build123d-cad-gcode

name	build123d-cad-gcode
description	build123d-cad 的 FDM 切片子技能。STEP/STL → .gcode 一键命令、估时与 材料用量解析、切片前几何预检(壁厚 / overhang / bridge / 公差)。 触发词:切片、slice、G-code、FDM、3D 打印、PrusaSlicer、OrcaSlicer、 SuperSlicer、打印估时、悬垂、桥接、支撑、PLA、PETG、层高、infill、gyroid。 本子技能不做:实际打印控制(→ bambu-labs)、CNC / 五轴(范围外)、 SLA / SLS(P3)。
owner	mechanical
status	ready
phase	P1
since	"2026-06-02T00:00:00.000Z"

build123d-cad · gcode 子技能

把 mechanical 出的 STEP / STL 喂给本 skill,出 .gcode + .slice.json(打印分钟、丝长、丝重)。 切片前先跑几何预检,fail-fast 给修改建议,不让用户去机器上才发现支撑爆炸。

一句话定位:mechanical 管"画对",gcode 管"打得出 + 打多久 + 多少料"。

不重写切片算法,只调用 PrusaSlicer / OrcaSlicer / SuperSlicer CLI。

---

AI 执行准入

读本 SKILL.md 的"主流程 / 决策表 / 默认参数",不直接读 references/ 拼; references/ 只作规则查询表。跨子技能走 ../../shared/handoff-protocols.md 文件接口,不互调函数。 切片器 CLI 不在 host → 报错给 brew 命令,不静默降级。

---

主流程

mechanical 出 STEP
       │
       ▼
[1] precheck.py        — 壁厚 / overhang / bridge / 最小特征预检
       │
       ├─ 失败 → 写 violations.json → handoff 回 mechanical
       │
       └─ 通过 ▼
[2] step_to_stl        — build123d Mesher(skip 若已是 STL)
       │
       ▼
[3] slice.sh           — 调 PrusaSlicer / OrcaSlicer / SuperSlicer
       │
       ▼
[4] parse_gcode.py     — 解析 .gcode 末尾注释:估时 + 丝长 + 丝重
       │
       ▼
[5] handoff            — bambu-labs 推打印 / viewer 看 toolpath

---

一句话用法

# 默认参数:0.2 mm 层高 / PLA 210 °C / 20% gyroid 填充 / 0.4 nozzle
bash skills/gcode/scripts/slice.sh /abs/path/part.step

# 自定义
bash skills/gcode/scripts/slice.sh /abs/path/part.step \
  --out /abs/path/output --layer 0.2 --infill 20 \
  --material PLA --printer P1S --slicer prusa

stdout 末尾 1 行 JSON 摘要;.gcode + .slice.json 落到 --out(默认 STEP 同目录)。

from gcode_slice import slice_part
result = slice_part("/abs/path/part.step", layer_mm=0.2, infill_pct=20)
# {"gcode": ".../part.gcode", "minutes": 47, "filament_g": 23.4, ...}

---

切片器选型决策

切片器	CLI 友好度	配置生态	macOS 安装	何时选
PrusaSlicer	★★★★★ 一行 .ini 就跑	官方 + Prusa MK / Mini 全	brew install --cask prusaslicer	默认首选;CI 流水线;只 STL 输入
OrcaSlicer	★★★ 需 process+machine+filament JSON 三件套	Bambu / Voron / Klipper 全	brew install --cask orcaslicer	Bambu / 多色 / 已有 .3mf 工程
SuperSlicer	★★★★ 与 PrusaSlicer .ini 兼容	顶层细节(自适应层高 / fuzzy skin)	brew install --cask superslicer-fork	表面质量优先

判定一行:有 .3mf 工程 → OrcaSlicer;只有 STL/STEP 想脚本化 → PrusaSlicer;表面要漂亮 → SuperSlicer。

scripts/slice.sh 自动按 --slicer flag / $SLICER env / 路径里能找到的第一个跑; 找不到则报错并给安装提示,不静默降级。

---

默认打印参数(可被 flag 覆盖)

项	默认值	改的入口
层高	0.2 mm	--layer
喷嘴温度(PLA)	210 °C	--material 切到 PETG/ABS 时随之换
热床温度(PLA)	60 °C	同上
填充类型	gyroid	profile ini 内 fill_pattern
填充密度	20%	--infill
外壁圈数	3	profile ini
顶 / 底层数	4 / 4	profile ini
喷嘴	0.4 mm	--printer 切到 0.6 / 0.8 时随之换
支撑	自动(only touching buildplate)	--support none|auto|tree

材料对照(温度自动套):

材料	喷嘴	热床	风扇	备注
PLA	210	60	100%	默认
PETG	240	80	50%	关闭桥接超驰风扇
ABS	240	100	0–30%	必须封闭机器
TPU 95A	220	50	100%	慢速 < 25 mm/s

