Was ist ein G-Code und welche Rolle spielt dieser für den 3D-Druck?

Wie Sie wahrscheinlich wissen, gehören zum 3D-Druck mehr als das Einschalten der Maschine und dem anschließenden Druck. Hinter der Entstehung eines 3D-gedruckten Objektes stecken nämlich so einige Schritte. Vom Entwurf des Bauteils bis zur Nachbearbeitung bedarf es sämtlicher Prozessschritte. Dazu gehört beispielsweise auch, dass das betreffende Modell in einer Schneidesoftware, auch Slicer genannt, verarbeitet werden muss. In solch einem Programm wird die STL-Datei in eine Steuerdatei für den 3D-Drucker umgewandelt. Diese Datei wird aus dem so genannten G-Code erstellt. Bei diesem handelt es sich um eine Programmiersprache, die es der Maschine ermöglicht, zu verstehen, welche Befehle befolgt werden müssen, um das Teil Schicht für Schicht zu fertigen. Doch was macht die Programmiersprache aus und wie wichtig ist diese für den Herstellungsprozess?

Ein G-Code besteht aus G- und M-Befehlen, denen jeweils eine Bewegung oder Aktion zugeordnet wird. Die Kombination dieser Befehle ermöglicht es dem 3D-Drucker zu verstehen, welchem Muster dieser folgen muss, um das endgültige Teil zu fertigen. Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei einem G-Code um eine Sprache, welche von der Slicer-Software bei der Umwandlung des Entwurfs zur STL-Datei automatisch erzeugt wird. In unserem Artikel erklären wir Ihnen die Sprache auf Basis von FDM-3D-Druckern, weshalb wir Begriffe wie Extruder, Bauplatte oder Filament zur Erklärung heranziehen. In der Palette von Befehlen, die der 3D-Drucker interpretieren soll, finden sich Befehle zur Ausführung der Bewegung, Extrusion, Erwärmung und Erkennung. Diese bilden die Grundlage, um die Funktionsweise der Sprache verstehen zu können. Wir wollen uns nun der numerischen Zusammensetzung des G-Codes widmen, um den betreffenden Befehl entschlüsseln zu können.

Der G-Code wird automatisch vom Slicer generiert (Bild: Ultimaker Cura)

Wie setzt sich ein G-Code zusammen?

Zunächst ist es wichtig, den Unterschied zwischen einem G-Code und einem M-Code zu verstehen. Beide Codes sind Befehle, die in der Datei enthalten sind und dem Drucker mitteilen, wie und wo das Material extrudiert werden soll. Der einzige Unterschied zwischen den beiden ist, dass G-Codes von Druckern, die mit G-Codes arbeiten, universell verstanden werden, während es sich bei M-Codes um Codes handelt, die spezifisch für die verschiedenen Druckerlinien sind. Wie in der Abbildung unten zu sehen ist, setzt sich die Sprache aus mehreren Parametern zusammen. Wichtig zu wissen ist, dass man beim Lesen eines solchen Codes mit verschiedenen alphanumerischen Werten arbeiten muss.

Die Buchstaben X / Y / Z beziehen sich auf die drei Achsen des 3D-Druckers, die die Koordinaten markieren. Jeder Wert von X über 0 bewegt den Druckkopf nach rechts, jeder Wert von Y über 0 bewegt den Druckkopf nach hinten, und jeder Wert von Z über 0 bewegt den Druckkopf nach oben. Der Buchstabe F hingegen steht für die Geschwindigkeit, mit der sich die Düse bewegt (angegeben in mm/Minute), während sich der Buchstabe E auf die Länge der Bewegung bezieht (angegeben in Millimetern). Manchmal finden wir im Code einen Text, gefolgt von dem Symbol „;“, der dazu dient, Befehlsinformationen im Code sichtbar zu machen; dabei stellen die Kommentare streng genommen keinen Teil des Codes dar. Nachdem Sie nun verstehen, wie G-Codes gelesen werden können, wollen wir sehen, welche die gängigsten für die Herstellung eines Teils sind.

