Повышение качества 3d печати с помощью охлаждения из песочницы

Написал: Administrator

Теги: 3d печать

Administrator

Итак, Вы уже проделали большой путь и собрали собственный 3d принтер. Настало время побороться за качество печати. В этой статье мы поговорим о том, для чего нужно охлаждение модели при печати, на что нужно обратить внимание при разработке системы охлаждения и как правильно подключить вентилятор с использованием микросхемы SevenSwitch и прошивки Teacup.
При печати пластик разогревается до температуры плавления и выдавливается через сопло печатающей головки. При этом головка буквально разглаживает верхний слой по модели. Если размеры этого слоя маленькие по сравнению с размерами самой головки, то головка постоянно находится над распечатываемой поверхностью. Это приводит к тому что уже уложенный пластик начинает плавиться и портить модель. Для решения этой проблемы используется охлаждение.
Самый простой способ организовать охлаждение — программный. Он не требует абсолютно никаких изменений в принтере. Идея состоит в том, чтобы при распечатке слоев с маленькими размерами на время отводить печатающую головку в сторону, чтобы дать модели остыть. В Skeinforge есть настройки позволяющие добиться такого поведения. В других слайсерах (например, Slic3r) таких настроек пока нет, поэтому можно просто добавить небольшой дополнительный объект для печати которого принтеру придется отводить головку на достаточное расстояние.
К сожалению, программного охлаждения часто бывает недостаточно, поэтому большинство продвинутых 3d принтеров имеют специальный вентилятор который охлаждает распечатываемую модель. Чтобы улучшить качество печати не модифицируя принтер можно поставить настольный вентилятор и направить его в сторону печатаемой модели. Недостатком этого варианта является необходимость руками включать и выключать вентилятор и невозможность точно контролировать силу и направление обдува. Более сложный и совершенный вариант — подключить вентилятор к электронике для управления силой обдува и сделать воздуховод для формирования нужного направления потока. Поговорим о нём поподробнее.
Есть несколько подводных камней о которых следует знать при выборе или самостоятельном проектировании воздуховода:

  • Во-первых, если вентилятор будет дуть прямиком на нагреватель печатающей головки, то это может привести к тому что нагреватель перестанет справляться с нагревом пластика и в самый ответственный момент температура может стать не достаточно высокой для печати. Поэтому при выборе готового или изготовлении собственного воздуховода старайтесь избежать сильного прямого обдува нагревателя и сопла. Утепление нагревателя при помощи стеклоткани или силиконового поролона и каптонового скотча может помочь решить эту проблему.
  • Во-вторых, если вентилятор будет сильно дуть на разогретый стол 3d принтера, то это может привести к тому что модель будет плохо прилипать и/или отрываться в процессе печати. Для решения этой проблемы следует отключить охлаждение при печати нескольких первых слоев модели, а также с умом выбирать вентилятор. Больше в этом случае не означает лучше. Если модель имеет небольшое основание, можно улучшить её прилипание за счет генерации краев (модуль skirt в skeinforge и параметр brim в slic3r).
  • В-третьих, аэродинамика — сложная штука. Иногда визуально идеальные и логичные модели воздуховодов не работают на практике. Поэтому перед установкой на принтер протестируйте, что поток воздуха идет так как это запланировано. В идеальном варианте он должен хорошо обдувать пластик выходящий из сопла, но не задевать само сопло.



Устанавливать вентилятор можно прямо на печатающей каретке или на каркасе принтера и подводить воздух к каретке по гибкому шлангу. Обе реализации работают одинаково хорошо, но вторая позволяет использовать более крупный вентилятор и сделать каретку легче, что уменьшает количество вибраций.
У меня установлена каретка Грега с креплениями для двух вентиляторов. Я не сумел найти подходящей модели воздуховода на thingiverse и решил изготовить её самостоятельно. Для начала я сделал простые воздуховоды, которые перенаправляют поток вниз. Этот дизайн не претендует на идеальность, он просто позволил мне не изобретать крепление вентилятора к моей каретке. Думаю неплохо должен работать такой и такой вариант.

Теперь поговорим о подключении вентилятора. Возможно в вашей электронике управление вентилятором уже предусмотрено. Тогда Вы можете просто вставить разъем в нужное место. Если нет, то Вам потребуется использовать микросхему SevenSwitch, процесс изготовления которой и список необходимых деталей подробно описан в RepRap Wiki. Если Вы не умеете делать печатные платы, то можно просто спаять все при помощи навесного монтажа.Принцип подключения платы крайне прост. Питание 12В берется со стандартного разъема компьютерного блока питания, на вход приходит масса и логический сигнал от микроконтроллера, на выход идут провода к вентилятору. Если нога микроконтроллера поддерживает ШИМ (для непосвященных, что такое ШИМ можно почитать здесь), то можно управлять скоростью вентилятора. Это может быть полезно. На своем принтере я держу вентилятор постоянно включенным на небольшой скорости начиная со второго слоя, увеличивая скорость обдува при печати небольших слоев.
Дальше речь пойдет о подключении SevenSwitch к электронике Gen7 с микроконтроллером ATMEGA1264P-PU на прошивке Teacup. Поэтому можете не читать, если у Вас другая комбинация прошивки и электроники.
На электронике Gen7 удобно использовать ISP разъем, который отмечен CONN6 на схеме платы. Все просто: массу к массе, управляющая нога на выход DIO6 или DIO7. При использовании микроконтроллера ATMEGA1264P на обоих этих ногах можно использовать ШИМ. Я выбрал DIO7.
Настраиваем прошивку. Для этого прописываем еще один «нагреватель» в config.h. Нужно добавить строки выделенные жирным:
// name port pwm
DEFINE_HEATER(extruder, DIO4, 1)
DEFINE_HEATER(bed, DIO3, 1)
DEFINE_HEATER(fan, DIO7, 1)
#define HEATER_EXTRUDER HEATER_extruder
#define HEATER_BED HEATER_bed
#define HEATER_FAN HEATER_fan

Teacup использует общий h файл, для ATMEGA644P и ATMEGA1264P. У 644-й меги на ногах DIO6 и DIO7 ШИМ нет, а у 1264 есть. Поэтому прописываем адреса регистров ШИМ для ATMEGA1264P. В файле arduino_644.h меняем:
#define DIO6_PWM NULL
#define DIO7_PWM NULL

на:
#define DIO6_PWM &OCR3AL
#define DIO7_PWM &OCR3BL

Чтобы протестировать работу вентилятора подключитесь к принтеру при помощи Pronterface или другой программы, которая позволяет вручную посылать команды принтеру и последовательно отправьте:
M106 S255 // включить вентилятор на полную мощность
M106 S128 // убавить скорость M106 S0 // выключить вентилятор

Если вы перепутаете полярность при подключении вентилятора, то он не будет крутиться. Поэтому если вентилятор не заработал попробуете поменять провода питания местами. Следует упомянуть, что про подключение вентилятора к Gen7 уже есть отличная статья с картинками на французском, но в ней не написано про изменения в прошивке для работы ШИМ, поэтому я продублировал здесь часть описания.
Ну вот, самое сложное позади осталось включить управление вентилятором в вашем любимом слайсере моделей и все готово. За детальным описанием того, как это сделать я отправлю Вас к документации на Ваш слайсер.

Обратные ссылки(0)

Обратные ссылки для данной записи

Комментарии (0)

RSS канал комментариев

Написать комментарий

Вы должны зарегистироваться или авторизоваться, чтобы добавлять комментарии.

busy