Prusa i3 從近端改為遠端送料方式

先瞧下我的 Prusa i3 ,改採遠端送料大致的模樣。這並非是定案的圖片,至今仍在持續調整修正中。
Prusa i3 改遠端送料

Prusa i3 改遠端送料

Prusa i3 改遠端送料

Prusa i3 套件幾乎預設都是採近端 (Direct)送料方式,因為機構簡單容易組裝。但最令人詬病的就是讓 X軸負擔沉重 (因為還要加上電機馬達的重量),如此會大幅降低打印的速度,且相對打印會較不穩定。

總之我個人非常不喜歡這種近端送料的方式。我的經驗是X軸安裝座因為是列印件打印又負擔沉重,所以會導致熱端 (Hotend)會歪斜,使得校正 (calibration)與打印會不準確。還有一個更大的問題是,我這台超廉價的 Prusa i3 套件預設採用的 E3D v5 噴頭組,採這類近端送料方式,很容易就會喉管堵塞在散熱管處,要清理起來相當麻煩。
Prusa i3 改遠端送料

關於近端與遠端的相對優缺點,可此參閱這篇原文,寫得甚好:Direct Drive vs Bowden Extruder Guide and Calibration Tips

反正我改機第一件首要目標就是增加自動底床調平 (Auto bed leveling)功能,然後第二件就是迫不及待將之從近端 (Direct)改為遠端 (Bowden)的送料結構。

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Prusa i3 自動調平設定—Marlin 設定與校正

先瞧下個人所錄製關於使用電感式近接開關的自動調平影片。

關於硬體與電路安裝部分,已於:Prusa i3 自動調平設定—硬體與電路部分 一文分享。

從硬體、電路至 Marlin 設定,國外這一篇文章寫得甚好:Enable Auto Leveling for your 3D Printer with an inductive sensor (Marlin Firmware)

Marlin 設定

關於 Marlin 韌體 (firmware)的版本,這裡我是採用國內先進熱心所修改之繁體中文版 Marlin-1.1.0-RC8 (繁體中文+雷射控制顯示)。當然要先在 PC 上安裝 Arduino IDE (我都是下載最新版本使用),並連接 USB 線至 3D印表機,然後編輯修改 Marlin 設定後再上傳至 Arduino Mega 2560 + RAMPS1.4 主板上。

基本安裝與簡單設定可參考:Arduino IDE 1.0.6 安裝使用 及 Marlin Configuration.h 預覽;關於 Marlin 的設定說明,可參考:Marlin 固件的配置說明

這裡我只針對個人關於自動調平設定的摘記。

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Prusa i3 自動調平設定—硬體與電路部分

先瞧下目前已安裝至新改成遠端送料X軸安裝座的近接開關,這是歷經了10來次改版後的樣子,還在持續修訂中。:)
(注意下,如圖這風扇是裝反了,應該是有圖樣這面朝內吹才對。)
Inductive Sensor Holder

自動調平,正確的英文名應該是「Auto Bed Leveling (自動底床調整)」,目的是可以自動探測噴頭在底床不同位置 (如上左下右)時與底床的位移距離,使之得以在後續的打印過程中,動態調整Z軸的高度,達成讓第一層的打印平坦順利 (第一層打印成功,一大半後續的打印就沒啥問題了。)

讓 Prusa i3 具有自動調平功能,主要就是兩大重點:

  1. 硬體與電路的安裝
  2. Marlin 設定與校正

這裡就先簡單聊下硬體與電路的安裝部分,Marlin 設定留待另一篇分享。

硬體與電路部分主要有三個重點:
1. 選購可感應底床位置的近接開關。
2. 打印一個可以 Hold 住近接開關並盡量靠近噴頭處的列印件。
3. 接線到電路板 (Ramps 1.4)的限位開關腳位。

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兩個多月來利用 Prusa i3 打印的3D列印成品

** 可參觀 Flick 相簿-3D打印成品 **

自 Prusa i3 組裝好這兩個多月,陸續也打印了好幾件 3D列印成品。絕大部分是從 Thingiverse 3DP社群下載的。另外我也自行利用 123D Design,設計了近接開關座、E3D v6 熱端座、風罩等,強化升級我的 Prusa i3 (這才是 Reprap 精神,自造自改善),不過仍持續改版測試中,所以並未上傳到該網站上。

