了解3D打印背后的“布陣師“——G-Code語言

導讀：3D打印簡單嗎？這個問題恐怕要有針對性的回答，因為面對它的角色不同，那么答案也就不同。不過對于增材制造的開發(fā)者而言，要真正做到“指哪打哪“，遠遠不止打開機器和按下按鈕這么簡單。

這個過程背后有許多步驟，從零件的設計到最后的后期處理，以及這中間的所有步驟。在開始3D打印之前，其中一個重要的步驟是，有關的模型有必要經(jīng)過切片軟件處理，也稱為切片程序。在這些程序中，發(fā)生的過程是STL設計文件被轉換為3D打印機的控制文件。該文件由所謂的G代碼組成，這是一種編程語言，使機器能夠理解它必須遵循哪些命令來制造最終的零件。但這種數(shù)字語言是什么，它在制造過程中又有多重要？今天我們就來一探究竟。

G代碼由G和M命令組成，每個命令都有一個指定的運動或動作。這些命令的組合將決定3D打印機了解應遵循哪種模式，以制造出最終的零件。正如我們所說，這是一種由切割軟件在將設計轉換為STL文件時自動生成的語言。在這種情況下，我們將只關注FDM 3D打印機，所以我們將提及擠出機、打印托盤或熱塑性塑料絲等術語。在3D打印機將解釋的不同類型的命令中，我們發(fā)現(xiàn)移動、擠壓、加熱和檢測的命令是有順序的。這是理解這種語言的重要性的基礎，然而，現(xiàn)在讓我們看看G代碼的數(shù)字組成，以便能夠閱讀有關的命令。

△G-Code語言是由切片機自動生成的（圖片來源：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代碼的打印機普遍兼容的，而M代碼是那些特定于個別打印機生產(chǎn)線的代碼。因此，正如我們在下圖中看到的，該語言是由幾個參數(shù)組成的。閱讀這樣的代碼時，需要了解的基本內容是不同的字母數(shù)字值。

字母X / Y / Z指的是3D打印機的三個坐標軸，標記的是坐標。任何高于0的X值將噴頭向右移動，任何高于0的Y值將噴頭向后移動，而任何高于0的Z值將噴頭向上移動。另一方面，字母F被理解為噴嘴移動的速度（以毫米/分鐘表示），而字母E指的是移動的長度（以毫米表示）。有時，我們可以發(fā)現(xiàn)文本后面有符號"；"，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的代碼。

△用于3D打印的命令實例

G1命令是所有命令中最基本的，事實上，它將占整個文件的95%。它是一個代碼，指示3D打印機執(zhí)行線性運動，同時將材料沉積到給定坐標的指定位置。因此，當我們讀取代碼 "G1 X10 Y20 F1200 "時，我們將指示打印機以1200mm/min的較慢速度移動到托盤中X=10mm/Y=20mm的位置。與此指令不同，G0的運動原理相同，但沒有通過噴嘴擠出材料。

G28. 該命令用于機器執(zhí)行啟動順序，將打印頭移動到機器的遠處邊緣，直到與停止器接觸。如果沒有指定軸，機器將自動移動所有三個軸，但你可以隨時在命令中加入X、Y、Z。這是一個快速移動軸的有用方法，特別是在完成打印時。

G92. 指示打印機設置其軸的當前位置。如果你想改變或偏移其中一個軸的位置，這可能很有用。這通常是在每層的開始或在主命令或縮進命令之前進行。

M104. 這個代碼用于加熱一個擠出機，你必須說明是哪一個（如果你有一個雙擠出的3D打印機），以及所需的溫度。因此，命令 "M104 S200 T0"將命令機器加熱擠出機T0（在雙擠出的情況下，我們會有T0和T1）到200攝氏度的溫度，用字母 "S "表示。這個G代碼的另一個版本，即M109，將指示打印機等待擠出噴嘴達到溫度后再繼續(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，而是指打印床。在這種情況下，表示要加熱的擠出機的字母 "T "被省略了。

△FDM3D打印機有3個軸（X、Y、Z），可以在打印坐標中定位

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。事實上，有超過1000個不同的命令可以告訴3D打印機在任何特定時刻做什么，這就是為什么這種語言是在制造過程之前由切片程序自動生成的。對一些用戶來說，了解代碼的基本知識可能是有用的，也是有趣的。然而，我們不要忘記，自己編寫G代碼是很復雜的，甚至會損壞你的3D打印機。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，我們仍然鼓勵你繼續(xù)了解和學習這些先進的解決方案是如何工作的，可用的不同命令，以及這種制造技術控制系統(tǒng)的運作原理。

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