which often leads to an interesting look. Craft plywood is also popular for sawing and can be purchased at many hardware stores or online. Disadvantages are: It is very light and therefore not very stable and breaks quickly. In addition, the boards are often somewhat uneven. In projects where precision is important (e.g. [push-fit systems](#push-fit-systems)), this can lead to problems - in which case it is advisable to switch to MDF. +- **MDF:** MDF stands for "medium-density fiberboard". MDF consists of fine wood fibers (usually about 80%) plus glue, water and other additives; this mixture is pressed into dense boards. Due to this manufacturing method, MDF boards are heavier and more stable than plywood boards, and they are also very flat and have a uniform thickness. MDF sheets with a thickness of 2 to 5 millimeters can be laser cut and engraved very well. MDF is available in online stores, for example, and is a bit more expensive than plywood. +- **Acrylic glass:** Acrylic glass is a transparent plastic that can be laser cut very well. There are both colorless (fully transparent) and colored (semi-transparent) acrylic glass. This makes it very suitable for viewing windows, decoration, lamps, LED-lit displays and the like. In terms of sustainability, it can be noted that acrylic glass is not well recyclable - unlike some other plastics. +- **Cardboard:** Not all cardboard can be processed equally well with the laser cutter, so you should look for material that is well suited for lasercutting when buying it. Since cardboard is very light and unstable, it is more suitable for decorative products. In addition, cardboard is highly flammable, which is why you should ensure a good ventilation system in the laser cutter, supervise the laser cutting process particularly well and stop it if flames form. +- **Textiles** +- **Leather** +- **Cork** +- **Plastics:** Special care is required with plastics, as there are many types of plastic that can generate health- and life-threatening fumes during laser cutting, e.g. PVC. However, there are plastics that can be cut and engraved relatively safely, e.g. polypropylene (PP). But here, too, care should be taken and the project should be discussed with the fab lab or the owner of the machine. Some plastics, e.g. HDPE, tend to melt back together quickly after cutting - so laser cutting of plastic is challenging, but not impossible. +- **Metals:** In industrial and craft companies there are machines that can laser cut metal sheets. Since laser cutters of this type are very expensive, they are rarely found in fab labs. However, a typical fab lab laser cutter can quite possibly engrave metal (e.g. aluminum or steel). + +

+ + +

+ +

+[6] Laser cutting and engraving of acrylic glass and MDF wood sheet - +[7] Laser engraving in plywood sheet; different engraving depths make the inner wood structure visible +

+ +

+ +

+ +

+[8] Laser cutting of sheet metal - typical mid-range laser cutters in fab labs can often only engrave metals, but cutting metals requires expensive industrial laser cutters. +

+ + + + +### Components of a laser cutter +Good laser cutters have a closed housing and an ventilation system. There are also inexpensive laser cutters or laser engravers with an open structure. However, special care must be taken with these, as accidents can easily occur. In fab labs, closed laser cutters with an exhaust air system are usually found. + +The upper, hinged cover is usually transparent so that you can observe the laser cutting process. Inside is the grid-shaped work surface, on which you place the plate to be cut. The working surface can be adjusted in height, which is very important for the so-called focusing of the laser (setting the focal point). The laser is calibrated so that it must be at a very specific distance from the workpiece in order to cut ideally. Each time you insert a sheet that is a different thickness than the previous sheet, you should refocus the laser cutter. Some laser cutters can do this automatically via an auto-focus function, others require you to use a supplied or built-in focusing aid as a distance gauge to manually adjust the laser cutter. + +The laser beam itself is often generated inside the device, redirected via several mirrors and focused via lenses, similar to glasses. The laser exit is built in such a way that it can move in two axes: in the X direction (to the left and right) and in the Y direction (to the front and back). + +Some laser cutters have a compressor-driven system that blows air onto the laser cutting point. This reduces the risk of flame formation. + +During laser cutting, a ventilation system extracts air from the working area of the unit and leads the exhaust air outside via a filter system and a hose. This prevents unpleasant odors, and filters and discharges harmful vapors. + +### Parameters: Power and speed +In laser cutting, there are two parameters in particular that are crucial to the process and must be set correctly before each operation: + +- **Power (in watts or %):** In simple terms, power represents the energy or strength of the laser beam. +- **Speed (in millimeters per second):** Indicates how fast the laser moves over the workpiece. + +If the laser moves slowly, it has more time to affect the material - it thus cuts deeper into the plate. If it moves quickly, it may only burn off the surface of the workpiece. At the same time, of course, this also depends on the power of the laser. The interaction of power and speed can therefore produce different results. + +Depending on what and how you want to laser, you have to set these two parameters differently. So the first thing to do is to clarify the conditions: +- **Material:** Materials such as cardboard require less laser power than wood or plastics, for example. +- **Plate Thickness:** Thicker plates need more laser power to be cut, thinner plates need less power. +- **Cutting vs. engraving and engraving depth**: At high power or low speed, the laser beam passes through the entire material, i.e., it is cut. At low power and high speed, only the surface is processed, resulting in engraving. The depth (and thus visibility or clarity) of the engraving can also be varied via the parameter setting. A kind of grayscale effect can be achieved by deeper and shallower engraving areas. + +Often you will find preset profiles in the laser cutter software where you only have to select which material and plate thickness you are using and whether you want to cut or engrave - the ideal values for power and speed are stored in the profiles and are set correctly when selected. In some workshops or operating manuals you can also find tables with recommended values for power and speed. + +However, if you want to deviate from this or try out a previously untried material (for which no profile has yet been created), you usually have to carry out several tests, varying the values of power and speed, and thus approaching the ideal result. + +Test cards developed for such material tests can also be found on the internet. The laser cutter tests different settings in a single run. The finished lasered test card can then be used to examine the result and read off the ideal values. + +

+ + +

+ +

+[9] - +[10] Test cards for determining the correct parameter values for power and speed - for laser cutting and engraving +

+ + +### Kerf + +When cutting by laser, a small amount of material is burned, vaporized or melted along the cutting line. As a result, cut lines are not "infinitely thin" but have a certain width - the so-called kerf. A cut line can therefore be thought of more like a cutting channel - there is a tiny gap between the two parts. + +Even though the cutting width is hardly visible to the naked eye - it is often only a fraction of a millimeter wide - it is important to keep it in mind for some applications. This applies, for example, to push-fit systems (more on this below in the [push-fit systems section](#push-fit-systems)), where a good fit of the pushed-in parts is important. + +To get an idea of the cutting width (kerf), you can measure a laser-cut part or hole with a caliper and compare the measured value with the value in the vector graphic - you will notice that there are slight deviations. Using the difference between the drawn length and the measured length, you can determine the width of the cut (kerf). This value can then be taken into account as the cutting line offset when drawing the vector graphic. + +

+ +

+ +

+[11] In this example, a laser-cut part that was drawn 40 mm wide measures only 39.75 mm - the difference of 0.25 mm results from the cutting width (kerf). Per cut edge it is therefore 0.25 mm : 2 = 0.125 mm here +

+ + +### Vector graphic +For lasercutting, it is important to become familiar with the concept of vector graphics. + +A vector graphic is a computer graphic that is constructed from basic shapes such as lines, circles, polygons (multiangular shapes) and curves (splines). The digital file of a vector graphic contains all the necessary information to clearly represent the graphic, e.g. position and length of lines or diameter of circles. In addition, line width and color of lines or fill color of shapes can be stored, among other things. +In this way, vector graphics differ fundamentally from so-called raster graphics, which are constructed using colored image points (pixels) arranged in a grid-like manner. + +Raster and vector graphics can be easily distinguished mainly by two methods: +- **Quality loss when scaling (zooming):** + - A **raster graphic** becomes more and more unclear when zooming in, at some point you can recognize single pixels + - A **vector graphic**, on the other hand, always remains sharp when zoomed in, because the lines and areas are not defined as pixels but by the method described above +- **File Format:** + - **Raster graphics** have file formats like JPG/JPEG, PNG, GIF or TIFF. + - **Vector graphics** have file formats like SVG, DXF, AI or under certain conditions PDF. + +

+ +

+ +

+[12] Vector graphics can be scaled as desired without loss of quality - raster graphics, on the other hand, become blurred and pixelated when scaled. +

+ + +To use a graphic file for lasercutting, it must be in a vector format. The reason for this is that the lines and curves of a vector graphic are converted via software into control signals for the laser cutter, whereby the laser traces and laser-cuts each line and curve. The laser thus "knows" the start and end points of each line and curve and traces them in one pass. This would not be possible with pixel-based raster graphics, since the software cannot recognize which pixels belong to a line. + +For engravings, on the other hand, raster graphics can also be used. The laser then traces the graphic - line by line, so to speak - from top to bottom; each line from left to right. Darker pixels are engraved deeper, lighter pixels less deeply, and empty or white pixels are left out, i.e. not engraved. Colored graphics can also be used, in which case the software automatically converts them to grayscale. + +File formats like SVG can also contain a combination of vector graphics and raster graphics, where vector lines are cut and raster graphics are engraved - unless you set something else. + +

+ + +

+ +

+[13] Example of SVG graphic file - the black contour lines are vector lines and are cut by the laser, the cat image is a PNG raster graphic and is engraved - +[14] Finished result - created with laser cutting and engraving from 4 mm thick plywood sheets +

+ + +In some programs it is also possible to specify the order of the laser cuts by giving the vector lines different colors or placing them on different layers. This can be useful if, for example, you want to achieve that the inner lines are cut first and the outermost lines at the end. If you were to start with the outermost outline, the plate might tilt slightly after cutting. The inner lines and shapes cut later could then be cut distorted or the laser might not cut through the entire plate at all. Therefore, it is recommended to always cut cutting lines in the order from the inside to the outside. + + + +

+ +

+ +

+[15] In this SVG vector graphic, the cutting lines have been created in different colors so that the cuts can be made in a certain order - from the inside to the outside. The order provided here is: cut red lines first, then blue, black and finally green. +

+ + +### Software +There are many different software for drawing vector graphics. Mostly such software is used in the professional field, which makes the licenses relatively expensive. But there are also good free alternatives: + +A popular and free open source software for **vector graphics editing** is **Inkscape**. + +- **Inkscape:** https://inkscape.org + +For drawing and creating **raster graphics** there are also many programs, some of them expensive. +As free and open source based alternatives there are: + +- **Krita:** https://krita.org +- **GIMP:** https://www.gimp.org + +Depending on the laser cutter manufacturer and model, special software is often required to convert the vector and raster graphics into control signals and send them to the laser cutter. This software is usually supplied with the laser cutter. + +Many laser cutters use the free open-source software Visicut (https://visicut.org). Also popular, although not free, is the Lightburn software (https://lightburnsoftware.com/). With Lightburn, vector graphics can be drawn and also sent directly from the software to the laser cutter, and the program also has numerous convenience functions specifically for laser cutting and engraving. + +### Differences to other digital manufacturing methods +The most important difference between **lasercutting and 3D printing** is that lasercutting is usually much faster than 3D printing. 3D printing can often take several hours, while lasercut parts are often finished in a few minutes. Of course, depending on the shape and complexity, this can be quite different in individual cases. So before you 3D print a part, it's worth considering whether you can also do it with lasercutting, if the shape and material allow it (more on this topic in the [3D printing basic learning module](/en/academy/digitalproduction/3dprinting)). + +

+ +

+ +

+[16] Example of differences in speed for 3D printing vs. laser cutting: 3D printing the parts (top two images) took a total of about 2.5 hours - laser cutting (bottom left image) took only about 12 minutes. +

+ + +There are also typical differences between **Lasercutting and CNC milling**. While laser cutting can only produce flat parts of uniform thickness (so to speak "2D parts"), CNC milling can also produce three-dimensional shapes. In addition, laser cutters can only cut plates of limited thickness - only a few millimeters to about 1-2 centimeters thick, depending on the material - while CNC milling machines can cut through much thicker plates. In addition, many CNC mills can also handle aluminum or similarly hard materials, which is often not possible with laser cutters (more on this topic in the [CNC milling basic learning module](/en/academy/digitalproduction/cncmilling)). + +## Design tips + +### Push-fit systems +A popular application of lasercutting is in push-fit systems - especially for wooden sheets. In this process, several parts are shaped so that they can be plugged at right angles to each other. One way is to insert a tenon into a square hole. Another method is to use merlon-like edges, which can be used to plug together entire boxes or similar structures (often called "tabbed box"). + +

+ + +

+ +

+[17] Example of a box with drawers as a push-fit system made of 3 mm thick laser-cut wooden sheets - +[18] A corresponding vector graphic +

+ + +It must be ensured that the tenons are not too loosely inserted, but have a tight fit. On the other hand, the gap must not be too narrow either, otherwise the tenon cannot be pressed in. The cutting width (kerf) must also be taken into account here. + +A rule of thumb that often works well is that gap and tenon are drawn in the same dimensions - i.e. the same width for gap and tenon. The height of the tenon, on the other hand, is determined by the plate thickness, so the height of the gap is drawn equal to the plate thickness. Due to the cutting width (kerf) of the laser, gaps will be a little wider and tenons a little narrower than in the drawing anyway, so the fit is often relatively good, but sometimes a little too loose. You can also make the connection a little tighter and carefully tap the plug-in connections with a rubber mallet. Connections can usually be loosened and put back together several times, but the material will wear a little each time, so the connection may no longer be tight. It is also possible to use glue. + +Before going to the trouble of drawing a pluggable box yourself, it is advisable to use existing **software aids**: + +- For Inkscape there is the free extension [Lasercut tabbed box](https://inkscape.org/de/~Neon22/%E2%98%85lasercut-tabbed-box). This can be used to generate various box-like products as vector graphics when specifying length, width and height as well as tenon length and cutting width offset (kerf). This vector graphic can also be edited afterwards in Inkscape. +- Another tool is called "Boxes.py (https://www.festi.info/boxes.py/). No software installation is required for this, the application runs in the browser. This open source project offers a variety of different push-fit laser cut kits, e.g. boxes, drawers, compartments or chests with lids. Parameters like length, width, height and cutting width offset (kerf) can be entered, finally a downloadable SVG vector graphic is generated, which can be used directly for lasercutting or edited before. Some kits also include "living hinges", more about that [below](#living-hinge). + +### 3D CAD and projection +Instead of drawing lasercut projects in 2D, you can also use 3D CAD software (more on this in the [3D design and CAD basic learning module](/en/academy/3dmodels/3ddesign)). In this way, you can design a product consisting of several laser cut parts and display it in 3D. The advantage of this method is that you can directly see how the finished, assembled product will look - when designing in 2D, you only see the individual parts next to each other and need some imagination to get an idea of the finished 3D product. + +In addition, products can be designed in this way that contain not only laser-cut parts but also, for example, 3D-printed or CNC-milled parts, screws or other elements. + +Many CAD programs (e.g. FreeCAD) have tools to project 3D modeled parts onto a 2D plane for lasercutting and export them as vector graphics, which can then be used for lasercutting. + +

+ +

+ +

+[19] Toy car modeled in 3D CAD software (FreeCAD) with 3D printed and laser cut parts. The latter can be projected into a 2D vector graphic (see image 15 above). +

+ + +### Living hinge +A popular technique in laser cut design is called "living hinge". Ordinary hinges are made of several components, whereas living hinges consist of only one part, which is thin-walled or tightly cut in one or more places. Living hinges are found, for example, in egg cartons or plastic lunch boxes. + +A living hinge can be made with lasercutting by cutting many, very closely spaced and slightly offset cut lines into the plate. This makes the board very flexible and easy to bend in place. This works well with thin wood sheets in particular. You can use it for hinge functions, such as for lids on chests, or you can use it to create rounded edges. + +

+ + +

+ +

+[20] An assembled box made of laser cut wooden parts with living hinge. - +[21] Certain cutting patterns create a flexible living hinge. +

