Dla tych, którzy nie mieli kontaktu: druk 3D polega z nakładaniem jednej na drugą, kolejnych warstw druku. Problem pojawia się w sytuacji, gdy warstwa musi „zawisnąć” w powietrzu. Czasami da się to rozwiązać „mostami”, ale czasami niezbędne okazują się właśnie podpory, aby kolejnej warstwy nie zmuszać jednak do lewitacji.

Dlaczego temat podpór jest uciążliwy? To zasadniczo bardzo proste – materiał kolejnej warstwy układany na podporze w mniejszym lub większym stopniu łączy się z nią. To powoduje, że podpory trzeba oddzielać od wydruku właściwego po jego zakończeniu. I znowu – czasami oddzielą się bez śladu, a czasami jest to droga przez mękę kończąca się dodatkowo szlifowaniem.

Niektóre firmy produkujące drukarki 3D (np. BambuLab i Prusa) wprowadziły na rynek rozwiązanie pozwalające na druk kolorowy (w zasadzie działa to trochę jak kolorowa klasyczna drukarka – ładuję kilka kolorów tuszu). Tutaj ładuję cztery szpule filamentu PLA w różnych kolorach i mogę w ten sposób uzyskać wydruk zawierający cztery kolory. Urządzenie (nazwijmy je zmieniarką filamentu) w firmie Bambu Lab nosi nazwę Automatic Material System.

Ale można użyć zmieniarki nie tylko do zmiany koloru, ale również materiału! Najbardziej podstawowymi materiałami do druku 3D są PLA i PETG (to takie różne rodzaje . Nie wchodząc w żadne szczegóły – nie łączą się ze sobą. To znaczy, że warstwa PLA położona na warstwie PETG (i odwrotnie) nie połączą się pod wpływem rozgrzanej głowicy drukarki.

A co to oznacza? Można tak wydrukować podpory druku, żeby były z innego materiału niż wydruk właściwy i przy zdejmowaniu po prostu oddzieliły się od niego. A to oznacza, że szansa na to, że przy odłamywaniu podpór połamie się sam wydruk drastycznie spada.

Dla Ciebie, który nie miałeś styczności z technikaliami druku 3D to pikuś, ale to naprawdę świetne rozwiązanie 🙂

Na zdjęciach podstawowa próbka tego o co w ogóle chodzi.

Wynalazłem odkrycie, odkryłem wynalazek!

Zmieniłem drukarkę 3D. Jak pisałem wcześniej (popełniłem na ten temat kilka wpisów – wszystkie znajdziesz w Druk 3D) jakiś czas temu kupiłem drukarkę 3D Ender 3 v2. Od tego czasu kilkukrotnie ją modyfikowałem. Przyszedł jednak moment, w którym potrzebowałem od drukarki precyzji i jakości, której ta (jak się okazuje „przedpotopowa”) drukarka nie była mi w stanie zapewnić.

To wtrącenie dla osób, które chciałyby kręcić nosem na ostatnie zdanie – po prostu przestałem traktować 
drukarkę jako hobby samo w sobie. Teraz traktuję je jako narzędzie.

Wybór padł na Bambu Lab A1 mini. Od pierwszego wydruku jestem niesamowicie zadowolony. Ale nie o tym…

Nowa – stara zabawka

W koncepcyjnych pracach nad „Zaginioną Buławą” (o mojej nowej „zajawce” więcej w Między zawodem, a hobby) pojawił się wątek, w którym potrzebuję plotera potrafiącego pisać w notatniku. Innymi słowy chcę mieć możliwość wykonania rysunku lub napisania tekstu, wielokrotnie, tak aby wyglądał tak samo. I nie chcę tego drukować, a właśnie napisać, naszkicować ołówkiem i długopisem.

Okazało się, że brak plotera był najmniejszym z problemów do przeskoczenia – Ender 3 v2 był wyjątkowo prosty do przerobienia na narzędzie, które potrafi trzymać długopis 🙂

Poniżej filmik z projektem, który idealnie nadaje się do tego co chciałem osiągnąć.