Beispiele von G-Code Befehlen für den 3D-Druck

Der G1-Befehl ist der Befehl, auf dem die Programmiersprache aufbaut, er macht sogar 95 % der gesamten Datei aus. Mit dem G1 erhält der 3D-Drucker die Anweisung, eine lineare Bewegung auszuführen, während das Material an der vorgesehenen Stelle bzw. den angegebenen Koordinaten abgelegt wird. Wenn also der Drucker den Code „G1 X10 Y20 F1200“ liest, identifiziert das Gerät, dass das Material auf der Position X=10mm Y=20mm im Schacht mit einer Geschwindigkeit von 1200 mm/min gedruckt werden soll. Der G0 verfolgt das selbe Bewegungsprinzip, hier wird jedoch kein Material durch die Düse extrudiert.

G28. Mit diesem Befehl führt die Maschine die Startsequenz aus, die den Druckkopf bis zum Anschlag an den äußeren Rand der Maschine bewegt. Wenn keine Achse angegeben wird, bewegt die Maschine automatisch alle drei Achsen, aber es kann dem Befehl jederzeit X, Y, Z hinzugefügt werden. Dies ist eine nützliche Methode, um eine Achse schnell aus dem Weg zu räumen, insbesondere bei der Fertigstellung des Drucks.

G92. Weist den Drucker an, die aktuelle Position der Achsen festzulegen. Dies kann nützlich sein, wenn Sie die Position einer der Achsen ändern oder versetzen möchten. Dies geschieht in der Regel zu Beginn einer jeden Ebene oder kurz vor einem Haupt- oder Rückzugsbefehl.

M104. Dieser Code wird verwendet, um den Extruder zu beheizen, und steuert diese(n) (falls Sie einen 3D-Drucker mit Doppelextrusion haben). Außerdem wird mit dem Code die gewünschte Temperatur gesteuert. Der Befehl „M104 S200 T0“ wird beispielsweise die Maschine anweisen, den Extruder T0 (im Falle einer Doppelextrusion hätten wir T0 und T1) auf eine Temperatur von 200 Grad Celsius zu erhitzen, die mit dem Buchstaben „S“ angegeben wird. Die andere Version dieses G-Codes, nämlich M109, weist den Drucker an, zu warten, bis der Extruder die Temperatur erreicht hat, bevor er einen anderen Befehl ausführt.

M140 und M190. Sind den bereits erwähnten Codes sehr ähnlich, nur dass diese sich in diesem Fall nicht auf den Extruder, sondern auf das Druckbett beziehen. In diesem Fall entfällt der Buchstabe „T“, der sonst auf den zu beheizenden Extruder hinweist.

FDM 3D-Drucker haben 3 Achsen (X, Y, Z) die es ermöglichen, das Gerät in den Druckkoordinaten zu positionieren

Zusätzliche Empfehlungen

Die Liste der existierenden G-Codes und M-Codes ist schier endlos. Tatsächlich gibt es mehr als 1000 verschiedene Befehle, die dem 3D-Drucker die Anweisungen erteilen, was zu welchem Zeitpunkt gemacht werden soll. Auch aus diesem Grund wird der Code vom Slicer vor dem Herstellungsprozess automatisch generiert. Die Grundlagen der Codes zu kennen, kann für einige Benutzer in jedem Fall nützlich und interessant sein. Es sollte jedoch beachtet werden, dass das Schreiben eines G-Codes kompliziert ist und in einigen Fällen den 3D-Drucker sogar beschädigen kann. Wenn Sie sich also nicht sicher sind, was Sie in der endgültigen Datei bearbeiten möchten, empfehlen wir Ihnen, die Codierung nicht selbst zu erstellen. Dennoch wollen wir Sie ermutigen, die Funktionsweise der Programmiersprache zu verstehen und einen Überblick über die verschiedenen verfügbaren Befehle zu gewinnen.

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