+ + +### Downloading templates +Instead of designing your own lasercut drawings, you can also use ready-made templates from the Internet. Many websites, which are actually intended for 3D printing files, also contain projects for lasercutting. You can find them by simply typing "laser cut" or "lasercutting" into the search bar. More about this topic in the ["Using 3D models from the Internet" basic learning module](/en/academy/3dmodels/3dmodelsinternet). + +### Common mistakes +A common beginner mistake when creating laser cut vector graphics is not formatting the cut lines correctly so that the lines are engraved and not cut. Depending on the laser cutter and the software, there are certain things that need to be taken care of so that the software recognizes a line as a cut line and does not engrave it. It is therefore advisable to check the settings again carefully before starting laser cutting. + +Occasionally an error happens where the laser cutter cuts each line twice. This is usually because you have duplicate lines in the vector graphic. However, since they are on top of each other, you can't see it on the screen. Here you should use the tools of the software to check whether there are duplicate lines (e.g. hide layers one after the other or delete lines on a test basis, then undo if necessary). + +Finally, it often happens that a finished cut component is not the desired size, e.g. it is only half the desired size. So you should check the dimensions of the vector graphic carefully and also check whether the correct units are set (e.g. millimeters and not inches). + +## Preparation and process of a laser cutting + +### Safety +A laser cutter is a potentially dangerous machine and should never be used without instruction or authority. Fab Labs typically offer instructions and safety briefings that must be completed before the machine can be used. + +If operated properly, there is no immediate danger to humans. However, in case of improper operation, e.g. due to damage of the housing, in case of modification and bypassing of the safety technology or due to unusual reflection and scattering of the laser light, the laser radiation can become very dangerous, especially for the eyes, but also for the skin. The laser radiation of a laser cutter is invisible, which increases the danger even more. Special care should be taken if you are unsure. In case of defects or unusual behavior, a machine should not be used and fab lab personnel should be notified. + +During laser cutting, a brightly shining spot often appears on the processed plate. You should avoid looking directly into this bright light if possible, as it can damage your eyes. + +In addition to the danger from laser radiation itself, there is also a fire hazard. It is important to make sure that the ventilation is switched on during lasering and that the filter is changed regularly, especially if there is any unusual odor or smoke. + +A laser cutter should never be left unattended during operation. You should always stay nearby and keep an eye out for unusual flames. If in doubt, stop operation. One should know where the emergency stop switch of the machine is located. Many laser cutters are also designed to automatically stop operation when the top cover is opened. + +In the unlikely event of a fire, a CO2 fire extinguisher should always be used. One should know the location of the CO2 fire extinguisher and become familiar with its operation. + +Finally, it is important to know which materials you may and may not laser. This must always be clarified with the personnel. Some plastics, e.g. PVC, must not be lasered under any circumstances, as they produce vapors that are hazardous to health or even life. + +### Laser cut file +As described in the sections above, you need a graphic file for lasercutting - cutting lines as vector graphics, engravings as raster graphics. How the data is transferred to the laser cutter is different for each model. Special software is often required. Many programs offer a function that calculates an estimate of the operating time - broken down into cutting and engraving. Before starting operation, it is advisable to use the values to check whether the job is being performed as desired. For example, if the calculated duration for engraving is unusually high and the duration for cutting is zero, the vector graphic may not have been recognized. + +### Preparation +The most important steps to remember when starting a laser cutting job are: +- Place the plate in the laser cutter +- If necessary, adjust height and focus (or, if available, turn on autofocus) +- Move laser to the correct position +- Set the correct profile (material and plate thickness - derived from this the power and speed) +- Transfer graphic file +- Calculate time and check for plausibility +- If necessary, check whether ventilation is switched on +- Start laser operation +- Be attentive and stay close, occasionally observe the process + +Depending on the laser cutter model, some steps may differ from the list above. + +### Laser cutting process +Usually, a laser cutter starts with the engravings first. The reason is that once a part has been cut out, it may tilt slightly - subsequent engravings would thus hit a slanted surface and not be performed correctly. + +Then the cutting lines are executed. The cutting process is usually much faster than the engraving process. + +After laser cutting has been completed, it is recommended to wait a short time so that the ventilation system can extract smoke and fumes. After that, the lid can be opened and the parts can be removed. +If a cut has not gone through correctly, this is either due to an incorrectly set profile (incorrect parameter settings), an unevenness of the plate or other causes. It can often help to simply run a laser cut job a second time so that the half-finished cuts are cut all the way through on the next pass. When doing this, the plate must be placed in exactly the same position (using the fence on the edge if possible) or left the same. It is also possible to set directly on the computer that the laser should cut two passes. + +# License information + +**Author:** Oskar Lidtke, https://github.com/orcular-org/ + +Creative Commons License
Except where otherwise noted, this work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License (CC BY-SA 4.0). + +See best practices for [attribution](https://wiki.creativecommons.org/wiki/Best_practices_for_attribution) and [marking your own work](https://wiki.creativecommons.org/wiki/Marking_your_work_with_a_CC_license) with a CC license. + +For attribution and licenses of the images used, see the section below. + +# Image references + + +**[1]** CC BY-SA 3.0Laser cutting: Epilog Legend 36EXT cutting 2.5mm wood fibreboard - **Image license:** [CC BY-SA 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Laser_cutting_snowflakes.jpg + + +**[2]** (no title) - **Image license:** [Unsplash Lizenz](https://unsplash.com/de/lizenz) - **Source:** https://unsplash.com/de/fotos/k3CN3UUrCxE + + +**[3]** mini_banner.jpg (cropped) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://github.com/fab-machines/Fabulaser-Mini + + +**[4]** Lasercutter in einem Fab Lab - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[5]** Verschiedene lasergeschnittene und -gravierte Objekte - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[6]** Laser cut letter - Acrylic and MDF (cropped) - **Image license:** [CC BY 2.0](https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/) - **Source:** https://www.flickr.com/photos/creative_tools/6981296223 + + +**[7]** Lasergravur in Sperrholzplatte - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[8]** Laser cutting machine - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Laser_cutting_machine.jpg + + +**[9]** CO2 Laser Test Cut and Engraving Template (cropped) - **Image license:** [CC BY 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) - **Source:** https://www.thingiverse.com/thing:4575909 + + +**[10]** CO2 Laser Test Cut and Engraving Template (cropped) - **Image license:** [CC BY 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) - **Source:** https://www.thingiverse.com/thing:4575909 + + +**[11]** (no title) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - [License info for fabacademy.org](https://fabacademy.org/terms-of-service.html) - **Source:** https://fabacademy.org/2018/labs/fablabamsterdam/lasercut/group3.html + + +**[12]** Vektorgrafik vs. Rastergrafik - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) **Adapted/Remixed from:** 1.) https://de.wikipedia.org/wiki/Vektorgrafik 2.) https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Zeichen_224_-_Haltestelle,_StVO_2017.svg , 3.) https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Zeichen_224_20px.png **Licenses:** 1.) [CC BY-SA 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) , 2.) [Public domain](https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/) , 3.) [CC BY-SA 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en) + + +**[13]** Cats (Tipu & Dr. Scott) Lasercutting SVG-Datei - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[14]** Cats (Tipu & Dr. Scott) Lasercutting Aufsteller - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[15]** orcuCar Lasercut SVG file - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[16]** orcuCar - 3D-Druck vs. Lasercutting - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[17]** PartBox 3mm wood - **Image license:** [CC BY 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) - **Source:** https://www.thingiverse.com/thing:1279926 + + +**[18]** PartBox 3mm wood - **Image license:** [CC BY 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) - **Source:** https://www.thingiverse.com/thing:1279926 + + +**[19]** orcuCar CAD (FreeCAD) + 3D printing + laser cutting - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[20]** KERF PURSE - **Image license:** [CC BY-NC-ND 2.0](https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.0/) - **Source:** https://www.flickr.com/photos/augustlang/27519342320/ + + +**[21]** Parametric Flexible Wood Cut (cropped) - **Image license:** [CC BY-SA 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) - **Source:** https://www.thingiverse.com/thing:461749 + diff --git a/src/pages/en/academy/electronics/arduino.mdx b/src/pages/en/academy/electronics/arduino.mdx deleted file mode 100644 index efca4364..00000000 --- a/src/pages/en/academy/electronics/arduino.mdx +++ /dev/null @@ -1,134 +0,0 @@ ---- -title: Basic Arduino programming -img: https://images.unsplash.com/photo-1603732551658-5fabbafa84eb?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2940&q=80 -order: 1 -layout: "@layouts/AcademyContent.astro" -teaser: In this module you will learn about basic arduino programming. -disableComments: true ---- - -## Introduction -Welcome to Basic Arduino Programming Module! In this module will learn about the Arduino Uno R3 development board, programming and interfacing different input and output devices. You will be able to complete all exercises in the lab using real hardware, or online using Tinkercad circuits. - -## Prerequisites -* Download and install [Arduino IDE](https://docs.arduino.cc/software/ide-v1). The IDE is where you write the code and download it to the Arduino board. -* Create a [Tinkercad](https://www.tinkercad.com/) account. This is where you can complete exercises online. -* Basic knowledge in electronics. - -## Resources -* Arduino [language reference](https://www.arduino.cc/reference/en/) -* Arduino [built in examples](https://docs.arduino.cc/built-in-examples/) -* Tinkercad [learning center](https://www.tinkercad.com/learn/circuits?collectionId=O0K87SQL1W5N4P2) -* Tinkercad [projects](https://www.tinkercad.com/projects?product=circuits) - -## Arduino Uno R3 - -![Arduino UNO](https://images.unsplash.com/photo-1586920740099-f3ceb65bc51e?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2662&q=80) - -Arduino Uno is a microcontroller board based on the ATmega328P. A microcontroller is a computer present in a single integrated circuit. It contains memory, programmable input/output peripherals as well as a processor. - -![Arduino pins](/images/academy/arduino_basic_programming/image_2.png) - -Arduino Uno has 14 digital input/output pins (of which 6 can be used as PWM outputs), 6 analog inputs, a 16 MHz ceramic resonator, a USB connection, a power jack and a reset button. It contains everything needed to support the microcontroller; simply connect it to a computer with a USB cable or power it with a AC-to-DC adapter or battery to get started. - -## Arduino IDE -After installing the Arduino IDE, you need to tell the software which board will be used. - -![Arduino IDE](/images/academy/arduino_basic_programming/image_3.png) - -Each program consists of two main blocks; setup and loop. Block setup() is executed only once when you power your board, while block loop() is executed continuously. - -![Arduino sketch1](/images/academy/arduino_basic_programming/image_4.png) - -After writing your code, use the ✔ icon to verify it. If there are no errors, connect your board to the USB port and click on ➡ to download it. - -## AUTODESK Tinkercad -Using Tinkercad Circuits, you can build, program, and simulate your designs. You can use Tinkercad the same way you do in real hardware (Arduino board and electronics) and Arduino IDE. - -![tinker 1](/images/academy/arduino_basic_programming/image_5.png) - -## Exercises -### Exercise 1: Board Builtin LED -The Arduino Uno board has a builtin LED connected to pin 13 (instead of pin number, you can access the builtin LED using “LED_BUILTIN”). The code below will define pin 13 as output, and set its value to HIGH, which will turn the LED on. Any digital output can be set to HIGH or LOW. - -![Arduino](/images/academy/arduino_basic_programming/image_6.png) - -![Arduino](/images/academy/arduino_basic_programming/image_7.png) - -Note that we need to execute the code once, so it is written in block setup() - -**Your turn:** change the code to turn the builtin LED off. - -### Exercise 2: Serial Monitor -You can use the serial monitor to display messages on your PC sent from the Arduino board. If you want to display a message once, write the code in block setup(). Messages continuously updating are sent from block loop(). -There are many builtin functions that can be used to control the flow of your software. For example, the delay(n) function is used to delay the execution for n milliseconds. -The code below will print some messages one time, and then print a message in a new line telling that 1000 ms (1 second) have elapsed. - -![monitor](/images/academy/arduino_basic_programming/image_8.png) - -**Your turn:** Write a code to continuously blink the builtin LED, on for 1.30 sec and off for 0.95 sec. Update the state of the LED on the serial monitor by sending a message saying “Builtin LED in ON” or “Builtin LED is OFF” - -### Exercise 3: LED & Push Button -Digital pins could be defined as inputs or outputs. A pin connected to a LED should be defined as output, while a pin reading the state of a push button should be defined as input. A series resistor should be used in the LED circuit, something between 220-330 ohms. In the push button circuit, a 10k ohms pull down resistor should be connected to force its value to be LOW when it is not pressed. -The code below reads the value from the push button and controls the LED. When the push button is pressed, the LED will be on. - -![picture](/images/academy/arduino_basic_programming/image_19.png) - -![picture](/images/academy/arduino_basic_programming/image_10.png) - -**Your turn:** The previous code reads the value from the push button and sends it directly to the LED. Now you will add another LED, let’s say a green one. When the push button is pressed, orange led is on, green led is off, and when the push button is not pressed, orange led is off and green led is on. Use the boolean operator [Logical Not](https://www.arduino.cc/reference/en/language/structure/boolean-operators/logicalnot/) - -### Exercise 4: 16x2 LCD -LCDs are used to display messages. A 16x2 LCD has two lines, in each line 16 characters can be displayed. LiquidCrystal.h is a library written to control LCDs. You only need to import the library and start using it. -The code below displays some messages on the LCD, and uses the function millis() to display the time passed since the board is powered. Note that 11k ohm resistor is used to control the contrast of the LCD, and 220 ohm for the back light led. - -![picture](/images/academy/arduino_basic_programming/image_11.png) - -![picture](/images/academy/arduino_basic_programming/image_12.png) - -**Your turn:** You will design a system with 2 push buttons and 16x2 LCD. The push button will be used to write binary numbers of 2 digits to the system. The LCD should display the number in binary (line 1 in LCD) and decimal (line 2 in LCD). The table shows all possible inputs. - -| Left push button | Right push button | Binary | Decimal | LCD message | -|:----------------:|:-----------------:|:------:|:-------:|:--------------------------:| -| off | off | 00 | 0 | Binary: 00 Decimal: 0 | -| off | on | 01 | 1 | Binary: 01 Decimal: 1 | -| on | off | 10 | 2 | Binary: 10 Decimal: 2 | -| on | on | 11 | 3 | Binary: 11 Decimal: 3 | - -You can use conditional statements ([if](https://www.arduino.cc/reference/en/language/structure/control-structure/if/), [if-else](https://www.arduino.cc/reference/en/language/structure/control-structure/else/)), or [switch-case](https://www.arduino.cc/reference/en/language/structure/control-structure/switchcase/) to complete this task. - -### Exercise 5: H-Bridge DC Motor Control -The h-bridge is used with DC motors to control the direction of rotation (CW: clockwise, CCW: counterclockwise). In this exercise, we will use [L293D](https://www.ti.com/lit/ds/symlink/l293.pdf), which can be used to control 2 DC motors. Each channel has 3 inputs to enable control and set direction of rotation (EN12, AH1, AH2) and (EN34, AH3, AH4), and two outputs to connect DC motors (output1, outpu2) and (output3, output4). -The system below enables the control of 2 DC motors and sets the direction for each motor. Note that in this system we are using an external power supply 12VDC. - -![picture](/images/academy/arduino_basic_programming/image_13.png) - -![picture](/images/academy/arduino_basic_programming/image_14.png) - -**Your turn:** Add two push buttons to the system to control the direction of control of each motor. For example, push button pressed motor will rotate CW, and push button unpressed motor will rotate CCW. - -### Exercise 6: Analog to Digital Converter -A2D is used to read variable voltage input (0-5 VDC) through a potentiometer, and convert that value into integer number (0 - 1023). For example, this value could be used to control the speed of a DC motor. The voltage value is converted to a number such that 0 VDC = 0 and 5 VDC = 1023. -The system below reads the voltage from a potentiometer and displays the value results from conversion. Then it calculates the voltage, which should match with reading in the voltmeter. - -![picture](/images/academy/arduino_basic_programming/image_15.png) - -![picture](/images/academy/arduino_basic_programming/image_16.png) - -**Your turn:** The result after the analog to digital converter is in the range 0 - 1023. Sometimes we need this value to be in a different range, let’s say 0 - 255. Use the [map()](https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/math/map/) function to convert the range from 0 - 1023 to 0 - 255. The serial monitor display should be similar to the following example - -*Potentiometer reading (0-1023) = 675* - -*Potentiometer reading (0-255) = 168* - -*Voltage value = 3.30 V* - -### Exercise 7: Pulse Width Modulation -PWM is a technique used to control the speed of DC motors. A PWM signal is fed into the EN pin of the h-bridge (0 - 255), and the motor will receive variable input voltage (PWM = 0, Vin = 0 VDC and PWM = 255, Vin = 12 VDC). The Arduino UNO board has 5 PWM pins (3, 5, 6, 10, 11). -The system below controls a 24V DC motor in one direction using a N-MOSFET. Changing the setting of the potentiometer will change the motor speed. Note the oscilloscope displaying the signal fed to the MOSFET gate. - -![picture](/images/academy/arduino_basic_programming/image_17.png) - -![picture](images/academy/arduino_basic_programming/image_18.png) - -**Your turn:** Design a system using L293D h-bridge to control two 24V DC motors. The system should have two potentiometers to control the rotation speed of each motor, and also two slide switches to control the direction of each motor. diff --git a/src/pages/en/academy/electronics/index.mdx b/src/pages/en/academy/electronics/index.mdx deleted file mode 100644 index e8586440..00000000 --- a/src/pages/en/academy/electronics/index.mdx +++ /dev/null @@ -1,6 +0,0 @@ ---- -title: Electronics -img: https://images.unsplash.com/photo-1517420704952-d9f39e95b43e?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2070&q=80 -order: 3 -layout: "@layouts/RedirectToAcademyIndex.astro" ---- diff --git a/src/pages/en/academy/electronics/pcb.mdx b/src/pages/en/academy/electronics/pcb.mdx deleted file mode 100644 index 8989a08c..00000000 --- a/src/pages/en/academy/electronics/pcb.mdx +++ /dev/null @@ -1,26 +0,0 @@ ---- -title: PCB Production -img: https://images.unsplash.com/photo-1517077304055-6e89abbf09b0?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2069&q=80 -order: 2 -layout: "@layouts/AcademyContent.astro" -teaser: In this module you will learn about PCB production. ---- - -## Resources - -- PCB design & manufacturing - -- PCB basics - -- How to install and setup Eagle - -- Using Eagle: Schematic - -- Using Eagle: Board layout - -## Free/open software - -- Eagle - -- KiCAD EDA - diff --git a/src/pages/en/academy/index.mdx b/src/pages/en/academy/index.mdx index bb5622c6..d72d7629 100644 --- a/src/pages/en/academy/index.mdx +++ b/src/pages/en/academy/index.mdx @@ -6,9 +6,9 @@ title: Maker Academy import { HeaderLogo, Footer, WideCard, Course } from "@components"; import AcademyIndexLoader from "@components/AcademyIndexLoader.astro"; - +
- +
diff --git a/src/pages/en/academy/makerspace/index.mdx b/src/pages/en/academy/makerspace/index.mdx deleted file mode 100644 index c6b380ce..00000000 --- a/src/pages/en/academy/makerspace/index.mdx +++ /dev/null @@ -1,6 +0,0 @@ ---- -title: Makerspace Management -img: https://images.unsplash.com/photo-1576344671262-e7d3697ac226?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2070&q=80 -order: 4 -layout: "@layouts/RedirectToAcademyIndex.astro" ---- diff --git a/src/pages/en/academy/makerspace/planning.mdx b/src/pages/en/academy/makerspace/planning.mdx deleted file mode 100644 index 9d572db7..00000000 --- a/src/pages/en/academy/makerspace/planning.mdx +++ /dev/null @@ -1,18 +0,0 @@ ---- -title: Planning a Makerspace -img: https://images.unsplash.com/photo-1608303588026-884930af2559?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2006&q=80 -order: 1 -layout: "@layouts/AcademyContent.astro" -teaser: In this module you will find helpful informations about planning a makerspace. ---- - -## Resources - -- Makers & Makerspace Culture - -- 7 steps in planning a makerspace - -- Basic makerspace safety - - - diff --git a/src/pages/en/academy/makerspace/projectmanagement.mdx b/src/pages/en/academy/makerspace/projectmanagement.mdx deleted file mode 100644 index 98447784..00000000 --- a/src/pages/en/academy/makerspace/projectmanagement.mdx +++ /dev/null @@ -1,20 +0,0 @@ ---- -title: Project Management -img: https://images.unsplash.com/photo-1572177812156-58036aae439c?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2070&q=80 -order: 2 -layout: "@layouts/AcademyContent.astro" -teaser: In this module you will find helpful informations about project management. ---- - -## Resources - -- Project Management for non-project managers - -- Project Management 101 - a quick reference guide - - - - - - - diff --git a/src/pages/ua/_menu.mdx b/src/pages/ua/_menu.mdx index d98cf49a..2dab8b0e 100644 --- a/src/pages/ua/_menu.mdx +++ b/src/pages/ua/_menu.mdx @@ -1,20 +1,20 @@ --- menu: - title: Головна - target: "/ua/#top" + target: "ua/#top" hideInFooter: true - title: Мотивація - target: "/ua/#motivation" + target: "ua/#motivation" - title: Що таке толокар? - target: "/ua/#what-is-a-tolocar" + target: "ua/#what-is-a-tolocar" - title: Проєкти та спільнота - target: "/ua/#projects-community" + target: "ua/#projects-community" - title: Makerspace Academy - target: "/en/academy" + target: "ua/academy" - title: Контакти target: "mailto:info@tolocar.org" diff --git a/src/pages/ua/academy/3dmodels/3ddesign.mdx b/src/pages/ua/academy/3dmodels/3ddesign.mdx index 97f9a973..767bfbb1 100644 --- a/src/pages/ua/academy/3dmodels/3ddesign.mdx +++ b/src/pages/ua/academy/3dmodels/3ddesign.mdx @@ -6,18 +6,256 @@ layout: "@layouts/AcademyContent.astro" teaser: У цьому модулі ми зібрали корисну інформацію щодо 3Д дизайну (CAD). --- -## Resources +## Вступ -- 3D conception +Існує різноманітне програмне забезпечення, з допомогою якого можна малювати, точніше створювати цифрові 3D-моделі. Відтак ці 3D-моделі можна використати, наприклад, для 3D-друку, лазерного різання або фрезерування з ЧПК. -- Parametric design +Залежно від цілей, є програми з різними спеціалізаціями та функціями. Для моделювання деталей для технічних виробів зазвичай використовується програмне забезпечення CAD (англ. CAD — Computer Aided Design). Українським аналогом цього терміну є АСП (автоматизована система проєктування). З іншого боку, існують також тривимірні графічні редактори, розраховані передусім на створення арт-продуктів, напр. фігур складної форми, які можуть використовуватися для 3D-друку, дизайну продукції, але також, напр., для 3D- анімації. +

+ + +

-## Open/free CAD software +

+[1] Конструктивний модуль у ПЗ FreeCAD - +[2] 3D-модель у програмі для 3D-моделювання Blender +

-- Blender +Замість створення власних 3D-моделей можна також завантажити готові моделі з Інтернету, за потреби додатково їх обробити та зрештою, напр., роздрукувати на 3D-принтері [більше про це у базовому навчальному модулі про 3D-друк](/ua/academy/digitalproduction/3dprinting). Існує безліч вебсайтів, де можна знайти 3D-моделі або куди завантажити власні розробки, щоб поділитися ними з іншими [більше про це у базовому навчальному модулі про завантаження 3D-моделей](../1_3_Using_3D_models_from_the_internet/UA_Використання_3D-моделей_з_Інтернету.md). -- Meshmixer +Ще одна можливість створити 3D-модель полягає у 3D-скануванні. За допомогою цієї технології можна сканувати та відображати на комп’ютері у вигляді 3D-моделей предмети, деталі або навіть осіб. Після невеликої обробки ці моделі можна також роздрукувати на 3D-принтері [більше про це у базовому навчальному модулі про 3D-сканування)](/ua/academy/3dmodels/3dscanning). -- FreeCAD +## Програмне забезпечення CAD - АСП +Програмне забезпечення CAD переважно застосовується в технічних галузях, напр. у машинобудуванні, в архітектурі або електротехніці — підприємствами, що займаються розробкою продуктів, плануванням споруд та подібних сферах. Але програмне забезпечення CAD зарекомендувало себе також серед любителів, напр. при розробці дизайну об’єктів для 3D-друку або фрезеруванні з ЧПК. + +Якщо розроблена в CAD модель виготовляється з допомогою ЧПК-обладнання (фрезерування або точіння), її треба обробити в програмному забезпеченні з CAM (від англ. CAM — Computer Aided Manufacturing), українським відповідником якого є абревіатура АСВ (автоматизована система виробництва). CAM враховує параметри фрезера, ріжучого інструменту, кількості оборотів, технологічного процесу тощо і генерує код, придатний для зчитування машиною з ЧПК [більше про це в базовому навчальному модулі про фрезерування з ЧПК](/ua/academy/digitalproduction/cncmilling). + +При створенні 3D-моделі — у контексті CAD це називають «моделюванням» або «конструюванням» — здебільшого працюють з т. зв. геометричним і генеративним моделюванням. + +При цьому зазвичай починають із креслення 2D-ескізу, що складається з точок, ліній, кривих і геометричних форм, як-от кола або шестикутники. Встановлюючи розміри, можна точно визначити елементи ескізу, напр. з точністю до міліметра задати довжину ліній або діаметр кола. За допомогою т. зв. залежних можна, наприклад, встановити, щоб дві лінії були паралельними або однакової довжини. Наступним кроком цей 2D-ескіз «наповнюють» (англ. «Pad»), перетворюючи на 3D-об’єкт визначеного об’єму, або обертають навколо осі для створення тіла обертання (англ. «Revolution»). У доповнення до цього об’єкта можуть додаватися інші елементи, зокрема через інші 2D-ескізи та наповнення/обертання, через усунення частин (напр., для отворів, свердлінь або пазів (англ. «Pocket»)), через тиражування елементів або заокруглення країв. + +

+[3]
+[4]
+[5] +

+ +

+[3] 3D-наповнення (Pad) з 2D-ескізу - +[4] 3D-тіло обертання (Revolution) із 2D-ескізу - +[5] паз (Pocket) з 2D-ескізу +

+ + +

+ + +

+ +

+[6] Ескіз конструкції у FreeCAD - +[7] Конструктивна деталь, створена з допомогою геометричного моделювання у FreeCAD +

+ + +Багато CAD програм мають також функціонал для створення технічних креслень. При цьому спочатку моделюється тривимірна конструктивна деталь, а потім вона проєктується з різних кутів огляду на двовимірне зображення. Ці проєкції можуть бути розміщені на аркуші, визначені їхні розміри чи інша інформація або бути роздруковані. Це помічно у випадку деталей, які хочеться виготовляти не за допомогою цифрових інструментів, а конвенційним знаряддям, напр. шляхом нарізання та свердління дерев’яних дощок або алюмінієвого профілю. + +

+ +

+ +

+[8] Технічне креслення (з розмірами) у програмі FreeCAD +

+ +Деякі CAD програми мають функції «параметричного проєктування». При цьому розміри конструктивних елементів визначаються не точними цифровими показниками (напр., 10 мм), а параметрами (напр., «довжина» або «діаметр»). За допомогою параметричної моделі можна потім згенерувати багато різних варіантів конструктивного елемента; таким чином, немає необхідності щоразу заново моделювати, наприклад, різні варіанти гвинта, достатньо один раз створити параметричну модель, і потім варіювати такі параметри як «довжина» і «діаметр», зберігаючи кожну нову модель гвинта як варіант. Параметри можна також поєднувати з допомогою формул (напр., «довжина = 2 х діаметр + 10 мм»). + +На відеопорталах, як-от YouTube, можна знайти багато відеоінструкцій для вивчення моделювання з CAD. Деякі фаблаби пропонують також навчальні воркшопи. Основами для створення простих моделей можна оволодіти відносно швидко, однак для складніших проєктів з CAD й опанування розширених функцій потрібно багато вчитися та практикувати. + +### Формати файлів для моделей з CAD + +Кожне програмне забезпечення має власний формат файлів для проєктних файлів, напр., файли у програмі «FreeCAD» мають розширення файлу *.FCStd, а файли в програмі «Autodesk Fusion 360» — розширення *.f3d. Проте у сфері CAD є безліч різноманітних форматів файлів, які можуть створюватися та відкриватися різними програмами з CAD. + +Варто відзначити формат файлів STEP (*.ste, *.step oder *.stp). STEP походить від англійського „STandard for the Exchange of Product model data”, він стандартизований за всесвітньо визнаною нормою ISO. Файли у STEP-форматі добре годяться для обміну між різними CAD/АСП програмами. Якщо ви хочете поділитися CAD-файлом з кимось, хто користується іншим програмним забезпеченням з АСП, гарним рішенням часто стає експортування файлу у форматі STEP, навіть якщо при цьому зберігаються не вся інформація та не всі можливості редагування — принаймні файл можна відкрити, розглянути й проаналізувати в іншій програмі. + +Якщо ви плануєте опублікувати свій продукт як відкрите апаратне забезпечення, рекомендується використовувати програмне забезпечення CAD/АСП, яке є безкоштовним і створене на основі відкритого програмного забезпечення (напр., FreeCAD або Blender, більше про це див. нижче), щоб якомога більше людей могли відкрити, обробити файли та запропонувати покращену версію проєкту. + +Ще один важливий файловий формат, насамперед для 3D-друку, — STL. Практично кожна відома CAD програма або програма для створення тривимірної графіки може експортувати 3D-моделі у форматі STL, щоб зрештою їх можна було надрукувати на 3D-принтері [більше про це в базовому навчальному модулі про 3D-друк](/ua/academy/digitalproduction/3dprinting). + +### Приклади програмного забезпечення з CAD + +Ось кілька популярних CAD програм, які можна здебільшого використовувати безкоштовно: + +#### FreeCAD + +Як передбачає сама назва, FreeCAD, — це так зване «вільне і відкрите програмне забезпечення», це означає, що ПЗ безкоштовне, не має якихось обмежень, зокрема для комерційних цілей, а її вихідний код відкритий. Це робить FreeCAD улюбленим програмним рішенням у Open-Source-спільнотах, оскільки гарантується, що створені за допомогою FreeCAD проєкти довгостроково знаходитимуться у відкритому доступі та їх можна буде обробляти (як відкрите апаратне забезпечення). До того ж кожен може змінювати або покращувати FreeCAD через додатки (відкрите програмне забезпечення), завдяки чому вже усунено численні недоліки, створено додаткові функції, робочі місця та макроси. + +FreeCAD містить багато різних програмних модулів (т.зв. «робочі місця», англ. «Workbenches») і функцій для 3D-моделювання, 3D-друку, CAM/АСВ та фрезерування з ЧПК, лазерного різання, симуляції руху, архітектури тощо. Особливою сильною стороною FreeCAD параметричне проєктування, при цьому через «Spreadsheet»-Workbench можна створити розрахункові таблиці, за допомогою яких можна управляти параметрами CAD-моделі. FreeCAD знаходиться не у хмарі, а працює локально на комп’ютері (Windows, Mac або Linux). + +**Завантажити:** https://www.freecad.org/ + +**FreeCAD-Wiki:** https://wiki.freecad.org/ - Українською мовою (неповна версія): https://wiki.freecad.org/Main_Page/uk + +

+ + +

+ +

+[9] Користувацький інтерфейс у FreeCAD - +[10] Конструктивний модуль із ескізом у FreeCAD +

+ + +#### Autodesk Fusion 360 + +Fusion 360 — це розроблений компанією Autodesk програмний комплекс для CAD/АСП, CAM/АСВ та інших технічних цілей. Загалом Fusion 360 є платною програмою, але за певних умов та з обмеженим функціоналом нею можна користуватися також безкоштовно. Для цього під час реєстрації треба вказати, що ви приватний користувач/ка («personal use»). Цю безкоштовну «любительську ліцензію» треба постійно оновлювати. Якщо ви створюєте комерційні проєкти, необхідно придбати ліцензію. До того ж при безкоштовній ліцензії доступні не всі функції. Умови та функціонал безкоштовної версії можуть ще неодноразово змінюватися, актуальна інформація щодо цього знаходиться на [вебсайті Fusion-360](https://www.autodesk.de/products/fusion-360/). + +Fusion 360 знаходиться у хмарі, тобто для її використання треба бути підключеним до Інтернету, і при першому використанні слід увійти з даними свого облікового запису. Проєктні файли зберігаються онлайн у хмарі від Autodesk, проте їх можна також завантажити собі на комп’ютер (напр., як f3d-файл). Якщо немає з’єднання з Інтернетом, деякий час можна також працювати офлайн, файли синхронізуються при наступному під’єднанні до Інтернету. Однак перший вхід має відбутися онлайн. + +Завдяки чіткому та зрозумілому управлінні Fusion 360 належить до відносно легкого для опанування ПЗ з CAD, і тому цю програму люблять і часто використовують у мейкерських спільнотах. + +**Реєстрація та завантаження для приватних користувачів/ок:** https://www.autodesk.de/products/fusion-360/personal + +