Nie może być za łatwo

Po wstępnym zachwycie nowymi możliwościami (widoczne na zdjęciach) pojawiły się schody. To nie takie proste. Tekst pisany odręcznie ma pewną specyfikę – przede wszystkim nie jest odwzorowaniem żadnego komputerowego fontu. Jest to (z grubsza) linia, po której prowadzony jest przyrząd. Tymczasem wszystkie komputerowe fonty są obrysowe. Nawet jeżeli udają pismo odręczne.

Do plotera, który ma imitować pismo odręczne potrzebuję innego rodzaju liter. Z angielskiego chodzi o stroke fonts czy single-line fonts. 

Różnica w definiowaniu fontu jest tutaj zasadnicza – fonty obrysowe definiowane są przez ich kontury (wypełnione w środku), fonty liniowe to zestaw linii i krzywych ze zdefiniowaną ich grubością.

Trzeba było tak od razu

Zrozumienie tego faktu jest dla mnie przełomowe. Wcześniej próbowałem zamieniać tekst pisany różnymi fontami wyglądającymi na pismo odręczne, na kody sterujące dla plotera. Dawało to odwzorowanie liter, ale do klasycznego pisma ciężko było to porównywać. Gdy wiem już czego szukam, będzie zdecydowanie łatwiej.

Pierwsze próby są obiecujące – pismo wygląda dobrze na ekranie, a ploter wypisuje litery tak jak wyglądałyby po ręcznym napisaniu ich długopisem. Oczywiście – wszystko jest doskonale powtarzalne i za ładne, ale coś za coś 🙂

Teraz kolejne wyzwanie – albo znaleźć fonty single-line z polskimi znakami, albo samemu je zrobić.

Podtytuł: Kabaret Potem, Trąbka dla gubernatora, Artur ściemnia, że odkrył płyn na niewidzialność.
Grafika nagłówkowa: https://pixabay.com/photos/bulb-light-idea-electricity-energy-5258341/

Precyzja ruchu i kolejno układające się linie potrafią zahipnotyzować. Ale czy na pewno drukarka jest tutaj najważniejsza?

Technologia druku 3D została wynaleziona około 50 lat temu. Technologia FDM (czyli druk przyrostowy, warstwa po warstwie, z topionego materiału) została opatentowana jeszcze w wieku XX, a dzisiejszy boom na bardziej dostępny druk 3D (przez bardziej dostępny rozumiem tutaj tańszy, a przez to możliwy do użycia przez hobbystów) wynika z wygaśnięcia tego patentu.

Drukarki są gorsze i lepsze. Moja (Ender 3v2) nie należy do najlepszych. Jest za to jedną z najbardziej popularnych i przez to podatnych na wszelkiego rodzaju modyfikacje usprawniające. Rynkowym liderem (jeżeli chodzi o jakość druku w tej technologii) wydają się być drukarki firmy Prusa.

Każda z drukarek działa na bardzo podobnej (jeśli nie identycznej) zasadzie. Materiał trzeba roztopić, a następnie ułożyć w warstwy w ten czy inny sposób, aby ostatecznie otrzymać zaprojektowany obiekt.

Ale czy drukarka to wszystko?

Hipnotyzująca praca drukarki nie wynika jednak z niej samej, a z tego jak prowadzona jest głowica. To z kolei wynika nie tylko z samego projektu. Ogromny wpływ na to jak będzie ostatecznie wyglądał wydruk, a nawet na to ile czasu zajmie jego powstanie ma slicer.

Co to takiego? Slicer to oprogramowanie, którego zadaniem jest „pocięcie” obiektu 3D na warstwy (stąd nazwa – „slicer” czyli „krajalnica” :)) i przetworzenie ich na zestaw komend sterujących drukarką. Z jednej strony wkładamy plik 3D, z drugiej wyskakuje tzw. „G-code” czyli komendy sterujące głowicą, ekstruderem, silnikami krokowymi obsługującymi osie drukarki, wentylatorami.

Dostępnych jest co najmniej kilka programów tego typu. Swoją przygodę zacząłem od programu Cura, aktualnie używam Prusa Slicer. To co potrafią można by określić jako magię :), gdyby nie to, że ich działanie to implementacja wielu, naprawdę wielu prac naukowych. W kolejnych wersjach programów implementowane są algorytmy matematyczne opisywane w artykułach naukowców, którzy opracowali na przykład tzw. „lightning infill”.

