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Que sont les codes G et comment sont-ils utilisés dans l’impression 3D?

Les imprimantes 3D ont grandement bénéficié des grands progrès réalisés par la technologie de fabrication au cours des deux dernières décennies. Non seulement les imprimantes 3D sont incroyablement petites et très précises, mais elles sont presque entièrement automatisées. Ce passage à l’automatisation a assuré que les équipements de fabrication modernes sont moins sujets aux erreurs inhérentes aux opérations manuelles.

Au cœur de tout processus automatisé se trouve un langage de programmation standard. En impression 3D, ce langage de programmation est connu sous le nom de G-Code. Qu’est-ce que G-Code exactement et comment aide-t-il les gens à communiquer avec les imprimantes 3D?

Une brève histoire de G-Code

G-Code est assez facile à repérer, car ses commandes sont précédées de la lettre «G.» De nombreuses références diraient que le «G» signifie géométrique, mais ce n’est plus une définition représentative des capacités de G-Code. Cela peut surprendre certains, mais G-Code n’est pas un langage de programmation exclusivement utilisé pour l’impression 3D.

Au lieu de cela, il s’agit d’un langage de programmation qui a été principalement développé pour tous les types de machines à commande numérique par ordinateur (CNC). Ceux-ci comprennent à la fois des coupeuses, des tours et des moulins à l’échelle industrielle et des équipements de bureau comme les imprimantes 3D.

La première utilisation d’un langage de programmation pour l’automatisation des processus industriels a coïncidé avec le développement de la technologie CNC dans les années 1950. À l’époque, différentes organisations utilisaient différents langages de programmation. Au fil des décennies, des efforts de normalisation ont été entrepris par plusieurs pays, aboutissant au développement du RS-247-D par l’Electronic Industries Alliance.

RS-247-D est devenu la première version de G-Code, se développant sous de nombreuses formes grâce à des révisions répétées. Les extensions et variations de G-Code sont courantes jusqu’à présent, en particulier chez les différents fabricants de machines-outils.

Dans ses anciennes itérations, G-Code manquait de vraies relations logiques et ne pouvait pas intégrer de boucles et d’opérateurs conditionnels dans un programme. Au fil des années, G-Code a évolué pour devenir un langage presque similaire aux langages de programmation de haut niveau. Les problèmes de compatibilité provoqués par de subtiles différences dans la mise en œuvre de G-Code ont été comblés par l’utilisation d’applications CAO ou FAO qui peuvent traduire le code développé par l’utilisateur dans le G-Code approprié.

Est-il important de se renseigner sur G-Code?

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Il n’est pas inhabituel que quelqu’un travaille déjà avec des imprimantes 3D depuis un certain temps et n’ait jamais rencontré de commande G-Code auparavant. En effet, la plupart des logiciels de tranchage convertissent un modèle 3D dans la liste appropriée de commandes G-Code, qui seront ensuite envoyées à l’imprimante 3D. Tout cela se fait automatiquement et l’opérateur n’a jamais à voir les commandes G-Code générées par le logiciel.

Bien qu’un manque de connaissances sur les G-Codes ne soit pas paralysant pour un professionnel de l’impression 3D, vous pouvez mieux comprendre le fonctionnement de votre imprimante 3D en comprenant comment fonctionnent les G-Codes. Bien que le processus de transformation d’un modèle en G-Code soit pratiquement rendu invisible par les logiciels de slicer, ils offrent également une option pour exporter le code car vous pouvez le réviser et le réviser manuellement. L’examen du code vous aidera à modifier les performances de votre imprimante, à repérer les erreurs ou les pannes et à effectuer un dépannage intelligent.

La connaissance de G-Code vous sera utile si vous travaillez sur une conception particulièrement complexe. Les modèles avec des géométries complexes et des fonctionnalités en surplomb peuvent toujours échouer lors de l’impression lors de l’utilisation d’un script G-Code généré automatiquement. Connaître G-Code vous permettra de plonger dans le code et de faire des ajustements mineurs ici et là. Si vous prévoyez de le faire, assurez-vous que vous disposez également d’un visualiseur G-Code et d’un outil de simulation, car même les meilleurs codeurs font des erreurs.

La bonne nouvelle est qu’il ne faut pas de compétences avancées en codage pour apprendre le G-Code. Si vous avez fait une sorte de programmation, vous constaterez peut-être que G-Code est assez facile. C’est un langage de programmation composé presque exclusivement de commandes – il repose rarement sur des boucles conditionnelles ou toute sorte de logique. L’imprimante 3D exécute simplement la commande ligne par ligne.

