Одной из важнейших составляющих процесса трёхмерной печати являются программы подготовки и создания моделей объектов печати.

Подготовка модели к печати на 3D-принтере – ответственный процесс, который связан с применением, по крайней мере, двух разных программ. Одной из них является программа создания модели объекта печати, результат работы которой, как правило, хранится в формате STL.

Второй обязательной программой является программа, которая транслирует описание модели в STL-файле в язык управления 3D-принтером. Так как принтер печатает объект послойно, то в созданной модели объекта необходимо выделить такие слои или, как говорят, нарезать модель на слои. Эту задачу и решает вторая программа, которая называется слайсером. Подготовленный слайсером код передаётся в принтер программой-хост, которая также отслеживает процесс изготовления объекта в реальном времени.

Далее познакомимся с кратким обзором программного обеспечения для решения первой задачи – создания 3D-модели объекта.

При выборе программного обеспечения, наиболее подходящего под задачи пользователя, необходимо хорошо ориентироваться в предметной области и знать базовые функции и возможности 3D-программ, которые обязательно предусматривают наличие следующих средств:

• создания трёхмерной модели сцены и объектов в ней;
• рендеринга (визуализации);
• обработка и редактирование изображений;
• вывода изображений на поверхность визуализации.

1. Обзор программ 3D-моделирования

В настоящее время на рынке программного обеспечения 3D-графики существует множество программ трёхмерного моделирования с разнообразными возможностями и соответственно с ориентацией на разные группы пользователей. Выполним краткий обзор наиболее популярных программ 3D-моделирования и укажем их основные возможности.

Autodesk 3Ds Max. Пакет трёхмерного моделирования, признанный одним из наиболее популярных в мире.

В разные периоды своего развития, начиная с первого появления в 1990 г., пакет имел разные названия:

1. 3D Studio DOS – с 1990 по 1994 гг.
2. 3D Studio MAX – с 1996 по 1999 гг.
3. Discreet 3Dsmax – с 2000 по 2004 гг.
4. Autodesk 3Ds Max – с 2005 г. по настоящее время.

Пакет имеет в своём составе многочисленные продвинутые средства, позволяющие создавать модели для практически любых по форме и сложности 3D-объектов. Пакет содержит разнообразные инструменты:

• полигональное моделирование, которое обеспечивает редактирование поверхностей и полигонов. Этот вид моделирования, как правило, применяют для формирования сложных и низкополигональных моделей;
• NURBS-моделирование, однако многие пользователи отмечают его слабость и используют этот метод редко;
• моделирование на основе поверхностей Безье – наиболее подходящий метод для тел вращения;
• моделирование на основе библиотек стандартных параметрических объектов (примитивов);
• моделирование на базе сплайнов – удобный метод архитектурного моделирования, а также формирования сложных перетекающих форм, для которых метод полигонального моделирования малоэффективен.

Отметим, что перечисленные методы моделирования могут дополнять друг друга и сочетаться между собой. При этом наиболее часто основным методом создания объектов сложной структуры является моделирование на основе библиотек стандартных объектов, в котором используется композиция примитивов как «кирпичиков» составных объектов.

В составе программного комплекса Autodesk 3Ds Max содержатся обширные библиотеки многообразных текстур, объектов и изображений. Для работы с 3D-графикой пакет содержит множество инструментов эффективного создания сложных с высокой степенью детализации объектов и возможностью использования для них множества текстур и имитации применения различных материалов. Пакет содержит также эффективные средства создания динамических анимаций.

Autodesk 3Ds Max применяется во всех областях, где моделируются и используются 3D-модели, создаются фильмы и компьютерные игры.

Blender. Бесплатный пакет для работы с 3D-графикой. Интерфейс пакета позволяет пользователям адаптировать взаимодействие с программой так, чтобы инструменты в процессе работы всегда были под рукой.

Многочисленный инструментарий пакета существенно облегчает детальное моделирование для реалистично представленных персонажей. Наличие в программе эффективных, но довольно сложных алгоритмов создания и обработки произвольных деформаций объекта упрощает преобразование любой модели в управляемый 3D-персонаж.

Программа Blender эффективно используется в процессе создания динамических анимаций от несложных движений персонажа до сложных действий, например артикуляция губ в разговоре. Программа позволяет настраивать и управлять динамическими объектами, взаимодействующими как между собой, так и с внешней средой. В связи с этим появляется возможность создания реалистичных эффектов, например таких, как водопад, дрожание листвы или травы.

Пользователи отмечают, что рендерер пакета Blender зарекомендовал себя хорошо проверенным и надежным, что позволяет ориентироваться на него, как на некий стандарт в трёхмерном моделировании.

В процессе развития программы Blender среди её пользователей сформировалось сообщество, состоящее из начинающих и профессиональных специалистов в области компьютерной графики и способствующее совершенствованию программы.

Character Generator – уникальная программа для создания трёхмерных персонажей и разработки прототипов моделей, которые можно использовать в анимации и игровых движках.

Приложение создано в виде веб-сервиса, который открывается в любом интернет-браузере.

Внушительный набор дизайнерских инструментов позволяет создавать любые образы, а также детально прорабатывать внешний вид, мимику, жестикуляцию, пластику и другие индивидуальные поведенческие особенности персонажей. Для ускорения процесса работы над проектами можно пользоваться коллекцией готовых шаблонов из библиотеки программы. Также разработчики реализовали функцию, которая позволяет «смешивать» шаблоны и генерировать на их основе новые прототипы персонажей.

Мощные инструменты Character Generator позволяют художникудизайнеру быстро менять тип комплекции тела, цвет кожи, черты лица, параметры волос, структуру ногтей и т.п. Кроме того, можно использовать готовые пресеты для настройки персонажей, например, доступно более ста типов телосложения, формы глаз, вариантов причесок и других физических атрибутов. Также в программе имеется большой каталог одежды и различных предметов гардероба с возможностью их редактирования. Очки, трость, ювелирные украшения и многое другое помогут придать персонажу законченный вид и создать полноценный художественный образ.