Druk 3D w dużej mierze opiera się na takim wypełnieniu obiektu, które z jednej strony zapewni jego wymaganą wytrzymałość i sztywność, a z drugiej zredukuje ilość potrzebnego materiału i czas samego druku. Wydruki 3D bardzo rzadko są całkowicie wypełnione, na ogół wewnątrz ułożony został jakiś geometryczny wzór. „Lightning infill” to wypełnienie redukujące wypełnienie niemal do zera, pozwalające na nadrukowywanie kolejnych warstw przy użyciu podpór w kształcie „drzewek” (nadaje się np. do dużych obiektów, gdzie całkiem nieistotna jest ich wytrzymałość).

A niby matematyka już się skończyła…

Foto: lppicture/Pixabay

Płyta główna

Droga do ciszy od tamtego czasu prowadziła przez kilka zakrętów. Drugim wentylatorem do wymiany był ten odpowiedzialny za chłodzenie płyty głównej. W sumie sprawa prosta – maleństwo umieszczone w oryginalnym zestawie nie mogło chodzić cicho. Zastosowanie znalazł tu cichy wentylator 80mm Sunona.

To jednak okazało się procesem… wieloetapowym. Wentylator nie mieścił się w oryginalnej obudowie płyty głównej (jest za wysoki), stąd konieczność zmiany obudowy. Obudowa zwiększa wysokość drukarki (tak samo jak w przypadku wentylatora zasilacza) czyli potrzebne było podwyższenie drukarki. Czas w końcu napisać jak to się robi w światku druku 3D a’la Ender.

Rozwiązań jest oczywiście kilka, ale jednym z ciekawszych jest użycie do tego piłek do squasha. Tak, tak. Tych małych gumowych, które odbija się w zamkniętym pomieszczeniu o ścianę. Polecanymi do tego zastosowania są piłki z dwiema żółtymi kropkami (tzw. piłki turniejowe, wolne, dla zaawansowanych graczy). Oczywiście piłek nie przykleja się do ramy drukarki, a umieszcza w odpowiednich, specjalnie przygotowanych nóżkach. Całe szczęście nóżki te można wydrukować (w końcu to drukarka 3D), tak samo zresztą jak nową obudowę płyty głównej, która jest już właściwa do umieszczenia nowego wentylatora.

Zmiana tego wentylatora to krok numer dwa. Teraz przyszedł czas na kroki trzeci i czwarty.

Hot-end i chłodzenie wydruku

Gdy wentylatory dostępne „od spodu” zostały już wymienione pozostały już tylko dwa. Jeden odpowiada za chłodzenie hot-endu (bloku grzejnego, który odpowiada za topienie filamentu), drugi za chłodzenie wydruku, ale włącza się w zależności od używanego do druku materiału.

Myślałem o tym, aby poprawić chłodzenie poprzez zastosowanie cichszego wentylatora do hot-endu o większej wydajności (w miejsce fabrycznego 40×10 wstawić 40×20) oraz zastosować dwa wentylatory (tzw. „blowery” 50×15) do chłodzenia wydruku. Zdążyłem nawet wydrukować nową konstrukcję do mocowania wentylatorów. Niestety – okazało się, że dostępność „blowerów” na rynku była zerowa. Znalazłem układ chłodzący, który pozwalał na zastosowanie dwóch wentylatorów 40×20 (Briss Moto). Więcej – udało mi się je nawet kupić. Ponownie wybór padł na firmę Sunon. Wydrukowałem, skręciłem, podłączyłem, polutowałem co trzeba i… zaczęło działać! Efektem było spore wyciszenie drukowania.

Kilka miesięcy później

Drukowanie z nowymi wentylatorami nie należało może do przyjemności, ale przynajmniej nie trzeba było siedzieć w nausznikach ochronnych. Zacząłem myśleć o nowym projekcie, do którego części trzeba będzie drukować i druk ten nie będzie trwał godzinę czy dwie. W ten sposób wrócił temat głośności. Potrzebuję drukarki, która będzie mogła robić swoje, gdy ja będę siedział w tym samym pomieszczeniu i programował. Słowem – musi być niemal bezgłośnie.