Les bases des commandes G-Code courantes

La meilleure façon de comprendre les commandes G-Code est de plonger dans la liste des commandes courantes utilisées dans l’impression 3D et de les analyser une par une. À ce stade, nous devons noter que toutes les commandes utilisées dans les imprimantes 3D ne sont pas des G-Codes.

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Alors que les codes G contrôlent le positionnement de la buse dans l’espace 3D, il existe également des codes M qui contrôlent les diverses fonctions de l’imprimante 3D. Celles-ci incluent les commandes pour le chauffage de la buse et du lit d’impression, la vitesse du ventilateur et l’ouverture et la fermeture de l’enceinte du lit.

Chaque ligne de commande commence par une commande générique G-Code ou M-Code, suivie d’une série d’arguments. Les arguments requis dépendront du type de commande auquel ils sont attachés. Par exemple, la ligne de commande suivante va sembler très familière à quiconque a déjà consulté le G-Code pour un projet d’impression 3D standard:

G1 X10 Y10 F2000.0 E0.055

Il s’agit essentiellement d’une ligne de commande G1 suivie des arguments nécessaires sur le positionnement, la vitesse et l’extrusion. Nous tenterons de donner un sens à cette ligne de commande dans les sections suivantes.

Mouvement linéaire

Plus de 90% d’une liste de commandes pour l’impression 3D commencera par G1, le code du mouvement linéaire. Cette ligne de commande dicte la position cible de la buse de l’imprimante, ainsi que la vitesse à laquelle la buse se déplacera.

L’argument de position de G1 est précédé des lettres X, Y et Z. Les valeurs ajoutées aux lettres déterminent la position de la buse en fonction des axes correspondants. Dans notre premier exemple ci-dessus, la commande déplacera la buse en position X10 et Y10 tandis que sa position Z reste inchangée.

Notez que le mouvement de la buse peut être basé soit sur un axe absolu, soit sur sa position relative. Définir le système de positionnement approprié pour un projet est quelque chose que nous aborderons plus tard.

L’argument de la vitesse détermine la vitesse à laquelle la buse se déplacera vers la position souhaitée, exprimée en millimètres par minute. Elle est préfixée par la lettre F. Dans notre exemple, la buse se déplacera à 2000 mm / min.

Enfin, vous pouvez commander à l’imprimante d’extruder une petite quantité de filament pour compenser le mouvement de la buse à l’aide de la valeur E. C’est souvent une très petite valeur. Dans notre exemple, la commande concerne l’extrusion de seulement 0,055 millimètre de filament.

Définir le mode de positionnement

Avant de pouvoir émettre des commandes de déplacement de la buse, vous devrez indiquer à l’imprimante si les commandes sont basées sur un système de positionnement absolu ou relatif. Dans un système absolu, la buse se déplacera par rapport à un axe fixe typiquement centré au milieu du lit d’impression. Dans un système de positionnement relatif, toutes les commandes de mouvement seront exécutées par rapport à la position actuelle de la buse.

Le mode de positionnement est établi au début du programme mais peut être modifié à mi-chemin. Les commandes sont G90 pour un positionnement absolu et G91 pour un positionnement relatif. Cette commande ne nécessite aucun argument.

Chauffage de l’extrudeuse

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Il existe deux types de commandes utilisées pour chauffer l’extrudeuse d’une imprimante 3D. L’un ou l’autre d’entre eux atteint l’objectif de chauffer l’extrudeuse à la température souhaitée. le M109 La commande empêche le programme de passer à l’étape suivante tant que la température cible n’a pas été atteinte. En revanche, le M104 La commande permet de programmer pour continuer pendant que le chauffage est en cours.

Les deux commandes nécessitent le même ensemble d’arguments. La valeur S spécifie la température cible de l’extrudeuse. Les valeurs T ne sont nécessaires que pour les systèmes multi-extrudeuses – la sélection entre 1 et 0 vous permet de choisir à quelle extrudeuse émettre la commande de chauffage.

Chauffage de lit

Les commandes pour le chauffage du lit sont très similaires à celles pour le chauffage de l’extrudeuse – M140 et M190. La distinction entre les deux vous semblera également très familière. le M190 la commande mettra le reste du programme en attente pendant que le lit chauffe, tandis que le M140 commande permettra au programme de continuer à s’exécuter.

Une chose à retenir est qu’il faut beaucoup plus de temps pour chauffer un lit d’impression qu’une extrudeuse. Pour cette raison, la plupart des trancheuses placeront l’étape de chauffage du lit beaucoup plus tôt dans le programme. Même dans ce cas, il n’est pas rare qu’une imprimante suspende son programme en attendant que le plateau d’impression atteigne la température cible.

