Не всё прошло гладко в последние дни сборки нового 3D принтера. Особенно много получилось проблем с экструдером. Зато в итоге получился экструдер, который готов к печати любым доступным сейчас в продаже прутком для 3D принтеров.

Подвели двигатели со слабым током – оказалось, что они никуда не годятся при высокой скорости печати – начинают пропускать шаги. Главное – принтер работает.

По ходу тестов и переделок принтера проверил несколько советов и новых идей по технике печати и пост-обработке пластика. В том числе обработка ABS пластика в ацетоновой бане, печать с использованием пива в качестве поверхности вместо каптона.

Новый принтер

Начнём с того, какие были проблемы при сборке, и как я их решал

На самом деле это была не одна проблема, а сразу серия, так как решение одной проблемы порождало другую, вынуждая меня вносить новые изменения в конструкцию.

Первая проблема – установлена термопара вместо термистора. Это оказалось самое простое. Разобрал форсунку. Достал термопару и поставил вместо неё термистор на 100 кОм.

Поиск по форумам подтвердил мои опасения. Те же проблемы были и у других. Там вопрос решили тем, что выкинули форсунку, сделали переходник на J-head (такую же форсунку, как в моём старом принтере) и так печатали. Мне это решение показалось слишком компромиссным, тем более, что я уже заказал цельнометаллическую форсунку J-head под 3 мм пруток с соплом 0.4 мм, выдерживающую нагрев до 300?C, что позволяет использовать не только обычные пластики ABS и PLA, но и такую экзотику, как поликарбонат, нейлон и PVA. Ещё у меня были готовы чертежи для печати (в формате STL) экструдера с возможностью смены прутка без разборки/сборки всего экструдера (в старом принтере для смены прутка приходится выкручивать и разбирать экструдер). Так что я решил сделать свой экструдер.

С металлической форсункой получилось много мороки – ей требуется постоянное охлаждение для поддержания нужного градиента температур. Иначе – плохое качество печати и через некоторое время (2-3 часа) происходит чрезмерный разогрев верхней части форсунки, расширение и образование пробки из пластика. Пробку, правда, можно устранить без разбора экструдера благодаря тому, что его конструкция перезагружаемая, но всё равно нужны будут плоскогубцы, чтобы вытащить застрявший в металле пластик. После подключения вентилятора на обдув и настройки слайсера так, чтобы вентилятор был включён всегда, пока сопло греется, проблема больше не повторялась.

Заметил ещё один неприятный эффект – во время печати как-то принтер остановился с ошибкой по минимальной температуре сопла (extruder mintemp). Сначала подумал, что что-то с соплом, но как оказалось - проблема в длинном проводе.После того как провёл более коротким проводом, проблема больше не повторялась

Не смотря на то, что металлическая форсунка показывает хорошие результаты печати и может печатать разные типы пластиков, для широкого применения, она не так хорошо подходит как MK-5 (на старом принтере). Смотрите сами: MK-5 на старом принтере без вопросов работает уже 2-й год, а тут проблемы с самого начала.

Раньше писал о проблемах по оси Z – не хватало мощности для подъёма экструдера шаговыми двигателями по 0,4 А каждый. По осям X и Y всё казалось нормально, пока не пошла реальная печать, тогда стало видно, что двигатели сильно греются и начинают пропускать шаги. Вот что получилось при печати:

Поменял двигатели на 1,7 А 17HS4401N – печать пошла без пропуска шагов. Поискал по форумам, оказалось, что там тоже сталкивались с подобной проблемой, и утверждают, что шаговые двигатели с током меньше 1 А пропускают шаги в режиме микро шага под нагрузкой и при высокой скорости перемещения. Так что двигатели с током меньше чем 1,2 А лучше не использовать для 3D принтеров. Отписал предупреждение по слаботочным двигателям в магазине.

По мелочам…

Не подошёл широкий ЖК дисплей, который был установлен раньше. Версия прошивки, которую я использую (Marlin) его не поддерживает, но у меня нашёлся подходящий текстовый 4-х строчный с элементами управления и слотом для SD карты. Дисплей оказался удобным в использовании и с помощью него и SD карты очень удобно печатать вообще без подключения принтера к компьютеру.

Пришлось дорабатывать конструкцию под новый экструдер. Сделал крепление для катушки справа сверху. Кое-где укрепил старые растрескавшиеся детали, распечатанные на старом принтере ещё до его улучшения.

Так печатает новый принтер:

Сравним со старым:

Видно, что скорость печати нового принтера намного выше старого. Фактически я печатаю на новом, на стандартных настройках слайсера, а на старом мне пришлось существенно занижать скорость, так как качество становилось плохим, ось Z переставала вытягивать и пропускала шаги при подъёме.

Качество так же на высоте.

Сравним результаты.

Новый принтер:

Старый принтер:

Даже на новом принтере качество далеко не идеальное – основная проблема – видны стыки между слоями. Есть, конечно, классический вариант борьбы с этой проблемой – уменьшение скорости печати, уменьшение диаметра сопла форсунки. Но это полумеры – при небольшом уменьшении неровности (стыки всё равно видно) получаем проблемы со скоростью печати и, как следствие, проблемы с качеством печати некоторых фигур (плохо печатаются мостики на низкой скорости).