Кроме того, разработчики Character Generator позаботились об интеграции приложения с другими программными продуктами Autodesk (3Ds Max, MotionBuilder, Maya), что дает художникам и дизайнерам больше возможностей для реализации проектов. Также к услугам пользователей предлагается облачный сервис для надежного хранения данных и быстрого обмена файлами при коллективной работе над созданием 3D-персонажей.

SketchUp (в прошлом Google SketchUp). Продвинутое приложение для создания 3D-моделей в разнообразных областях.

Имеет много инструментов и возможностей, с помощью которых добавляются детали, меняются текстуры, материалы и размеры создаваемых моделей с высокой точностью, а также возможность размещать готовые модели на сервисе Google Earth.

Приложение SketchUp предоставляет пользователю инструменты:

• для рисования, геометрического моделирования и создания пропорциональных уменьшенных копий объекта;
• конструирования – выбор размеров, включение измерительной рулетки и транспортира, вычисление площади и длины и другие.

Инструменты SketchUp позволяют выполнять:

• рисование, редактирование и преобразования объектов;
• выделение из моделей секций с целью анализа и при необходимости корректировки внутренних деталей;
• текстурирование модели готовыми образцами или формирование новых видов текстур;
• пополнение модели готовыми компонентами, например животные, растения, архитектурные элементы;
• ретуширование и создание эффектов тени в реальном времени;
• имитацию расстановки видеокамер;
• экспорт двухмерных графических файлов и 3D-моделей практически во всех распространённых форматах;
• распечатку изображений модели и разработку функциональных расширений программы с помощью языка Ruby.

Профессиональная версия SketchUp позволяет профессионалам разрабатывать и анализировать сложные дизайнерские объекты. При этом пользователи SketchUp могут:

• экспортировать модели в разных форматах, а также анимацию и пошаговые руководства;
• моделировать органические объекты;
• импортировать и экспортировать GIS-данные;
• работать с растровыми изображениями в высоком разрешении, в частности выше, чем на дисплее;
• пользоваться программным обеспечением в коммерческих целях.

Приложение SketchUp имеет высококачественное программное обеспечение, а его инструменты интуитивно понятны, поэтому они работают в соответствии с ожиданиями пользователя.

CINEMA 4D Studio. После выхода в 2019 г. версии R21, вместо пакетов Prime, Broadcast, Visualize, Studio, BodyPaint 3D, компания MAXON поставляет на рынок универсальную комплексную программу под брендовым названием Cinema 4D, ориентированную на художников и всех пользователей, работающих с трёхмерной графикой.

Функционально эта программа перекрывает все возможности выпускавшихся ранее пакетов, в частности наиболее продвинутого пакета CINEMA 4D Studio компании MAXON.

Программа Cinema 4D создана для разработки и редактирования 2D- и 3D-эффектов и объектов. В своём составе она имеет мощные, дополнительные, высококачественные инструменты:

• создания персонажей и анимаций практически любой сложности;
• моделирования физики, с помощью которых создаются эффекты сложных столкновений множества объектов;
• сетевого рендеринга, решающие задачу объединения вычислительных ресурсов локальной сети, с целью ускорения создания проекта.

Указанные дополнительные инструменты вполне удовлетворят запросы самых привередливых профессионалов. Особое впечатление производит довольно простой для пользователя механизм создания эффекта реалистичного движения волос или эффекта воздействия друг на друга множества различных объектов.

Таким образом, выражаясь современным лаконичным языком, констатируем, что универсальная комплексная программа Cinema 4D обеспечивает поддержку моделирования, рисования, скульптинга, композитинга, трекинга, анимации и высококачественного рендеринга.

FreeCAD. Комплекс программ параметрического трёхмерного моделирования. Первоначальный вариант пакета был ориентирован на инженерные проекты разной сложности.

Со временем инструментарий программы существенно расширился и в настоящее время её функциональность практически позволяет создавать любые 3D-модели. Особенности интерфейса FreeCad позволяют формировать из инструментария программы рабочие места (профили) проектировщиков. Это даёт возможность создавать профили с инструментами под поставленные задачи и исключить ненужные функции. В тоже время программа содержит несколько типовых профилей с готовым инструментарием. В программе также реализованы:

• базовый набор операций преобразования объектов;
• большой набор примитивов, облегчающих черчение объектов;
• функции управления объектами относительно пространства, например такие, как обрезание, сплавление, извлечение, вытягивание и другие;
• поддержка скриптов.

TurboCAD. Программа представлена на рынке более 10 лет. Предназначена для создания 2D- и 3D-чертежей.

Содержит множество инструментов для создания технических чертежей, моделей механических деталей, фотореалистичных объектов 3D-графики, разнообразных презентаций и многих других типов проектов.

В программе предусмотрена возможность формирования разных настроек под новичков, средних и продвинутых пользователей, что упрощает не только этап освоения программы, но и последующее взаимодействие с ней.

TurboCAD содержит специализированный, профессиональный инструментарий для создания проектов в разных областях деятельности. Например, архитекторы и строители могут пользоваться программой для создания от мебельных проектов до проектов помещений и архитектурных ансамблей, а инженеры и механики могут создавать проекты любой направленности в области машиностроения.

Substance Painter является профессиональной программой текстурирования 3D-объектов.

Программа предоставляет возможность работы с текстурами в сверхвысоком разрешении и создавать качественные, фотореалистичные объекты по готовой модели с правильной геометрией. Поэтому Substance Painter популярна у разработчиков крупных AAA-игр.

Имеется большая библиотека кистей, которые создают рисунки из отдельных частиц, а мазки идентифицируются как кривые. Это позволяет редактировать форму модели с уже нанесённой текстурой. В библиотеке имеются кисти, позволяющие создавать необычные эффекты, имитирующие, например, ржавчину, грязь, трещины, следы от пуль и другие.

В рабочей области программы расположены:

• окно с 3D-моделью;
• меню кистей и настройки свойств;
• панель управления текстурами;
• окно выбора типа материала.