先瞧瞧最近總算把這件縷空的小豬撲滿 (Piggy Bank)給打印出來了。這個需要控制好抽絲的參數,以及要有專門吹列印件的風扇/風罩,而且一打印時間至少6,7個小時跑不掉。
3D 列印作品

3D 列印作品

好啦,再來大概介紹下從一開始陸續兩個多月來的打印成品。

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讓 3D 印表機大幅降低共振噪聲的好利器—自列印震動隔離墊

我的 Prusa i3 剛組裝好時,在打印一個要耗費七個小時的小豬撲滿,晚上開始,要到半夜三點才能打印完成。我是把 3D 印表機都擺置在我家最頂樓儲藏間,想說隔一個層樓應該聲音不致穿透下來吧?結果印到晚上11點多時,我家妹妹 (小女兒)氣呼呼的對我吼叫,她對聲音超敏感的,一點都無法忍受,更何況那種軋軋聲?! (我對聲音並無所謂,怎麼大聲我都能睡得著。)

這麻煩了,我家妹妹因此還與我冷戰一個星期不講話。晚上超過七點後我也不敢再打印,超怕得罪這小惡魔。這讓我極為苦惱,3D印表機就是要讓它一直印一直印 ⋯,這樣才能發揮最高效率。尤其是讓它可以在半夜超時打印10來個鐘頭,醒來後就能看到已經打印好的作品,這可是會挺開心的。

我在儲物架上加墊了磁磚與塑膠墊,但效果有限,隔一層樓仍可以聽得到聲音。我當然也大量透過爬文研究3D印表機打印時的噪聲成因,包括電機馬達驅動器的更換考量 (從 A4988 to DRV 8825)。但我判斷好像並非是那種電機驅動時的噪聲,而是比較偏向機械結構的共振聲問題。

所以,我本來還準備去後火車站找那種隔音材料,然後用紙箱給包覆起來。到後來甚至還訂購了一組鍍鉻電鍍的層架,乾脆把它搬移出儲藏間,放到另一處地方。真的若這樣還是不行的話,不得已我甚至考慮外租一個工作室,但那要花上好一筆預算,以現在來說這些算是業餘興趣,沒有創造金流就耗費這些,費時費工又耗錢,實在說不過去。

唉,反正那兩三天很苦惱,還真不知該怎辦?!

因緣際會,想說去這個 3D 列印作品分享社群的指標網站 Thingiverse,看看別人有無類似的困擾,然後又是如何解決的。還真有人有一樣的問題,而且解決方案竟是意外的簡單:打印個震動隔離墊放置在打印機底座下就可以解決共振噪音問題!
3D 列印作品
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Prusa i3 改裝心得紀錄與分享-加裝熱床繼電器電路

一開始組好 Prusa i3 沒多久,就在列印的過程中突然冒起煙來。老天!趕緊拔掉插頭,一開始以為是哪裡短路了,還仔細地檢查電線連接情形,然後又再重新開機,然後又打算要列印時又冒起煙來了,天哪~ Ramps 1.4 控制板上肯定哪裡出了問題。
燒壞的熱床電路板

問了對岸的技術客服,他很淡定的說這一定是 Ramps 板上的 Mos管 燒壞了。啥是 Mos管?如圖那顆黑色上頭帶散熱金屬就是。爬文看了下 Wiki,原來國外叫做 Mosfet,學名稱為金屬氧化物半導體場效電晶體 (真長)。
熱床電路加裝繼電器

怎麼辦?當然就是買一顆新的,然後解焊燒壞的那顆再焊上新的。這次因為有熱風槍與恆溫電烙鐵等利器,解焊總算成功! (但也花了有一個小時,手殘。)

不過爬文研究同時也發現,國外網友也是一堆玩家有這問題,就是當要加熱熱床溫度過高時就很容易燒壞,大致推論就是使用了廉價的大陸製元件所衍生的問題。解決方式有多種,當然可以替換更高品質的 Mosfet 元件,或者加裝個繼電器 (Relay)就可以解決這個問題了,可以參考這一篇:Add a relay for your PCB heated bed.
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