Слева — органайзер, который я напечатал за один вечер, справа — почти такой же, но рождённый после двух месяцев экспериментов. Почему путь от прототипа до серийного изделия оказался таким длинным и каким приёмам непланарной печати я научился?

С 3D-печатью я знаком больше десяти лет — ещё со студенческой лабораторий, но все взаимодействие с этой технологией ограничивалось быстрым получением прототипов или же оснастки для производства. И за прошедший десяток лет технология повзрослела: настольные принтеры уверенно печатают конечные изделия. Факт принятия рынком очевиден: от популярных шарнирных “драконов” до домашних аксессуаров — всё это уже серийная 3D-печать.

Для меня, как для промышленного дизайнера, это направление стало особенно интересным: сделать печать базой полноценного производства - задача как оказалось со звездочкой.

Изучив «печатный» рынок, я увидел две крайности:

• «Драконы со стоков» - печатают стоковые модели, не следят за качеством партии и авторским правом— нам неинтересно.

• G-код-перфекционисты - вылизывают траектории печати до идеала, держат стабильное качество от партии к партии(к ним и будем стремиться).

Мой личный лист вдохновения — студии, которые уже делают красивые серийные изделия из пластика печатью:

• Eburet — интерьер из переработанного пластика

• Bene bFRIENDS — экологичные аксессуары, напечатанные для Bene Furniture

• Wooj Design — невероятные лампы из переработанного PLA

• Kooij — авторская мебель и свет из вторичного пластика kooij

• LowPoly — интерьерный декор

В качестве стартового продукта я выбрал настольные органайзеры, вдохновившись работами MeMakePretty: ребята доказывают, что PLA может выглядеть премиально. Мой вариант будет примерно такой же: небольшой органайзер с вкладышем из пробкового дерева внутри и снаружи.

В качестве ключевого критерия я выбрал полное отсутствие заметных слоёв и шва.

Добиться такой поверхности непросто потому что:

• нужен сухой, качественный филамент — влага даёт пустоты от микровзрывов воды на всем периметре печати

• сопло должно быть ровным и без износа, иначе появятся дефект «кривых слоев»

• шов (точка смены периметра) технически неизбежен, и его можно лишь маскировать, а не убрать полностью

Этого добиться можно несколькими способами:

Первый способ скрыть неровности наслоения пластика — режим Fuzzy Skin: слайсер заставляет головку «дрожать» по случайной траектории и создаёт шершавую текстуру, которая при правильных настройках буквально стирает границу слоёв и швов.

Второй способ — сделать слои видимыми, но крупными. При толщине слоя 0,8-1 мм «ступеньки» уже не кажутся браком: они превращаются в декоративную структурную текстуру.

А если печатать в режиме «Ваза» (сплошная спираль), то мы ещё и полностью убираем шов: в такой траектории перехода между слоев просто не существует.

Мой выбор пал на «крупный слой + режим «Ваза»
Для серийной FFF-печати мне нужен был предсказуемый и быстрый процесс с узнаваемой фактурой. Крупный слой в паре с режимом «спиральной Вазы» даёт именно это: меньше переключений траектории, стабильная подача, узнаваемая монолитная текстура без видимого шва. Такой сетап хорошо переносится с одного принтера на другой и масштабируется без сюрпризов.

Первый прототип и узкое место

За вечер был собран первый MVP: модель формы создал в Blender, настройка печати в OrcaSlicer, заменил сопло на принтере на 1,0 мм под слои 0,8–1,0 мм. Первое изделие получилось ровным и аккуратным — но по замыслу внутри будет вкладыш из пробки. Простая вклейка даёт резкий стык материалов, который собирает пыль и визуально выглядит инородно. Нужен точный паз-углубление под вставку, чтобы пробка сидела заподлицо и выглядела аккуратно.

Проблема Vase Mode

В любом слайсере режим «Ваза» (Spiral Vase) строит одну непрерывную спираль-стенку — без верхних слоёв, заполнения и внутренних контуров. Создать дополнительное углубление таким способом невозможно: режим допускает только один внешний периметр, внутренние полости он игнорирует.

С этого вызова — «как интегрировать пробку и не потерять бесшовную спираль» — и начинается моя дальнейшая история.

Моя цель — создание углубления для пробковой вставки без потери «бесшовности»
Вся дальнейшая история — это серия экспериментов, как напечатать вазу:

• с крупным декоративным слоем

• аккуратным пазом под пробковый вкладыш

• отсутствием видимого шва

Итоговый процесс должен быть также легко масштабируемым и производиться на любом домашнем FFF-принтере и занимать как можно меньше времени печати — иначе смысла в «мини-производстве» нет.

Логичный (но провальный) план № 1

В слайсере Orca Slicer можно точно указать позицию шва, значит, если я смещу его внутрь между гранями, то он будет едва заметен или вообще не заметен.

Для этого я попробовал:

1. отключить режим «Ваза» и перейти на классический послойный режим

2. указал в слайсере фиксированную позицию шва на одном из ребер

На практике шов оказался заметнее, чем когда-либо: круглая геометрия не даёт угла, где шов можно скрыть. Все мои попытки смещения шва в разные места оказались тщетными. Пробовал печатать на внутренней стороне ребра, на внешней, рандомно распределенный шов. Полностью убрать шов классическими настройками оказалось невозможным.