При рендеринге объектов применяется улучшающая модель технология NVIDIA Iray. Substance Painter имеет высокие системные требования и относительно высокую стоимость, что характерно для профессиональных программ такого класса.

ZBrush – многофункциональный и простой в использовании графический редактор для трехмерного моделирования.

Позволяет легко создавать как простейшие 3D-фигуры, так и сложные реалистичные объекты с высокой детализацией. Поддерживает работу с самыми распространенными графическими форматами: obj, dfx, tif, psd, bmp и jpg.

Редактор дает пользователю уникальную возможность почувствовать себя настоящим скульптором, который в виртуальном пространстве лепит фигуры из виртуальной «глины». В процессе лепки можно быстро корректировать форму объекта путем растягивания, надавливания, приглаживания и других действий, а также изменять консистенцию материала, настраивать геометрию структур и применять различные графические эффекты. Когда объект будет закончен, пользователю остаётся раскрасить модель. Натуральные тени и блики программа прорабатывает и создает автоматически.

Помимо этого, ZBrush представляет собой своеобразный гибрид 2D- и 3D-графики. Это еще одна интересная особенность программы, которая заключается в возможности использовать технологию «псевдотрёхмерности», благодаря чему можно рисовать будущие объемные модели на простой двухмерной поверхности, а затем трансформировать в трехмерное пространство.

Арсенал ZBrush включает в себя тысячи инструментов, в числе которых разные виды кистей для рисования и раскрашивания, функции модификации геометрии, визуальные эффекты и даже готовые шаблоны для создания новых объектов. Кроме того, приложение поддерживает работу с подключаемыми дополнительными модулями, расширяющими функционал. Для большего удобства все инструменты разделены на палитры и внутри сгруппированы по своему предназначению. Также присутствует возможность настраивать интерфейс по усмотрению пользователя.

Marmoset Toolbag. Основное назначение программы – редактирование, текстурирование и рендеринг 3D-моделей.

В составе программы функции редактирования материалов, создания анимации, выполнения рендеринга и другие полезные инструменты.

В последнюю версию Marmoset Toolbag включены довольно сложные задачи по настройке глобального освещения, создания CG-графики, увеличения глубины резкости пространства и другие. Эти задачи решаются в режиме реального времени, что можно обеспечить только при наличии мощного графического адаптера. Программа поддерживает также сверхвысокие разрешения и содержит инструменты для создания красивых презентаций выполненной работы.

Программа Marmoset Toolbag поддерживает импорт и экспорт многих форматов трёхмерных моделей. Сведения об источниках света программа может получить из файла FBX. В импортируемых сценах из сторонних редакторов программа Marmoset Toolbag может распознавать ключевые кадры, положения камеры и прочие исходные параметры. Кроме того, программа содержит инструменты публикаций, а за счёт интеграции с сервисом ArtStation предоставляет возможность презентации законченных проектов общественности. Для этого достаточно связать учетные записи в программе ArtStation и в сервисе ArtStation. Достоинством программы является поддержка экспорта проектов в наиболее популярные игровые движки: Unity и Unreal Engine.

Blender Portable – портабельная версия популярного 3D-редактора Blender. Эта программа позволяет в интуитивно понятном режиме разрабатывать трехмерные модели, анимировать их, просчитывать 3D-сцены и заниматься постпродакшеном. Интерфейс Blender Portable настраивается, и вы можете менять внешний вид практически любых его элементов, добиваясь максимального удобства и комфорта. Программа позволяет использовать множественную отмену действий, применять шрифты со сглаживанием и пользоваться встроенным текстовым редактором для создания комментариев. Blender Portable включает в себя множество инструментов для создания персонажей, и вы можете использовать «лепку» с поддержкой процедурных кистей и симметрии, применять модификаторы и мягкое выделение геометрии, а также пользоваться стандартными средствами 3Dмо- делирования – полигонами, сплайнами, NURBS, метасферами и т.п.

Программа позволяет быстро создавать скелеты для анимации движения персонажей, назначать вес элементам скелета и автоматически создавать «шкуру». Blender Portable позволяет работать с нелинейной анимацией и легко справляется с любыми задачами – от простой анимации ходьбы до комплексной синхронизации голоса и движений губ. В программе имеется поддержка инверсной кинематики и морфинга, есть встроенные редактор поз и генераторы систем частиц. Blender Portable включает в себя мощный рендерер с поддержкой рейтрейсинга, слоев, эффектов (блики линз, DOF, туман и т.д.), а также таких расширенных возможностей, как использование Ambient Occlusion и Global Illumunination.

При этом программа может использовать для рендеринга ресурсы графического процессора и позволяет экспортировать сцены для просчета их во внешних рендерерах наподобие Indigo, Renderman и V-Ray. Blender Portable поддерживает множество двумерных (PSD, JPG, TGA, AVI, GIF, MOV и др.) и трехмерных форматов графики (3DS, OBJ, DXF, Softimage, VRML и т.д.), может использоваться для композитинга и позволяет применять скрипты на Python.

Zanoza Modeler (ZModeler) – программа для разработки и редактирования трёхмерных моделей. Программа ориентирована на создание моделей трёхмерных объектов со средней детализацией и относительно невысоким уровнем фотореалистичности, что отличает её от продвинутых редакторов для работы с детализированными и фотореалистичными моделями. Точность выполнения модели и подборка качественных текстур приводят к её качественному просмотру в игре. Вместе с тем модели с высокой степенью детализации требуют повышенных вычислительных ресурсов и объёма оперативной памяти. Поэтому можно характеризовать ZModeler как хороший компромисс между красотой создаваемой модели и скоростью её обработки не самыми мощными компьютерами.

Редактор ZModeler поддерживает стандартное отображение объектов на базе Direct3D. В связи с этим результаты работы можно видеть еще в процессе разработки, но для оценки многих эффектов нужно тестировать модели во время работы игрового движка.

