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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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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Prusa i3 組裝簡單分享與記錄—電路安裝部分

3D 印表機的大腦就是電路控制主板。絕大部分開源的機種,係以同是開源硬體 Arduino Mega 2560 + Ramps 1.4 (Shield)作為控制板。而燒入韌體的開源軟體則主要為 Marlin,它就是 3D列印時的核心系統。

A4988 驅動器共四個,分別控制 X,Y,Z (兩個電機馬達並聯),E (擠出機)軸電機馬達。這裡大概就是注意下 A4988 的驅動電流調整,不過我是買整組套件,所以也沒特別注意電流,裝上就可以直接用了。

電路說安裝是很容易,但只要有一個地方插錯位置,很容易就會冒煙燒壞某些元件。截至現在我已經燒掉過一個 Mosfet 管、AMS1117 穩壓 IC,這些手殘的經驗後續會另文分享之。
Prusa i3 3D 印表機

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Prusa i3 鋁擠型組裝簡單分享與紀錄-結構部分

購買對岸的 3D印表機套件,最讓人受不了的地方就是文件相當之簡陋,我兩台3D印表機套件都是這樣,必須自行再佐以其它的參考文件與時時要與販售該套件的客服詢問。

而我組裝的這台 Prusa i3 甚至只有貼圖,連文字說明都沒有的。但又很矛盾的是,你要是透過 阿里旺旺或QQ群,他們總是能不慍不火的回應你。而且我猜他們遇到的問題大都很類似的,但卻又不嫌這樣很煩人?!我就是納悶為什麼他們不把這些常見的問題寫成文字說明呢?

總之,我就是隨時在組裝時會時常去提問確認的;另外因為類 Prusa i3 的文件其實倒挺多的,參考資源也算豐富,所以組裝時是還好,要裝起來是不會太困難的。(不過真正的挑戰是在裝起來以後的調校。)

好啦,組裝過程其實我這邊也只做些簡單的紀錄而已,相關的組裝心得文其實這兩年多來已經挺豐富的了,最多我就是把自己覺得關鍵的地方多作些註記說明,提醒自己。

我這台 Prusa i3 是所謂的「鋁擠型」結構,有別於壓克力,相對來說在列印的時候會穩定許多 (其實就是馬步會紮得比較穩)。但缺點是精度上會比較難調整,因為畢竟非一體成形,所以 X,Y,Z 軸等的對齊得要花些心思。不過我是打算組裝完成後再添加自動調平功能,因為 Prusa i3 系列最難的就是手動調平的功夫了,所以乾脆我就比照 Prusa i3 MK2 已內建自動調平的功能這樣來實行。

這是 2020 歐規的鋁材,對岸許多中低價的3D印表機都採此當成結構的,成本低廉許多。
Prusa i3 3D 印表機

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