Попытка № 2 — «спрятать» шов внутри углубления

Я решил, что «если можно указать позицию шва, значит можно изменить одно из ребер органайзера сместив геометрию в противоположную сторону искажения, сделав невидимым шов». На практике вышло иначе:

• даже при фиксированной позиции шва, геометрия смещается на десятые миллиметра — этого достаточно, чтобы глаз уловил «ступеньку» на цилиндрической стенке

• с внутренней стороны шов остаётся виден всегда, потому что очистка сопла принтера производится в периметры и оставляет инородный след на стенке

Значит, нужно искать совсем другой подход.

План № 3 — «скрестить» два G-кода

После двух недель безуспешных попыток спрятать шов я решил копнуть глубже. Большинство профессиональных студий пишут траектории в Rhino + Grasshopper и получают чистый G-код сразу из нодового редактора — пример такого воркфлоу подробно описан Техническим университетом Делфта interactivetextbooks.tudelft.nl.

Но переучиваться на Rhino я не хотел, интерфейс Grasshopper показался софтом из «нулевых». Поэтому этот вариант отмел сразу.

В тот момент я активно изучал Python, мог написать что-то несложное и в голову мне пришла очень сомнительная и в тоже время привлекательная идея:

1. Слайсить модель дважды:

   • «послойный режим» — только дно с углублением;

   • «вазой» — основной корпус.

2. 1. В Python-скрипте склеить файлы: взять стартовый блок из первой версии, а дальше «пришить» спираль второго файла.

На тестовом органайзере всё сработало: принтер начал с аккуратного дна, а затем перешёл в бесшовную спираль. Я был в восторге… пока не увидел дефект у переходного слоя: переход с одного режима на другой всегда сопровождался  дефектами внизу чаши.

Итог: склеить два G-кода можно, но добиться требуемого качества сложно — переходная зона всегда выдаёт себя заметным дефектом.

Две дополнительные недели дали лишь программу-«костыль»  для склейки G-кодов и стопку бракованных заготовок. Значит, нужен более тонкий подход — полноценное редактирование траектории.

План № 4 — перейти к полноценному редактированию G-кода в Blender

Примерно в это время в «запрещенке» мне попался аккаунт @nozzle_boss — пожалуй, самый «одержимый» художник в FFF печати. Он же автор аддона NozzleBoss для Blender: плагин конвертирует G-код в меш, даёт править траекторию и экспортировать её обратно без потери параметров blender-addons.orgGitHub. В отличие от обычных визулизаторов G-кода(«Simple G-code Importer», Heinz-Loepmeier/Blender-Gcode-Import), NozzleBoss также позволяет через vertex-paint влиять на скорость и подачу филамента.

Я установил аддон и быстро понял, почему он не получил широкого распространения: координаты показываются как полигоны, а скорость/поток задаются через «раскраску» вершин. Интерфейс не юзер френдли, но зато открывает путь к ручной коррекции G-кода — именно то, что мне было нужно. На освоение ушла ещё неделя томных вечеров и множества печатей но результат того стоил.

Первый тест с NozzleBoss
Разобравшись с аддоном, я загрузил в Blender две версии G-кода:

• «ваза» — спиральная печать корпуса

• «классика» — (послойная печать) дно с углублением под пробку

Я аккуратно вырезал нужные участки, достроил стыковочные траектории… и получил нулевой результат: принтер спотыкался на каждом переходе, подача пластика все время скакала и выдавала только кляксы вместо ровной траектории.

Почему склейка не сработала?
Импортированный G-код превращается в меш, где каждая последующая координата представлена в виде полигона. Но после экспорта этой модели заметна переэкструзия на всех прямых участках, где ровный полигон разбит на несколько. Как оказалось для корректного экспорта печати сетка траектории должна быть абсолютно чистой, без лишних разбиений.

Решение — построить траекторию вручную
Я отказался от автоконвертации и построил спираль в Blender: задал кривую с контролируемым шагом по Z и аккуратно состыковал её с донцем. На всё ушёл примерно час, а поверхность получилась чище любого варианта со «склейкой» G-кодов.

Задаем прежние параметры скорости и потока и вуаля!

Финишные штрихи

Конечно, не с первой попытки — пришлось поиграть с параметрами — но итог почти устраивал: бюджетный Creality Ender-3 V3 SE вывел деталь без видимого шва и без сильных отклонений геометрии.

Чтобы добавить индивидуальности получившемуся органайзеру:

1. Создал спираль с градиентной высотой слоя — от 1 мм у дна до 0,6 мм к верху, форма стала напоминать кукурузный початок

2. Настроил градиентный поток на последнем витке, чтобы выровнять высоту спирали

3. Сделал два финишных прохода по верхнему контуру с почти нулевой подачей, чтобы получилась гладкая кромка без пост-обработки

Итог: бесшовный органайзер с текстурой крупного слоя и главное с выемкой под пробковую вставку, напечатанный на принтере за ≈ 1 час.

Главная задача выполнена: получился продукт, созданный для массовой FFF-печати без визуальных недостатков, свойственных бытовым принтерам.

После успеха я задался новым вопросом: можно ли вынести непланарную логику из Grasshopper в чистый Blender? Так родилась идея собственного аддона, который комбинирует подходы Geometry Nodes и NozzleBoss для генерации периметров печати на 3д принтере в более удобном формате

Но это уже совсем другая история — о ней расскажу в другой части цикла.

В следующей части я подробно разберу первый способ печати без шва — режим Fuzzy Skin: коснёмся тонкостей настройки принтера и покажем, как устранить возникающие проблемы, чтобы довести изделие до «серийного» качества.

P.S Спасибо что оставались со мною на протяжении всех этих строк, надеюсь мой процесс разработки и отдельные мысли помогут вам или вдохновят на создание своих проектов! Я открыт к вашим предложениям сотрудничества, eburet напишите мне)