MilkShape 3D (MS3D) – это бесплатный низкополигональный редактор трехмерных объектов. Чаще всего MS3D используется при создании или редактировании 3D-моделей для компьютерных игр, таких как Blockland, Half-Life, The Sims 2, The Sims 3 и так далее. Программа MS3D довольно простая и многофункциональная. Вы можете выполнять разные операции с 3D-объектами, а также строить модели и создавать скелетные анимации. Если вам нужно спроектировать, к примеру, модель бота для Counter Strike, тогда MS3D – это то, что вам нужно. Программа весит немного, устанавливается быстро и по своим возможностям может составить конкуренцию любому профессиональному пакету для 3D-моделирования. Изначально редактор MilkShape 3D создавался для игры Half-Life, но позднее в него решили добавить поддержку многих других проектов. Сейчас MS3D поддерживает около 40 различных форматов, движков игр и приложений.

Sculptris. Представляет собой одно из самых простых приложений для 3D-моделирования, так как не требует от пользователя профессиональных знаний и специальных навыков. Это обусловлено тем, что концепция программы Sculptris построена на базе творческого, художественного общения с пользователем. При этом всё, что требуется от пользователя, заключается в обладании некоторыми навыками лепки, например, из пластилина или глины и ознакомления с имеющимися в приложении инструментами, помогающими облегчить процесс лепки трёхмерной модели. Такой способ создания модели в литературе называют «скульптингом», что нашло своё отражение в названии приложения.

Типичный процесс работы в приложении выглядит следующим образом. Перед началом создания модели пользователь видит на экране некий условный шар, который ассоциируется с исходным материалом для лепки. Далее пользователь играет роль скульптора и, используя предоставляемые инструменты, начинает лепить из шара требуемую модель. При этом он деформирует шар, удаляет ненужные части или добавляет материал в нужные места, добиваясь нужной формы. После завершения «лепки» модели пользователь может выбрать и покрыть модель текстурой. Таким образом, наиболее сложным этапом работы с приложением является знакомство с панелью инструментов и выяснение назначения каждого инструмента.

При приобретении некоторых навыков работа по созданию моделей в приложении Sculptris будет выполняться существенно быстрее, чем при использовании для этих же целей профессиональных программ, например таких, как 3D Max. Кроме того, Sculptris, в отличие от многих программ в своей категории, распространяется бесплатно и является хорошим выбором для тех, кто увлекается моделингом.

Domus.Cad – это программа, которая предназначена в первую очередь для профессиональных дизайнеров, модельеров и архитекторов. Благодаря ей можно проектировать дома, внешние дворы и прочие сооружения с учетом формы рельефа и ландшафта. Помимо того, данное средство можно использовать как инструмент для разработки интерьера. Сразу после установки Domus.Cad вы можете немедленно приступить к созданию трехмерных моделей, которые, правда, будут напоминать их реальные аналоги только схематически. В программу встроено множество профилей и текстур для моделирования крыш, полов, лестниц и стен. Интересной особенностью программы является возможность быстрого переключения между трехмерным и двухмерным видом активной модели.

Помимо того, при помощи Domus.Cad можно легко составить базовый набор строительных документов и перечней с понятными маркировками каждого элемента. Установка программы займет довольно много времени, так как перед нами, в первую очередь, серьезное профессиональное, ресурсоёмкое средство, что и определяет его немалую стоимость. Новичок, желающий познакомиться с редактором, скорее всего ничего не поймет в его интерфейсе и не сможет оценить все возможности программы. В целом Domus.Cad – отличное средство для трехмерного моделирования в режиме реального времени.

MeshLab – портативная и расширяемая система для обработки и редактирования неструктурных треугольных сеток 3D. Программа позволяет обрабатывать типовые и сканированные модели, а также включает полный набор инструментальных средств, позволяющих редактировать, сглаживать и выполнять конвертацию в различные форматы.

Каждая из перечисленных в обзоре программ может идеально подходить для выполнения своих задач. Однако, если мы говорим о проектировании моделей архитектурных или инженерных объектов, то в этом случае идеально подходит AutoCAD. В случае, когда необходимо создать 3D-анимацию или небольшие 3D-объекты, то здесь хорошим вариантом будет использование программы Blender. При этом Blender является бесплатным, но имеет достаточно широкий список дополнительных плагинов и библиотек, которые позволяют использовать готовые объекты и достаточно просто их редактировать.

В заключение приведём несколько простых программ для новичков в 3D-моделировании, но освоение которых может оказаться очень полезным, прежде чем переходить на более сложные приложения.

TinkerCAD. Бесплатный, удобный и простой онлайн-редактор с упрощённой функциональностью для новичков. Функционирует в браузере в онлайн-режиме. В своём составе имеет шаблоны форм, из которых создаются модели, но есть возможность загружать модели других пользователей. Редактор хорошо приспособлен для конструирования простых деталей, но создание сложных конструкций ему не под силу. В TinkerCAD имеется возможность сначала создавать объект в 2D с последующим его преобразованием в 3D-объект.

3DTin. Как и TinkerCAD представляет простой бесплатный онлайнредактор для работы с простыми моделями. Совместим с браузерами Chrome, Safari, Firefox и другими. Большой выбор шаблонов, организовано облачное хранение эскизов, что обеспечивает доступ к своим файлам из любых точек, где можно подключиться к интернету.

3D Slash. Тоже программа из класса для новичков. Модель в 3D Slash создаётся в процессе складывания из блоков или удалением ненужных частей. Этот процесс реализуется использованием таких инструментов, как резак, дрель, молоток и другие, что позволяет легко создавать интерьерные модели. Для решения сложных задач типа скульпинга 3D Slash не приспособлена. Программа бесплатная и поддерживает онлайн-версию для браузера.