+ + +

+ +

+[11] +[12] Autodesk Fusion 360: користувацький інтерфейс +

+ + + +## Програми для 3D-графіки та моделювання + +На відміну від CAD-програм, які використовуються переважно для розробки технічних продуктів, тривимірні графічні редактори розраховані радше на мистецькі або дизайнерські проєкти, напр. оформлення фігур, ваз, посуд або інших складних форм. + +При цьому часто в хід ідуть так звані інструменти скульптурування, завдяки яким можна надати 3D-об’єктам точнішої форми, приблизно як у гончарстві. На першому місці тут стоїть не так точне до міліметра вимірювання та конструювання елементів із кутами, як у випадку технічних деталей у CAD-програмах, як свобода у формуванні й оформленні 3D-об’єкта. + +Серед інших функцій тривимірних графічних редакторів — напр., текстурування, анімація (для анімаційних фільмів або відеоігор) і рендеринг (комп’ютерна візуалізація), напр. розташування об’єкта або продукту в певному середовищі й освітленні у так званому кадрі. Багато 3D-редакторів можуть експортувати моделі як STL-файли, завдяки чому їх можна роздрукувати. + +

+ + +

+ +

+[13] Скульптурування в програмі Blender - +[14] Рендеринг кухонного посуду в програмі Blender +

+ + + +### Приклад програм для 3D-графіки та 3D-моделюванн + +Нижче представлені деякі популярні безкоштовні програми для 3D-графіки та 3D-моделювання: + +#### Blender + +Blender — це програмний комплекс для тривимірної графіки, доступний як «вільне та відкрите програмне забезпечення», тобто безкоштовне у використанні та з відкритим вихідним кодом. Програмний комплекс об’єднує функції для моделювання, текстурування та анімування. Blender — популярна програма як серед професіоналів, так і серед любителів, вона вважається особливо продуманим відкритим програмним забезпеченням, а її основами можна відносно легко оволодіти. + +**Завантажити** https://www.blender.org/ + +

+ + +

+ +

+[15] Користувацький інтерфейс програми Blender - +[16] Скульптурування у Blender +

+ + + +#### Tinkercad + +Tinkercad — безкоштовний вебзастосунок, що працює у браузері та використовується для 3D-дизайну, але також для проєктування електронних плат та програмування. У ньому відносно легко працювати, і насамперед він розрахований на дітей, молодь і застосування в школах. Але Tinkercad може також зацікавити дорослих, які не хочуть докладати багато зусиль для вивчення складніших програм із CAD або тривимірних графічних редакторів. + +Хоча у назві «Tinkercad» міститься слово «CAD», було б дещо недоречно описувати Tinkercad як програму з АСП. Хоча Tinkercad добре підходить для створення простих 3D-моделей, система швидко досягає своїх меж, якщо ви хочете розробити в ній складніші технічні продукти або 3D-фігури. ПЗ розраховане радше на простоту використання, а не функціонал, тому процес моделювання також принципово відрізняється від відомих CAD-програм. Із Tinkercad можна експортувати STL-файли для 3D-друку. + +Tinkercad, так само як і Fusion 360, належить компанії Autodesk і вимагає створення (безкоштовного) облікового запису. При цьому не потрібно завантажувати або встановлювати жодного програмного забезпечення, застосунок працює прямо в браузері. + + +**Реєстрація та використання:** https://www.tinkercad.com/ + +

+ + +

+ +

+[17] Користувацький інтерфейс програми Tinkercad (у браузері) - +[18] 3D-дизайн штангенциркуля в Tinkercad +

+ +# Інформація про ліцензію + +**Автор:** Оскар Лідтке (Oskar Lidtke), https://github.com/orcular-org/ + +Creative Commons License
Якщо не зазначено інакше, цей твір ліцензовано в рамках міжнародної Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License (CC BY-SA 4.0). + +Див. кращі приклади [зазначення Авторства](https://wiki.creativecommons.org/wiki/Best_practices_for_attribution) та [створення власного твору](https://wiki.creativecommons.org/wiki/Marking_your_work_with_a_CC_license) з ліцензією Creative Commons. + +Щодо зазначення Авторства та ліцензії використаних зображень, див. розділ нижче. + +# Джерела ілюстрацій + + +**[1]** Gsuter.png (cropped) - **Image license:** [CC BY 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/) - **Source:** https://wiki.freecad.org/File:Gsuter.png + + +**[2]** 3D Viewport, a Blender 2.93.4.png (cropped) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:3D_Viewport,_a_Blender_2.93.4.png + + +**[3]** PartDesign Pad example (adapted) - **Image license:** [CC BY 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/) - **Source:** https://wiki.freecad.org/File:PartDesign_Pad_example.svg + + +**[4]** PartDesign Revolution example (adapted) - **Image license:** [CC BY 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/) - **Source:** https://wiki.freecad.org/File:PartDesign_Revolution_example.svg + + +**[5]** PartDesign Pocket example (adapted) - **Image license:** [CC BY 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/) - **Source:** https://wiki.freecad.org/File:PartDesign_Pocket_example.svg + + +**[6]** GGTuto1 4 - **Image license:** [CC BY 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/) - **Source:** https://wiki.freecad.org/File:GGTuto1_4.PNG + + +**[7]** FreeCAD-20.1 (cropped) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:FreeCAD-20.1.png + + +**[8]** TechDraw Workbench Example - **Image license:** [CC BY 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/) - **Source:** https://wiki.freecad.org/File:TechDraw_Workbench_Example.png + + +**[9]** Asm3 1 relnotes 0.20 - **Image license:** [CC BY 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/) - **Source:** https://wiki.freecad.org/File:Asm3_1_relnotes_0.20.jpg + + +**[10]** screenshot-07.jpg (cropped) - **Image license:** [CC BY 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/) - **Source:** https://www.freecad.org/ (home page) [License info for freecad.org](https://wiki.freecad.org/Licence) + + +**[11]** CAM Fusion 360 - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:CAM_Fusion_360.png + + +**[12]** 3D Design by fusion 360 - **Image license:** [CC BY-SA 2.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/) - **Source:** https://www.flickr.com/photos/kenming_wang/32276624594 + + +**[13]** sculpt01.jpg - **Image license:** [CC BY-SA 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) - **Source:** https://www.blender.org/features/sculpting/ (Attribution: Blender Foundation – www.blender.org - [License info for blender.org](https://www.blender.org/about/website/) ) + + +**[14]** Kochtöpfe erstellt und gerendert in Blender-Cycles - **Image license:** [CC BY-SA 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.de) - **Source:** https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Kocht%C3%B6pfe_in_Blender-Cycles_gerendert.png + + +**[15]** Sculpting Mode Example - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://docs.blender.org/manual/en/latest/sculpt_paint/sculpting/introduction/general.html#id + + +**[16]** sculpt-paint_sculpt_multires_example.png (cropped) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://docs.blender.org/manual/en/latest/sculpt_paint/sculpting/introduction/adaptive.html#multiresolution + + +**[17]** Practice 3 D printing - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Windmill_3_D_printing.png + + +**[18]** Caliper, drawn with Tinkercad - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://en.wikipedia.org/wiki/File:Schuifmaat_bottom_mechaniek.png diff --git a/src/pages/ua/academy/3dmodels/3dmodels.mdx b/src/pages/ua/academy/3dmodels/3dmodels.mdx deleted file mode 100644 index 9ef66f3c..00000000 --- a/src/pages/ua/academy/3dmodels/3dmodels.mdx +++ /dev/null @@ -1,25 +0,0 @@ ---- -title: Використання 3D-моделей з Інтернету -img: https://images.unsplash.com/photo-1660912354460-6e6c83e6d59f?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=1964&q=80 -order: 2 -layout: "@layouts/AcademyContent.astro" -teaser: У цьому модулі ми зібрали корисну інформацію щодо можливостей використання 3D-моделей з інтернету. ---- - -## Introduction - -You can download existing cad-files from a lot of different websites. Here you find a few online CAD libraries and search engines. - -## Online CAD libraries - -- https://www.instructables.com -- https://www.thingiverse.com -- https://grabcad.com/library -- https://www.traceparts.com/en - -## Search engines for CAD-models - -- https://www.yeggi.com -- https://www.stlfinder.com -- https://3dmdb.com -- https://www.3dfindit.com diff --git a/src/pages/ua/academy/3dmodels/3dmodelsinternet.mdx b/src/pages/ua/academy/3dmodels/3dmodelsinternet.mdx new file mode 100644 index 00000000..f24084df --- /dev/null +++ b/src/pages/ua/academy/3dmodels/3dmodelsinternet.mdx @@ -0,0 +1,79 @@ +--- +title: Використання 3D-моделей з Інтернету +img: https://images.unsplash.com/photo-1633899306328-c5e70574aaa2?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2069&q=80 +order: 3 +layout: "@layouts/AcademyContent.astro" +teaser: У цьому модулі ми зібрали корисну інформацію щодо можливостей використання 3D-моделей з інтернету. +--- + +## Завантаження готових 3D-моделей + +Замість того щоб створювати власні 3D-моделі, можна завантажити готові моделі з Інтернету, за потреби обробити їх та зрештою використати для 3D-друку. Різні вебсайти пропонують величезний вибір — від простих об’єктів до складних багатокомпонентних продуктів. + +Ось два відомі та улюблені багатьма вебсайти з доступними для завантаження та друку 3D-моделями: +- Thingiverse https://www.thingiverse.com +- Printables https://www.printables.com + +При завантаженні 3D-моделей з таких платформ слід звертати увагу, яку застосовано ліцензію. Для приватного використання це не так важливо, але якщо ви хочете використати об’єкт, напр., у комерційних цілях або оприлюднити його у зміненому вигляді, треба обов’язково ознайомитися з темою «Ліцензії Creative-Commons» та перевірити, під якою ліцензією опубліковано файл — або, можливо, він зовсім не має ліцензії. Як правило ліцензія вказується прямо на відповідній сторінці для завантаження об’єкта (більше на тему ліцензій — див. внизу). + +### Векторні зображення для лазерного різання та 3D-/CAD-моделі, які піддаються обробці + +Згадані вище платформи зазвичай призначені для поширення 3D-моделей для 3D-друку, тобто як правило там можна знайти STL-файли. Недолік STL-файлів полягає у тому, що їх не так просто обробити та змінити. Деякі дизайнери/ки розміщують також файли, які можна обробляти, і які можна відкрити й обробити у відповідному програмному забезпеченні CAD/АСП або ПЗ для 3D-моделювання (більше на цю тему в [базовому навчальному модулі про АСП та програми для 3D-дизайну](/ua/academy/3dmodels/3ddesign). + +Якщо ви шукаєте саме такі проєкти, рекомендується просто ввести ім’я програми у рядок пошуку платформи, напр. «FreeCAD», «Blender», «Fusion 360» тощо — у такий спосіб можна часто знайти проєкти відразу з оригінальним файлом. + +Навіть якщо платформи насправді розраховані для 3D-друку, там можна знайти також файли для лазерного різання або проєкти, що поєднують лазерне різання та 3D-друк. Якщо ввести у рядок пошуку «lasercut» або «lasercutting» (англ. — лазерне різання), можна знайти багато таких проєктів, зокрема у вигляді файлів векторної графіки (більше на цю тему в [базовому навчальному модулі про лазерне різання](/ua/academy/digitalproduction/lasercutting). + + +## Відкриті ліцензії та Creative Commons + +Creative Commons (CC) — це громадська організація зі штаб-квартирою у США, що публікує різні стандартні договори ліцензій, які дійсні по всьому світу. Загалом CC-ліцензії розповсюджуються на всі твори, що зазвичай підлягають авторському праву — напр. тексти, зображення, музичні твори, відео чи навіть 3D-моделі. Багато 3D-моделей на вищезгаданих платформах мають CC-ліцензію. + +Якщо ви створюєте творчі доробки, тобто є автором/кою, то при оприлюдненні (напр. на вебсайті) можете визначати, чи присвоювати твору ліцензію і якщо так, то яку. Зазвичай відповідна інформація про ліцензію знаходиться на тому самому вебсайті, на якому оприлюднюється твір. + +При цьому ліцензія обмежує певні права всіх людей, які завантажують твір. Якщо твір публікується без ліцензії, такі права не виникають або ж діють відповідні закони у сфері авторського права. + +Ліцензії CC є лише однією з можливостей — існують також інші моделі ліцензій, напр. GNU General Public License (GNU GPL, Загальна публічна ліцензія GNU — ліцензія на вільне програмне забезпечення). Проте завдяки своїй простоті, зрозумілості та широкій відомості СС-моделі добре себе зарекомендували. + +### Різні види ліцензій Creative Commons + +Залежно від того, які права ви хочете обмежити, існують різні правові модулі CC, які можна обрати та поєднувати між собою. + +| Зображення | Скорочення | Ім’я модуля | Пояснення | +| - | - | - | - | +| ![grafik](images/academy/3dmodels/3dmodelsinternet/1_BY.png) | BY | Із зазначенням авторства (englisch: Attribution) | Треба зазначати ім’я автора. | +| ![grafik](images/academy/3dmodels/3dmodelsinternet/2_NC.png) | NC | Некомерційна (Non-Commercial) | Das Werk darf nicht für kommerzielle Zwecke verwendet werden. | +| ![grafik](images/academy/3dmodels/3dmodelsinternet/3_ND.png) | ND | Без похідних (No Derivatives) | Твір не можна змінювати. | +| ![grafik](images/academy/3dmodels/3dmodelsinternet/4_SA.png) | SA | Розповсюдження на тих самих умовах (Share Alike) | Змінений наступним співавтором твір має поширюватися на умовах цієї ж ліцензії. | + +

Правові модулі Creative Commons – Таблиця - Джерело: https://de.wikipedia.org/wiki/Creative_Commons#Die_Rechtemodule - (CC BY-SA 3.0)

+ + +При об’єднанні кількох модулів виникають різні ліцензії, наприклад, ліцензія «CC BY-SA 4.0» означає, що твій можна поширювати та змінювати, якщо згадується автор/ка (BY), включно з посиланням на джерело та ліцензію, і що заново оприлюднений (або змінений) твір має публікуватися на умовах цієї ж ліцензії (тобто в цьому випадку також CC BY-SA). Оскільки відсутній модуль «NC», дозволяється також комерційне використання. Позначка «4.0» вказує при цьому на версію ліцензії. Повний опис цієї ліцензії можна знайти на сторінці https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.uk. + +Якщо автор/ка 3D-моделі або іншого твору може використати для публікації CC-ліцензію, це можна зробити відносно легко через сайт https://creativecommons.org/choose. За допомогою цього інструменту можна обрати бажані характеристики ліцензії та отримати відповідне скорочення, а також посилання на ліцензію. Це можна зрештою розмістити на сторінці публікації твору. + +### Чому важливий дозвіл на комерційне використання + +Необхідно зауважити про широко поширену проблему в контексті ліцензій Creative Commons. Багато автор/ок публікують свої твори з ліцензією «Non-commercial» (NC), що виключає комерційне використання твору. + +У брошурі [Broschüre](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/51/Freies_Wissen_dank_Creative-Commons-Lizenzen_Folgen%2C_Risiken_und_Nebenwirkungen_der_Bedingung_nicht-kommerziell_%E2%80%93_NC.pdf) [(CC BY-SA 3.0 DE)](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/de/) von Wikimedia Deutschland, Creative Commons Deutschland und iRights.info про це пишуть так: + +> «Найпопулярніші ліцензії (...) мають скорочення NC («noncommercial») —некомерційне використання (...). Багато хто, хто інтуїтивно обирає обмежені ліцензії, робить це зі зрозумілого мотиву уникнути небажаної та безконтрольної експлуатації свого твору. Але численні й також небажані побічні ефекти, які це викликає, відомі лише небагатьом». + +Повний текст брошури німецькою мовою знаходиться [тут](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/51/Freies_Wissen_dank_Creative-Commons-Lizenzen_Folgen%2C_Risiken_und_Nebenwirkungen_der_Bedingung_nicht-kommerziell_%E2%80%93_NC.pdf). [(CC BY-SA 3.0 DE)](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/de/) + +Коротко про головні проблеми: Багато людей не усвідомлюють, що використання некомерційних ліцензій стосується також публікацій, напр., у Вікіпедії або на приватних сайтах, навіть якщо спочатку не йдеться про комерційне використання. Вікіпедія загалом є публічною та некомерційною платформою, та оскільки вона, напр., інтегрована в пошукові системи, що належать комерційним організаціям, можуть виникати проблеми. Також приватний сайт або сайт громадської організації, що використовує рекламний банер, вважається комерційним і не може використовувати твори, що мають некомерційну ліцензію. + +Некомерційні ліцензії у сфері використання медіа з ліцензіями Creative-Commons, а також відкритого програмного й апаратного забезпечення, часто викликають неприємні та небажані обмеження, при тому що побоювання щодо комерційного використання підприємствами є часто необґрунтованими. Тож перш ніж розглянути використання некомерційної ліцензії, варто ознайомитися з брошурою. + + +# Інформація про ліцензію + +**Автор:** Оскар Лідтке (Oskar Lidtke), https://github.com/orcular-org/ + +Creative Commons License
Якщо не зазначено інакше, цей твір ліцензовано в рамках міжнародної Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License (CC BY-SA 4.0). + +Див. кращі приклади [зазначення Авторства](https://wiki.creativecommons.org/wiki/Best_practices_for_attribution) та [створення власного твору](https://wiki.creativecommons.org/wiki/Marking_your_work_with_a_CC_license) з ліцензією Creative Commons. + +Щодо зазначення Авторства та ліцензії використаних зображень, див. розділ нижче. diff --git a/src/pages/ua/academy/3dmodels/3dscanning.mdx b/src/pages/ua/academy/3dmodels/3dscanning.mdx index e4acf57a..0f9d75dc 100644 --- a/src/pages/ua/academy/3dmodels/3dscanning.mdx +++ b/src/pages/ua/academy/3dmodels/3dscanning.mdx @@ -6,11 +6,180 @@ layout: "@layouts/AcademyContent.astro" teaser: У цьому модулі ми зібрали корисну інформацію щодо 3Д сканування. --- -## Resources +## Вступ -- Beginners guide to 3D scanning -- Meshmixer clean a scan -- Cleaning up a 3D scan with Meshmixer +Під 3D-скануванням розуміють такий процес отримання інформації про поверхні реальних об’єктів, осіб або середовищ за допомогою спеціальних приладів, при якому створюється їх 3D-модель. 3D-сканування використовується в багатьох сферах, напр. у кіноіндустрії, при вимірюванні ділянок і будівель або у зворотній інженерії, тобто відтворенні наявних технічних деталей. +У контексті майстерень фаблаб і мейкерських спільнот методи 3D-сканування застосовуються насамперед для виготовлення тривимірних моделей осіб (т. зв. «3D-селфі»), для відтворення фігур, іграшок тощо, а також для репродукції запчастин. З відсканованих тривимірних моделей у фаблабах виготовляють нові реальні об’єкти, наприклад за допомогою 3D-друку. +Залежно від налаштувань процесу 3D-сканування створюються або безколірні, точніше одноколірні 3D-моделі — це означає, що охоплюється лише поверхня об’єкта, — або кольорові моделі, які охоплюють також кольори та структуру об’єкта чи особи та передають через 3D-модель текстуру, завдяки чому ми отримуємо досить реалістичне відображення реального об’єкта. + + +

+ + +

+ +

+[1] 3D-селфі: модель особи, створена за допомогою 3D-сканування та 3D-друку - +[2] Відсканована у 3D модель статуї, представлена у програмі MeshLab +

+ +

+ +

+ +

+[3] Фотограмметрія: Метод 3D-сканування з використанням фотокамери +

+ + + + +## Методи і технології + +Існують різні методи 3D-сканування, серед яких для хобі та фаблабів відзначають насамперед такі дві: +- лазерне сканування +- фотограмметрія + +До того ж існують прилади, які поєднують лазерне сканування та фотограмметрію або ще й інші методи. + +### Лазерне сканування + +При лазерному скануванні поверхні зчитуються лазерним променем у вигляді ліній або сітки. Лазерне випромінювання, що відбивається від поверхні, потрапляє на сенсори, після чого з отриманих даних обраховується відстань і позиція відсканованих точок. На основі цих даних програмне забезпечення створює тривимірну модель поверхні. + +### Фотограмметрія + +Під час фотограмметрії об’єкт спочатку фотографується з багатьох різних кутів — або однією камерою, або кількома камерами одночасно. + +Якщо використовується одна камера, її треба обертати навколо об’єкта — вручну або механічно за допомогою роботизованої руки — та робити якомога більше світлин з багатьох різних перспектив. При цьому бажано, щоб об’єкт або особа не рухались. Можливо також використовувати основу, яка обертається, на якій розміщується та повертається об’єкт, а камеру при цьому переміщують лише по вертикалі. + +При використанні кількох камер їх можна розмістити під різними кутами навколо об’єкта або особи. Камери працюють тоді одночасно. + +Програмне забезпечення розпізнає спільні та відмінні риси на зображеннях, знаходить однакові точки на різних зображеннях та обраховує відповідне положення кожної точки у тривимірному просторі. На основі цих положень генерується 3D-модель поверхні, до того ж можна накласти кольорові елементи (пікселі) окремих фотографій як текстуру на 3D-модель. + +

+ + +

+ +

+[4] Фотограмметрія у програмі Meshroom - +[5] Meshroom2Blender – розширення для тривимірного графічного редактора Blender +

+ + +### Типи приладів + +Прилади для 3D-сканування бувають різних видів, напр. прилади з ручним управлінням, які обертають навколо об’єкта, щоб охопити його з різних боків. Існують також застосунки для смартфонів, з допомогою яких можна використовувати камеру телефона для 3D-сканування-фотограмметрії. Більшість хороших застосунків є платними, а безкоштовні версії мають обмежені можливості. + +Насамперед для 3D-селфі окремих осіб або груп осіб є кабіни, обладнані численними камерами, що знімають осіб з різних боків. Оскільки всі камери працюють одночасно, цей метод зйомки дуже швидкий, і зображувані особи мають стояти непорушно лише дуже коротко. + +

+ + +

+ +

+[6] 3D-сканер з ручним управлінням та інтегрованою камерою для текстурування - +[7] Кабіна для 3D-селфі: у стіні знаходиться багато камер, які спрацьовують одночасно і з різних кутів фотографують людей, що стоять посередині. +

+ + + +## Обробка відсканованої 3D-моделі + +### Постобробка + +При використанні багатьох методів 3D-сканування 3D-модель потребує подальшої обробки в програмному забезпеченні, перед тим як, наприклад, здійснити її 3D-друк. + +Залежно від методу спочатку модель зображується у вигляді полігональної сітки або хмари точок, і за допомогою ПЗ її збирають, очищають і розгладжують. + +

+ + +

+ +

+[8] Приклад полігональної сітки - +[9] Приклад хмари точок (створеної шляхом фотограмметрії) +