Szykując się do pierwszej wymiany wentylatorów (na Sunony) przekopałem się chyba przez wszystkie materiały na YT i w serwisach branżowych opisujące wyciszanie Endera. Znalazłem wtedy powszechnie dostępne informacje, że najcichszym rozwiązaniem są wentylatory Noctua. Wtedy zdecydowałem się na inne, bo przekonał mnie materiał mówiący o przepływie powietrza, zachowaniu wentylatorów 24-woltowych itd. Ważna była też prostota – Ender 3 v2 steruje wentylatorami za pomocą 24 woltów, a Noctua to wentylatory dwunastowoltowe – ich sterowanie wymaga obniżenia napięcia za pomocą przetwornic.

Po nabyciu pewnego doświadczenia i okrzepnięciu drukarki stwierdziłem, że stopień komplikacji montażu nowych wiatraczków jest do przyjęcia.

Kupiłem wentylatory, przetwornice step-down. Wydrukowałem obudowy na przetwornice. Poprzecinałem przewody i połączyłem co trzeba. W międzyczasie znowu musiałem grzebać w spodzie drukarki. Ale jest efekt!

Drukarka podczas druku jest cichsza niż mała drukarka atramentowa. Nie jest bezgłośna, ale wytwarzany przez nią szum w najmniejszym stopniu nie przeszkadza w pracy. Tym samym zakończył się proces wyciszania drukarki, ciszej się już nie da.

Podsumowanie 

Dochodzenie do ciszy zajęło pół roku i wymagało kilku kroków:

1. Wyciszenie chłodzenia zasilania (nowa pokrywa zasilacza i duży, cichy wentylator komputerowy);
2. Wyciszenie chłodzenia płyty głównej (nowa obudowa płyty i wentylator Sunon 80mm);
3. Pierwsze wyciszenie wentylatorów hot-endu i wydruku (nowy układ chłodzenia, wentylatory Sunon 40×20);
4. Drugie wyciszenie wentylatorów hot-endu i wydruku (przetwornice step-down i wentylatory Noctua 40×20).

Z dzisiejszej perspektywy zdecydowanie można było pominąć wentylatory Sunon 40×20 i od razu zainwestować w Noctua. Cóż – widocznie musiałem opatrzeć się z tematem. Teraz czas na nowy materiał do druku – PETG.

Zdjęcie wiodące: https://unsplash.com/photos/1MZ9JjAXg1E 

Szperając po YT spotkałem się z filmem przedstawiającym problem, który zaobserwowałem też u siebie w drukarce. Chodzi o ruch rurki teflonowej, która występuje w ekstruderze typu Bowden znajdującym się w standardowej konfiguracji E3v2. Problem powstaje wtedy, gdy złącze przytrzymujące rurkę wyrabia się i przestaje trzymać ją w miejscu. Niestety, u mnie problem ten pojawił się bardzo szybko (a może występował od samego początku?).

Na samym początku poniższego filmu przedstawiony jest ten kłopot.

Efektem braku sztywności połączenia rurki z ekstruderem jest nieprawidłowe podawanie filamentu do głowicy drukującej. Nieprawidłowości nie są katastrofalne, ale mogą istotnie wpłynąć na jakość wydruku. Pojawia się problem z angielska nazywany Z-wobble, czyli niewielkie przesuwanie kolejnych warstw w stosunku do ich planowanego położenia (innym potencjalnym powodem tej wady wydruków może być śruba osi Z, ale to temat na inny wpis).

Na powyższym filmie, poza prezentacją problemu, znajduje się również propozycja jego rozwiązania. Jeżeli trafiłeś na tę stronę bo „też tak masz”, następne zdanie jest właśnie do Ciebie. Nie rób tego co pokazuje film.