123D Catch. Является бесплатным приложением от Autodesk для десктопов и мобильных устройств, позволяющим преобразовывать фотоснимки в 3D-модели. Как правило, для этого необходимо несколько снимков с разных ракурсов и чем больше таких снимков, тем лучшего результата можно ожидать. Однако хорошей детализации итоговой модели ожидать не стоит. Программа ориентирована на новичков, а среди её положительных моментов можно выделить следующие особенности:

• очень простой в освоении интерфейс;
• возможность использования её на смартфоне или планшете;
• возможность обмена моделями посредством e-mail или соцсетей.

2. Обзор слайсеров для 3D-печати

Чтобы напечатать что-либо в 3D, сначала необходимо сделать математическое описание объекта. После этого нужно объяснить 3D-принтеру, как печатать. Чтобы устройство смогло распознать описание объекта, его необходимо перевести в G-код, т.е. разложить на слои. Именно это и делают программы-слайсеры. Из слоёв принтер создаёт физическую модель.

Поэтому качество 3D-слайсера бывает даже важнее, чем качество самого принтера. Существует много слайсеров, некоторые из них бесплатные, а за некоторые нужно платить большие деньги.

Astroprint. При пользовании этой программой хостинг 3D-принтеров осуществляется благодаря специальной программе, которая называется Astrobox. Она позволяет производить контроль принтера с любого подключенного к глобальной сети устройства в мире.

Если у вас нет трёхмерной модели для печати, вы можете либо загрузить её из одного из интегрированных сервисов, например из Yeggi, либо скачать из репозиториев CGTrader и Thingiverse. Можно создайть 3D-модель с нуля с помощью веб-инструментов моделирования 3DSlash и Leopoly. Наконец, если у вас нет собственного 3D-принтера, вы можете распечатать файлы с помощью i.materialise.

Программное обеспечение Astroprint очень простое. Достаточно указать, из какого материала и с каким качеством необходимо выполнить печать. В более сложном варианте пользователь не ограничен в действиях для достижения цели.

Плюсы – интеграция с другими сервисами позволяет существенно облегчить вход в мир 3D-моделирования и печати.

Минусы – выполняет удобный процесс нарезки на слои, но пользователи ограничены в свободе и контроле процесса печати по сравнению с теми, кто использует другие программы-слайсеры.

Отличный вариант для новичков, которые не хотят тратить время и деньги на специальные пакеты программного обеспечения для 3D-печати. Есть бесплатная версия и премиум-версия. Поддерживаемые ОС и ПО: pcDuino, Raspberry Pi, браузер.

CraftWare. Слайсер с продуманным и дружественным интерфейсом, который позволяет выполнить полный контроль настроек 3D-печати.

Программа является бесплатной и может конкурировать с аналогичными программами трёхмерной печати в ценовом диапазоне 120–150 долларов. Кроме того, программа совместима фактически с любым 3D-принтером FDM и FFF.

Среди других функций CraftWare следует отметить возможность интерактивного управления печатью, которое сокращает время печати и, кроме того, позволяет отслеживать при печати каждый слой под любым углом обзора. Разработчик отмечает, что в программе применяется алгоритм, оптимизирующий траекторию движения исполнительного механизма принтера. Кроме того, возможно выполнение операций редактирования трёхмерной модели, например повороты, изменение масштабов, копирование и другие.

Плюсы программы:

• дружественный интерфейс, который может составить конкуренцию даже платным программам типа Simplify3D;
• удовлетворяет широкий круг пользователей, желающих использовать 3D-слайсер, аналогичный Simplify3D, но не хотят платить за него.

Минусы – качество печати уступает печати в Cura и в Simplify3D. Поддерживаемые ОС и ПО: Windows, Mac, Linux.

Cura. Программа разработана производителем 3D-принтеров – фирмой Ultimaker и сообществом её пользователей. Ultimaker оказывает поддержку Cura.

Так как компания имеет свои корни в Open Source, то программное обеспечение для 3D-принтеров вышло в качестве бесплатного слайсера. Cura с тех пор осталась бесплатной. За годы работы сотрудники Ultimaker даже добавили профили для 3D-принтеров от других компаний.

Cura поддерживает форматы STL, 3MF и OBJ, а также может визуализировать траекторию движения печатающего блока и отражать время печати. Компания Ultimaker поставляет обновления для программы Cura и предоставляет пользователям возможность разрабатывать свои плагины, гарантируя, что этот очень популярный слайсер всегда будет в авангарде 3D-печати.

Плаги́н – программный модуль, подключаемый к основной программе с целью расширения или использования её возможностей. Плагины обычно выполняются в виде библиотек общего пользования.

Плюсы программы:

• подходит как начинающим, так и экспертам. Если вы новичок, то вы увидите только самые важные настройки;
• возможность использования около 200 настроек;
• возможность делать печать из нескольких материалов;
• программное обеспечение 3D-слайсера обрабатывает довольно быстро объёмные файлы STL;
• дает хорошие, хотя и не всегда отличные результаты.

Минусы – не поддерживает OctoPrint, а разброс в оценке времени печати может составлять примерно 10–20 процентов.

Программа бесплатная с поддержкой ОС и ПО: Windows, Mac, Linux.

IceSL. Программа имеет несколько модулей и фактически может выполнять моделирование, подобное OpenSCAD в Lua.

Тут можно сделать всё в одном инструменте. В дополнение к клиентским версиям для настольных компьютеров можно использовать некоторые функции онлайн.

Одним из привлекательных моментов для пользователей является возможность изменять настройки для каждого слоя. Поэтому можно выполнять адаптивную нарезку, в которой выбираются настройки слоя на основе печатаемого объекта. Другие слайсеры также могут допускать подобные настройки, но, например, Slic3r требует, чтобы пользователи создавали кубы в программе CAD, чтобы определить, где применить дополнительные настройки (сетка-модификатор).

Программа IceSL подходит для опытных пользователей и имеет отличный уровень контроля.

Минусы – недоступность для macOS.

Программа бесплатная с поддержкой ОС и ПО: Windows, Linux.

ideaMaker. Разработчиком слайсера ideaMaker является компания, которая производит 3D-принтеры Raise3D.