+ + +### Програмне забезпечення + +У сфері 3D-сканування існує, зокрема, таке **програмне забезпечення**: + +- [Meshroom](https://alicevision.org/#meshroom): Безкоштовне відкрите програмне забезпечення для 3D-реконструкції, на основі [AliceVision Framework](https://alicevision.org/), програмного пакету для фотограмметрії. +- [MeshLab](https://www.meshlab.net/): Безкоштовне відкрите програмне забезпечення для обробки, очищення, рендерингу, текстурування та конвертації відсканованих у 3D моделей у вигляді полігональної сітки. +- [3DF Zephyr](https://www.3dflow.net): Програма з [безкоштовною](https://www.3dflow.net/3df-zephyr-free/) та низкою платних версій для фотограмметрії, тобто генерування 3D-моделей із багатьох окремих 2D-зображень. +- [ReconstructMe](https://www.reconstructme.net): Програмне забезпечення для створення 3D-селфі за допомогою власної камери — доступні як безкоштовна, так і платні версії. + +### Апаратне забезпечення + +Для фаблабів і мейкерів існують, зокрема, такі **прилади й апаратне забезпечення** (частково відкрите апаратне забезпечення): +- [OpenScan](https://www.openscan.eu/) - ([сторінка](https://openscan-org.github.io/OpenScan-Doc/)) +- [FabScan](https://fabscan.org) +- [MakerScanner](http://www.makerscanner.com/) + +До того ж існують і професійні прилади, але вони дуже дорогі та зазвичай використовуються лише підприємствами, проте деякі фаблаби теж мають такі прилади. + +### 3D-друк моделей, відсканованих у 3D + +Після очищення відсканованої у 3D моделі та переведення її у формат, придатний для 3D-друку, напр. STL [більше про це у базовому навчальному модулі про 3D-друк](/ua/academy/digitalproduction/3dprinting), цю модель можна легко роздрукувати на FDM 3D-принтері як одноколірний об’єкт. При використанні багатоколірного 3D-принтера можна роздрукувати також багатоколірну фігуру — з невеликою кількістю кольорів і обмеженою точністю. + +Якщо ви бажаєте отримати дуже детальну фігуру для 3D-друку з багатьма кольорами та високою точністю зовнішнього вигляду поверхні, звичайного 3D-принтера (англ. FDM — Fused Deposition Modeling, більше про це [тут](/ua/academy/digitalproduction/3dprinting) буде недостатньо. Комерційні надавачі послуг 3D-селфі використовують здебільшого іншу технологію 3D-друку — Binder Jetting, або струменевий тривимірний друк. У цій технології 3D-друку використовується порошок, який з’єднується із рідкою сполучною рідиною. Поверхня фігур, які створюються у такий спосіб, часто нагадує піщаник, до того ж може мати велике різноманіття кольорів, і точно передаються деталі. + +

+ +

+ +

+[10] Модель 3D-селфі, роздрукована на 3D-принтері +

+ + +Зрештою існує також можливість додатково обробити та розмалювати одноколірну (бажано білу) фігуру, роздруковану на FDM 3D-принтері. + +# Інформація про ліцензію + +**Автор:** Оскар Лідтке (Oskar Lidtke), https://github.com/orcular-org/ + +Creative Commons License
Якщо не зазначено інакше, цей твір ліцензовано в рамках міжнародної Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License (CC BY-SA 4.0). + +Див. кращі приклади [зазначення Авторства](https://wiki.creativecommons.org/wiki/Best_practices_for_attribution) та [створення власного твору](https://wiki.creativecommons.org/wiki/Marking_your_work_with_a_CC_license) з ліцензією Creative Commons. + +Щодо зазначення Авторства та ліцензії використаних зображень, див. розділ нижче. + +# Джерела ілюстрацій + + +**[1]** 3D selfie in 1-20 scale as received from Shapeways, the printer company for Madurodam's Fantasitron IMG 4557 FRD.jpg - **Image license:** [CC BY-SA 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:3D_selfie_in_1-20_scale_as_received_from_Shapeways,_the_printer_company_for_Madurodam%27s_Fantasitron_IMG_4557_FRD.jpg + + +**[2]** MeshLabv121 david.png - **Image license:** [GNU General Public License](https://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.html.en) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:MeshLabv121_david.png + + +**[3]** Balkan Heritage Field School (photogrammetry course) at Stobi, Republic of Macedonia (cropped) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Balkan_Heritage_Field_School-5.jpg + + +**[4]** buddha_dataset.png - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://alicevision.org (home page) + + +**[5]** meshroom2blender.jpg - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://alicevision.org (home page) + + +**[6]** VIUscan handheld 3D scanner in use.jpg - **Image license:** [CC BY 2.0](https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/deed.en) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:VIUscan_handheld_3D_scanner_in_use.jpg + + +**[7]** 3D-scanning photo booth for 3D selfies at the Doob NY SOHO store. - **Image license:** [CC BY-SA 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Doob_NY_SOHO_3D_selfie_photo_booth_IMG_4939_FRD.jpg + + +**[8]** An example of a polygon mesh. - **Image license:** [Public domain](https://en.wikipedia.org/wiki/Public_domain) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dolphin_triangle_mesh.svg + + +**[9]** TuxaufRasen-Photogrammetriepunktwolke.png - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:TuxaufRasen-Photogrammetriepunktwolke.png + + +**[10]** Madurodam Shapeways 3D selfie in 1 20 scale after a second spray of varnish FRD.jpg - **Image license:** [CC BY-SA 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Madurodam_Shapeways_3D_selfie_in_1_20_scale_after_a_second_spray_of_varnish_FRD.jpg diff --git a/src/pages/ua/academy/3dmodels/index.mdx b/src/pages/ua/academy/3dmodels/index.mdx index f86ad6a1..50baefe3 100644 --- a/src/pages/ua/academy/3dmodels/index.mdx +++ b/src/pages/ua/academy/3dmodels/index.mdx @@ -1,5 +1,5 @@ --- -title: 3D Models +title: 3D-МОДЕЛЮВАННЯ img: https://images.unsplash.com/photo-1586868538513-51335a0c5337?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2067&q=80 order: 1 layout: "@layouts/RedirectToAcademyIndex.astro" diff --git a/src/pages/ua/academy/digitalfabrication/3dprinting.mdx b/src/pages/ua/academy/digitalfabrication/3dprinting.mdx deleted file mode 100644 index ab6171b9..00000000 --- a/src/pages/ua/academy/digitalfabrication/3dprinting.mdx +++ /dev/null @@ -1,17 +0,0 @@ ---- -title: 3D-друк -img: https://images.unsplash.com/photo-1633899306328-c5e70574aaa2?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2069&q=80 -order: 1 -layout: "@layouts/AcademyContent.astro" -teaser: У цьому модулі ми зібрали корисну інформацію щодо 3D-друку. ---- - -## Introduction - -- 3D printing -- What is 3D printing? - - -## 3D printing design rules - -- 3D printing design rules diff --git a/src/pages/ua/academy/digitalfabrication/cnc.mdx b/src/pages/ua/academy/digitalfabrication/cnc.mdx deleted file mode 100644 index 00ce82bd..00000000 --- a/src/pages/ua/academy/digitalfabrication/cnc.mdx +++ /dev/null @@ -1,31 +0,0 @@ ---- -title: Фрезерування з ЧПК -img: https://images.unsplash.com/photo-1624841970647-87dce8628d72?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2070&q=80 -order: 2 -layout: "@layouts/AcademyContent.astro" -teaser: У цьому модулі ми зібрали корисну інформацію щодо фрезерування з ЧПК. ---- - -## Resources - -- Milling - -- How to choose a milling operation - -- End mill selection guide - -- Job settings image - -- Feeds & speeds explained - -- Dogbone joint - - -## Software -- VCarvePro - -- Fusion360 - - - - diff --git a/src/pages/ua/academy/digitalfabrication/lasercutting.mdx b/src/pages/ua/academy/digitalfabrication/lasercutting.mdx deleted file mode 100644 index ce5f5781..00000000 --- a/src/pages/ua/academy/digitalfabrication/lasercutting.mdx +++ /dev/null @@ -1,24 +0,0 @@ ---- -title: Лазерна порізка -img: https://images.unsplash.com/photo-1615286922420-c6b348ffbd62?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2070&q=80 -order: 3 -layout: "@layouts/AcademyContent.astro" -teaser: У цьому модулі ми зібрали корисну інформацію щодо лазерної порізки. ---- - -## Resources - -- Laser cutting lesson on makersplus - -- Laser cutter kerf - -- Laser cutter joints - -- Laser cutter live hinges - -- Laser cut box tool - - - - - diff --git a/src/pages/ua/academy/digitalfabrication/vinyl.mdx b/src/pages/ua/academy/digitalfabrication/vinyl.mdx deleted file mode 100644 index 4c7dddf8..00000000 --- a/src/pages/ua/academy/digitalfabrication/vinyl.mdx +++ /dev/null @@ -1,13 +0,0 @@ ---- -title: Vinyl cutting -img: https://images.unsplash.com/photo-1500576992153-0271099def59?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2069&q=80 -order: 4 -layout: "@layouts/AcademyContent.astro" -teaser: У цьому модулі ми зібрали корисну інформацію щодо різання вінілу. ---- - -## Resources - -- Vinyl cutter lesson on makersplus - -- Vinyl cutter transfer cut parts diff --git a/src/pages/ua/academy/digitalproduction/3dprinting.mdx b/src/pages/ua/academy/digitalproduction/3dprinting.mdx new file mode 100644 index 00000000..ddf883fa --- /dev/null +++ b/src/pages/ua/academy/digitalproduction/3dprinting.mdx @@ -0,0 +1,575 @@ +--- +title: 3D-друк +img: https://images.unsplash.com/photo-1633899306328-c5e70574aaa2?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2069&q=80 +order: 1 +layout: "@layouts/AcademyContent.astro" +teaser: У цьому модулі ми зібрали корисну інформацію щодо 3D-друку. +--- + +## Вступ + +3D-друк — це термін, який використовується для опису багатьох різноманітних процесів, під час яких 3D-принтер створює матеріальні тривимірні об’єкти. Зазвичай об’єкти спочатку проектуються програмним забезпеченням як 3D-модель, а потім надсилаються на 3D-принтер. + +Існують невеликі, відносно недорогі 3D-принтери для дому або для фаблабів, які здебільшого друкують предмети із пластику, а також є більші принтери та великі 3D друкарські системи, які можуть друкувати цілі будівлі з бетону, принаймні основні стіни будівлі. Деякі 3D-принтери також можуть друкувати метал або їжу, наприклад шоколад, тож діапазон можливостей 3D-друку дуже широкий. + + +

+ + +

+ +

+ [1] 3D-принтер, побудований власноруч, руками з відкритою ліцензією на обладнання – + [2] 3D-принтер від Prusa +

+ + +

+ + +

+ +

+ [3] Великий 3D-принтер FDM для великих моделей розміром до 80 x 80 x 90 см – + [4] 3D-друк будинків +

+ +Найбільш поширеними і популярними є 3D-принтери, які працюють за технологією FDM. Тому цей основний навчальний модуль спочатку стосується лише принтерів, які працюють за даною технологією. + +Другим найпоширенішим типом 3D-принтерів у фаблабах після технології FDM є принтери SLA. Однак ними важче користуватися, і тому вони менш підходять для початківців, ніж принтери FDM, тому бажано почати саме з FDM. + +Технологія FDM («Fused Deposition Modeling») означає, що наявний матеріал (зазвичай це пластик) нагрівається 3D-принтером, розплавляється, а потім наноситься шарами. Потім шари охолоджуються і створюють твердий об’єкт. Об’єкти, надруковані за допомогою технології FDM, можна легко розпізнати за типовими шарами, які зазвичай мають товщину лише частки міліметра. + + +

+ + +

+ +

+ [5] 3D-друк – + [6] Об'єкт, надрукований у 3D, із видимими шарами +

+ + +Тому 3D-друк відноситься до так званих «адитивних процесів», оскільки об’єкти створюються шляхом додавання нового матеріалу. На противагу цьому існують також «субтрактивні процеси», тобто процеси виробництва, під час яких існуючий матеріал відокремлюється або щось «забирається», наприклад, за допомогою [лазерного різання](/ua/academy/digitalproduction/lasercutting) або [фрезерування з ЧПК](/ua/academy/digitalproduction/cncmilling). + +За допомогою 3D-принтерів FDM можна надрукувати декоративні предмети, такі як статуетки або вази, невеликі іграшки, персоналізовані ярлики з іменами та брелки, різні моделі для демонстраційних цілей (наприклад, машин або будівель), запасні частини для існуючих предметів (наприклад, ручки ящиків або поворотні ручки для музичних систем), різні речі для побуту, такі як гачки для рушників, або ж функціональні деталі як, наприклад, корпус для електронних пристроїв, відкривачки для пляшок або навіть компоненти для 3D-принтерів. + +

+ + +

+ +

+[7] Корпус гучномовця, надрукований у 3D – +[8] Модель турбіни, надрукована у 3D +

+ +

+ + +

+ +

+[9] Ваза, надрукована у 3D – +[10] Різні предмети, надруковані у 3D +

+ +

+ + + +

+ +

+[11] - +[12] - +[13] Різні предмети, надруковані у 3D +

+ + + + +## Базові поняття +### Філамент + +Основний матеріал, що необхідний для друку на 3D-принтері FDM – це філамент. Це тонка пластикова нитка, яка намотана на котушку. + +

+ + +

+ +

+[14] Різні котушки з філаментом – +[15] Котушка з філаментом +

+ +Філаменти бувають різних кольорів та з різних матеріалів. Найпоширенішим матеріалом для 3D-друку є пластик PLA. + +Він дешевий, ним легко друкувати, він підходить для більшості виробів, і тому пасує для початківців. PLA є різновидом пластику і розшифровується як «полімолочна кислота». + +Нижче короткий огляд найпоширеніших матеріалів для 3D-принтерів FDM, а також їхні основні переваги та недоліки: + +- **PLA:** недорогий матеріал, можна легко друкувати, підходить для початківців, ідеально підходить для друку декоративних об'єктів або деталей з низьким навантаженням; легко переробляється +- **PETG / PET-G:** міцніший, ніж PLA, підходить для функціональних деталей, які мають витримувати високі навантаження; легше друкувати ніж ABS та трохи міцніше, ніж ABS +- **PET:** рідко зустрічається як філамент для 3D-друку, менш підходить, ніж PET-G; дуже легко переробляти; можна виробити нитку PET, наприклад, з ПЕТ-пляшок +- **ABS:** такий же пружний, як PETG, aле має більш високу термостійкість, ніж PETG; під час друку виділяє шкідливі для здоров’я пари, тому необхідно гарно провітрювати приміщення; важко друкувати, рекомендовано мати закритий корпус та дотримуватись високої температури нагрівальної поверхні +- **ASA:** вважається «наступником» ABS; менше деформується та випускає менше шкідливих парів ніж ABS +- **Нейлон:** має надзвичайно високу механічну та термічну стійкість; важко друкувати, більше підходить для досвідчених користувачів; дорожче інших видів нитки; чутливий до вологи +- **ТПУ:** гнучкий подібний до ґуми матеріал; може легко деформуватися після друку; ідеально підходить для невеликих шин, штампів тощо; відносно важко друкувати; дорожче, ніж інші типи ниток + +Оскільки кожен матеріал має різну температуру плавлення, важливо правильно встановити її в процесі друку. 3D-принтер нагріває в екструдері нитку до температури, за якої її можна легко розрідити та використовувати для друку, тоді як для нагрівальної поверхні встановлюється така температуру, щоб філамент добре до неї прилягав. Наприклад, для PLA зазвичай використовується температура екструдера 200-230 °C, а температура нагрівальної поверхні становить 60 °C. Однак ці рекомендації щодо температури можуть відрізнятися залежно від виробника матеріалу. Слід перевірити інформацію на рулоні філамента або в доданих таблицях даних і порівняти їх із налаштуваннями програмного забезпечення для слайсингу [докладніше про слайсинг див. нижче](#Програмне-забезпечення-для-слайсингу). + +Філамент в основному продається у діаметрі 1,75 мм та 2,85 мм, причому 1,75 мм є найбільш поширеним. Товстіший філамент діаметром 2,85 мм використовується на більших 3D-принтерах або на тих, у яких сопло було відповідним чином замінено. + +Звичайні 3D-принтери можуть друкувати лише з одним філаментом за раз, тобто якщо ви хочете друкувати іншим кольором або використовуючи інший матеріал, вам доведеться щоразу змінювати котушку. Але є також 3D-принтери, які можуть друкувати за допомогою двох або більше ниток одночасно. Таким чином, різнокольорові об’єкти або об’єкти з різних матеріалів можна друкувати наступним чином: підтримуючий матеріал (докладніше про це нижче, див. розділ [Підтримуючий матеріал](#Матеріал-підтримки-та-мости), друкується з матеріалу, який легко знімається, а фактичний об’єкт – з більш стійкого матеріалу. + +

+ +

+ +

+[16] Багатокольоровий 3D-друк +

+ +### Складові 3D-принтера + +Спочатку вам слід ознайомитися з базовою структурою 3D-принтера FDM. Тут як приклад описано типовий 3D-принтер FDM. Більшість принтерів FDM побудовані таким або схожим чином. Залежно від виробника та моделі ця структура може відрізнятися, але основні принципи залишаються незмінними. + +

+ +

+ +

+ [17] Найвіажливіші складові 3D-принтера +

+ +Найважливішим компонентом є екструдер, його можна уявити собі як друкуючу головку у струменевому принтері. + +

+ + +

+ +

+[18] Спрощений розріз екструдера: (1) філамент, (2) екструдер із шестернями для подачі філамента, (3) насадка з підігрівом – +[19] фото екструдера +

+ +У верхній частині екструдера є отвір, у який вставляється філамент. Всередині екструдера є дві шестерні, які "проштовхують" філамент вниз та контролюють його подачу. +Після цього філамент проходить через секцію охолодження. За допомогою вентилятора філамент охолоджується. Це убезпечує від проведення тепла вверх, що могло б призвести до плавлення філамента ще в області шестерень. Якби він почав полавитися вище, шестерні не могли б проштовхувати рідкий філамент. У процесі 3D-друку вентилятор може самостійно вмикатися та вимикатися. + +Після охолоджувальної частини екструдера філамент просувається далі вниз через так званий «гарячий кінець» ("Hotend"). Там філамент нагрівається до температури плавлення. Врешті-решт в’язкий філамент продавлюється через сопло. Наприклад, філамент товщиною 1,75 мм продавлюється через сопло значно меншого діаметру, зазвичай приблизно 0,4 мм. Оцей тонкий філамент тепер можна використовувати для пошарового нанесення, тобто для 3D-друку. + +Щоб екструдер міг створювати об’єкти в тривимірному просторі, він повинен рухатися в усіх напрямках. Для цього 3D-принтери мають три керовані двигуном осі: X, Y і Z. + +Осі X і Y зазвичай відповідають за рухи у горизонтальній поверхні: +- Вісь X: «ліворуч і праворуч» +- Вісь Y: «спереду і ззаду» + +

+ + +

+ +

+ [20] Осі X, Y і Z 3D-принтера - + [21] Вид згори на 3D-принтер з осями X і Y +

+ +
+ +Натомість вісь Z відноситься до вертикального (перпендикулярного) руху: +- Вісь Z: «вгору і вниз» + +
+ +

+ +

+ +

+ [22] Фронтальний вид на 3D-принтер з осями X та Z +

+ +Екструдер часто фіксується на стрижні, на якому він може рухатися вліво і вправо (тобто в напрямку X). Рух відбувається за допомогою двигуна та ремінної передачі. Для руху по осі Y найчастіше переміщується не сам екструдер, а горизонтальна нагрівальна плита, також за домогою двигуна та ременя. + +Для осі Z як правило використовуються шпинделі з моторним керуванням, які переміщують увесь стрижень осі X вгору та вниз. У деяких 3D-принтерах переміщується вгору або вниз не екструдер (тобто вісь Х), а нагрівальна поверхня. + +Процес друку можна уявити таким чином: 3D-принтер спочатку працює як 2D-принтер. Розплавлений філамент проштовхується через сопло екструдера, а осі X і Y рухаються одночасно. Таким чином, принтер «малює» перший, найнижчий шар на нагрівальній поверхні, тобто, як під час 2D друку. Як тільки перший шар закінчено, екструдер переміщується на невелику відстань (йдеться про частки міліметра) у напрямку осі Z, а потім «малює» другий шар поверх першого. Це продовжується допоки не буде створено найвищий шар запланованого виробу, тобто поки не буде створено весь тривимірний об'єкт. + + +### Калібрування + +Щойно придбаний або щойно зібраний 3D-принтер спочатку потрібно відкалібрувати. Більшість 3D-принтерів мають для цього програму, яку можна запустити через налаштування. При калібруванні екструдер рухається в різні точки, в т.ч. рухається по осях X, Y і Z один раз по всій їхній довжині і «сканує» нагрівальну плиту поля задруку. 3D-принтер запам'ятовує всі виміри та координати, тож, таким чином, гарантується правильне калібрування. + +Щоправда, іноді може знадобитися повторно відкалібрувати 3D-принтер, наприклад, після транспортування або якщо в результаті друку помічено помилки. + + + +## Підготовка до 3D друку +### Цифрова 3D модель + +Для 3D друку спочатку необхідна цифрова 3D модель об’єкта. Можна змоделювати або спроектувати такі 3D-моделі самостійно (наприклад, за допомогою програмного забезпечення CAD) або завантажити готову модель з Інтернету. Більшість файлів моделей мають доволі малий об'єм, тож їх можна надсилати в т.ч. електронною поштою. Ще один спосіб створення 3D-моделі — це 3D-сканування реального об’єкта або людини. + +

+ +

+ +

+[23] 3D модель деталі, створена у FreeCAD +

+ +Інші базові навчальні модулі стосуються [3D-моделювання CAD](/ua/academy/3dmodels/3ddesign), [3D-сканування](/ua/academy/3dmodels/3dscanning) та [завантаження моделей з веб-сайтів](/ua/academy/3dmodels/3dmodelsinternet). + +Для більшості 3D-принтерів потрібні файли у форматі STL (або іноді у форматі OBJ), тобто файл повинен мати розширення .stl або .obj. STL є більш поширеним форматом. Майже кожна програма САD може експортувати 3D-моделі у формат STL. Завантажуючи файли з Інтернету, спочатку слід перевірити, чи вони мають формат STL. + +Перш ніж друкувати файл STL, його слід відредагувати у так званому програмному забезпеченні для слайсингу, яке на основі 3D-моделі створює багато маленьких шарів або зрізів, що накладаються одне на одного, та обчислює команди керування для 3D-принтера, який потім друкуватиме модель шар за шаром [докладний опис процесу слайсингу наведено нижче](#Слайсинг,-тестування-та-експорт). + + +### Програмне забезпечення для слайсингу + +Існує багато різних програм для слайсингу. Багато відомих виробників 3D-принтерів мають власне програмне забезпечення для слайсерів і зазвичай пропонують його для безкоштовного завантаження на своєму веб-сайті. Ось два приклади, з посиланнями для завантаження: + +- PrusaSlicer https://www.prusa3d.com/de/page/prusaslicer_424/ +- UltiMaker Cura https://ultimaker.com/de/software/ultimaker-cura + +Багато програм для слайсерів базуються на програмному забезпеченні з відкритим вихідним кодом, наприклад, PrusaSlicer було розроблено на основі програмного забезпечення з відкритим кодом "Slic3r", тому сам PrusaSlicer також є відкритим кодом. + +Деякі менші виробники 3D-принтерів також використовують програми для слайсингу від великих виробників і надають лише файл конфігурації, який адаптує програмне забезпечення для слайсингу до конкретного 3D-принтера. + +Програмне забезпечення слайсера надає можливість попереднього перегляду поля задруку та імпортованих 3D об’єктів. За допомогою програмного забезпечення 3D об’єкти, які потрібно надрукувати, можна розмножувати (у разі якщо треба кілька разів надрукувати однаковий об’єкт), переміщувати віртуально в просторі, обертати, масштабувати (збільшувати/зменшувати) та розміщувати в бажаних положеннях на полі для друку. + + +

+ +

+ +

+[24] Підготовка кількох об’єктів до 3D-друку в програмному забезпеченні для слайсингу (PrusaSlicer) +

