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。


同時我也把 X軸安裝座從原來只很粗糙的列印件改成全為鋁合金材質,從對岸購買還要約台幣快五百元,算是不便宜了,但好處就是結構設為穩定,且一旦能為其設計熱端、風扇、近接開關等 3D連接座 (Mount)模型,會相對很有彈性可以抽換。
Inductive Sensor Holder

還有我也把 E3D v5 改為 E3D v6 (遠程)噴頭模組,散熱與堵塞問題大幅降低,另外抽換料也相對容易許多。(還有,現在對岸大都賣的是 E3D v6 相關零組件,成本也低上很多。)
E3D v6

遠端送料所需組件

其實近端改遠端不太需要花上太多升級費用,主要就是有一個遠端的擠出機 (主要我是使用 1.75mm 線材),以及一條約100 cm 以內左右的鐵氟龍 (PTFE)管,這樣就夠了。(當然,噴頭組也要能支援遠端送料進入時的快接頭。)

關於遠端擠出機的安裝與設定相關說明,國外這部 Youtube 影片介紹得甚為詳細。

經濟一些,如上影片擠出機也可以是3D列印件,模型檔可以從 Thingiverse 搜尋「Bowden Extruder」就能找出一堆。不過這類要求會相對比較需要精確的運作,我還是採口碑較好的擠出機產品會覺得比較有信心。

一開始我是購買 Bulldog 鬥牛犬全金屬擠出機套件,運作上其實挺不錯,也真的穩定。
Prusa i3 改遠端送料

Prusa i3 改遠端送料

但我覺得它內附的擠出彈簧太硬了些,導致我要抽換料時要很用力才能扳開,這對我可挺困擾的。
Prusa i3 改遠端送料

恰巧在農曆年時到我家附近的 3DPRT 工作室購買一些3D相關料件時,看到這款 E3D Titan 擠出機,好像不錯的樣子,就順手買一只回來試看看。
E3D Titan

雖然它是塑膠用料,但我個人用起來卻還蠻順手的,尤其我要抽換料相當方便,所以就改換這款擠出機。其實兩者我覺得差別不太大,當然未來就是因為齒輪轉速比不同,需要在 Marlin 韌體內更改擠出的脈衝,使之擠出料量是正確的即可。

各類連接座列印件

擠出機安裝這些都挺簡單的,在 Marlin 內的設定也簡單。對我永遠最大的挑戰仍是要構思如何能連結到機構本身的安裝座 (Mount or Holder)。

擠出機還好,我買的那款泰坦擠出機有內附了一個與電機馬達連接的安裝座,用四顆M3螺絲把兩者鎖住固定後,再用M4螺絲固定至鋁柱內的T型螺母,我甚至就乾脆放到鋁架最上方,這樣進、出料都相當方便。
Prusa i3 改遠端送料

Prusa i3 改遠端送料

至於包括 E3D v6 熱端組 (尤其是針對散熱頭的連接部分)、熱端/列印件風扇、近接開關等,都需要自行利用 3D繪圖軟體 (我主要是使用 123D Design)設計,使其可以能連接到所購置的 X軸鋁合金安裝座。

吼,我可是花了好幾天設計、列印、修正,這樣來回了好幾次才逐一可以固定住主要的 E3D 熱端模組。
Prusa i3 改遠端送料

連後面的螺母也要細心考量採以埋入式方式。
Prusa i3 改遠端送料

然後再設計給近接開關的連接座,一開始是設計在前端,後來位置不妥而又改設計置於側端。
Prusa i3 改遠端送料

然後針對散熱頭與列印件的風扇設計連結座 (fan duct)。
Prusa i3 改遠端送料

總算設計出稍具模組化的各類連接座 (holder or mount),但其實一開始只是堪用而已,尤其是安裝至 E3D 散熱頭的風扇列印件結構並不穩定。
Prusa i3 改遠端送料

就這樣逐漸修正、改進、調整、測試,經過好幾個版本的演進,總算在列印的品質、穩定度與維護性得到較好的平衡。
Prusa i3 改遠端送料

不過最近因覺得自動調平功能甚有問題,還有列印件風扇散熱效果不如預期,所以這些都還再持續調整改進中。

對了,關於Z軸的擠出量距離的校正與設定問題,就另篇再簡單分享下心得。

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