Поэтому этот слайсер был разработан специально для 3D-принтеров Raise3D и является бесплатным. Слайсер ориентирован на предоставление удобной услуги: всего за 5 кликов вы можете подготовить свои файлы .STL, .3MF и .OBJ для печати. Если требуются более продвинутые функции настройки, то программа их обеспечивает.

IdeaMaker совместима с большинством FDM- и FFF-принтеров и может использоваться в качестве платформы для управления 3D-принтером. Например, можно следить за несколькими профилями печати и удалённо управлять текущим заданием.

Плюсы программы – простота в эксплуатации, что делает её хорошим вариантом для новичков или ищущих простой способ нарезки на слои.

Минусы – программа не так популярна, как Cura и другие подобные программы, поэтому объединяет небольшое сообщество пользователей.

Программа бесплатная с поддержкой ОС и ПО: Windows, Mac, Linux.

Kirimoto. Программа Kirimoto – новый слайсер, написанный с нуля. Он не использует компоненты других подобных программ. Поскольку он написан исключительно на Javascript, он может работать полностью в браузере. Это мультимодальный механизм нарезки и визуализации, в которым доступны: G-код для 3D-принтеров и G-код для станков с ЧПУ.

Плюсы программы:

• подходит для пользователей всех уровней;
• совместим со всеми принтерами FDM, подходит для станков ЧПУ;
• работает в облаке, поэтому программа доступна из любого места.

Минусы программы – для функционирования программы необходимо подключение к Интернету.

Программа бесплатная. Поддерживаемые ОС и ПО: Браузер.

KISSlicer. Название программы может расшифровываться как Keep It Simple Slicer – «Будь проще». Однако, несмотря на это, есть версии программы, которые являются довольно сложными. Часть пользователей программы считают её хорошей альтернативой другим программам для 3D-печати, несмотря на сложный интерфейс.

В то время как в бесплатной версии достаточно функций для новичков, которые печатают только с одним экструдером, версия для профессионалов допускает использование нескольких экструдеров. Поэтому при необходимости использования расширенных настроек необходимо приобрести версию для профессионалов, которая даёт возможность объединения нескольких файлов STL в одну печать.

Плюсы программы – хорошая альтернатива другим слайсерам. Минусы программы – если понадобится G-код для принтера, которого нет в списке программы, придется вручную адаптировать слайсер.

Доступность: Бесплатная версия. Образовательная версия – 25 долл., коммерческая профессиональная версия – 35 долл.

Поддерживаемые ОС и ПО: Mac, Windows, Raspberry Pi, Linux.

MakerBot Print. Программа создана для 3D-принтеров из линейки MakerBot. В отличие от обычных слайсеров, алгоритм MakerBot Print в автоматическом режиме настраивает параметры для конкретного режима печати и типа экструдера. Кроме того, программа содержит ряд полезных функций:

• расстановка сеток на сборочных пластинах в автоматическом режиме;
• доступ и распечатка объектов Thingiverse;
• контроль принтера с помощью встроенной веб-камеры.

Программа MakerBot Print подходит для начинающих и продвинутых пользователей.

Плюсы программы – максимально возможное качество от вашего принтера MakerBot, простота использования.

Минусы программы – при необходимости использования другого производителя 3D-принтеров, придётся изучить новое программное обеспечение.

Программа бесплатная с поддержкой ОС и ПО: Windows, Mac, Linux.

MatterControl. MatterControl – слайсер со встроенным программным обеспечением для моделирования в настольном компьютере. Это означает, что можно пройти весь путь от нуля до печатной модели, не выходя из программы. Программа изначально разрабатывалась как программное обеспечение для хост-принтера и многие функции отражают это.

В идеале программное обеспечение работает в паре с принтером, компьютер и принтер должны быть подключены друг к другу для печати, но можно сохранить файл G-кода на SD-карте. Интерфейс существенно менялся между оригинальной и современной версией, но остаётся довольно хорошо структурированным. С левой стороны у вас есть список примитивов, которые можно использовать для моделирования так же, как и в Tinkercad, но с более мощными инструментами.

В стандартном режиме можно настроить толщину слоя и применить её к последующим печатям. В расширенном режиме можно настроить функции автоматического восстановления сетки, поддержки нескольких экструдеров и послойно просматривать весь процесс.

MatterControl подходит для начинающих и опытных пользователей, которые хотят плавно перейти от проектирования к печати.

Плюсы программы:

• наличие облачного хранилища для проектов с возможностью сохранять проекты и получать к ним доступ с другого компьютера;
• при использовании программного обеспечения в качестве хоста можно просматривать ход печати удаленно, через Интернет.

Программа бесплатная с поддержкой ОС и ПО: Windows, Mac, Linux.

PrusaSlicer. До 2019 г. эта программа была известна как Slic3r

Prusa Edition. Благодаря большому количеству расширенных функций и более чем достаточному количеству настроек, с которыми можно работать, этот слайсер один из немногих, который подходит для 3D-принтеров FDM и SLA/DLP. Кроме того, слайсер имеет открытый исходный код, позволяющий опытным программистам создавать свои собственные ответвления и адаптировать их к новым функциям.

PrusaSlicer с тремя пользовательскими режимами идеально подходит для всех: новички видят только самые основные настройки, а опытные пользователи могут настраивать свои принтеры как угодно. Благодаря переработанному пользовательскому интерфейсу, PrusaSlicer прост в навигации и предоставляет удобные дополнительные функции, такие как возможность восстановления моделей через онлайн-сервисы Netfabb, пользовательская поддержка и очень точное время печати (особенно на собственных принтерах Prusa).

PrusaSlicer имеет большое сообщество пользователей и постоянно получает обновления и поддержку от разработчиков Prusa Research.

Плюсы программы – наличие многих опций, которые можно настроить и переделать для улучшения печати.

Минусы программы – подходит для всех, у кого есть оригинальный принтер Prusa, особенно для опытных пользователей, которым нужна возможность просматривать и изменять возможные детали печати.

