3D nyomtatás: Prusa i3 MK2 XP

Prusa i3 MK2

2016 december 28-án érkeztek meg a cuccaink. Ebből a kupacból:

bágeroltam ki ezt:

Build

A kithez - valószínűleg azért, mert még a lengyel címre rendeltem meg - cseh összeszerelési útmutatót csomagoltak, de ez nem okozott különösebb problémát, mert az up-to-date kézikönyv elérhető online változatban sokféle nyelven.
A printer építése gyorsan ment. Sokat segített, hogy minden imbuszfejhez volt normális imbusz csavarhúzóm. Csak a Rambo boardon tévesztettem el egy-egy vezetéket, és az apró zip tie-ok meg a lapát kezem összeférhetetlensége miatt szentségeltem itt-ott.

Erről a nyomtatóról rengetegen beszéltek már szuperlatívuszokban. Én most ezt kihagynám - következzen inkább pár dolog, amit furcsának találtam:

  • A lineáris csapágyakat műanyag gyorskötözővel kell felfogatni a tárgyasztalt cipelő vázra. Ha ABS-t nyomtatok, az asztal sokáig lesz 100 ℃-os, ami azért egész biztosan meg fogja viselni az amúgy nagyon tartós nylon rögzítéseket.
  • A hotend-tárgyasztal kalibrációhoz (=auto bed leveling) használt proximity szenzort két vékony, mezei M8-as anya rögzíti a kocsihoz, plusz a gyártó azt javasolja, hogy Loctite 432-es csavarrögzítővel fixáld, miután a kalibrációs folyamat végén meggyőződtél arról, hogy a szenzor a megfelelő pozícióban van. Én nem szívesen ragasztok össze semmit, ha nem muszáj - jobban esett volna, ha egy oldható, ám mégis a kocsi mozgása miatt fellépő rezgéseknek ellenálló módon oldják meg a PINDA szenzor rögzítését.
  • Az X és Y irányú mozgatásért felelős GT2 szíjak megfelelő felfeszítése sem túl egyszerű játék, különösen egy ogre kezű embernek :)
  • Az extrudert nem egy mozdulat szétszedni, két apró fejű imbuszcsavart kell kézzel kitekerni (mint az állatok) ahelyett, hogy valami egy mozdulattal nyitható-zárható mechanika tenné ezt lehetővé (lásd Wade extruderek, Ultimaker*, E3D Titan...) Azért az extruder bal oldalán maradt egy nyílás, ami a daráló hobbed bolt pucolására terveztek, csak nem túl kényelmes.
  • A printer a függőlegesen álló alu váz szélein, illetve négy műanyag lábon áll, mindenféle zajcsillapítás nélkül, holott kb. egy üveggolyóért veszel bárhol pár öntapadós puha korongot, amiket a talpakra ragasztva már a kezdetektől fogva elnyelnének egy jó adag zajt, amit a rángatódzó mechanika idéz elő. Vibráció csillapításhoz a gyártó letölthetővé tett (azaz a kitben nem mellékelt) nyomtatható rezgéscsillapító lábakat.
  • A kocsitól a vezetékeket egy darab nylon filament és egy, a drótokat összefogó műanyag spirál vezeti az elektronikához. Szebb / elegánsabb és kényelmesebb lenne, ha ezek egy erre kitalált kábelvezetőben (cable chain) feküdnének.
  • Az elektronika és a tápegység is a printer függőleges alu vázához van rögzítve, ami némiképp megnehezíti a nyomtató későbbi bedobozolását (=ABS-t nyomtatni zárt kamra nélkül nagyjából lehetetlen). Szerencsére a tápegység drótjai elég hosszúak ahhoz, hogy azt le lehessen választani és egy boxon kívül elhelyezni.

A fent leírtak egy részét azóta valószínűleg többen reklamálhatták, mert a gyártó kiadott egy "MK2S" nevű upgrade-et. Ebben az Y csapágyak rögzítését acélra cserélik, az XY tengelyeket simábbra, a csapágyakat csendesebbekre váltják, a proximity szenzor rögzítéséhez új, csavarragasztó mentes felfogatást terveztek, a kocsiból elvezetett kábelekhez a drótok korai elfáradását megakadályozó elemeket gyártottak és az elektronika vázhoz való rögzítésén is alakítottak egy picit.

Kalibráció

Miután egyben van a printer, nyomtatás előtt még jön a kalibráció, amihez a nyomtató menüjében kell a megfelelő pontot elindítani. A kalibrálás mindhárom tengelyt érinti (=mert ugye az sem mindegy, hogy az XY tengelyeket korrektül, egymásra merőlegesen raktad-e össze), de én most csak a Z iránnyal foglalkoznék tüzetesebben.