+ + + +### Слайсинг, тестування та експорт + +Слайсер має багато параметрів, хоча не всі параметри будуть детально розглянуті в цьому базовому навчальному модулі. Для перших кроків у 3D-друці зазвичай достатньо стандартних налаштувань. + +Найважливішим параметром є матеріал. Наприклад, якщо ви хочете друкувати за допомогою PLA, виберіть «PLA» у налаштуваннях матеріалу або введіть температуру згідно рекомендацій виробника філаменту. + +Для початку процесу слайсингу необхідно імпортувати файл (або файли) STL у програмне забезпечення, правильно повернути та вирівняти деталь, а також встановити [параметри матеріалу](#Матеріал-підтримки-та-мости) підтримки. +Слайсинг — це програмний процес, який ділить 3D-об’єкт на багато тонких шарів, що накладаються одне на одного. Ці шари мають однакову встановлену вами висоту або товщину, наприклад 0,15 мм; цей параметр зазвичай називають «висотою шару». Загалом кожен шар – це лише 2D, тоді як накладені одне на одного шари створюють тривимірний об’єкт. + +

+ + +

+ +

+[25] Слайсинг 3D-об’єкта для 3D-друку (програмне забезпечення: PrusaSlicer) - +[26] Зрізи (шари), вигляд збоку +
(натисніть на зображення для збільшення) +

+ +Але програмне забезпечення для слайсингу має набагато більше можливостей. Воно розраховує точний хід екструдера, тобто шлях, який екструдер проходить у кожному шарі в осях X та Y, а потім також у осі Z. Крім того, під час слайсингу створюється матеріал підтримки, якщо були відповідні попередні налаштування (докладніше про це див. розділ "Матеріали підтримки".) + +Після виконання слайсингу бажано перевірити перебіг друку. Більшість слайсерів мають функцію моделювання або симуляції. Це дозволяє переглядати різні шари (від першого нижнього до останньої верхнього) окремо, а також відображати шлях екструдера у кожному шарі. + + +

+ + +

+ +

+[27] - +[28] Моделювання процесу 3D-друку з видимою структурою заповнення (програмне забезпечення: PrusaSlicer) +

+ + +Після перевірки слайсингу можна експортувати файл як так званий файл „G-code". + +### G-Code + +G-код — це стандартизований формат файлу, який використовується не лише у 3D-друці, але й в інших виробничих процесах [наприклад, фрезерування з ЧПК](/ua/academy/digitalproduction/cncmilling) або [лазерне різання](/ua/academy/digitalproduction/lasercutting)). По суті, G-код використовується для того, щоб маючи численні окремі кроки та багато значень, точно «вказувати» машині, що робити. Наприклад, у G-коді зазначено: температуру, до якої повинні нагріватися сопло та нагрівальна поверхня; положення, у яке має рухатися екструдер 3D-принтера (що зазначено у координатах X, Y і Z); момент, коли саме шестерні повинні просувати філамент та виштовхувати його із сопла. + +G-код, згенерований програмним забезпеченням слайсингу, має бути передано на 3D-принтер. В залежності від моделі 3D-принтера існують різні можливості його передачі. Багато 3D-принтерів мають слот для SD-карти або USB-вхід. Тож G-код потрібно скопіювати на SD-карту або USB-накопичувач, після чого носій даних вставляється в 3D-принтер. Але є також 3D-принтери, які можна підключити безпосередньо до ПК за допомогою кабелю. У такому разі процес друку запускається безпосередньо з ПК. + +### Матеріал підтримки та мости +Оскільки під час 3D-друку матеріал завжди потрібно накладати одне на одного, то можуть виникнути проблеми, якщо об’єкт матиме так звані від’ємні ухили. 3D-принтер не може друкувати «в повітрі». Тому, наприклад, стінка, яку слід надрукувати, в ідеалі повинна йти вверх під кутом 90°, хоча в залежності від матеріалу можна робити стіну нахиленою, зазвичай під кутом до 45°. У такому разі край різних шарів трохи перекриватиметься. + +

+ +

+ +

+[29] Кут нахилу повинен бути не менше 45° +

+ +

+ + +

+ +

+[30] - +[31] Об’єкт із нахилом 45° у PrusaSlicer +

+ + + +Більш гострі звисання неможливі. Ця проблема часто вирішується повертанням об’єкта у програмному забезпеченні слайсингу в більш вигідне положення. Багато слайсерів мають функцію, коли вам потрібно клацнути лише на тій поверхні об’єкта, на яку його потрібно, так би мовити, «покласти». + +

+ +

+ +

+[32] Верхня картинка: можна надрукувати лише ніжки столу, але стільницю потрібно було б «надрукувати в повітрі» (так не вийде). Нижня картинка: просте рішення: переверніть стіл, щоб на ньому не було звисань, і щоб можна було здійснити 3D-друк +

+ + +Для об’єктів складнішої форми може не бути положення обертання без звисань; у такому випадку у програмному забезпеченні слайсера можна створити опорний матеріал підтримки. Він здебільшого порожнистий, і зазвичай його можна відносно легко видалити після 3D-друку. + +

+ +

+ +

+[33] Предмет, надрукований у 3D, зі знімним опорним матеріалом: Ця статуетка динозавра є гарним прикладом моделі, яку, незалежно від того, як ви її обертаєте, не можна надрукувати без звисань, тому потрібен додатковий опорний матеріал. +

+ + +Крім того, деякі 3D-принтери та слайсери також можуть друкувати так звані мости, якщо є відповідні для цього умови. Для створення моста экструдер протягує філамент з однієї основи до іншої. Неможливо створити міст, якщо його закріплено лише з одного боку, а з іншого боку він звисатиме у повітрі. +Міст не повинен бути задовгим або відстань між основами не повинна бути надто великою, інакше філамент під час друку не матиме натяжіння та звисатиме. Однак для короткої відстані мости є підходящою можливістю, щоб друкувати «в повітрі» без опорного матеріалу. + + +

+ +

+ +

+[34] Міст у програмному забезпеченні для слайсингу (ПЗ: PrusaSlicer) +

+ + + +### Заповнення + +У більшості випадків не потрібно друкувати повністю тверду пластикову деталь. Лише зовнішня оболонка тривимірного надрукованого об’єкта має бути твердим, а всередині об’єкт частково порожнистий, а частково заповнений решітчастою структурою. Відсоток внутрішньої частини об'єкта, який заповнюється матеріалом, можна встановити в слайсерах за допомогою параметра «Заповнення» («Infill»). + +Наприклад, заповнення 15% (звичайне значення за замовчуванням) означає, що об’єкт на 15% заповнений матеріалом, тоді як решта 85% порожниста, тобто заповнена повітрям. Цього цілком достатньо для більшості предметів, що надруковані у 3D. Тобто, предмет важить менше, він друкується за менший час і витрачається менше матеріалу, ніж коли він на 100% заповнений. За потреби можна встановити нижчі або вищі значення заповнення, наприклад, у разі, якщо об’єкт має витримувати великі навантаження. + +

+ + +

+ +

+[35] Видиме заповнення (жовте) при різних рівнях заповнення (програмне забезпечення для слайсингу: UltiMaker Cura) –
+[36] Напівготова друкована фігура з видимою структурою заповнення +

+ + +## Перебіг 3D-друку +### Перед друком + +Перед початком 3D-друку треба перевірити, чи обрано правильний філамент та чи достатньо нитки на котушці. До того ж рекомендується очистити нагрівальну поверхню, напр. ізопропіловим спиртом або засобом для очищення скла. Це усуває невидимі залишки жиру, які можуть з’явитися, наприклад, через торкання поверхні для друку пальцями. Через рештки жиру філамент може некоректно лягати на поверхню. + +Після перенесення готового G-коду на 3D-принтер і запуску принтера варто поспостерігати певний час за процесом друку і в разі виникнення проблем призупинити або відмінити його. + + +### Левелінг, рамка та край +На початку 3D-друку зазвичай 3D-принтер спочатку сканує нагрівальну поверхню в різних місцях, щоб ще раз відкалібрувати Z-позиції (т. зв. «левелінг»). + +Після цього на краю нагрівальної поверхні друкується смужка довжиною в кілька сантиметрів, т. зв. «пробна лінія» або «очисна лінія». Це необхідно для «очищення» сопла та щоб переконатися, що сопло повністю заповнене в’язким філаментом, добре пропускає матеріал і готове до друку. Якщо 3D-принтер пропускає очисну лінію та відразу починає друкувати об’єкт, може бути, що на початку нитка не виходить або виходить нерівномірно. + + +

+ +

+ +

+[37] Очисна лінія на краю нагрівальної поверхні: ця лінія наноситься перед початком 3D-друку, щоб прочистити сопло та забезпечити рівномірний витік філаменту. +

+ + + +Потім зазвичай друкується зовнішня лінія навколо площини, на якій мають з’явитися об’єкти. Ця так звана «рамка» , яка вже на початку друку дає уявлення про розмір об’єкта. До того ж по рамці можна відразу зрозуміти, чи добре лягає матеріал і чи не має проблем з його якістю — у разі сумнівів ще можна відмінити процес друку. + +

+ +

+ +

+[38] Рамка об’єкта, роздрукованого в 3D об’єкта: це допомагає упізнати обриси об’єкта ще до початку самого друку, до того ж стабілізує подачу матеріалу в форсунці. +

+ + + +При роботі з деякими матеріалами може бути корисним додатково ще роздрукувати т. зв. "край" (Brim), щоб стабілізувати об’єкт під час друку. За потреби функцію друку краю можна активувати та встановити в налаштуваннях слайсера. + +### Перший шар + +Після друку рамки та краю друкується перший шар об’єкта. За цим треба пильно спостерігати. Якщо виявиться, що перший шар виходить нечистим, напр. якщо нитка некоректно лягає в певних місцях (це можна визначити за невеличкими виступами на шарі), слід відмінити на цьому етапі друк, видалити вже роздрукований матеріал, очистити нагрівальну поверхню, заново відкалібрувати Z-вісь і перезапустити друк. + +

+ + +

+ +

+[39] - +[40] Вдалий перший шар 3D-друку: треба пильно спостерігати за друкуванням першого шару та в разі незадовільної якості перезапустити процес. +

+ +Якщо перший шар роздрукується погано, весь об’єкт у подальшому може вийти неточним або взагалі бракованим. Оскільки 3D-друк триває багато хвилин або часто навіть годин, є сенс переконатися в гарній якості першого шару, перш ніж марно витрачати час і матеріал. + +### Наступні шари + +У процесі 3D-друку можна спостерігати, як накладаються подальші шари. При цьому можна також побачити середину об’єкта з його сітчастою структурою. + +Якщо перший шар добре вдався, можна лишити 3D-принтер без нагляду. У разі сумнівів щодо того, чи можна вийти з приміщення або залишити процес друку на ніч, необхідно це обговорити з власником принтера або представником фаблаба. + + +### Після друку + +Після завершення процесу 3D-друку екструдер переходить у положення, що дозволяє безпроблемно вийняти об’єкт. Багато 3D-принтерів мають знімну панель (напр., з ресорно-пружинної сталі) на поверхні для друку. Це полегшує діставання об’єкта, бо спочатку можна вийняти всю панель, потім злегка її зігнути та зняти об’єкти з панелі. + +Насамкінець слід за потреби видалити наявний допоміжний матеріал підтримки. Крім того, об’єкт можна по-різному доопрацьовувати, наприклад, зашліфувати або обробити епоксидною смолою щоб покращити зовнішній вигляд поверхні. + + +# Інформація про ліцензію + +**Автор:** Оскар Лідтке (Oskar Lidtke), https://github.com/orcular-org/ + +Creative Commons License
Якщо не зазначено інакше, цей твір ліцензовано в рамках міжнародної Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License (CC BY-SA 4.0). + +Див. кращі приклади [зазначення Авторства](https://wiki.creativecommons.org/wiki/Best_practices_for_attribution) та [створення власного твору](https://wiki.creativecommons.org/wiki/Marking_your_work_with_a_CC_license) з ліцензією Creative Commons. + +Щодо зазначення Авторства та ліцензії використаних зображень, див. розділ нижче. + + +# Джерела ілюстрацій + + +**[1]** DIY-3D-Drucker mit Open-Hardware-Lizenz [(Repository)](https://gitlab.fabcity.hamburg/hardware/interfacer-osh-build-workshops/3-d-printer-hypercuboid) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[2]** Prusa i3 metal frame - **Image license:** [GNU Free Documentation License, Version 1.2](https://commons.wikimedia.org/wiki/Commons:GNU_Free_Documentation_License,_version_1.2) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Prusa_i3_metal_frame.jpg + + +**[3]** BigFDM 3D-Drucker [(Repository)](https://github.com/fab-machines/BigFDM) - **Image Source:** https://openlab-hamburg.de/ + + +**[4]** Eco-sustainable 3D printed house - **Image license:** [CC BY 2.5](https://creativecommons.org/licenses/by/2.5/deed.en) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Eco-sustainable_3D_printed_house_%22Tecla%22.jpg + + +**[5]** A photo of the printing head of a FELIX 3D Printer in action - **Image license:** [CC BY-SA 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Felix_3D_Printer_-_Printing_Head_Cropped.JPG + + +**[6]** 3DBenchy - **Image license:** [CC BY 2.0](https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/) - **Source:** https://flic.kr/p/rVrSsc + + +**[7]** Lautsprecher aus 3D Drucker - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mg_4327-20171101-3d-lautsprecher.jpg + + +**[8]** A Jet Engine turbine printed from the Howard Community College Makerbot - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:HCC_3D_printed_turbine_view_1.jpg + + +**[9]** 3D printing a yarn bowl - **Image license:** [CC BY 2.0](https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/) - **Source:** https://www.flickr.com/photos/ruthanddave/49896309407 + + +**[10]** Verschiedene 3D-gedruckte Objekte - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[11]** 3D-gedrucktes Objekt - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[12]** 3D-gedrucktes Objekt - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[13]** 3D-gedrucktes Objekt - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[14]** Makerbot Store, Manhattan (NY, USA) - **Image license:** [CC BY 2.0](https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/deed.en) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Makerbot_Store,_Manhattan_(NY,_USA)_(8764959982).jpg + + +**[15]** ABS filament spool - **Image license:** [GNU Free Documentation License, Version 1.2](https://commons.wikimedia.org/wiki/Commons:GNU_Free_Documentation_License,_version_1.2) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:ABS_filament_spool.jpg + + +**[16]** 3DBenchy created using color mixing on an FDM printer - **Image license:** [GNU Free Documentation License, Version 1.2](https://commons.wikimedia.org/wiki/Commons:GNU_Free_Documentation_License,_version_1.2) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:3DBenchy_created_using_color_mixing_on_an_FDM_printer.jpg + + +**[17]** Die wichtigsten Komponenten eines 3D-Druckers (3D-Modell erstellt in FreeCAD) - [3DBenchy attribution](https://www.3dbenchy.com/license/) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[18]** Filament Driver diagram of a 3D printer (FDM). 1 Filament. 2 Filament Driver (Extruder). 3 Heated Nozzle. 4 Print. 5 Build Platform. (cropped) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://en.wikibooks.org/wiki/File:Filament_Driver_diagram.svg + + +**[19]** Taz 5 3D Printer (16721682637).jpg - https://www.sparkfun.com/products/retired/13300 - **Image license:** [CC BY 2.0](https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/deed.en) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Taz_5_3D_Printer_%2816721682637%29.jpg + + +**[20]** X-, Y- und Z-Achse eines 3D-Druckers - [3DBenchy attribution](https://www.3dbenchy.com/license/) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[21]** Draufsicht eines 3D-Druckers mit X- und Y-Achse - [3DBenchy attribution](https://www.3dbenchy.com/license/) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[22]** Frontansicht eines 3D-Druckers mit X- und Z-Achse - [3DBenchy attribution](https://www.3dbenchy.com/license/) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[23]** 3D-Modell eines Bauteils, erstellt in FreeCAD - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[24]** Vorbereitung mehrerer Objekte für den 3D-Druck in einer Slicer-Software (PrusaSlicer) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[25]** Slicing eines 3D-Objekts für den 3D-Druck (Software: PrusaSlicer) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[26]** Schichten (slices) in Seitenansicht (Software: PrusaSlicer) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[27]** Simulation des 3D-Druckablaufs mit sichtbarer Infill-Struktur (Software: PrusaSlicer) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[28]** Simulation des 3D-Druckablaufs mit sichtbarer Infill-Struktur (Software: PrusaSlicer) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[29]** Schichtwinkel beim 3D-Druck mindestens 45° - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) - **Adapted from:** An illustration demonstrating the effect of using a part-cooling fan 3D printing on a filament-based 3D printer. - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:3D_printing_calibration_part-cooling_fan_airflow.svg + + +**[30]** Objekt mit 45°-Schräge im PrusaSlicer - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[31]** Objekt mit 45°-Schräge im PrusaSlicer - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[32]** Objekt nicht 3D-druckbar, gedrehtes Objekt druckbar - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[33]** Kunststoffdino mit Stützstruktur Rapid Prototyping /Kunststoff schichtweise aufgetragen - **Image license:** [CC BY-SA 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rapid-dino.jpg + + +**[34]** Brücke in einer Slicer-Software (PrusaSlicer) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[35]** Different levels of infill denisity, as generated by Cura software (cropped, rearranged)- **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Infill_density.jpg + + +**[36]** 3D printed HULK (40% only power) (cropped) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:HULK_(40%25).jpg + + +**[37]** Purge line 3D-Druck - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[38]** Schürze (skirt) im 3D-Druck - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[39]** Erste Schicht 3D-Druck - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[40]** Erste Schicht 3D-Druck - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) diff --git a/src/pages/ua/academy/digitalproduction/cncmilling.mdx b/src/pages/ua/academy/digitalproduction/cncmilling.mdx new file mode 100644 index 00000000..022d8e4d --- /dev/null +++ b/src/pages/ua/academy/digitalproduction/cncmilling.mdx @@ -0,0 +1,457 @@ +--- +title: Фрезерування з ЧПК +img: https://images.unsplash.com/photo-1633899306328-c5e70574aaa2?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2069&q=80 +order: 3 +layout: "@layouts/AcademyContent.astro" +teaser: У цьому модулі ми зібрали корисну інформацію щодо фрезерування з ЧПК. +--- + +## Вступ + +Фрезерування – це виробничий процес, у якому фрезерний інструмент, що швидко обертається, проходить через заготовку – наприклад, дерев’яну панель або металевий блок – і видаляє матеріал у формі стружки. Фрезерування дозволяє виготовляти різні форми та деталі. + +

+ + +

+ + +

+[1] Фрезерні інструменти – +[2] Фрезерний верстат під час роботи - праворуч на фотографії видно видалену стружку +

+ +

+ +

+ + +

+[3] Фрезерування з ЧПК алюмінію +

+ + +Класичне застосування – фрезерні верстати, в яких вісь обертання фрези повертається за допомогою електродвигуна, а рух фрези здійснюється вручну за допомогою кривошипів або ж електрично керується натисканням кнопки. + +Якщо фрезерний верстат поєднати з ЧПК (числове програмне керування), то вийде фрезерний верстат з ЧПК. Алгоритм роботи верстату з ЧПК відбувається наступним чином: спершу на комп'ютері генерується код ЧПК за допомогою коду, написаного людиною, або за допомогою 3D-моделей CAD і програмного забезпечення CAD/CAM (докладніше про це нижче). Потім цей код передається на верстат, який повністю автоматично виконує всі рухи відповідно до інструкцій у програмі та виготовляє задану деталь. + + +

+ + + +

+ +

+[4] Фрезерний верстат з ЧПК (відкрите апаратне забезпечення) – +[5] Невеликий настільний фрезерний верстат з ЧПК (відкрите апаратне забезпечення) – +[6] Фрезерний верстат з ЧПК у фаблабі (клацніть зображення, щоб збільшити) +

+ + +Порівняно з іншими типовими цифровими методами виробництва уфаблабах, як 3D-друк або лазерне різання, фрезерування з ЧПК є значно більш вимогливим. В першу чергу це пов’язано з тим, що потрібна велика підготовка, особливо щодо програмного забезпечення, оскільки спочатку потрібно змоделювати складну CAM-програму [докладніше про це нижче](#cam), у якій усі робочі етапи ЧПК визначаються окремо. Це вимагає певних базових знань і, як правило, це трохи складніше, ніж підготовка 3D-принтів або лазерного вирізання. Крім того, слід визначити такі параметри, як швидкість і подача, для цього слід добре знати матеріал та фрезерні інструменти. Слід багато що вивчити з фрезерування з ЧПК, однак цей базовий навчальний модуль охоплює лише основи, які важливі для того, щоб почати займатися фрезеруванням з ЧПК як хобі або у фаблабах. + +Перевага фрезерування з ЧПК перед 3D-друком і лазерним різанням полягає в тому, що можна обробляти такі метали, як алюміній або, залежно від обладнання, і сталь. Крім того, можна працювати зі значно товщими дерев’яними пластинами, ніж при лазерному різанні. Ще одна відмінність від лазерного різання полягає у можливості працювати не лише з плоскими предметами, а й з об’ємними формами. + + +## Базові основи + +### Матеріали + +Фрезерні верстати з ЧПК у фаблабах обробляють переважно деревину. Також можна працювати з алюмінієм та сталлю, і з пластмасою, як наприклад, з пластинами з переробленого пластику. + +

+ + +

+ + +

+[7] Деревину можна добре обробляти фрезерними верстатами з ЧПК, наприклад, окремі деталі ящиків або меблів. – +[8] Деякі фрезерні верстати з ЧПК також можуть обробляти алюміній або навіть сталь. +

+ +

+ + +

+ + +

+[9] - +[10] Багато видів пластику можна фрезерувати за допомогою ЧПК. Приклад: пластикова панель, виготовлена ​​з переробленого HDPE (поліетилен високої щільності) +

+ + + +### Види фрезерних верстатів з ЧПК + +Найбільш поширені фрезерні верстати з ЧПК у фаблабах – це 3-х осьові портальні фрезерні верстати. У портальних фрезерних верстатів фрезерна головка рухається на поперечній балці між двома стійками. Виріб, як наприклад, пластина, лежить на горизонтальній поверхні, до якої пригвинчується або затискається. Фрезерний інструмент завжди спрямований вертикально вниз і може переміщатися по трьох просторових осях: осі X, Y і Z – звідси і назва "3-х осьовий фрезерний верстат". Вісь Z зазвичай позначає вертикальну вісь, тобто рух вгору і вниз. + +Фрезерні верстати з ЧПК спочатку були розроблені для промислових і ремісничих підприємств і є відносно дорогими. Деякі фаблаби також мають такі дорогі промислові машини, інші, як правило, використовують недороге обладнання. Крім того, існують комплекти з деталями та інструкції для створення власних фрезерних верстатів з ЧПК. Для цього часто використовується фрезер з ручним керуванням, який доповнюється рухомими осями та ЧПК. + +Крім 3-х осьових фрезерних верстатів існують також 4-х та 5-и осьові фрезерні верстати. На додаток до трьох осей лінійного руху є також одна або дві осі обертання. Це досягається або обертанням фрезерного інструменту навколо заготовки, або обертанням самої затиснутої заготовки, залежно від типу верстата. Таким чином, фрезерний верстат також може обробляти заготовку збоку або під кутом, тобто, можна працювати зі значно складнішими формами. Однак такі 4-х та 5-ти осьові фрезерні верстати, швидше за все, є лише на великих підприємствах, а не у невеличких виробництвах, якими є фаблаби. + +

+ +

+ + +

+[11] 5-ти осьовий фрезерний верстат з ЧПК - фрезерний інструмент може рухатися у трьох лінійних осях, а також обертатися навколо двох осей - це означає, що деталь також можна фрезерувати збоку та під кутом, тобто можна виготовляти значно складніші форми, ніж з 3-х осьовими верстатами. +

+ + +Певною особливістю для фаблабів є фрезерний верстат Maslow з ЧПК. Це обладнання базується на устаткуванні та програмному забезпеченні, яке доступне у відкритих джерелах. Унікальністю є його структура: панель, що обробляється, не плоска і горизонтальна, а майже вертикальна й злегка скошена. Це робить верстат особливо компактним. Головною деталлю верстату є ручний фрезер. Він знаходиться в корпусі, що висить на двох ланцюгах. Ці ланцюги можуть бути подовжені або вкорочені за допомогою мотора, тож фреза може рухатися вліво, вправо, вгору над та вниз під пластиною. Крім того, у верстата є вісь Z, тобто вертикальне занурення в пластину. + + +