Раньше я для пост-обработки использовал погружение детали в ацетоном, что давало средние результаты пост-обработки. По совету попробовал ацетоновую баню.

Для этого я использовал баночку из-под детского питания с шариками на дне, чтобы не было непосредственного контакта пластика с жидким ацетоном, пара уголков заклеенных скотчем как основание, на котором стоит деталь, так как выяснилось, что шарики немного деформируют поверхность. Пару столовых ложек ацетона, после установки детали банка закрывается и ставится на разогретый стол старого принтера.

Стол у старого принтера греется всего до 80-90?C, при этом я выдерживаю пластик в бане на столе 30 мин, потом снимаю и даю остыть ещё 15 мин.

Результат превзошёл мои ожидания:

Деталь выглядит намного лучше, чем даже при меньшем сопле. Есть мнение, что при использовании ацетоновой бани качество поверхности пластика получается выше, чем при печати соплом в 0,1 мм! Судя по фотографиям и результатам печати соплом в 0,1 мм, так оно и есть. Поверхность получается гладкая и ровная.

Дополнительным бонусом к гладкой поверхности идет повышение прочности детали за счёт того, что слои спаиваются ацетоном фактически в монолитный кусок пластика. /p>

Прочность детали из нового принтера при 40% заполнении (стандартные настройки слайсера) получается выше, чем у детали из старого принтера при 100% заполнении пластика. А это ещё и уменьшение расхода пластика более чем в 2 раза.

Экструдер

Первоначально выбранный экструдер никуда не годится из-за проблемной форсунки. Собранный свой экструдер c форсункой на базе J-head оказался отличным, но немного капризным. Из-за длины цельнометаллической форсунки уменьшилась область печати по высоте (ось Z). Заметил, что пруток в 3 мм лучше для этого типа экструдера, в старом принтере из-за того, что он тонкий и легче сгибается, а конструкция экструдера оставляет небольшие пустоты, пруток иногда перекручивается и выходит сбоку экструдера. Тогда приходится разбирать экструдер для того, чтобы его вернуть на место. В новом экструдере такого не происходит при прутке в 3 мм.

Блок питания (БП)

Размещение БП получилось отличное – он не мешает при печати и дополнительно увеличивает прочность конструкции.

Электроника

Расположение платы получилось неудачное. Нависает над столом и уменьшает размер области печати. При этом может перегреваться из-за тепла от стола и форсунки при нагреве.

ЖК дисплей расположен удобно, не мешает печати и с ним удобно работать.

Проводка внизу под столом себя не оправдала. Это оказалось не только очень неудобно при сборке, наладке и диагностики проблем с электроникой, но ещё и создало проблемы при печати из-за длинных проводов к датчику температуры.

Конструкция

Фанерные вставки по бокам себя не оправдали. Большого влияния на жесткость конструкции и качество печати я не заметил. Зато сильно мешает при сборке и уменьшает область печати.

При перемещении двигателей по оси Z вниз особого вклада в повышение качества не заметно.

Шпилька с трапециевидной резьбой увеличивает скорость и точность по оси Z, но дорого и требует доработки конструкции по осям Z и X.

Крепление катушки получилось удобное – пруток не перекручивается, подача прутка полностью автоматическая - теперь за ней следить не нужно.

Ограничители по оси Z стабилизируют перемещения по оси Z и уменьшают вибрацию.

3D принтер получился автономным и не требующим для печати ничего кроме розетки 220 и карточки SD с нарезанным в слайсере g-кодом по чертежу (STL).

Экструдер

Экструдер будет таким же, как на прототипе, за исключением форсунки. Форсунка будет MK-5 (как на старом принтере), так как она дешевле, проще в эксплуатации и надёжней.

Конструкция

Блок питания будет размещён так же, как у прототипа, - каркас будет без фанеры. Размещение двигателей по оси Z будет сверху.

Ось Y

Конструкция оси такая же, как у прототипа.

Ось X

Конструкция такая же как у прототипа, кроме картриджа для экструдера. Картридж будет более компактный и с лучшими креплениями для ремня.

Ось Z

Конструкция такая же, как у старого принтера, но будут добавлены ограничители для улучшения качества печати.

Электроника

Плата Arduino mega и RAMPS 1.4, как у старого принтера, управление печатью происходит с компьютера. Платы будут расположены возле блока питания. Провода будут проведены по шпилькам корпуса принтера, фиксируются на них пластиковыми хомутами и защищены дополнительно там, где это требуется. Подключение экструдера будет, как в новом прототипе.

Катушка с прутком будет крепиться как в прототипе.

Стол для печати

Такой же, как в прототипе, но с боросиликатным (термостойким) стеклом без каптонового покрытия. Замучился уже менять пленку на старом принтере. На новом покрытие каптоном уже частично деформировалось и оторвалось. «Дыры» залил пивом и постепенно перехожу на печать на пиве, чтобы не возиться с плёнками. К тому же, первый слой будет лучше на пиве, т. к. не будет влиять плёнка и её деформации. Так что во всех новых принтерах будет боросиликатное стекло + пиво для печати ABS пластиком прутком 3 мм (опционально можно заказать и под пруток 1,75 мм по отдельной договорённости). По умолчанию будет под пруток 3 мм.