Software für das Fräsen:
Die Thematik/Problematik der notwendigen Software hat mich ein wenig überrascht. Als FDM Drucker war ich offensichtlich zu verwöhnt. Es gibt und gab reichlich Auswahl an Gratis-Software für die notwendigen Vorgänge, sogar schon 2011, als ich mit dem 3D Druck begann. Beim CNC Fräsen ist das nicht so ganz der Fall, wie man sehen wird.
Beim FDM 3D Druck benötigt man grundsätzlich einmal einen Slicer um die notwendigen GCode-Befehle zu erzeugen. Hat der Drucker weiters keine Möglichkeit, über SD Karte zu drucken, benötigt man zusätzlich einen Host, der diese erzeugten GCode-Befehle an den Drucker sendet. Die Schwierigkeiten dafür sind überschaubar: um 85% der Drucker abzudecken muss man bloß zwei primäre GCode ‚Geschmacksrichtungen‘ berücksichtigen, Repetier und Marlin (quasi die ‚Firmware‘). Fügt man noch ein oder zwei weitere Firmwareabwandlungen hinzu, hat man mehr als 95% der FDM Drucker abgedeckt. Auch wenn, wie im Falle vom RFx000, eine abgewandelte Firmware eingesetzt wird, kann der Slicer trotzdem brauchbaren Kode liefern, da die abweichenden GCodes den eigentlichen Druckvorgang üblicherweise nicht betreffen (und meist im Start- oder End-GCode eingepflegt werden).
Für einen CNC Vorgang, z.B. Fräsen, ist ebenfalls eine Software, die GCode erzeugt, unabdingbar. Bloß heißt diese Software nicht 'Slicer'.
Bei einer CNC Maschine scheint es bezüglich Software anders zu sein als beim FDM Drucker. CNC Maschinen gab es schon vor über 50 Jahren, lange vor dem ‚Hobby 3D Drucker‘. Damals noch mit Lochstreifen gesteuert, da es keine PCs gab. Es scheint hier bezüglich Software dutzende Abwandlungen zu geben, vielleicht da in den frühen Jahren vermutlich alle Firmen ihre eigenen Wege gingen.
Der GCode selbst ist aber mehr oder weniger genormt, daher erwartete ich eigentlich keine Schwierigkeiten. Da irrte ich mich leider. Die meiste Software ist primär auf gewisse Maschinen ausgerichtet und kostet entsprechend oder ist für andere Maschinen, wie unsere Drucker, gar nicht geeignet.
Ich irrte im Internet recht lange herum, auf der Suche nach Gratis-Software, die für das Fräsen
den GCode erzeugen konnte. Immer wieder stolperte ich über Seiten, die erfolgsversprechend erschienen, nur um schließlich zu erkennen, dass diese oder jene Software alles
bis auf die Erzeugung des GCodes machte.
Bei CNC Maschinen nennt man den GCode auch häufig ‚Toolpath‘, da der Pfad/Weg des Werkzeugs damit bestimmt wird.
Echtes 3D oder ‚nur‘ 2.5D?
Eine der Knackpunkte der vorhandenen Software ist: ob sich diese für echtes 3D Fräsen, oder doch
nur für 2.5D Fräsen eignet. Womit man hier einmal den Unterschied verstehen muss.
Damit ich hier keine Zeit vergeude, ein
Link zur Erklärung der Unterschiede (das Video zeigt auch tolles, echtes 3D fräsen).
Damit wird klar, dass z.B. Platinenfräsen, Gravieren, und ähnliche Arbeiten eigentlich 2.5D Frästätigkeiten darstellen. Das scheinen sehr beliebte Tätigkeiten zu sein, wenn man nach der verfügbaren Software urteilt.
Software, die für das 2.5D Fräsen den GCode erzeugen kann, gibt es einige, auch gratis. Oft verlangt die Software als Input nur eine DXF Datei (DXF ist ein 2D Zeichnungsformat, von
AutoCAD einst eingeführt und inzwischen ein quasi-Standard). Manche begnügen sich sogar nur mit einer SVG Datei, eine Zeichnung im Vektor-Format, dass man mit Zeichenprogrammen wie
Inkscape erzeugen kann.