---

切片前几何预检

python skills/gcode/scripts/precheck.py /abs/path/part.step \
    --layer 0.2 --nozzle 0.4 \
    --out output/<task>/part.precheck.json

检查项	阈值 / 规则	failure 建议
最小壁厚	≥ 2 × nozzle(0.4 → 0.8 mm)	"wall ≥ 0.8 mm 或换 0.3 nozzle"
Overhang 角度	自动支撑临界 ≤ 45°;无支撑 ≤ 30°	"倒角 / 加 chamfer / 改朝向"
桥接长度	≤ 10 mm 无支撑可桥;> 25 mm 必须支撑	"拆模 / 加临时筋 / 改朝向"
最小特征	≥ 0.4 mm(单线宽)	"字号放大 / depth 加深 / 换细喷嘴"
总尺寸	≤ 打印机 build volume(查 --printer)	"切件 / 旋转 / 换大机器"
第一层接触面	≥ 100 mm² 或加 brim	"auto-add brim / 重新摆放"

完整阈值表 + 反例:references/fdm-design-rules.md。

输出格式:

{
  "ok": false,
  "violations": [
    {"rule": "min_wall", "value_mm": 0.6, "threshold_mm": 0.8,
     "where": "rib at z=12.4",
     "suggestion": "wall ≥ 0.8 mm 或换 0.3 nozzle"}
  ]
}

---

估时与材料解析

切片器在 .gcode 末尾注释里写好真值,本 skill 不做仿真,只做解析。

PrusaSlicer / SuperSlicer 注释格式(scripts/parse_gcode.py 处理):

; estimated printing time (normal mode) = 1h 47m 23s
; filament used [mm] = 4523.18
; filament used [g] = 23.4

OrcaSlicer 格式略不同(total estimated time / total filament length),同一脚本兼容。

输出 <part>.slice.json:

{
  "gcode": "/abs/path/part.gcode",
  "minutes": 107,
  "filament_mm": 4523.18,
  "filament_g": 23.4,
  "layer_count": 142,
  "first_layer_height_mm": 0.2,
  "slicer": "PrusaSlicer-2.9.5",
  "profile": {"layer": 0.2, "infill_pct": 20, "material": "PLA"}
}

---

handoff(跨子技能)

方向	上 / 下游	接口
← mechanical	output/<task>/<part>.step	调本 skill 即可,自动 STEP→STL
← parts-catalog	标准件 STEP	一般不切片(买的);仅打印外壳 / 适配件
→ bambu-labs	<part>.gcode	bambu-labs.send(<part>.gcode, printer=...)
→ viewer	<part>.gcode	viewer.start(<part>.gcode) 出 toolpath ribbon URL

完整路径约定:../../shared/handoff-protocols.md — gcode 产物落 output/<task>/<part>.{gcode,slice.json}。

STEP→STL 转换走父技能 build123d 环境(scripts/slice.sh 内部:能 import build123d 就用 Mesher;否则报错并提示 pip install build123d)。

---

输出物路径约定

output/<task>/
├── <part>.gcode             # 切片产物
├── <part>.slice.json        # 估时 + 材料解析
└── <part>.precheck.json     # 几何预检报告(失败时含 violations)

不在本 skill 目录下放 output(父级 SKILL.md 第 158 行约定)。

---

验证 + 测试

# 端到端 demo:任一 STEP → .gcode + 估时
STEP=/Users/liyijiang/work/build123d-parts-lib/build123d_parts_lib/parts/seals/cache/oring.step
bash skills/gcode/scripts/slice.sh "$STEP" --out /tmp/gcode-demo
cat /tmp/gcode-demo/oring.slice.json    # 预期 minutes>0、filament_g>0

# 单元测试
cd skills/gcode && pytest tests/ -v
# - test_smoke.py    P0 骨架 + SKILL.md ≤ 250 行
# - test_slice_real(P1)真 STEP → .gcode(host 没切片器 skip)
# - test_precheck(P1)0.3 mm 薄壁 → violations 非空

---

角色规则 + 不做什么

1. 不重写算法,只调切片器 CLI。
2. 预检先于切片,failures 回环给 mechanical,不擅自改几何。
3. 真值优先,估时读 .gcode 注释,不仿真。
4. fail loud:切片器没装就报错给安装命令,不静默降级。
5. 数据落 output/<task>/,不污染 skill 目录。

不做:实际打印控制(→ bambu-labs)、CNC / 激光 / 五轴、SLA / SLS / 金属(P3)、自家造切片器、选材推荐。

---

references/

• slicer-cli-cheatsheet.md — PrusaSlicer / OrcaSlicer / SuperSlicer CLI 参数速查 + 配置 ini 怎么导出
• fdm-design-rules.md — 壁厚 / 悬垂 / 桥接 / 最小特征 / 公差表 + 高频反例

外部:PrusaSlicer CLI https://help.prusa3d.com/article/command-line-slicing_1675;OrcaSlicer /Applications/OrcaSlicer.app/Contents/MacOS/OrcaSlicer --help。