Программа бесплатная с поддержкой ОС и ПО: Windows, Mac, Linux.

Repetier. Программа удовлетворяет как обычных, так и опытных пользователей. Решение «все в одном» предлагает поддержку нескольких экструдеров (до 16) и поддержку практически любого 3D-принтера FFF.

По умолчанию он включает опции нарезки с использованием CuraEngine, Slic3r или Slic3r Prusa Edition в соответствии с вашими предпочтениями.

Программа Repetier Host позволяет реализовать функции удалённого доступа через Repetier Server. Поэтому ваш принтер становится доступным и управляемым через браузер компьютера или смартфона из любого места.

Плюсы программы – любимый слайсер с открытым исходным кодом сообщества разработчиков RepRap.

Минусы программы – качество печати можно улучшить на более новом программном обеспечении, таком как Cura.

Программа бесплатная. Поддерживаемые ОС и ПО: Raspberry Pi.

SelfCAD. Программа SelfCAD – новый продукт, позволяющий реализовать весь цикл 3D-печати вместе с проектированием новых моделей. Это универсальная программа для пользователей, разрабатывающих свои модели изделий для печати и позволяющая применять собственные программы и приложения при подготовке к печати.

Используя этот слайсер, можно без проблем нарезать свою модель на слои. Программа SelfCAD имеет современные средства управления подготовкой печати и все традиционные настройки (высота слоя, плотность заполнения, скорость печати и другие). Программа подходит для всех, особенно для новичков, которые не так давно занимаются 3D-печатью.

Плюсы программы:

• после нарезки возможен детальный предварительный просмотр слоя, который можно осуществлять с помощью мыши;
• отображается приблизительное время печати, использование материала и конечный вес модели.

Минусы программы – невозможность передачи G-кода напрямую к принтеру через какой-либо облачный интерфейс.

Программа имеет бесплатную 10-дневную пробную версию с поддержкой ОС и ПО: Windows, macOS, Linux.

Slic3r. Бесплатная программа с открытым исходным кодом подходит для Windows, macOS и Linux. Появилась в 2011 г. и многие пользователи знают Slic3r как часть своей программы хоста 3D-печати (Pronterface, Repetier-Host, ReplicatorG и т.д.). Программа поддерживает разные 3D-принтеры и её можно увидеть в комплекте с принтерами, начиная от недорогих стартовых принтеров и заканчивая принтерами для профессионалов.

В большинстве случаев первое использование принтера будет осуществляться с помощью поставляемого программного обеспечения и конфигурации. Кроме того, всегда можно найти помощь в сообществе.

Многие пользователи не переходят от Slic3r к другим подобным программам потому, что Slic3r делает то, что ему нужно. При этом одной из функций, которые нравятся пользователям Slic3r, является возможность иметь переменную высоту слоя. Благодаря большому количеству разнообразных функций Slic3r удовлетворит специалистов и профессионалов по 3D-печати, но новички, скорее всего, сочтут этот слайсер сложным.

Плюсы программы:

• благодаря функциям, используемым в реальном времени, программное обеспечение работает достаточно быстро даже на медленных компьютерах;
• если изменить настройку, программа будет рассчитывать только затронутые детали.
• Slic3r включает в себя инкрементальную нарезку в реальном времени, предварительный просмотр в 3D, предварительный просмотр траектории в 2D и 3D, трёхмерные заливки в сотах, настраиваемую форму, интеграцию с OctoPrint, регулирование давления и многое другое.

Программа бесплатная с поддержкой ОС и ПО: Windows, macOS, Linux.

SliceCrafter. Онлайн-программа для 3D-принтеров основана на IceSL, т.е. пользователи Mac тоже могут частично (без функции редактирования кода OpenSCAD) её использовать. Несмотря на то, что возможности подготовки слоёв практически совпадают с IceSL, некоторые полезные функций IceSL отсутствуют в SliceCrafter. Программа предоставляет возможность загрузки своего файла STL по ссылке.

Слайсер SliceCrafter скорее ориентирован на опытных пользователей, которым нравится всё настраивать для достижения идеальных результатов.

Плюсы программы – можно генерировать G-код, не устанавливая программное обеспечение 3D-слайсера, или зарегистрироваться в одном из крупных онлайн-сервисов.

Минусы программы – маловато функций из настольного приложения.

Программа бесплатная. Поддерживаемые ОС и ПО – Браузер.

Simplify3D. Это программное обеспечение имеет все функции, необходимые для управления 3D-принтером и отдельными процессами печати, что позволяет оптимизировать модель для 3D-печати и устранить неполадки при печати. Simplify3D является сверхбыстрым слайсером: нарезка некоторых файлов STL, которые занимали минуты в Cura, в Simplify3D занимает несколько секунд. По данным разработчика Simplify3D поддерживает почти 95 % всех современных настольных 3D-принтеров. Список совместимых 3D-принтеров включает 125 отдельных принтеров.

Одна из самых интересных функций – обширный предварительный просмотр. Можете просмотреть весь процесс печати на экране, перейти к определенному разделу или только к одному слою. Предварительный просмотр позволяет проверить каждый шаг процесса печати на экране. Это отлично подходит для устранения неполадок и оптимизации вашей модели до того, как она будет напечатана.

Допустима настройка двойной экструзии для двухцветной печати. Программа автоматически создает структуры поддержки модели и даёт полный контроль над ними: можно добавить дополнительные опорные стойки или удалить существующие. На принтерах с двумя экструдерами мастер двойной экструзии помогает печатать опорные конструкции из другого материала, например, растворимую нить, облегчающую снятие опоры.

Доступность: 150 долл. за лицензию на 2 компьютера.

Поддерживаемые ОС и ПО: Windows (XP и выше), Mac OS X (10.6 и выше) и Ubuntu Linux (12.10 и выше).

Netfabb Standard. Программа прошла долгий путь развития. Из бесплатного слайсера стала развитым набором инструментов для обработки файлов STL. Программа предоставляет пользователю функции анализа, восстановления и редактирования STL-файлов до выполнения этапа нарезки слоёв.