Ich glaube, weiß es jedoch nicht genau (vielleicht kann einer mit Fräserfahrung hier aushelfen?), dass die einfachen ‚China-Mini-Fräsen‘ mit so einer Software ausgeliefert werden, oder zumindest Internet-Links zu solcher Software anbieten. So bald so eine Fräse auch als ‚Graviermaschine‘ beworben wird, dürfte das zutreffen. Auch mit Laser ausgestattete Maschinen dürften in diese Kategorie fallen.
Damit kann man wie gesagt, Gravieren und einfache, plane Formen, wie zum Beispiel so ein Zahnrad, fräsen.
2,5D_MillingExample_1a.jpg
Die Ringnut und die zwei seichten Nuten, mit einer beschränkten Tiefe, könnte man als ersten Arbeitsgang definieren (die Nuten müssten als erstes gefräst werden, da das Zahnrad nach dem Konturenfräsen nirgends mehr festgehalten wird). Zum Schluss wird das Zahnrad fertig gefräst (Bohrung und Aussenkontour).
Hat man aber etwas Komplexeres zu fräsen, wie beispielsweise hier:
3D_MillingExample_1.jpg
klappt es nicht mehr nur mit einer DXF oder SVG Datei, da dann nur 2D Informationen vorliegen. Es müssen ‚echte‘ 3D Daten her, in Form einer STEP oder STL Datei, gelegentlich auch andere Formate. Durch die unterschiedlichen Vertiefungen und Erhebungen reicht eine 2D Zeichnung einfach nicht aus. Vor allem die Schrägen machen 2.5D fräsen nur mit extremen Aufwand möglich.
Der RF1000 (und auch die billigen China-Fräsen,
hier,
hier,
hier,
hier) sollten das Objekt,
ordentlichen GCode, bzw. Toolpath-Informationen vorausgesetzt, halbwegs brauchbar fräsen können.
Der RFx000 Drucker hat 3 vollwertige Achsen. Damit ist,
eingeschränkt, echtes 3D fräsen möglich. Es wird aber immer Objekte geben, die man trotzdem nicht fertigen wird können. Hier ein einfaches Hohlzahnrad, wie in einem Planetengetriebe, bloß schräg verzahnt:
3D_MillingExample_2.jpg
Man wird das schöne Stück drehen und wenden können wie man will, es wird an einer 3-Achs CNC Maschine nicht ohne weiteres gefräst werden können (nur mit Zusatzgeräten oder zig-maligem Umspannen). Wenn man die Sache besser versteht, wird einem klar wieso sich das Bauteil nicht fräsen lassen wird. Die Frässpindel, bzw. der Fräserschaft kollidiert mit dem Zahn wenn etwas tiefer unten der Zahngrund gefräst werden sollte. Einer der Probleme hier ist, dass die Spindelachse nur senkrecht stehen kann. An diesem Beispiel ist es leicht zu erkennen. Bei nicht so offensichtlichen Problemen sollte die Software sich eigentlich melden - das dürfte die Sache deutlich komplexer machen als bloß nur für einen 3D Druck ein Objekt zu ‚slicen‘. Und das ist vielleicht der Grund, dass es hier deutlich weniger Auswahl an Gratis-Software gibt.
Top CNC Maschinen haben 5 oder 6 Achsen, wo das Bauteil geschwenkt und oder rotiert werden kann, und wo die Frässpindelachse ebenso geschwenkt werden kann, alles gleichzeitig und
vor Allem koordiniert! (Siehe auch das Video im allerersten Link, wo so was beeindruckend demonstriert wird.) Hier ein weiterer
Link zu einer 5-Achs-Fräse, die locker auf dem Schreibtisch passt (richtig was für Modellbauer und so). Ab zirka der Mitte des Videos wird es interessant – echtes 5-Achs fräsen. Die Spindelachse ist unveränderlich, daher auch nur 5 Achsen und keine 6.
Jetzt bin ich mit dem Software-Thema noch immer nicht am Ende – demnächst geht es weiter. Da komme ich dann zu meinen Erfahrungen mit einigen Produkten, die echtes 3D Fräsen unterstützen.
mjh11
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Dann gibt es mindestens eine Web-basierte Möglichkeit, GCode zu generieren: 
Ich spreche hier damit 
. 
Jetzt verstehe ich auch, wieso das Objekt mitten im Druckbett zu liegen kommt: Die höchste Fläche oder der höchste Punkt des fertigen Objekts wird zu ‚Z=0‘ und damit zur Oberseite des Druckbetts.
Weder das eine noch das andere Programm bietet was ich suche. 
).