Rozwiązanie? Niestety nie

Próbowałem rozwiązać problem drukując uzupełniające złącze z PLA według projektu pobranego z thingiverse.com (projektów podobnych do tego pokazywanego w filmie jest tam co najmniej kilka, ale celowo nie wrzucam tu linku, żeby nie powielać złych rozwiązań). Jak już w końcu udało mi się zakręcić je odpowiednio mocno, po kilku wydrukach i tak okazało się, że teflon wysuwa się z zacisku (w końcu to teflon – jeden z najbardziej śliskich materiałów). Zakręciłem więc jeszcze mocniej. Wystarczyło chyba na dwa tygodnie.

Przy jednym z kolejnych wydruków spotkała mnie niemiła niespodzianka. Złącze nie wytrzymało naprężeń jakie występują przy pracy filamentu wewnątrz rurki i pękło. Niestety w dość kiepskim momencie – wydruk był już dosyć zaawansowany.

Nie zdecydowałem się na rozwiązanie z filmu (rozbudowania zacisku o dodatkowy element) z dwóch powodów. Po pierwsze złącze drukowane już przed tą modyfikacją wygląda absurdalnie. Po drugie tego typu rozwiązanie (także to, które wydrukowałem wcześniej i które nie wytrzymało) wprowadza usztywnienie do całego połączenia, a założeniem ekstrudera typu Bowden jest właśnie jego elastyczność. Dzięki tej elastyczności prowadzenie filamentu wewnątrz rurki nie wymaga od ekstrudera nadmiernego wysiłku.

Rozwiązanie? Tym razem tak!

Doszedłem do wniosku, że ktoś musiał już to rozwiązać w jakiś elegancki sposób. Wytrzymały i nieskomplikowany. I nie pomyliłem się. „Złączka zakręcana bezluzowa do ekstrudera Ender” – tak nazywa się to rozwiązanie. Dwa dni później miałem już jedną sztukę u siebie. Montaż okazał się nieco… śliski 😉 W końcu trzeba było wcisnąć to maleństwo w teflonową rurkę. Ostatecznie po delikatnym potraktowaniu wlotu rurki śrubokrętem krzyżakowym, całość została skręcona i przykręcona do ekstrudera. I słuch po problemie zaginął.

P. S. Fotkę z ostatecznej konstrukcji dorzucę jak tylko nie zapomnę.

Zdjęcie z nagłówka – Karl Hörnfeldt @unsplash

Drukarka po kilku dniach przestała być dla mnie „nowym sprzętem” (nie wiem czy też tak macie, ale do pierwszej rysy sprzęty są nowe i „zadbane”). Nie z powodu tego, że coś się z nią stało. Nie. Zaczęła mnie irytować jej głośność. Wentylatory „wyły” niemiłosiernie.

Zacząłem analizę. Moja drukarka ma cztery wentylatory. Dwa to wentylator chłodzący wydruk oraz wentylator chłodzący hotend zamontowane na karetce poruszającej się nad stołem roboczym.

Dwa wentylatory znajdują się również w elektronice zamontowanej pod stołem roboczym. Jeden wentylator odpowiada za chłodzenie płyty głównej. Zadaniem drugiego jest chłodzenie zasilacza.

Główny winny

Dwa górne wentylatory zostawiłem na później, wentylator płyty głównej również. Zająłem się chłodzeniem zasilania.

Na pierwszym zdjęciu znajduje czarna maskownica obudowy wentylatora. Jak widać – z wyciętymi otworami na wprowadzenie powietrza.

Drugie zdjęcie pokazuje, dlaczego wentylator zasilacza jest głównym winnym głośności drukarki.

Zasada działania każdego wentylatora zakłada, że powietrze musi być wprowadzane do chłodzonego miejsca, ale również musi mieć możliwość jego opuszczenia. Musi mieć zatem otwory wylotowe. Na zdjęciu drugim jasno widać, że sam zasilacz posiada zarówno otwory wlotowe, jak i wylotowe. Niestety, projektant maskownicy zasilacza nie uwzględnił otworów wylotowych pokrywających się z otworami zasilacza. Powietrze wprowadzone przez wentylator nie miało którędy opuszczać układu, a co za tym idzie nie działał efekt chłodzący. Temperatura nie spadała, w związku z czym chłodzenie dostawało sygnał – potrzebne więcej powietrza. Więcej powietrza, czyli więcej obrotów wentylatora. Więcej obrotów, czyli głośniej.