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Les imprimantes n’ayant généralement qu’un seul lit chauffé, seule la valeur S est requise comme argument pour les commandes M190 et M140.

Vitesse du ventilateur

Si votre imprimante est équipée d’un ventilateur de refroidissement, vous pouvez régler sa vitesse à l’aide du M106 commander. Le seul argument nécessaire pour M106 est la valeur S, qui détermine essentiellement la vitesse du ventilateur de refroidissement. Les valeurs S vont de 0 (désactivé) à 255 (pleine puissance). L’argument peut être défini sur n’importe quel entier compris dans cette plage.

Routine de prise d’origine des buses

L’une des commandes les plus importantes est G28, qui exécute une routine de référencement de buse. C’est quelque chose que vous voudrez faire à la fois au début et à la fin de chaque projet d’impression.

Lorsque cette commande est émise, la buse se déplace vers la position d’origine désignée, qui se trouve généralement dans un coin éloigné du lit d’impression. Ceci établit un point de départ fixe pour toutes les commandes de mouvement de buse suivantes.

La commande G29 peut être émise sans arguments, ce que la machine supposera que la buse se déplacera vers la position d’origine dans les trois axes. Des axes particuliers peuvent être indiqués en les ajoutant comme arguments (ie G28 XY; pour positionner la buse sur les axes X et Y).

Écraser les axes existants

En utilisant le G92 , vous pouvez écraser les coordonnées absolues de l’un des axes, créant ainsi un nouveau point de référence pour toutes les commandes de mouvement suivantes. Cela peut être fait sur n’importe lequel des axes X, Y et Z, mais vous devrez les spécifier dans les arguments. Sinon, les axes non mentionnés resteront inchangés.

L’utilisation la plus courante de la commande G92 est de rétablir l’axe E ou la position du filament. En émettant la commande G92 E0, la position actuelle du filament est mise à E = 0. Cela signifie que toutes les commandes d’extrusion suivantes mesureront la longueur du filament jusqu’à la position actuelle du filament. Ceci est particulièrement important lors du démarrage d’une nouvelle couche ou lors de la commande à l’extrudeuse de rétracter une longueur spécifique du filament.

Comment s’entraîner à écrire vos propres codes G

La meilleure façon de comprendre les codes G serait de les écrire vous-même et de voir comment l’imprimante répond à vos commandes. Cela peut sembler une proposition intimidante, car vous auriez naturellement peur de gâcher votre imprimante 3D. Heureusement, il existe des outils de simulation qui peuvent fournir un environnement d’apprentissage plus sûr.

Les logiciels Slicer comme Cura ou Simplify3D sont livrés avec un module de visualisation G-code. La visionneuse vous permet d’exécuter un script G-code et de visualiser le chemin que l’extrudeur empruntera si vous exécutiez le code sur une imprimante réelle. Si vous n’avez pas accès à ces plates-formes logicielles, vous pouvez même utiliser cet outil en ligne gratuit, qui fonctionne à peu près de la même manière.

Lorsque vous en apprenez encore davantage sur le code G, un bon outil de visualisation et de simulation de code G peut vous éviter de perdre du temps et du filament sur des impressions échouées.

Dernières pensées

Nous pourrons peut-être retracer les origines du G-Code jusqu’aux grands équipements industriels utilisés dans les usines de fabrication. Pour ceux d’entre vous qui s’intéressent à l’impression 3D, tout ce que vous devez savoir sur G-Code, c’est qu’il s’agit du langage utilisé par un logiciel de tranchage pour communiquer avec l’imprimante 3D. Fondamentalement, le slicer convertit un modèle 3D en une série de commandes à suivre par l’imprimante 3D.

Dans la plupart des cas, un professionnel de l’impression 3D n’aurait pas à se soucier de G-Code, laissant plutôt le logiciel de tranchage faire tout le travail. Cependant, la connaissance de G-Code est essentielle pour réaliser des exploits avancés de l’impression 3D, en particulier dans la reproduction de modèles complexes. G-Code peut également être utilisé comme outil de diagnostic si vous rencontrez des problèmes avec votre imprimante 3D.

Comparé à d’autres langages de programmation, G-Code est très simple. Il n’a pas de variables ou de boucles. Au lieu de cela, c’est juste une longue liste de commandes. En vous entraînant avec des scripts G-Code réels et en simulant les résultats, vous pouvez devenir un expert en un rien de temps.

Avertissement; Les imprimantes 3D ne doivent jamais être laissées sans surveillance. Ils peuvent présenter un risque d’incendie.

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