В 2015 г. компания Autodesk приобрела Netfabb и выделила в ней четыре продукта: Netfabb Standard, Premium, Ultimate и Simulation. Даже самая легкая версия среди этих продуктов представляет собой мощное средство для 3D-печати. Standard, Premium и Ultimate являются инструментами, в основном предназначенными для оптимизации моделей и подготовки к производству. Netfabb Simulation специально оптимизирован для процессов плавления в металлическом порошковом слое и направленного осаждения. Это позволяет профессионалам запускать тесты на правильность печати деталей. У программы есть такие функции, как возможность минимизировать и максимизировать учёт деформации и усадки деталей.

Плюсы программы – огромный арсенал для 3D-печати с возможностью его использования студентами бесплатно в течение трех лет.

Минусы программы – большая цена.

Доступность программы: от 230 до 13 135 долл. (годовая подписка). Поддерживаемые ОС и ПО: Windows

Pathio. Это новый слайсер, который ещё только разрабатывается, но уже доступен в бета-версии (по состоянию на конец 2019 г.). Pathio не передает G-код напрямую на принтер, а интеграция с Octoprint еще не завершена. Разработчики говорят, что они сосредоточены на механизме нарезки, который, по их мнению, абсолютно новый. Обычные слайсеры быстро разрезают модель на 2D-слайсы, а затем решают, как реализовать каждый слайс по отношению к оболочке и заполнению. Pathio работает в трёхмерном пространстве, и разработчики утверждают, что это даёт преимущества для получения правильной толщины стенок и увеличения самонесущих геометрий.

Интересная особенность Pathio заключается в том, что вы можете группировать детали в работе, и у каждой группы могут быть свои настройки. Слайсер также предлагает скрипты на основе Jinja2. В планах у разработчиков есть и множество других вещей, включая облачную синхронизацию между принтерами. Надо признать, что пользователи переключают слайсеры в зависимости от того, что они делают. Cura лучше работает с одними моделями, Slic3r – с другими. Было бы хорошо иметь один слайсер, который бы постоянно обновлялся на разных рабочих станциях и хорошо работал по всем направлениям. О реальных плюсах и минусах программы говорить рано.

Доступность: Бесплатно во время бета версии.

Поддерживаемые ОС и ПО: Windows, Linux, OSX..

OctoPrint. Программа OctoPrint позволяет контролировать все действия принтера посредством веб-браузера и портативных устройств. OctoPrint установлена на Raspberry Pi с возможностью её расширения через веб-камеры и библиотеки плагинов. Поэтому все задания на печать в принтер можно загрузить без использования SD-карт. В результате отпадает необходимость в нарезке слоёв на компьютере, и достаточно отправить их по модели STL, как принтер сделает все остальное.

Плюсы программы – открытый исходный код, подходит для пользователей, желающих контролировать своё оборудование.

Поддерживаемые ОС и ПО: Windows, Raspberry Pi, macOS, Linux.

Tinkerine Suite. Разработчики утверждают, что Tinkerine Suite является наиболее эффективной и удобной для пользователя программой 3D-печати. Пользовательский интерфейс, бесспорно, имеет высокий уровень.

Предоставляется достаточно много инструментов, чтобы ощущать, что вы контролируете процесс печати. Всё здесь интуитивно понятно и идеально подходит для начинающих пользователей. Однако более опытный пользователь заметит, что это не самый лучший слайсер. Если 3D-модель сложная, то Tinkerine Suite потребуется много времени для нарезки всех слоев. Иногда слайсер неправильно определяет поверхность и полностью пропускает мелкие детали. Tinkerine Suite можно и нужно улучшать.

Плюсы программы – доступность понимания для новичков. Минусы программы – медленно нарезает слои.

Программа бесплатная с поддержкой ОС и ПО: Windows, Mac.

3DPrinterOS. Программа 3DPrinterOS интегрирует в себе все компоненты, которые требуются для подготовки и реализации 3D-печати. Это облачная платформа. Для её использования требуется подключить 3D-принтер к компьютеру и запустить программу в браузере или в приложении. 3DPrinterOS включает в себя функции, предоставляющие возможность восстановления сетки, выполнения загрузок с Sketchfab.com и печать на промышленном оборудовании. Существует бесплатный план программы, но доступ к премиум-функциям платный. Однако разработчик гарантировал, что нарезка на слои в 3DPrinterOS останется бесплатной.

Фактически программа 3DPrinterOS включает три приложения для 3D-принтеров, что позволяет поддерживать широкий диапазон принтеров.

Среди приложений Cloud Slicer – стандартное ПО для 3D-слайсеров, а также программы Slicer 2 и Makerbot Slicer. Приложения Cloud Slicer и Makerbot Slicer имеют почти одинаковый интерфейс и функциональную наполненность.

Программа 3DPrinterOS может удовлетворить различные группы пользователей, так как предоставляет возможности выбора различных уровней сложности от простого через продвинутый к экспертному уровню.

Плюсы программы:

• после того, как G-код будет сгенерирован, можно посмотреть его в «средстве просмотра путей»;
• можно ввести свои настройки в виде кода JSON.

Минусы программы – платное использование премиум-функций. Программа поддерживает ОС и ПО: Браузер, Windows, Mac.

Заключение

Использование 3D-печати становится все более интенсивным. Различные варианты выбора материала и принтера предоставили пользователям много возможностей. Помимо использования для создания прототипов, 3D-принтеры находят другие варианты применения в разных производствах. Однако для того, чтобы людям было удобно использовать 3D-печать, нужны программы для улучшения взаимодействия принтера с пользователем. Это является причиной, почему постоянно разрабатывается так много программ-слайсеров для 3D-принтеров. При наличии такого большого количества программ для нарезки на слои трудно определить наиболее подходящую программу для конкретных нужд пользователя. Поэтому в большинстве случаев пользователи сначала устанавливают те слайсеры, которые им не подходят.