Usunięcie maskownicy poskutkowało od razu.

A teraz wymieniamy

Zastosowane w Enderze wentylatory nie są górnolotne. Nie dość, że są małe – mała średnica i grubość, to również nie najlepszej jakości. A zasada jest prosta – im większa średnica i grubość wentylatora tym większy przepływ powietrze przy tych samych obrotach. Słowem lepsze chłodzenie przy mniejszej głośności.

W przypadku wentylatora w zasilaczu zmiana z 40mm na 120mm średnicy i z 10mm na 30mm grubości to kolosalna różnica. Wentylator komputerowy z rodziny cichych po zamontowaniu jest w zasadzie bezgłośny. Żeby go zamontować trzeba było wydrukować nową osłonę zasilacza, ale Thingiverse dostarczył odpowiedniego projektu.

Jedno „ale”…

Ciężko jest wcisnąć wentylator o grubości 30mm w miejsce, gdzie wcześniej znajdował się taki centymetrowy. Zmiana osłony zasilacza zapewniła miejsce do montażu na szerokość, ale żeby wcisnąć nowy wentylator „na wysokość” trzeba było podnieść całą drukarkę. Ale o tym już następnym razem.

Wybrałem nawet drukarkę – Artillery Genius Pro. Niestety – nie dało się jej kupić. Podobno jest genialna, ale… jak się nie ma co się lubi, to się lubi co się ma. Okazało się, że to też jest problem. Założyłem, że drukarka ma mieć polską gwarancję, zapisałem się na listę oczekujących w sklepie internetowym (planowana dostawa pod koniec listopada 2021). Dwa dni później dostałem maila o dostępności drukarki w sklepie. Wszedłem na stronę i od razu kupiłem. Następnego dnia (po 20 godzinach) rozeszło się wszystkie 20 sztuk.

Dwa dni później kurier dostarczył paczkę. W środku Ender 3 V2 – drukarka 3D, która zebrała mnóstwo pozytywnych opinii w sieci (to chyba najczęściej recenzowana drukarka w sieci, oczywiście to trochę podejrzane, ale co tam). Nie jest to nowość na rynku, zdążyła się zbudować już spora społeczność użytkowników, którzy dzielą się rozwiązaniami najczęściej występujących problemów.

Problemów – no właśnie. Ten próg cenowy to nie drukarki, które pozwalają na beztroskie wydruki. To narzędzia, które pozwalają drukować w 3D, ale wymagają poznania procesu druku. Jeżeli założenie kupującego to po prostu wydruk to niestety – trzeba wybrać coś znacznie droższego. Wybór Endera 3 V2 to decyzja o nowym hobby. I albo się trafi, albo nie.

Podpowiedź – jeżeli nie masz ani krzty zacięcia inżynierskiego, to hobby nie jest dla Ciebie.

Najpierw mnie złóż

Instrukcja dostarczona wraz z drukarką co prawda chyba daje pogląd na to, które części należy połączyć w jaki sposób, jednak nie należy na tym poprzestawać. Jak pisałem wcześniej, przed zakupem miałem przeglądniętą połowę YouTuba. W przypadku drukarek do samodzielnego montażu jakość jego wykonania naprawdę ma znaczenie – nierówno skręcone elementy skutkują później dziwnymi efektami w wydrukach. W opiniach w sieci znalazłem poradę, żeby przy składaniu posiłkować się filmem z kanału ruiraptor (https://www.youtube.com/watch?v=nSqyjbKZ8BU). Faktycznie – po kolei i w szczegółach przedstawił on sposób montażu, wraz z występującymi problemami.

Wersja hardcore to na przykład drukarki Anet – tam dopiero trzeba się „naskładać”.

Ta da!

Po złożeniu drukarki w zasadzie była ona gotowa do pracy. Na karcie microSD dostarczonej wraz z nią znalazły się dwa wydruki testowe. Piesek wyszedł niczego sobie…

Przygoda dopiero się zaczyna

Wraz z tym jak radzę sobie trochę lepiej napiszę tutaj o kilku wnioskach dotyczących tego, co trzeba zrobić użytkując Ender’a 3 V2.