Az FFF alapú 3D nyomtatásnál a legkritikusabb rész az, amikor a printer az első réteget teszi le a tárgyasztalra. Mivel minden más réteg erre az elsőre épül, ezért ennek az első rétegnek a lehető legprecízebbnek kell lennie, azaz a lehető legegyenletesebben kell a tárgyasztalra kerülnie. Ehhez pedig az kell, hogy a nozzle által bejárt sík pontosan párhuzamos legyen a tárgyasztal síkjával, illetve a nozzle az első réteg lerakásakor megfelelő távolságra legyen az asztaltól.
A kalibrációt elvégezhetnénk kézzel is úgy, hogy a tárgyasztal felfüggesztési pontjainak magasságán állítgatunk manuálisan (mint az állatok), de minek, ha van erre elektromos megoldás! Prusáék ráadásul 9 pontos mesh bed levelinget ígérnek, ami egyenesen fantasztikusan hangzik - de tényleg az?
A 9 pontos automata mesh bed leveling lényege, hogy a printer a tárgyasztal 9 pontján (a sarkokon, az élek közepén és középen) megméri a PINDA szenzor és az aszal közti távolságot, aztán kiszámol a pontok közé még pontonként 2 interpolált értéket és ezt a félig mért félig kalkulált 7x7-es mátrixot használja fel arra, hogy egy réteg nyomtatása során a kocsit a mért offseteknek megfelelő mértékben emelje/eressze le ahhoz, hogy a fej mindig ugyanolyan távolságra legyen a tárgyasztaltól, azaz biztosan vele egy síkban közlekedjen.
Persze a proximity szenzor magasabban ül, mint a nozzle - ezt a "Z offset"-nek nevezett értéket nekünk kell konfiurálnunk. Ez úgy megy, hogy PLA-ból nyomtatunk egy 1 layer (=0.2 mm) vastag mintát és a nyomtatás során a printer menüjében a "Live Adjust Z Offset" menüpontban állítunk kézzel ezen az értéken addig, amíg a rétegünket láthatóan jól pakolja le a fej az asztalra. Ez a kézzel beállított Z Offset érték aztán EEPROM-ba íródik, azaz a printer megjegyzi, így csak egyszer kell megcsinálnunk a mókát.
A Z offset kalibrációhoz két okból érdemes (lehetőleg fehér, vagy világos színű) PLA-t használni:

  • egyrészt a PLA nagyon részletgazdag nyomatot ad, így precízen látni a lerakott rétegen, hogy az megfelelő magasságban nyomtatódik-e
  • másrészt a PLA-hoz 190-210 ℃-os hotend és 50-60 ℃-os tárgyasztal elég, amit gyorsan elérünk - és ami ettől is fontosabb: a meleg asztal nem befolyásolja a PINDA szenzor mérési eredményeit

Hogy mi van? A melegedő tárgyasztal befolyásolná a proximity szenzor által mért értékeket? Bizonyám, de még mennyire! Ez a tesztekből és a kézikönyvekből valahogy kimaradt, márpedig >4 hónapnyi nyomtatás után bizton állíthatom, hogy ABS nyomtatása esetén az automatikus mesh bed leveling csak akkor ad vissza használható értéket, ha

  • a printer szobahőmérsékletű volt a nyomtatás indításakor
  • a kocsi legalább 80 mm magasan, az asztal valamelyik sarkában parkolt, amíg a tárgyasztal előmelegedett

Ha ezek bármelyike elmarad, a PINDA szenzort befolyásolja a maradék / frissen keletkező hő és bizony szart ér az automata kalibráció: az első rétegünket akár 1 mm-rel magasabban kezdi lerakni a printer. Persze ettől még PLA-t vagy PETG-t tökéletesen nyomtathatunk, de ha ABS-re fájna a fogunk, akkor az csak napi 1-2 alkalommal fog menni, mivel csak közvetlenül "hidegindítás" után nem hibázik a rendszer. Sajnos ez nekem édeskevés: mikor iterálod az egyes prototípusokat, akkor egyszerűen nincs fél napnyi idő a szünetekre.

