了解3D打印背后的“布陣師“——G-Code語(yǔ)言

導(dǎo)讀：3D打印簡(jiǎn)單嗎？這個(gè)問(wèn)題恐怕要有針對(duì)性的回答，因?yàn)槊鎸?duì)它的角色不同，那么答案也就不同。不過(guò)對(duì)于增材制造的開(kāi)發(fā)者而言，要真正做到“指哪打哪“，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止打開(kāi)機(jī)器和按下按鈕這么簡(jiǎn)單。

這個(gè)過(guò)程背后有許多步驟，從零件的設(shè)計(jì)到最后的后期處理，以及這中間的所有步驟。在開(kāi)始3D打印之前，其中一個(gè)重要的步驟是，有關(guān)的模型有必要經(jīng)過(guò)切片軟件處理，也稱(chēng)為切片程序。在這些程序中，發(fā)生的過(guò)程是STL設(shè)計(jì)文件被轉(zhuǎn)換為3D打印機(jī)的控制文件。該文件由所謂的G代碼組成，這是一種編程語(yǔ)言，使機(jī)器能夠理解它必須遵循哪些命令來(lái)制造最終的零件。但這種數(shù)字語(yǔ)言是什么，它在制造過(guò)程中又有多重要？今天我們就來(lái)一探究竟。

G代碼由G和M命令組成，每個(gè)命令都有一個(gè)指定的運(yùn)動(dòng)或動(dòng)作。這些命令的組合將決定3D打印機(jī)了解應(yīng)遵循哪種模式，以制造出最終的零件。正如我們所說(shuō)，這是一種由切割軟件在將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換為STL文件時(shí)自動(dòng)生成的語(yǔ)言。在這種情況下，我們將只關(guān)注FDM 3D打印機(jī)，所以我們將提及擠出機(jī)、打印托盤(pán)或熱塑性塑料絲等術(shù)語(yǔ)。在3D打印機(jī)將解釋的不同類(lèi)型的命令中，我們發(fā)現(xiàn)移動(dòng)、擠壓、加熱和檢測(cè)的命令是有順序的。這是理解這種語(yǔ)言的重要性的基礎(chǔ)，然而，現(xiàn)在讓我們看看G代碼的數(shù)字組成，以便能夠閱讀有關(guān)的命令。

△G-Code語(yǔ)言是由切片機(jī)自動(dòng)生成的（圖片來(lái)源：Ultimaker Cura)

G-Code是由什么組成的？

首先我們必須了解G代碼和M代碼的區(qū)別。兩者都是包含在文件中的命令，告訴打印機(jī)如何和在哪里擠出材料。唯一的區(qū)別是，G代碼是使用G代碼的打印機(jī)普遍兼容的，而M代碼是那些特定于個(gè)別打印機(jī)生產(chǎn)線的代碼。因此，正如我們?cè)谙聢D中看到的，該語(yǔ)言是由幾個(gè)參數(shù)組成的。閱讀這樣的代碼時(shí)，需要了解的基本內(nèi)容是不同的字母數(shù)字值。

字母X / Y / Z指的是3D打印機(jī)的三個(gè)坐標(biāo)軸，標(biāo)記的是坐標(biāo)。任何高于0的X值將噴頭向右移動(dòng)，任何高于0的Y值將噴頭向后移動(dòng)，而任何高于0的Z值將噴頭向上移動(dòng)。另一方面，字母F被理解為噴嘴移動(dòng)的速度（以毫米/分鐘表示），而字母E指的是移動(dòng)的長(zhǎng)度（以毫米表示）。有時(shí)，我們可以發(fā)現(xiàn)文本后面有符號(hào)"；"，用于提供命令信息；這些注釋不是代碼的一部分。在了解了G代碼的讀法后，讓我們看看哪些是制造零件最常見(jiàn)的代碼。

△用于3D打印的命令實(shí)例

G1命令是所有命令中最基本的，事實(shí)上，它將占整個(gè)文件的95%。它是一個(gè)代碼，指示3D打印機(jī)執(zhí)行線性運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將材料沉積到給定坐標(biāo)的指定位置。因此，當(dāng)我們讀取代碼 "G1 X10 Y20 F1200 "時(shí)，我們將指示打印機(jī)以1200mm/min的較慢速度移動(dòng)到托盤(pán)中X=10mm/Y=20mm的位置。與此指令不同，G0的運(yùn)動(dòng)原理相同，但沒(méi)有通過(guò)噴嘴擠出材料。

G28. 該命令用于機(jī)器執(zhí)行啟動(dòng)順序，將打印頭移動(dòng)到機(jī)器的遠(yuǎn)處邊緣，直到與停止器接觸。如果沒(méi)有指定軸，機(jī)器將自動(dòng)移動(dòng)所有三個(gè)軸，但你可以隨時(shí)在命令中加入X、Y、Z。這是一個(gè)快速移動(dòng)軸的有用方法，特別是在完成打印時(shí)。

G92. 指示打印機(jī)設(shè)置其軸的當(dāng)前位置。如果你想改變或偏移其中一個(gè)軸的位置，這可能很有用。這通常是在每層的開(kāi)始或在主命令或縮進(jìn)命令之前進(jìn)行。

M104. 這個(gè)代碼用于加熱一個(gè)擠出機(jī)，你必須說(shuō)明是哪一個(gè)（如果你有一個(gè)雙擠出的3D打印機(jī)），以及所需的溫度。因此，命令 "M104 S200 T0"將命令機(jī)器加熱擠出機(jī)T0（在雙擠出的情況下，我們會(huì)有T0和T1）到200攝氏度的溫度，用字母 "S "表示。這個(gè)G代碼的另一個(gè)版本，即M109，將指示打印機(jī)等待擠出噴嘴達(dá)到溫度后再繼續(xù)執(zhí)行其他命令。

M140和M190。它們與已經(jīng)提到的那些非常相似，只是在這種情況下，它不是指擠出機(jī)，而是指打印床。在這種情況下，表示要加熱的擠出機(jī)的字母 "T "被省略了。

△FDM3D打印機(jī)有3個(gè)軸（X、Y、Z），可以在打印坐標(biāo)中定位

最終建議

我們可以找到的G代碼和M代碼的清單真的很廣泛。事實(shí)上，有超過(guò)1000個(gè)不同的命令可以告訴3D打印機(jī)在任何特定時(shí)刻做什么，這就是為什么這種語(yǔ)言是在制造過(guò)程之前由切片程序自動(dòng)生成的。對(duì)一些用戶來(lái)說(shuō)，了解代碼的基本知識(shí)可能是有用的，也是有趣的。然而，我們不要忘記，自己編寫(xiě)G代碼是很復(fù)雜的，甚至?xí)�損壞你的3D打印機(jī)。除非你非常清楚你想從最終文件中編輯什么，否則我們不建議用戶自己生成零件編碼。盡管如此，我們?nèi)匀还膭?lì)你繼續(xù)了解和學(xué)習(xí)這些先進(jìn)的解決方案是如何工作的，可用的不同命令，以及這種制造技術(shù)控制系統(tǒng)的運(yùn)作原理。

參考閱讀：What is aG-Code and What is its Use in 3D Printing?