+ + +

+ + +

+[12] Верстат з ЧПК Maslow трохи нахилений, майже вертикальний, що робить його дуже компактним. Маршрутизатор, який фактично можна використовувати для ручного керування, висить на двох ланцюгах, які подовжуються та вкорочуються двигунами - це контролює рух маршрутизатора. – +[13] Окрім деревини, також можна обробляти пластик (на фото: панель із переробленого пластику «Precious Plastic»). +

+ + + + +### Складові фрезерного різака з ЧПК + +Найважливішими складовими різака є фрезерний інструмент зі шпинделем, що приводиться в рух двигуном, осі, що керуються двигуном, а також ЧПК, функції яких уже було описано вище. + +В якості основи на фрезерному столі часто кріпиться додаткова підставкова пластина з дерева або пластику, так званий жертвенний стіл. Адже щоб вирізати деталь, фреза часто має різати трохи глибше, ніж нижня кромка виробу, тож інструмент трохи врізається в підставкову пластину. Підставкову пластину час від часу слід міняти, адже через велику кількість прорізів заготовка не лежатиме рівно, і тому втрачатиметься точність. + +Деякі фрезерні різаки з ЧПК мають систему витяжки. У такому випадку стружка витягується безпосередньо з заготовки та по шлангу транспортується в контейнер. Якщо немає системи витяжки, робочу поверхню необхідно регулярно очищати від стружки, для цього можна використовувати в т.ч. пилосос. +Більш професійні фрезерні різаки з ЧПК мають пристрій, який розпилює змащувально-охолоджувальну рідину на фрезерний інструмент. Це особливо важливо при фрезеруванні металів. + + +

+ +

+ + +

+[14] Подача охолоджуючої рідини через шланг кульового шарніра під час фрезерування +

+ + +### CAM + +Перед фактичним фрезеруванням з застосуванням ЧПК потрібно спочатку створити цифровий керуючий код, який «вказує» машині, що робити. Починати слід з програмного забезпечення CAD / CAM. Термін CAD (Computer Aided Design) має український відповідник САПР - система автоматизованого проектування і розрахунків, також може зустрічатися абревіатура АСП - автоматизовані системи проектування. За допомогою програмного забезпечення CAD можна створювати або змоделювати 3D-моделі деталей або виробів (докладніше про це в базовому навчальному модулі з 3D-проектування та CAD)(mehr dazu im [Basislernmodul 3D-Design und CAD](/ua/academy/3dmodels/3ddesign)). + +Далі CAM виконується на основі 3D CAD моделі. CAM розшифровується як «Computer Aided Manufacturing», інколи можна зустріти український відповідник АСТПВ (автоматизо́вана систе́ма технологі́чної підгото́вки виробни́цтва) або коротко АСВ. Існує програмне забезпечення CAM як незалежна програма, але воно часто інтегроване в програму CAD як модуль - це програмне забезпечення називається CAD/CAM. + +Різні робочі етапи ЧПК визначаються в CAM на основі моделі CAD, наприклад, пази, профілі або отвори. Крім того, вводяться такі важливі параметри, як швидкість і регулювання подачі. Детальну інформацію про всі ці умови можна знайти в наступних розділах. + +У [базовому навчальному модулі з 3D дизайну та CAD](/ua/academy/3dmodels/3ddesign) представлено два програмних рішення – FreeCAD та Autodesk Fusion 360. Обидві програми є програмним забезпеченням CAD/CAM, тому їх можна використовувати як для моделювання деталей, так і для підготовки до фрезерування цих деталей за допомогою ЧПК. + +

+ +

+ + +

+[15] CAM у програмному забезпеченні FreeCAD: червоні та зелені лінії показують траєкторії, якими має пройти фрезерний інструмент – таким чином із суцільного матеріалу створюєтся деталь, що зображена на картинці. +

+ + + + +## Параметри та налаштування + +### Форми фрезерного інструменту +Фрезерні інструменти мають багато різних типів для різних застосувань. Найпоширенішим типом, який найчастіше використовується у фаблабах, є кінцевá фреза. Стрижень або хвостовик – частина інструменту, яка не має ріжучих країв і затискається у верстаті. + +

+ +

+ + +

+[16] Різноманітні фрезерні інструменти: праворуч унизу — радіусна кінцева фреза із заокругленим кінчиком. Звверху зліва чітко видно кількість зубів і кількість ріжучих кромок: двостороння фреза вгорі та чотирилезова фреза внизу. +

+ + +### Найважливіші параметри + +Найважливіші характеристики та параметри при фрезеруванні з застосуванням ЧПК: + +- **Діаметр фрезерування** (у міліметрах, мм): діаметр фрезерного інструменту. +- **Швидкість** (в обертах за хвилину, об/хв): швидкість, з якою обертається фрезерний інструмент. +- **Швидкість подачі** (у міліметрах на хвилину, мм/хв): швидкість, з якою фрезерний інструмент рухається в горизонтальному напрямку. +- **Глибина різання** (може також називатися глибиною врізання) (у міліметрах, мм): глибина, на яку фрезерний інструмент занурюється в матеріал за один прохід. + +Існує багато інших параметрів, які треба налаштовувати, але ці чотири є найбільш важливими і вирішальними. Окремі параметри більш детально розглядаються в наступних розділах. + +

+ +

+ + +

+[17] Найбільш важливі параметри під час фрезування. +

+ +

+ + +

+ + +

+[18] Шлях (позначено зеленим кольором) для фрезерування отвору, в програмному забезпеченні CAD/CAM FreeCAD. - +[19] Вид збоку тієї ж моделі: зелені лінії шляху показують глибину різання – вона становить 0,3 мм, глибина отвору - 2 мм +

+ + + +### Діаметр фрези + +Фрезерні інструменти бувають різних діаметрів, а на верстатах, що доступні для фаблабів, зазвичай від трьох до десяти міліметрів. Для кожного проекту фрезерування необхідно визначити діаметр фрези або розділити проект на кілька частин, відповідно до різних діаметрів. Як правило, фрезерний інструмент потрібно міняти під час процесу вручну. Деяке професійне обладнання також може міняти інструмент автоматично, без людського втручання. + +Чим більший діаметр фрези, тим більше матеріалу знімається за певний проміжок часу, тобто тим швидше йде виробництво. При цьому діаметр фрези не може бути більшим за найменший паз майбутньої деталі. Тому важливо вибрати фрезерувальне обладнання якомога більшого розміру, але водночас найменше з необхідних. + + +### Визначення швидкості, подачі та глибини різання + +Налаштування параметрів є дуже важливим, оскільки занадто високі чи занадто низькі оберти та швидкості подачі можуть призвести до неточних результатів або, у гіршому випадку, до пошкодження обладнання. + +Дані про матеріал для фрезерування та діаметр фрези використовуються для розрахунку інших параметрів. Таблиці та формули можна знайти в спеціальних підручниках та в Інтернеті (наприклад, [тут](https://www.sorotec.de/webshop/Datenblaetter/fraeser/schnittwerte.pdf), а також зазвичай вони є на виробництвах та у фаблабах. Розраховані значення щодо швидкості обертання та швидкості подачі можна ввести в програму CAM. У певних рамках можна відхилятися від розрахованих значень, тобто ці значення використовуються як контрольні значення, які, щоправда, слід добре пам'ятати. + +Контрольне значення глибини різання часто визначається наступним чином: воно не повинно перевищувати діаметр фрези. Ми рекомендуємо виставляти глибину різання меншу за діаметр фрези, наприклад половину діаметра. Це особливо важливо при фрезеруванні металу. Адже при більшій глибині занурення фрезерний інструмент ріже більше матеріалу за прохід, що створює велике навантаження як на інструмент, так і на виріб, і може призвести до неточного виконання фрезерування або навіть до пошкоджень. Фрезерні інструменти оптимізовані для фрезерування, тобто для різання перпендикулярно осі інструменту. Вони також можуть свердлити, тобто працювати в напрямку осі, але менш придатні для цього через свою форму. Тому занурення слід проводити невеликими кроками, і після кожного занурення необхідно відфрезерувати всю поверхню, яку потрібно видалити. + + +### Безпечна висота + +На різних етапах роботи фрезерний інструмент рухається з іншою швидкістю. Над безпечною висотою фреза рухається відносно швидко, але як тільки вона досягає заготовки, яку потрібно фрезерувати, вона повільно опускається, а звідти рухається лише зі зниженою швидкістю. Під час фрезерування вона рухається зі швидкістю подачі. Якщо фрезерний інструмент занурюється в матеріал з дуже високою швидкістю, він може бути пошкоджений або навіть зламаний, тому рух нижче безпечної висоти повинен бути значно повільнішим, ніж вище безпечної висоти. + +Програмне забезпечення CAM можна використовувати для встановлення точки початку безпечної висоти та швидкості, з якою фреза має рухатися вище цієї висоти. + + +

+ +

+ + +

+[20] Безпечна висота та деякі інші параметри, які використовуються в програмному забезпеченні CAD/CAM FreeCAD. Над безпечною висотою фрезерний інструмент («tool») рухається з підвищеною швидкістю. «Крок вниз» («Step Down») позначає тут глибину різання (докладніше про CAM у FreeCAD: https://wiki.freecad.org/Path_Workbench). +

+ + + +### Режими обробки + +Існує багато режимів обробки, які можна створити в системах CAM. Найбільш важливими є наступні: + +- **Контурна обробка:** Фрезерний інструмент рухається по зовнішньому контуру деталі, починаючи з поверхні. Потім він крок за кроком входить у матеріал, завжди на глибину різання, і також рухається вздовж контуру. Врешті-решт деталь, яку вирізали фрезою, майже повністю відділяється від самого матеріалу. Важливо запланувати наявність крипільних елементів; про це йтиметься у наступному розділі. +- **Отвір:** Отвір являє собою поглиблення в матеріалі. Подібно до профільного різання, процес фрезерування починається на поверхні, а потім покроково опускається, в залежності від глибини різання. +- **Свердління:** Свердління, тобто круглі отвори, можна зробити за допомогою свердлильних або фрезерних інструментів. Якщо затиснути свердлильний інструмент і налаштувати операцію CAM для свердління отвору, то процес свердління буде здійснюватися вертикально, як у свердлильного верстата. З іншого боку, якщо використовується фрезерний інструмент, важливо, щоб діаметр фрези був меншим, ніж діаметр свердління, і щоб фрезерний інструмент не входив повністю в матеріал за один прохід - для операції свердління не можна використовувати фрезу. Найкраще використовувати спіральну траєкторію у якості шляху руху. Крім того, можна створити операцію «отвір», щоб круглі поверхні фрезерувалися крок за кроком, тобто кожен крок далі на одну глибину різання; і таким чином буде виконано отвір. + +Операції створюються та відображаються в програмному забезпеченні CAD/CAM як шлях руху ("Path"). На підставі зображеного шляху файлу можна побачити, яким шляхом буде рухатися фрезерний інструмент. + +

+ + +

+ + +

+[21] Операція CAM «Контурна обробка»: зовнішній контур деталі фрезерується по зеленій траєкторії. – +[22] Операція CAM «Отвір»: поглиблення в матеріалі, яке робить за допомогою фрезування, поки не буде досягнена нижня частина отвору (позначено зеленим кольором). +

+ +

+ + +

+ + +

+[23] Вигляд деталі у програмному забезпеченні FreeCAD із декількома операціями CAM (зелений і червоний шляхи руху): зовнішній контур і контур внутрішнього кола в режимі «контурна обробка» з крипільними елементами, чотири маленькі отвори в режимі «отвір». +[24] Збільшене зображення отвору: було здійснено не свердління, а фрезерування. Шлях руху відбувається має гвинтову форму для того, щоб обробляти матеріал повільно, що є бережливим для фрезерного інструмента. +

+ + + +### Крипільні елементи + +Якщо деталь необхідно повністю відокремити від заготовки, тобто коли контур фрезерується наскрізно, то до планування повинні бути включені так звані кріпильні перетинки. В іншому випадку виготовлену ​​деталь може закрутити, нахилити та заклинити фрезерним інструментом під час останнього проходу фрези. У такому разі деталь буде виготовлена ​​неправильно, а у гіршому випадку існує ризик пошкодження обладнання. +Параметри крипільних елементів можна налаштовувати в системі CAM. В кінці фрезерування крипільні елементи будуть знаходитися на нижній стороні заготовки, вони є відносно вузькими та плоскими, через що їх легко відділити від заготовки. + +

+ + +

+ + +

+[25] - +[26] Крипільні елементи (жовтим кольором) у симуляції САМ, зробленій у FreeCAD +

+ +

+ + +

+ + +

+[27] Крипільні елементи у виробі з алюмінію, який було відфрезеровано за допомогою ЧПК. З лівого боку добре видно крипільний елемент; справа є деякі залишки стружки, тому що фреза не зайшла достатньо глибоко під час останнього проходу. – +[28] Крипільний елемент у виробі з дерева, який відфрезеровано за допомогою ЧПК верстата Maslow. +

+ + + +У найнижчій частині контуру фрезерний інструмент рухається трохи вгору перед місцем, де передбачені кріпильні елементи, і не вирізає цю частину, таким чином залишаючи кріпильні перетинки. +Ви повинні бути в змозі надійно тримати деталь – це і є визначальним для встановлення розміру та кількості кріпильних елементів. Водночас, вони повинні бути якомога меншими, щоб їх легко можна було відрізати. +Після завершення процесу фрезерування кріпильні елементи можна розрізати різними методами залежно від матеріалу. Наприклад, для деревини можна використовувати пилку, а для алюмінію — ножівку або молоток і зубило. На останок місце розпилу або зламу слід обробити напилком. + + +## Підготовка та виконання фрезерної роботи з ЧПК + +### Безпека + +Верстати з ЧПК є потенційно небезпечним обладнанням і їх ніколи не можна використовувати без інструкцій і дозволу. Фаблаби зазвичай проводять обов’язковий інструктаж з техніки безпеки, який може відрізнятися в залежності від самого обладнання, тому такий інструктаж не включений в цей базовий підручник. + +### CAM, симуляція, файл GCODE + +Відносно великі зусилля при фрезеруванні з ЧПК спрямовані на процес підготовки за допомогою програмного забезпечення CAM. Після визначення всіх операцій та шляхів руху CAM, необхідно виконати симуляцію. Більшість програм CAM мають функцію симуляції, яка показує повний процес фрезерування. Це виглядає як відео, і до того ж ви можете вільно обертати вид 3D під час моделювання. + +

+ +

+ + +

+[29] Режим симуляції CAM у FreeCAD: зелений і червоний шляхи показують шлях фрезерного інструменту (сірий). На початку симуляції можна побачити суцільний темно-червоний блок; під час моделювання ви можете побачити, як різак (сірий) видаляє матеріал, що показано жовтим кольором. На цьому знімку зовнішній контур вже готовий, а отвір якраз обробляється. +

+ +Моделювання можна проводити на підвищеній швидкості. Під час моделювання можна побачити, коли і звідки видаляється матеріал і як виглядатиме готовий виріб. Якщо все одно будуть виявлені помилки, програму CAM можна змінити; таким чином, можна уникнути дороговартісних помилок під час виробництва. +Насамкінець слід за допомогою постпроцесора, який зазвичай вбудований в програмне забезпечення, експортувати програму CAM у вигляді файлу GCode. Файл GCode у ЧПК- фрезеруванні ґрунтується на тому ж принципі, що й для 3D-друку. Більше про це можна дізнатися в базовому навчальному модулі з [3D-друку](/ua/academy/digitalproduction/3dprinting), [в розділі G-Code](/ua/academy/digitalproduction/3dprinting#g-code). + +### Заготовка (виріб) + +Заготовку слід надійно закріпити на фрезерному столі. У більшості випадків заготовку можна легко пригвинтити до додаткової підставки кількома гвинтами, бажано з потайною головкою, щоб зменшити ризик зіткнення з фрезерним інструментом. Тим не менш, слід постійно слідкувати, щоб різак не потрапив на гвинт. +Ще один варіант – затиснути заготовку, якщо фрезерний верстат з ЧПК обладнаний лещатами. + +### Встановлення нульової точки + +Управляти верстатами з ЧПК можна за допомогою клавіш зі стрілками, в залежності від моделі на самому пристрої або через клавіатуру підключеного комп'ютера. Це, наприклад, потрібно для зміщення фрези на нульову точку. + +Верстат повинен отримати інформацію про те, де знаходиться початок фрезування, тому слід визначити так звану нульову точку. Існують різні способи як це зробити, наприклад, наближення до нульової точки на поверхні заготовки в той час, як шпиндель обертається. Нульова точка встановлюється через програму керування фрезерного верстата з ЧПК. Таким чином, верстат зберігає координати X, Y і Z цієї точки і запускає програму ЧПК у цій точці. + + +### Процес фрезерування з ЧПК + +Після встановлення нульової точки слід передати файл GCODE в систему керування ЧПК верстата за допомогою відповідного програмного забезпечення. Після цього можна розпочинати роботу. Під час фрезерування завжди слід знаходитися поруч, і у разі незвичної поведінки верстата або загрози пошкодження необхідно одразу зупинити процес фрезерування за допомогою програмного забезпечення або вимикача аварійної зупинки. + +### Подальша обробка + +Після завершення фрезування, заготовку або готову деталь можна забрати з верстату. Слід бути особливо обережними з металевими деталями, оскільки існує ризик поранитися гострими краями. Краї слід очистити від задирок та відшліфувати, крім того поверхні теж можна відшліфувати. + + +# Інформація про ліцензію + +**Автор:** Оскар Лідтке (Oskar Lidtke), https://github.com/orcular-org/ + +Creative Commons License
Якщо не зазначено інакше, цей твір ліцензовано в рамках міжнародної Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License (CC BY-SA 4.0). + +Див. кращі приклади [зазначення Авторства](https://wiki.creativecommons.org/wiki/Best_practices_for_attribution) та [створення власного твору](https://wiki.creativecommons.org/wiki/Marking_your_work_with_a_CC_license) з ліцензією Creative Commons. + +Щодо зазначення Авторства та ліцензії використаних зображень, див. розділ нижче. + + +# Джерела ілюстрацій + + +**[1]** fräser-schaftfräser-fräsen-3203969 (cropped) - **Image license:** [Pixabay Inhaltslizenz](https://pixabay.com/de/service/terms/) - **Source:** https://pixabay.com/de/photos/fr%C3%A4ser-schaftfr%C3%A4ser-fr%C3%A4sen-3203969/ + + +**[2]** Milling Cutter Engaged (cropped) - **Image license:** [CC0 Public Domain](https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/) - **Source:** https://www.publicdomainpictures.net/en/view-image.php?image=146351&picture=milling-cutter-engaged + + +**[3]** CNC-Fräsen von Aluminium - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[4]** Open Source CNC Milling machine - Large version - Open Lab Starter Kit - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://github.com/Open-Lab-Starter-Kit/OLSK-Large-CNC + + +**[5]** Open Source CNC Milling machine - Small version - Open Lab Starter Kit - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://github.com/Open-Lab-Starter-Kit/OLSK-Small-CNC + + +**[6]** CNC-Fräsmaschine in einem Fab Lab - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[7]** Plywood CNC Box (cropped) - **Image license:** [CC BY-NC-SA 2.0](https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.0/) - **Source:** https://www.flickr.com/photos/phidauex/4480597010 + + +**[8]** CNC Machining aluminum billet with Tormach (cropped) - **Image license:** [CC BY 2.0](https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/) - **Source:** https://www.flickr.com/photos/zombieite/10339203625 + + +**[9]** CNC milling Precious Plastic (recycled HDPE) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[10]** CNC milling Precious Plastic (recycled HDPE) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[11]** 5 Achs Bearbeitung (Attribution: HELLER) - **Image license:** [CC BY-SA 3.0 DE](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/de/deed.en) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Machining_5-axis.jpg + + +**[12]** Bar and Maslow CNC - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bar_and_Maslow_CNC.jpg + + +**[13]** Maslow CNC + Precious Plastic sheet - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[14]** Kühlschmiermittel beim Fräsen - **Image license:** [CC BY-SA 2.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/deed.de) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Makino-S33-MachiningCenter-example.jpg?uselang=de + + +**[15]** Pathwb.png - **Image license:** [CC BY 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/) - **Source:** https://wiki.freecad.org/File:Pathwb.png + + +**[16]** MillingCutterSlotEndMillBallnose.jpg (cropped) - **Image license:** [CC BY-SA 2.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/deed.en) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:MillingCutterSlotEndMillBallnose.jpg + + +**[17]** Die wichtigsten Parameter beim Fräsen (modelliert in FreeCAD, Bildbearbeitung mit Krita) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[18]** CNC milling pocket in FreeCAD Path Workbench - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[19]** CNC milling pocket in FreeCAD Path Workbench - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[20]** Path-DepthsAndHeights.gif - **Image license:** [CC BY 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/) - **Source:** https://wiki.freecad.org/File:Path-DepthsAndHeights.gif + + +**[21]** Path profile example.jpg (cropped) - **Image license:** [CC BY 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/) - **Source:** https://wiki.freecad.org/File:Path_profile_example.jpg + + +**[22]** Path Pocket Shape example.png (cropped) - **Image license:** [CC BY 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/) - **Source:** https://wiki.freecad.org/File:Path_Pocket_Shape_example.png + + +**[23]** CNC milling in FreeCAD (profiles, holding tags, pockets in helix shape) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[24]** CNC milling in FreeCAD (pocket in helix shape) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[25]** Haltestege (gelb) in der CAM-Simulationsansicht von FreeCAD - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[26]** Haltestege (gelb) in der CAM-Simulationsansicht von FreeCAD - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[27]** Haltestege CNC-gefrästes Aluminiumteil - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[28]** Haltestege CNC-gefrästes Holzbrett - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[29]** G-Code path simulation on FreeCAD's Path workbench - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:FreeCAD-path-simulation.png + + diff --git a/src/pages/ua/academy/digitalfabrication/index.mdx b/src/pages/ua/academy/digitalproduction/index.mdx similarity index 83% rename from src/pages/ua/academy/digitalfabrication/index.mdx rename to src/pages/ua/academy/digitalproduction/index.mdx index 64e9dc40..c73c1b9e 100644 --- a/src/pages/ua/academy/digitalfabrication/index.mdx +++ b/src/pages/ua/academy/digitalproduction/index.mdx @@ -1,5 +1,5 @@ --- -title: Digital Fabrication +title: ЦИФРОВЕ ВИРОБНИЦТВО img: https://images.unsplash.com/photo-1582879304171-8041c73bedbd?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2070&q=80 order: 2 layout: "@layouts/RedirectToAcademyIndex.astro" diff --git a/src/pages/ua/academy/digitalproduction/lasercutting.mdx b/src/pages/ua/academy/digitalproduction/lasercutting.mdx new file mode 100644 index 00000000..503a3859 --- /dev/null +++ b/src/pages/ua/academy/digitalproduction/lasercutting.mdx @@ -0,0 +1,421 @@ +--- +title: Лазерне різання +img: https://images.unsplash.com/photo-1633899306328-c5e70574aaa2?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2069&q=80 +order: 2 +layout: "@layouts/AcademyContent.astro" +teaser: У цьому модулі ми зібрали корисну інформацію щодо лазерної порізки. +--- + +## Вступ + +Лазерне різання - це процес, під час якого лазерний промінь нагріває матеріал таким чином, що розплавляє або обпалює його, в той час як потік повітря під тиском видуває продукти горіння із заготовки, і, таким чином, вона повністю прорізається. Відповідні верстати називають лазерними різаками. Окрім різання, лазерні різаки також можуть гравіювати, тобто матеріал не прорізається повністю, а лише обробляється його поверхня. Таким чином можна гравіювати на обраному виробі написи або зображення. + +Матеріал для різання не повинен бути занадто товстими, зазвичай використовують пластини товщиною кілька міліметрів. Гравіювання також можна наносити лазером на більш товсті об’єкти, якщо вони відповідають обмеженню по висоті верстата. Наприклад, на меблі, кухонні дошки або кулькові ручки з дерев'яною верхньою частиною. + +

+ + +

+ +

+[1] Лазерний різак вирізає форми з дерев'яної дошки (МДФ) – +[2] Лазерне гравіювання на дерев'яній дошці +

+ + +Існує велика кількість різних лазерних різаків, які відрізняються в першу чергу своїми розмірами й потужністю лазера. + +Лазерні різаки, які зазвичай є у фаблабах, мають площу обробки приблизно від 30 x 20 см до 70 x 40 см. (Під лабораторіями фаблаб маються на увазі невеликі виробничі приміщення, так би мовити, лабораторії для реалізації творчих цілей.) Для порівняння: формат DIN A3 (типовий розмір дерев’яної панелі для лазерного різання) має розміри приблизно 42 x 30 см, тому він добре підходить для більшості лазерних різаків. Потужність лазера зазвичай становить від 30 до 60 Вт. Такі лазерні різаки можна використовувати, наприклад, для різання та гравіювання тонких панелей з дерева, пластику, прозорого акрилового скла, текстилю, шкіри або картону. Продуктивність таких пристроїв середнього класу зазвичай недостатня для різання металу (алюмінію чи сталі), але їх можна використовувати для гравіювання металу. + +

+ + +

+ +

+[3] Fabulaser Mini – апаратний лазерний різак із відкритим апаратним забезпеченням – +[4] Лазерні різаки у лабораторії фаблаб +

+ + +Існують і потужні промислові лазерні різаки, які здатні різати метали. Однак, оскільки ці верстати дуже дорогі, їх не часто можна знайти у лабораторіях фаблаб, скоріше на великих виробництвах. + +Для лазерного різака зазвичай потрібен цифровий графічний файл як вхідний файл, який містить усі лінії різання та зображення для гравіювання. Лінії розрізу повинні бути доступні у вигляді векторної графіки (докладніше про це нижче). + +Лазерне різання можна використовувати для виготовлення іменних етикеток або картинок, дисплеїв, декоративних елементів, ювелірних виробів. Лазерне різання також підходить для багатокомпонентних виробів, таких як, наприклад, ящики для зберігання, скриньки для заощаджень або пожертв, іграшки, настільні ігри, головоломки або корпуси для електронних пристроїв. Особливість лазерного гравіювання полягає у виготовленні персоналізованих або індивідуальних виробів, наприклад, з іменами, портретами чи логотипами. + +

+ +

+ +

+[5] Різні порізані лазером та вигравіювані деталі +

+ + +## Базова основа + +### Матеріали + +Загалом, перед лазерним різанням дуже важливо уточнити, чи взагалі можна обробляти цей матеріал за допомогою лазера, оскільки існують речовини, які під час лазерного різання можуть утворювати випари небезпечні для здоров'я. Більше інформації можна знайти в списку матеріалів нижче та в розділі [Безпека](#Безпека). + +Ось огляд деяких популярних матеріалів, які підходять для лазерного різання та гравірування: + +- **Фанерна плита:** Фанера є дешевим матеріалом, який дуже легко різати лазером; він підходить для новачків. Найкраще використовувати пластини товщиною приблизно 4 міліметрів. При гравіюванні проявляється внутрішня структура деревини, через що матеріал має цікавий вигляд. Фанера також популярна для різання, її можна придбати в багатьох будівельних магазинах або в Інтернеті. Недоліки: фанера дуже легка, не дуже міцна і може легко ламатися. Крім того, пластини часто дещо нерівні. У проектах, де важлива висока точність (наприклад, [з'єднувальні системи](#з'єднувальні-системи) тощо), це може спричинити проблеми, тому у такому випадку доцільно використовувати МДФ. +- **МДФ:** МДФ означає «деревинноволокниста плита середньої щільностіі». МДФ складається з тонких деревних волокон (зазвичай близько 80%), а також клею, води та інших добавок; ця суміш пресується в щільні дошки. Цей спосіб виробництва робить панелі МДФ важчими та стійкішими, ніж фанерні панелі, а також вони дуже плоскі та мають однакову товщину. Плити МДФ товщиною від 2 до 5 міліметрів добре підходять для лазерного різання і гравіювання. МДФ доступний в інтернет-магазинах і коштує трохи дорожче фанери. +- **Акрилове скло:** Акрилове скло, також відоме як «оргскло» — це прозорий пластик, який дуже легко різати лазером. Існує як безбарвне (повністю прозоре), так і кольорове (напівпрозоре) акрилове скло. Це чудово підходить для оглядових вікон, декорацій, ламп, дисплеїв із світлодіодним підсвічуванням тощо. Щодо його екологічності слід зазначити, що акрилове скло нелегко переробити, на відміну від деяких інших видів пластмас. +- **Картон:** Не кожен картон можна однаково добре обробити за допомогою лазерного різака, тому слід шукати матеріал, який добре підходить саме для лазерного різання. Оскільки картон дуже легкий і не міцний, він більше підходить для декоративних виробів. Крім того, картон є легкозаймистим, тому слід звернути увагу на якість системи вентиляції в лазерному різаку, особливо ретельно контролювати процес лазерного різання та одразу припинити його, якщо виникне полум’я. +- **Текстиль** +- **Шкіра** +- **Пробка** +- **Пластмаси (Пластик):** Робота з пластмасою потребує особливо обережного ставлення, оскільки існує багато типів пластмаси, які під час лазерного різання можуть утворювати пари, небезпечні для здоров’я та життя, як, наприклад, ПВХ. Однак є також види пластмаси, які відносно безпечні для різання та гравіювання, наприклад, поліпропілен. Щоправда, в даному випадку теж слід бути обережним і наперед обговорити ваші наміри з колегами по фаблабу або з власником верстату. Деякі полімерні матеріали, наприклад, поліетилен високої щільності, мають тенденцію швидко плавитися після розрізання, тому лазерне різання пластику є складним, але не є неможливим. +- **Метал:** На великих промислових підприємствах є лазерне устаткування, яке може різати листовий метал. Оскільки лазерні різаки цього типу дуже дорогі, їх нечасто можна знайти у фаблабах. Однак типовий для таких лабораторій лазерний різак має достатню потужність для гравіювання виробів з металу, з алюмінію або сталі. + +

+ + +

+ +

+[6] Лазерне різання та гравіювання акрилового скла та дерев’яної панелі МДФ – +[7] Лазерне гравіювання на фанерній панелі; внутрішня структура деревини стає видимою через різну глибину гравіювання +

+ +

+ +

+ +

+[8] Лазерне різання листового металу: стандартні лазерні різаки середнього класу у фаблабах часто можуть лише гравіювати метали, але для різання металу потрібні дорогі промислові лазерні різаки. +

+ + + + +### Складові компоненти лазерного різака +Лазерні різаки високої якості мають закритий корпус і витяжну систему. Є також відкриті недорогі лазерні різаки або лазерні гравіювальні машини. Однак з ними потрібно бути особливо обережними, оскільки легко можуть статися нещасні випадки. Фаблаби зазвичай працюють на закритих лазерних різаках з витяжною системою. + +Верхня відкидна кришка зазвичай прозора, щоб можна було спостерігати за процесом лазерного різання. Всередині знаходиться робоча поверхня у формі сітки, на яку розміщується пластина, яку потрібно різати. Робочу поверхню можна регулювати по висоті, що дуже важливо для так званого фокусування лазера (регулювання фокусної точки). Лазер відкалібрований таким чином, що він повинен бути на певній фіксованій відстані від заготовки, щоб різати якнайкраще. Щоразу, коли ви використовуєте пластину, товщина якої відрізняється від попередньої, вам слід наново відфокусувати лазерний різак. Деякі лазерні різаки можуть робити це автоматично за допомогою функції автофокусування, в інших вам потрібно використовувати допоміжний або вбудований пристрій фокусування як вимірювач відстані, щоб вручну налаштувати лазерний різак. + +Лазерний промінь часто генерується всередині пристрою, перенаправляється через кілька дзеркал і фокусується через лінзи, так би мовити фокусується подібно до окулярів. Лазер побудований таким чином, що він може рухатися по двох осях: в напрямку X (вліво і вправо) та у напрямку Y (вперед і назад). + +Деякі лазерні різаки оснащені компресорною системою, яка вдуває повітря в точку лазерного різання. Це зменшує ризик утворення полум'я. + +Система вентиляції витягує повітря з робочої зони пристрою під час лазерного різання і виводить відпрацьоване повітря назовні через систему фільтрів. Це запобігає появі неприємних запахів, а шкідливі випаровування фільтруються та виводяться. + +### Параметри: потужність і швидкість +Лазерне різання має два основних параметри, які є вирішальними для процесу різання, тож перед кожним новим завданням їх треба правильно налаштувати: + +- **Потужність (у ватах або %):** вказує на силу лазерного променю. +- **Швидкість (у міліметрах на секунду):** вказує, наскільки швидко лазер рухається над виробом. + +Якщо лазер рухається повільно, він має більше часу, щоб проникнути в матеріал, тобто глибше врізається у виріб. Якщо він рухається швидко, він може лише обпалити поверхню. Звісно, це також залежить і від потужності лазера. Тому збалансована взаємодія потужності й швидкості може дати різні результати. + +Залежно від того, що і як ви хочете вирізати лазером, ці два параметри потрібно встановити по-різному. Тому важливо спочатку уточнити передумови: + +- **Матеріал:** Такі матеріали, як картон, потребують меншої потужності лазера, ніж дерево чи пластик. +- **Товщина заготовки:** Товщі вироби вимагають більшої потужності лазера, тоді як тонкі пластини – меншої. +- **Різання, гравіювання та глибини гравіювання:**: При високій потужності або низькій швидкості лазерний промінь проходить через весь матеріал, тобто матеріал розрізається. При малій потужності і високій швидкості обробляється тільки поверхня, тобто, відбувається гравіювання. Глибина і, відповідно, видимість та чіткість гравіювання може змінюватись за допомогою налаштування параметрів. Своєрідного ефекту відтінків сірого можна досягти, зробивши області гравіювання глибшими та плоскішими. + +Програмне забезпечення для лазерного різання часто містить попередньо встановлені профілі, у яких вам потрібно лише вибрати, який матеріал і якої товщини ви використовуєте, і чи ви збираєтесь різати або гравіювати. Правильні значення потужності та швидкості зберігаються в профілі і автоматично встановлюються, щойно ви обираєте певний профіль. У деяких виробництвах або керівництвах з експлуатації обладнання є таблиці з рекомендованими значеннями потужності і швидкості. + +Однак, якщо ви хочете відхилитися від цього або випробувати раніше неперевірений матеріал (для якого ще не створено профіль), зазвичай потрібно провести кілька тестів, змінюючи значення потужності та швидкості, щоб наблизитися до ідеального результату. + +Тестові картки, розроблені для такого тестування матеріалу, можна знайти в Інтернеті. Лазерний різак перевіряє різні параметри за один прохід. Використовуючи готову лазерну тестову картку можна оцінити результат і визначити ідеальні значення. + +

+ + +

+ +

+[9] - +[10] Тестові карти для лазерного різання та гравіювання для визначення правильних значень параметрів щодо потужності та швидкості +

+ + +### Ширина різання (проріз) + +Під час лазерного різання невелика кількість матеріалу вздовж лінії різання спалюється, випаровується або плавиться. Це призводить до того, що лінії поділу не є «нескінченно тонкими», а мають певну ширину, так звану ширину різання. У багатьох програмах ви також знайдете англійський термін для ширини різання "kerf", що означає "проріз". Лінію порізки можна сприймати як канал порізки, тобто між двома частинами пластини є крихітна вузька щілина. + +Незважаючи на те, що ширина розрізу ледве помітна неозброєним оком, оскільки часто вона становить лише частки міліметра, важливо про це завжди пам'ятати, особливо, якщо ви, наприклад, робитимете роз’ємні системи (докладніше про це нижче в розділі про [З'єднувальні системи](#З'єднувальні-системи)), де важливо мати точно підігнані вставні частини. + +Щоб отримати уявлення про ширину розрізу, можна виміряти вирізану лазером деталь або отвір штангенциркулем і порівняти показання зі значенням у векторній графіці; таким чином можна визначити, чи є невеликі відхилення. Ширина різання визначається за допомогою різниці між накресленою та виміряною довжиною. Потім це значення можна врахувати як зсув лінії розрізу під час малювання векторної графіки. + +

+ +

+ +

+[11] Розрізана лазером деталь шириною 40 мм у цьому прикладі має лише 39,75 мм – різниця в 0,25 мм пов’язана з шириною різання. Таким чином, 0,25 мм припадає на кромку порізу: 2 х 0,125 мм +

+ + +### Векторна графіка +Для лазерного різання важливо розуміти концепцію векторної графіки. + +Векторна графіка — це комп’ютерна графіка, що складається з основних форм, таких як лінії, кола, багатокутники (багатокутні форми) і криві. Цифровий файл векторної графіки містить усю необхідну інформацію для чіткого відображення графіки, наприклад, положення й довжина ліній або діаметр кіл. Також можна запрограмувати ширину та колір ліній або колір заливки фігур. Тобто, векторна графіка принципово відрізняється від растрової графіки, яка складається з кольорових елементів зображення (пікселів), розташованих у вигляді сітки. + +Є дві основні особливості, за якими можна легко відрізнити растрову та векторну графіку: +- **Втрата якості при масштабуванні:** + - При збільшенні (наближенні) **растрова графіка** стає все більш нечіткою, в якийсь момент можна розпізнати лише окремі пікселі + - **Векторна графіка**, з іншого боку, завжди залишається чіткою при збільшенні, оскільки лінії та області визначаються не як пікселі, а за допомогою процесу, описаного вище +- **Формат файлу:** + - **Растрова графіка** має такі формати файлів, як JPG/JPEG, PNG, GIF або TIFF. + - **Векторна графіка** має такі формати файлів, як SVG, DXF, AI або, за певних умов, PDF. + +

+ +

+ +

+[12] Векторну графіку можна масштабувати до будь-якого розміру без втрати якості - растрова графіка, навпаки, стає нечіткою та при масштабуванні втрачає чіткість пікселів. +

+ + +Щоб використовувати графічний файл для лазерного різання, він повинен бути у векторному форматі. Лінії та криві векторної графіки перетворюються на керуючі сигнали для лазерного різака за допомогою програмного забезпечення, причому лазер рухається, вирізаючи кожну лінію та криву. Лазер «знає» початкову та кінцеву точки кожної лінії та кривої й проводить весь процес за ними за один прохід. Це було б неможливо здійснити з растровою графікою на основі пікселів, оскільки програмне забезпечення не може визначити, які пікселі належать до якої лінії. + +З іншого боку, для гравюр також можна використовувати растрову графіку. Лазер сканує графіку, рядок за рядком, тобто зверху вниз – кожен рядок зліва направо. Темніші пікселі вигравіювані глибше, яскраві пікселі менш глибокі, а порожні або білі пікселі пропускаються, тобто не гравіюються. Також можна використовувати кольорову графіку, при цьому програмне забезпечення автоматично перетворює її на відтінки сірого. + +Формати файлів, як SVG, також можуть містити комбінацію векторної та растрової графіки, де векторні лінії вирізані, а растрова графіка вигравірована, якщо не буде встановлено щось інше. + +

+ + +

+ +

+[13] Приклад графічного файлу SVG - чорні контури є векторними лініями та будуть вирізані лазером, зображення кота є растровою графікою PNG і буде вигравірувано – +[14] Готовий результат створено за допомогою лазерного різання та гравіювання з фанерних панелей товщиною 4 мм +

+ + +У деяких програмах також можна встановити порядок лазерних вирізів, надавши векторним лініям різні кольори або розмістивши їх на різних шарах. Це може бути корисним, якщо, наприклад, ви хочете спочатку вирізати внутрішні лінії, а потім крайні лінії. Якщо почати з крайнього контуру, пластина може трохи нахилитися після першого вирізання. Пізніше вирізані внутрішні лінії та форми можуть бути вирізані зі спотворенням, або ж лазер може взагалі не прорізати всю панель. Тому радимо завжди проводити процес різання в порядку зсередини назовні. + + + +

+ +

+ +

+[15] У цій векторній графіці SVG лінії розрізів було створено різними кольорами, щоб дозволити робити розрізи в певному порядку, рухаючись зсередини назовні. Передбачуваний порядок такий: спочатку виріжте червоні лінії, потім сині, чорні і, нарешті, зелені. +

+ + +### Програмне забезпечення +Існує багато різних програм для малювання векторної графіки. В основному таке програмне забезпечення використовується у професійній сфері, через що ліцензії на програмне забезпечення доволі дорогі. Щоправда, є також гарні безкоштовні альтернативи: + +Inkscape — популярне безкоштовне відкрите програмне забезпечення **для редагування векторної графіки**: + +- **Inkscape:** https://inkscape.org + +Для малювання та створення **растрової графіки** також існує багато програм, деякі з яких дуже дорогі. Існують наступні безкоштовні альтернативи: +- **Krita:** https://krita.org +- **GIMP:** https://www.gimp.org + +Залежно від виробника та моделі лазерного різака потрібно мати спеціальне програмне забезпечення, яке перетворює векторну та растрову графіку на керуючі сигнали та надсилає їх на лазерний різак. Це програмне забезпечення зазвичай постачається разом із лазерним різаком. + +Багато лазерних різаків використовують відкрите безкоштовне програмне забезпечення Visicut (https://visicut.org). Програма Lightburn (https://lightburnsoftware.com/) також популярна, хоча й не безкоштовна. Векторну графіку можна малювати за допомогою Lightburn або ж надсилати безпосередньо на лазерний різак. Програма має інші зручні функції, особливо для лазерного різання та гравірування. + +### Відмінності від інших цифрових методів виробництва + +Найважливіша відмінність між **лазерним різанням і 3D-друком** полягає в тому, що лазерне різання зазвичай набагато швидше, ніж 3D-друк. Тривимірний друк часто може тривати кілька годин, тоді як деталі, вирізані лазером, готові за лічені хвилини. Щоправда, у кожному окремому випадку все залежить від форми та складності. Тож перед тим, як друкувати деталь у 3D, варто подумати, чи можна її також створити за допомогою лазерного різання, за умови, що форма та матеріал це дозволяють [більше про це можна дізнатись у базовому навчальному модулі з 3D-друку](/ua/academy/digitalproduction/3dprinting). + +

+ +

+ +

+[16] Приклад відмінностей у швидкості 3D-друку та лазерного різання: 3D-друк деталей (два верхніх зображення) загалом зайняв приблизно 2,5 години, а лазерне різання (зображення внизу ліворуч) – лише близько 12 хвилин. +

+ + +Існують також типові відмінності між **лазерним різанням і фрезеруванням з ЧПК**. У той час як лазерне різання може створювати лише плоскі деталі однакової товщини (так би мовити, «2D-деталі»), фрезерування з ЧПК також можна використовувати для виготовлення тривимірних форм. Крім того, лазерні різаки можуть різати лише панелі обмеженої товщини, адже залежно від матеріалу, йдеться про товщину від кількох міліметрів до приблизно 1-2 сантиметрів, тоді як значно товщі панелі можна розрізати лише за допомогою фрезерних верстатів з ЧПК. Крім того, багато фрезерних верстатів з ЧПК також можуть обробляти алюміній або аналогічні тверді матеріали, що лазерні різальні верстати робити не в змозі [докладніше про це в базовому навчальному модулі фрезерування з ЧПК](/ua/academy/digitalproduction/cncmilling). + +## Дизайнерські поради + +### З'єднувальні системи +Популярним застосуванням лазерного різання є так звані вставні (тобто з'єднувальні) системи, особливо для дерев’яних панелей. Кілька частин мають таку форму, що їх можна з’єднати під прямим кутом одна до одної. Один із способів – вставити сполучний елемент у квадратний отвір. Інший варіант – використання зубчастих країв, за допомогою яких можна з’єднувати коробки або подібні конструкції. + +

+ + +

+ +

+[17] Приклад ящика з висувними шухлядами як вбудованої системи, виготовленої з дерев’яних панелей, вирізаних лазером, товщиною 3 мм – +[18] Відповідне векторне зображення +

+ + +Необхідно переконатися, що сполучні елементи міцно тримаються у відповідному отворі та не є надто вільними. З іншого боку, отвір не повинен бути занадто вузьким, інакше не буде можливості вставити сполучний елемент. Тому також слід враховувати ширину розрізу. + +Головне правило полягає в тому, що отвір та сполучний елемент повинні бути намальовані в однакових розмірах, тобто має бути однакова ширина для отвору та сполучного елементу. З іншого боку, висота сполучного елементу залежить від товщини дошки, тому висота отвору має теж дорівнювати товщині дошки. Через технічні можливості лазера отвори будуть трохи ширшими, а сполучний елемент трохи вужчим, ніж на кресленні, тобто, в результаті, виріб буде гарно підігнаний, але буває, що він надто вільний. Також можна зробити з’єднання трохи щільніше і акуратно забити роз’єми гумовим молотком. З’єднувальні системи зазвичай можна послабити та під’єднати кілька разів, але щоразу матеріал дещо зношується, тому з’єднання може бути нещільним. Також можна використовувати клей. + +Перш ніж витрачати час і самостійно малювати з'єднувальну (роз'ємну) коробку, можна скористатися наявними **програмними засобами**: + +- [Lasercut tabbed box](https://inkscape.org/de/~Neon22/%E2%98%85lasercut-tabbed-box) — безкоштовний додаток для Inkscape. Він дозволяє створювати у вигляді векторної графіки довжину, ширину та висоту виробу, а також довжину сполучного елементу та зміщення ширини різання (прорізу) для різних коробчастих виробів. Цю векторну графіку також можна пізніше редагувати в Inkscape. +- «Boxes.py» (https://www.festi.info/boxes.py/). В даному випадку не потрібно встановлювати програмне забезпечення, адже програма працює в браузері. Цей проект, який є у відкритому доступі, пропонує вже готові комплекти параметрів для лазерного різання, куди входить наприклад ящики, шухляди або скрині з кришками. Можна ввести такі параметри, як довжина, ширина, висота та зміщення ширини різання, і, врешті-решт, буде створено векторну графіку SVG, яку можна буде скачати та використовувати безпосередньо для лазерного різання або ж перед цим її ще опрацювати. Деякі комплекти включають також т. зв. гнучкі петлі [про це йтиметься далі нижче](#Гнучкі-завіси). + +### 3D CAD і проектування + +Замість того, щоб креслити проекти лазерного різання у 2D, ви також можете використовувати програмне забезпечення 3D CAD [докладніше про це у базовому модулі з 3D-проектування та CAD](/ua/academy/3dmodels/3ddesign). Таким чином, можна спроектувати та представити виріб, що складається з декількох вирізаних лазером частин. Перевага цього методу полягає в тому, що ви можете безпосередньо побачити, як виглядатиме готовий зібраний виріб, адже під час проектування в 2D ви бачите лише окремі частини, і вам потрібно трохи фантазії, щоб отримати уявлення про готовий 3D виріб. + +Крім того, таким чином можна спроектувати готові вироби, які містять не лише вирізані лазером деталі, а й, наприклад, деталі, гвинти чи інші елементи, які надруковані на 3D принтері або фрезеровані за допомогою ЧПК. + +Багато програм САПР (система автоматизованого проектування і розрахунку), як, наприклад FreeCAD, мають інструменти, які дозволяють спроектувати деталі у 3D, що були змодельовані для лазерного різання, на 2D-площину та експортувати їх як векторну графіку, яку потім можна використовувати для лазерного різання. + + +

+ +

+ +

+[19] Іграшковий автомобіль, змодельований у програмному забезпеченні 3D CAD (FreeCAD) з деталями, надрукованими на 3D та вирізаними лазером. Останні можуть бути спроектовані у 2D векторній графіці (див. малюнок 15 вище). +

+ + +### Гнучкі завіси +Популярною технологією в дизайні лазерного вирізання є т.зв. «гнучкі завіси». Звичайні завіси складаються з декількох компонентів, а гнучкі завіси складаються лише з однієї деталі, тонкостінної в одному або кількох місцях або вузько розрізаної. Гнучкі завіси можна знайти, наприклад, в картонних коробках для яєць або пластикових ланч-боксах. + +Гнучкі завіси можна виготовити за допомогою лазерного різання, при якому на виробі робиться багато ліній різу, які знаходяться дуже близько одна до одної та злегка зміщені. Це робить виріб дуже гнучким та дозволяє легко згинати його у цих місцях. Це особливо добре підходить для тонких дерев’яних панелей. Можна також використовувати гнучкі завіси для шарнірів, наприклад, для кришок скрині, або ж для створення заокруглених країв. + + +

+ + +

+ +

+[20] Зібрана коробка з вирізаних лазером дерев’яних деталей із гнучкою завісою. – +[21] Завдяки певним візерункам можна створити гнучкі завіси. +

+ + +### Завантаження шаблонів +Замість того, щоб створювати власні креслення для різання, можна скористатися готовими шаблонами з Інтернету. Багато веб-сайтів, які насправді більше призначені для 3D-друку, також містять проекти для лазерного різання. Можна знайти їх, ввівши у рядок пошуку «laser cut» або «lasercutting». Докладніше на цю тему йдеться у базовому навчальному модулі [Використання 3D-моделей з Інтернету](../1_3_Using_3D_models_from_the_internet/UA_Використання_3D-моделей_з_Інтернету.md). + +### Поширені помилки +Поширена помилка початківців під час створення векторних зображень полягає в тому, що лінії розрізу не форматовані належним чином, тож замість різання відбувається гравірування. В залежності від лазерного різака та програмного забезпечення існують певні нюанси, які слід враховувати, аби програмне забезпечення розпізнало лінію як лінію порізки, а не лінію гравірування. Тому перед початком лазерного різання варто ще раз уважно перевірити всі налаштування. + +Також іноді трапляється помилка, коли лазерний різак обрізає кожну лінію двічі. Це здебільшого відбувається через подвійні лінії у векторній графіці. Однак, оскільки вони розташовані одна на одній, це не можна побачити на екрані монітора. Аби це уникнути, слід скористатися інструментами програмного забезпечення, щоб перевірити наявність подвійних ліній (наприклад, приховати шари один за одним або видалити випадкову лінію з метою перевірки). + +Адже часто буває, що готова деталь не є потрібного розміру, наприклад, вдвічі менша за бажану. Тому слід уважно перевірити розміри векторної графіки, а також перевірити, чи встановлено правильні одиниці вимірювання (наприклад, міліметри, а не дюйми). + + +## Підготовка та процес лазерного різання + +### Безпека +Лазерний різак є потенційно небезпечною машиною, і її ніколи не можна використовувати без інструкцій чи дозволу. Фаблаби зазвичай проводять інструктажі з техніки безпеки та використання обладнання, які необхідно пройти, перш ніж можна буде на ньому працювати. + +При правильній експлуатації не виникає безпосередньої небезпеки для людей. Однак, якщо різак не працює належним чином, наприклад, через пошкодження корпусу, модифікацію, недотримання технології безпеки або через незвичне відбиття й розсіювання лазерного світла, лазерне випромінювання може бути дуже небезпечним, не тільки для очей, але також для шкіри. Лазерне випромінювання від лазерного різака невидиме, і це підвищує ризик. У разі невпевненості слід працювати особливо обережно. У разі виникнення дефектів або незвичайної реакції обладнання, останнє не можна використовувати, а слід повідомити персонал. + +При лазерному різанні на оброблюваній панелі часто з'являється яскраво освітлена точка. По можливості не дивіться прямо на це яскраве світло, оскільки воно може пошкодити очі. +Окрім небезпеки від самого лазерного випромінювання, існує також ризик пожежі. Важливо переконатися, що вентиляція ввімкнена, а фільтри регулярно міняються, особливо якщо виникає незвичайний запах або дим. + +Лазерний різак ніколи не можна залишати без нагляду під час використання. Завжди залишайтеся поруч і стежте за тим, чи не з'являються іскри. Якщо виникають сумніви, роботу слід припинити. Потрібно знати, де знаходиться кнопка блокування пристрою. Багато лазерних різаків розроблено таким чином, що у разі відкриття верхньої кришки відбувається автоматична зупинки роботи. +У малоймовірному випадку, якщо спалахне пожежа, завжди слід використовувати вогнегасник з вуглекислим газом. Тому слід знати, де знаходиться вогнегасник і як він працює. + +Також важливо знати, які матеріали можна обробляти лазером; це завжди слід уточнювати у персоналу. Деякі види пластика, наприклад ПВХ, ні в якому разі не можна обробляти лазером, оскільки вони виділяють пари, що небезпечні для здоров’я або навіть для життя. + +### Файл для лазерної обробки +Як описано в розділах вище, для лазерного різання потрібен графічний файл – лінії різання як векторна графіка, гравюри як растрова графіка. Спосіб передачі даних на лазерний різак відрізняється в залежності від типу лазерного різака. Часто потрібне спеціальне програмне забезпечення. Багато програм пропонують функцію, яка обчислює приблизний час виконання, з розбивкою на різання та гравіювання. Перед початком роботи рекомендується перевірити виставлені параметри на предмет того, чи роботу буде виконано правильно. Наприклад, якщо розрахований час для гравіювання є надто високим, а час для різання дорівнює нулю, це може означати, що векторну графіку не було розпізнано. + +### Підготовка +Основні кроки роботи з лазерними різаками: +- Помістіть виріб в лазерний різак +- За необхідності відрегулюйте висоту та фокус (або, якщо наявний, увімкніть автофокус) +- Перемістіть лазер у правильне положення +- Встановіть правильний профіль (товщина матеріалу та виробу, а також потужність і швидкість) +- Передача графічного файлу +- Розрахувати та перевірити правильність тривалості виконання завдання +- При необхідності перевірте, чи ввімкнена вентиляція +- Запустіть роботу лазера +- Будьте уважні та не відходьте від обладнання та час від часу спостерігайте за процесом + +Залежно від моделі лазерного різака деякі дії можуть відрізнятися від наведених вище. + +### Процес лазерного різання +Зазвичай лазерний різак починає процес з гравіювання. Адже якщо спочатку вирізати деталь, то вона за певних обставин може легко нахилитися, тож подальше гравіювання відбувається на похилій поверхні, і тому не здійснюватиметься належним чином. +Потім виконується різання, що набагато швидше, ніж гравіювання. + +Після завершення лазерного різання бажано трохи почекати, щоб вентиляційна система могла вивести дим і пари. Потім клапан можна відкрити, а деталі вийняти. Якщо розріз було виконано неправильно, це може бути пов'язано з неправильно встановленим профілем (неправильне налаштування параметрів), нерівністю виробу або з інших причин. Якщо порізи були зроблені лише частково, можна вдруге запустити процес лазерного різання, щоб наполовину готові надрізи були вирізані повністю. Виріб необхідно поставити точно в такому ж положенні як до того (по можливості за допомогою упору на краю) або залишити там, де він є. Крім того, можна наперед налаштувати програмне забезпечення таким чином, щоб лазер двічі робив одну й ту саму дію. + + +# Інформація про ліцензію + +**Автор:** Оскар Лідтке (Oskar Lidtke), https://github.com/orcular-org/ + +Creative Commons License
Якщо не зазначено інакше, цей твір ліцензовано в рамках міжнародної Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License (CC BY-SA 4.0). + +Див. кращі приклади [зазначення Авторства](https://wiki.creativecommons.org/wiki/Best_practices_for_attribution) та [створення власного твору](https://wiki.creativecommons.org/wiki/Marking_your_work_with_a_CC_license) з ліцензією Creative Commons. + +Щодо зазначення Авторства та ліцензії використаних зображень, див. розділ нижче. + + +# Джерела ілюстрацій + + +**[1]** CC BY-SA 3.0Laser cutting: Epilog Legend 36EXT cutting 2.5mm wood fibreboard - **Image license:** [CC BY-SA 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Laser_cutting_snowflakes.jpg + + +**[2]** (no title) - **Image license:** [Unsplash Lizenz](https://unsplash.com/de/lizenz) - **Source:** https://unsplash.com/de/fotos/k3CN3UUrCxE + + +**[3]** mini_banner.jpg (cropped) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://github.com/fab-machines/Fabulaser-Mini + + +**[4]** Lasercutter in einem Fab Lab - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[5]** Verschiedene lasergeschnittene und -gravierte Objekte - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[6]** Laser cut letter - Acrylic and MDF (cropped) - **Image license:** [CC BY 2.0](https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/) - **Source:** https://www.flickr.com/photos/creative_tools/6981296223 + + +**[7]** Lasergravur in Sperrholzplatte - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[8]** Laser cutting machine - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Source:** https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Laser_cutting_machine.jpg + + +**[9]** CO2 Laser Test Cut and Engraving Template (cropped) - **Image license:** [CC BY 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) - **Source:** https://www.thingiverse.com/thing:4575909 + + +**[10]** CO2 Laser Test Cut and Engraving Template (cropped) - **Image license:** [CC BY 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) - **Source:** https://www.thingiverse.com/thing:4575909 + + +**[11]** (no title) - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - [License info for fabacademy.org](https://fabacademy.org/terms-of-service.html) - **Source:** https://fabacademy.org/2018/labs/fablabamsterdam/lasercut/group3.html + + +**[12]** Vektorgrafik vs. Rastergrafik - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) **Adapted/Remixed from:** 1.) https://de.wikipedia.org/wiki/Vektorgrafik 2.) https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Zeichen_224_-_Haltestelle,_StVO_2017.svg , 3.) https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Zeichen_224_20px.png **Licenses:** 1.) [CC BY-SA 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) , 2.) [Public domain](https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/) , 3.) [CC BY-SA 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en) + + +**[13]** Cats (Tipu & Dr. Scott) Lasercutting SVG-Datei - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[14]** Cats (Tipu & Dr. Scott) Lasercutting Aufsteller - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[15]** orcuCar Lasercut SVG file - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[16]** orcuCar - 3D-Druck vs. Lasercutting - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[17]** PartBox 3mm wood - **Image license:** [CC BY 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) - **Source:** https://www.thingiverse.com/thing:1279926 + + +**[18]** PartBox 3mm wood - **Image license:** [CC BY 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) - **Source:** https://www.thingiverse.com/thing:1279926 + + +**[19]** orcuCar CAD (FreeCAD) + 3D printing + laser cutting - **Image license:** [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) - **Author:** Oskar Lidtke, [github.com/orcular-org](https://github.com/orcular-org) + + +**[20]** KERF PURSE - **Image license:** [CC BY-NC-ND 2.0](https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.0/) - **Source:** https://www.flickr.com/photos/augustlang/27519342320/ + + +**[21]** Parametric Flexible Wood Cut (cropped) - **Image license:** [CC BY-SA 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) - **Source:** https://www.thingiverse.com/thing:461749 + diff --git a/src/pages/ua/academy/electronics/arduino.mdx b/src/pages/ua/academy/electronics/arduino.mdx deleted file mode 100644 index efca4364..00000000 --- a/src/pages/ua/academy/electronics/arduino.mdx +++ /dev/null @@ -1,134 +0,0 @@ ---- -title: Basic Arduino programming -img: https://images.unsplash.com/photo-1603732551658-5fabbafa84eb?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2940&q=80 -order: 1 -layout: "@layouts/AcademyContent.astro" -teaser: In this module you will learn about basic arduino programming. -disableComments: true ---- - -## Introduction -Welcome to Basic Arduino Programming Module! In this module will learn about the Arduino Uno R3 development board, programming and interfacing different input and output devices. You will be able to complete all exercises in the lab using real hardware, or online using Tinkercad circuits. - -## Prerequisites -* Download and install [Arduino IDE](https://docs.arduino.cc/software/ide-v1). The IDE is where you write the code and download it to the Arduino board. -* Create a [Tinkercad](https://www.tinkercad.com/) account. This is where you can complete exercises online. -* Basic knowledge in electronics. - -## Resources -* Arduino [language reference](https://www.arduino.cc/reference/en/) -* Arduino [built in examples](https://docs.arduino.cc/built-in-examples/) -* Tinkercad [learning center](https://www.tinkercad.com/learn/circuits?collectionId=O0K87SQL1W5N4P2) -* Tinkercad [projects](https://www.tinkercad.com/projects?product=circuits) - -## Arduino Uno R3 - -![Arduino UNO](https://images.unsplash.com/photo-1586920740099-f3ceb65bc51e?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2662&q=80) - -Arduino Uno is a microcontroller board based on the ATmega328P. A microcontroller is a computer present in a single integrated circuit. It contains memory, programmable input/output peripherals as well as a processor. - -![Arduino pins](/images/academy/arduino_basic_programming/image_2.png) - -Arduino Uno has 14 digital input/output pins (of which 6 can be used as PWM outputs), 6 analog inputs, a 16 MHz ceramic resonator, a USB connection, a power jack and a reset button. It contains everything needed to support the microcontroller; simply connect it to a computer with a USB cable or power it with a AC-to-DC adapter or battery to get started. - -## Arduino IDE -After installing the Arduino IDE, you need to tell the software which board will be used. - -![Arduino IDE](/images/academy/arduino_basic_programming/image_3.png) - -Each program consists of two main blocks; setup and loop. Block setup() is executed only once when you power your board, while block loop() is executed continuously. - -![Arduino sketch1](/images/academy/arduino_basic_programming/image_4.png) - -After writing your code, use the ✔ icon to verify it. If there are no errors, connect your board to the USB port and click on ➡ to download it. - -## AUTODESK Tinkercad -Using Tinkercad Circuits, you can build, program, and simulate your designs. You can use Tinkercad the same way you do in real hardware (Arduino board and electronics) and Arduino IDE. - -![tinker 1](/images/academy/arduino_basic_programming/image_5.png) - -## Exercises -### Exercise 1: Board Builtin LED -The Arduino Uno board has a builtin LED connected to pin 13 (instead of pin number, you can access the builtin LED using “LED_BUILTIN”). The code below will define pin 13 as output, and set its value to HIGH, which will turn the LED on. Any digital output can be set to HIGH or LOW. - -![Arduino](/images/academy/arduino_basic_programming/image_6.png) - -![Arduino](/images/academy/arduino_basic_programming/image_7.png) - -Note that we need to execute the code once, so it is written in block setup() - -**Your turn:** change the code to turn the builtin LED off. - -### Exercise 2: Serial Monitor -You can use the serial monitor to display messages on your PC sent from the Arduino board. If you want to display a message once, write the code in block setup(). Messages continuously updating are sent from block loop(). -There are many builtin functions that can be used to control the flow of your software. For example, the delay(n) function is used to delay the execution for n milliseconds. -The code below will print some messages one time, and then print a message in a new line telling that 1000 ms (1 second) have elapsed. - -![monitor](/images/academy/arduino_basic_programming/image_8.png) - -**Your turn:** Write a code to continuously blink the builtin LED, on for 1.30 sec and off for 0.95 sec. Update the state of the LED on the serial monitor by sending a message saying “Builtin LED in ON” or “Builtin LED is OFF” - -### Exercise 3: LED & Push Button -Digital pins could be defined as inputs or outputs. A pin connected to a LED should be defined as output, while a pin reading the state of a push button should be defined as input. A series resistor should be used in the LED circuit, something between 220-330 ohms. In the push button circuit, a 10k ohms pull down resistor should be connected to force its value to be LOW when it is not pressed. -The code below reads the value from the push button and controls the LED. When the push button is pressed, the LED will be on. - -![picture](/images/academy/arduino_basic_programming/image_19.png) - -![picture](/images/academy/arduino_basic_programming/image_10.png) - -**Your turn:** The previous code reads the value from the push button and sends it directly to the LED. Now you will add another LED, let’s say a green one. When the push button is pressed, orange led is on, green led is off, and when the push button is not pressed, orange led is off and green led is on. Use the boolean operator [Logical Not](https://www.arduino.cc/reference/en/language/structure/boolean-operators/logicalnot/) - -### Exercise 4: 16x2 LCD -LCDs are used to display messages. A 16x2 LCD has two lines, in each line 16 characters can be displayed. LiquidCrystal.h is a library written to control LCDs. You only need to import the library and start using it. -The code below displays some messages on the LCD, and uses the function millis() to display the time passed since the board is powered. Note that 11k ohm resistor is used to control the contrast of the LCD, and 220 ohm for the back light led. - -![picture](/images/academy/arduino_basic_programming/image_11.png) - -![picture](/images/academy/arduino_basic_programming/image_12.png) - -**Your turn:** You will design a system with 2 push buttons and 16x2 LCD. The push button will be used to write binary numbers of 2 digits to the system. The LCD should display the number in binary (line 1 in LCD) and decimal (line 2 in LCD). The table shows all possible inputs. - -| Left push button | Right push button | Binary | Decimal | LCD message | -|:----------------:|:-----------------:|:------:|:-------:|:--------------------------:| -| off | off | 00 | 0 | Binary: 00 Decimal: 0 | -| off | on | 01 | 1 | Binary: 01 Decimal: 1 | -| on | off | 10 | 2 | Binary: 10 Decimal: 2 | -| on | on | 11 | 3 | Binary: 11 Decimal: 3 | - -You can use conditional statements ([if](https://www.arduino.cc/reference/en/language/structure/control-structure/if/), [if-else](https://www.arduino.cc/reference/en/language/structure/control-structure/else/)), or [switch-case](https://www.arduino.cc/reference/en/language/structure/control-structure/switchcase/) to complete this task. - -### Exercise 5: H-Bridge DC Motor Control -The h-bridge is used with DC motors to control the direction of rotation (CW: clockwise, CCW: counterclockwise). In this exercise, we will use [L293D](https://www.ti.com/lit/ds/symlink/l293.pdf), which can be used to control 2 DC motors. Each channel has 3 inputs to enable control and set direction of rotation (EN12, AH1, AH2) and (EN34, AH3, AH4), and two outputs to connect DC motors (output1, outpu2) and (output3, output4). -The system below enables the control of 2 DC motors and sets the direction for each motor. Note that in this system we are using an external power supply 12VDC. - -![picture](/images/academy/arduino_basic_programming/image_13.png) - -![picture](/images/academy/arduino_basic_programming/image_14.png) - -**Your turn:** Add two push buttons to the system to control the direction of control of each motor. For example, push button pressed motor will rotate CW, and push button unpressed motor will rotate CCW. - -### Exercise 6: Analog to Digital Converter -A2D is used to read variable voltage input (0-5 VDC) through a potentiometer, and convert that value into integer number (0 - 1023). For example, this value could be used to control the speed of a DC motor. The voltage value is converted to a number such that 0 VDC = 0 and 5 VDC = 1023. -The system below reads the voltage from a potentiometer and displays the value results from conversion. Then it calculates the voltage, which should match with reading in the voltmeter. - -![picture](/images/academy/arduino_basic_programming/image_15.png) - -![picture](/images/academy/arduino_basic_programming/image_16.png) - -**Your turn:** The result after the analog to digital converter is in the range 0 - 1023. Sometimes we need this value to be in a different range, let’s say 0 - 255. Use the [map()](https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/math/map/) function to convert the range from 0 - 1023 to 0 - 255. The serial monitor display should be similar to the following example - -*Potentiometer reading (0-1023) = 675* - -*Potentiometer reading (0-255) = 168* - -*Voltage value = 3.30 V* - -### Exercise 7: Pulse Width Modulation -PWM is a technique used to control the speed of DC motors. A PWM signal is fed into the EN pin of the h-bridge (0 - 255), and the motor will receive variable input voltage (PWM = 0, Vin = 0 VDC and PWM = 255, Vin = 12 VDC). The Arduino UNO board has 5 PWM pins (3, 5, 6, 10, 11). -The system below controls a 24V DC motor in one direction using a N-MOSFET. Changing the setting of the potentiometer will change the motor speed. Note the oscilloscope displaying the signal fed to the MOSFET gate. - -![picture](/images/academy/arduino_basic_programming/image_17.png) - -![picture](images/academy/arduino_basic_programming/image_18.png) - -**Your turn:** Design a system using L293D h-bridge to control two 24V DC motors. The system should have two potentiometers to control the rotation speed of each motor, and also two slide switches to control the direction of each motor. diff --git a/src/pages/ua/academy/electronics/index.mdx b/src/pages/ua/academy/electronics/index.mdx deleted file mode 100644 index e8586440..00000000 --- a/src/pages/ua/academy/electronics/index.mdx +++ /dev/null @@ -1,6 +0,0 @@ ---- -title: Electronics -img: https://images.unsplash.com/photo-1517420704952-d9f39e95b43e?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2070&q=80 -order: 3 -layout: "@layouts/RedirectToAcademyIndex.astro" ---- diff --git a/src/pages/ua/academy/electronics/pcb.mdx b/src/pages/ua/academy/electronics/pcb.mdx deleted file mode 100644 index 8989a08c..00000000 --- a/src/pages/ua/academy/electronics/pcb.mdx +++ /dev/null @@ -1,26 +0,0 @@ ---- -title: PCB Production -img: https://images.unsplash.com/photo-1517077304055-6e89abbf09b0?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2069&q=80 -order: 2 -layout: "@layouts/AcademyContent.astro" -teaser: In this module you will learn about PCB production. ---- - -## Resources - -- PCB design & manufacturing - -- PCB basics - -- How to install and setup Eagle - -- Using Eagle: Schematic - -- Using Eagle: Board layout - -## Free/open software - -- Eagle - -- KiCAD EDA - diff --git a/src/pages/ua/academy/index.astro b/src/pages/ua/academy/index.astro deleted file mode 100644 index 14213be1..00000000 --- a/src/pages/ua/academy/index.astro +++ /dev/null @@ -1,3 +0,0 @@ - \ No newline at end of file diff --git a/src/pages/ua/academy/index.mdx b/src/pages/ua/academy/index.mdx new file mode 100644 index 00000000..0843cbcf --- /dev/null +++ b/src/pages/ua/academy/index.mdx @@ -0,0 +1,14 @@ +--- +layout: "@layouts/AcademyIndex.astro" +title: Maker Academy +--- + +import { HeaderLogo, Footer, WideCard, Course } from "@components"; +import AcademyIndexLoader from "@components/AcademyIndexLoader.astro"; + + +
+
+ +
+
diff --git a/src/pages/ua/academy/index_old.mdx b/src/pages/ua/academy/index_old.mdx deleted file mode 100644 index b7cb1680..00000000 --- a/src/pages/ua/academy/index_old.mdx +++ /dev/null @@ -1,14 +0,0 @@ ---- -layout: "@layouts/AcademyIndex.astro" -title: Maker Academy ---- - -import { HeaderLogo, Footer, WideCard, Course } from "@components"; -import AcademyIndexLoader from "@components/AcademyIndexLoader.astro"; - - -
-
- -
-
diff --git a/src/pages/ua/academy/makerspace/index.mdx b/src/pages/ua/academy/makerspace/index.mdx deleted file mode 100644 index c6b380ce..00000000 --- a/src/pages/ua/academy/makerspace/index.mdx +++ /dev/null @@ -1,6 +0,0 @@ ---- -title: Makerspace Management -img: https://images.unsplash.com/photo-1576344671262-e7d3697ac226?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2070&q=80 -order: 4 -layout: "@layouts/RedirectToAcademyIndex.astro" ---- diff --git a/src/pages/ua/academy/makerspace/planning.mdx b/src/pages/ua/academy/makerspace/planning.mdx deleted file mode 100644 index 9d572db7..00000000 --- a/src/pages/ua/academy/makerspace/planning.mdx +++ /dev/null @@ -1,18 +0,0 @@ ---- -title: Planning a Makerspace -img: https://images.unsplash.com/photo-1608303588026-884930af2559?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2006&q=80 -order: 1 -layout: "@layouts/AcademyContent.astro" -teaser: In this module you will find helpful informations about planning a makerspace. ---- - -## Resources - -- Makers & Makerspace Culture - -- 7 steps in planning a makerspace - -- Basic makerspace safety - - - diff --git a/src/pages/ua/academy/makerspace/projectmanagement.mdx b/src/pages/ua/academy/makerspace/projectmanagement.mdx deleted file mode 100644 index 98447784..00000000 --- a/src/pages/ua/academy/makerspace/projectmanagement.mdx +++ /dev/null @@ -1,20 +0,0 @@ ---- -title: Project Management -img: https://images.unsplash.com/photo-1572177812156-58036aae439c?ixlib=rb-4.0.3&ixid=MnwxMjA3fDB8MHxwaG90by1wYWdlfHx8fGVufDB8fHx8&auto=format&fit=crop&w=2070&q=80 -order: 2 -layout: "@layouts/AcademyContent.astro" -teaser: In this module you will find helpful informations about project management. ---- - -## Resources - -- Project Management for non-project managers - -- Project Management 101 - a quick reference guide - - - - - - -