Mikor felfedeztem a problémát, írtam pár 3Dprint vloggernek, de sajna senkitől nem jött semmiféle válasz. Aztán rákérdeztem a printer tervezőjére, hogy vajon ő is úgy látja-e, hogy a zárt kamra miatti hőmérsékletnövekedés befolyásolhatja a PINDA szenzor mérési eredményeit:

Ezek után nekiálltam olyan bed leveling szenzor megoldást keresni, amit nem befolyásol a hőmérséklet. Most ott tartok, hogy az alábbi különböző opciók adódnak:

  • Megvárom, amíg az i3MK2 firmware fejlesztői kijönnek a PINDA szenzor temperature tuning implementációval, ami remélhetőleg megszabadít a problémától. Szerencsére erre utaló jelek már látszanak a firmware forrásában a githubon.
  • Kipróbálom az ausztrál Aus3D által gyártott, infra alapú IR Z Probe szenzort, ami optikai úton mér és a jelenlegi, 1.4-es verziója épp az E3D v6 hotend ventillátor felfüggesztéséhez van optimalizálva (a Prusa i3 MK2 is E3D hotendet használ).
    Az IR Z Probe nem túl érzékeny a tárgyasztal felületére - én egy 0.8 mm vastag PEI réteggel borított alumínium tárgyasztallal fogom tesztelni.
  • Futok egy kört a Kossel delta printereken használt, a tárgyasztal alá épített, nyomásérzékeny FSR (=Force Sensing Resistor) szenzorokkal.
    Mivel ez tisztán mechanikai módszer (=a nozzle "nyomja meg" a szenzort), ezért itt nagyon fontos, hogy a nozzle végén nem maradhat műanyag olvadék, mert az ugyanúgy elrontaná a mérést.
  • Rendelek egy tisztán mechanikus BLTouch szenzort, aminek mindegy a tárgyasztal felülete és nem befolyásolja a nozzle végén maradt szennyeződés sem.

Tuning

Amióta ránőtt ez a "3dprint" réteg a szememre, rengeteg eszközön tudtam egy-egy magam által tervezett modellel javítani - miért pont a printer lenne kivétel? Józsi (=így hívom a narancssárga szörnyeteget az alkotója, Josef Prusa után) az alábbi extrákat kapta:

  • Bekerült egy zárt házba. A ház igaziból inkább egy torony, ami 3 darab egymásra épített IKEA LACK asztalból készült:

    • A legalsó asztal lényegében egy polc, amin a printer karbantartásához használt köcölékek laknak.
    • A középső asztal alján két kalapsínre van felfogatva a nyomtató tápegysége, egy elosztó, a távoli eléréshez használt Octoprint servert futtató Raspberry Pi (BTW azt tudtad-e, hogy az ingyenes Octoprintet Gina Häußge fejleszti?), illetve az elején lakik a printer user interfésze.
    • A felső asztal egy 3 mm-es akril lapokkal zárt doboz, az elején két zsanéron lógó, levehető akril lappal. A doboz tetején van pár csík hidegfehér LED, illetve a tetején középen egy bevezető nyílás a filamentnek. A felső asztal kapott 50 mm magasítást.
      A felső "doboz" egyben leemelhető, csak egy Wago picoMAX csatlakozót kell oldani előtte (=ez viszi a 12 V-ot a LEDeknek).
      A felső doboz tetején egy IKEA SAMLA doboz alatt lakik a filament, mellette pedig egy fotósok által használt Fotolux nedvességelnyelő, amit hálózati tápra dugva nagyon gyorsan lehet páramentesíteni.
  • A printer egy darab padlószőnyegre pakolt, 40x400x400 mm-es kerti beton járólapon áll. Ez a darab beton már önmagában óriásit csillapított a nyomtató zaján, az alatta levő padlószőnyeggel együtt pedig olyan csendessé tették a gépet, hogy aludni lehet mellette.
  • A printer kamrájába beraktam egy elemes IKEA KLOCKIS hőmérőt, ami az ABS nyomtatásakor keletkező 40-45 ℃ belső hőmérsékletet még röhögve bírja.

Szummárium

A Prusa i3MK2S mindent egybevetve jó cucc - ár/teljesítmény viszonylatban semmi nem veri meg ma szerintem. Megbízhatóan nyomtat, könnyen karbantartható, az "S" verzió megjelenésével pedig igazán strapabíró is lett. Ha a menetes szárból épített Y mechanikával nem lennél kibékülve, akkor könnyedén átalakíthatod akár olyan 40 mm-es T-slot rudakból épített atomstabil vázúra, mint amilyen mondjuk a cseh RebeliX. Reméljük a zárt kamra / ABS / PINDA szenzor mizéria is megoldódik hamarosan és akkor onnantól kompromisszumok nélkül lehet ajánlani azoknak is, akik ABS-ből szeretnének nyomtatni.

2 thoughts on “3D nyomtatás: Prusa i3 MK2 XP

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *