IterStella

Дорогие друзья приветствую! Эта статья посвящена факторам так или иначе приводящим к смещению слоев в 3Д печати. Но перед началом вспомним немного теории о шаговом двигателе. Это важно для полноценной картины происходящего.

И так, драйвер на плате подает ток на обмотку двигателя, вызывая фиксацию ротора. Последовательная активация обмоток двигателя вызывает дискретное угловое перемещение ротора которую мы воспринимаем как вращение вала. Вал передает вращение на шкив, который переходит в линейное движение ремней. А они приводят в движение кинематику принтера.

У каждого двигателя есть крутящий момент. У разных моделей двигателей крутящий момент разный. Простыми словами крутящий момент двигателя выражается в том, какое он может выдержать усилие, пока ротор остается в зафиксированном положении, благодаря магнитному полю. Если сила магнитного поля недостаточна для удержания ротора, то он начинает проворачиваться. В итоге случаи, когда в смещении слоев виноват двигатель + драйвер чаще всего связаны с тем, что крутящий момент двигателя недостаточен, чтобы смогло произойти угловое перемещение, что и приводит к пропуску шагов. А так как драйвер на двигатель посылает ток вслепую (для обратной связи нужен энкодер), то принтер и не знает что произошел пропуск на роторе. А следовательно вал не довернулся и экструдер не дошел до нужной координаты. И когда мы смотрим на печать, для нас это выглядит как смещение по одной из осей. Кстати у кинематики coreXY смещение происходит по диагонали.

Так вот для правильной работы крутящий момент двигателя должен преодолевать всю сумму факторов противодействующих вращению вала в виде трения, заедания, перегрева мотора, высоких ускорений и так далее. Именно об этих факторах мы и поговорим.

1) Смещение при перегреве двигателя. Из-за того что КПД ни одного двигателя не может быть сто процентов, часть тока, который подается на двигатель преобразуется в его нагрев. Во время нагрева двигателя он теряет силу крутящего момента. Поэтому ситуация может выглядеть так - вы поставили деталь на печать, все замечательно печаталось несколько часов и вдруг произошло смещение. Это может быть связано с тем, что двигатель постепенно нагревался и через некоторое время его крутящий момент упал настолько, что он не смог преодолевать всю сумму действующих на него сопротивлений. Часть компании при изготовлении двигателей отталкиваются от стандартов национальной ассоциации производителей электрооборудования. сокращенно - NEMA (National Electrical Manufacturers Association). У них существует линейка пределов температур в 105/130/155/180 градусов. Но это не значит что все производители строго придерживаются их температурным стандартам. Предел нагрева дешевых двигателей может быть существенно ниже. Можно найти в продаже двигатели с рабочей температурой не выше 65 или даже 50 градусов. Поэтому если есть возможность, лучше ознакомиться с технической спецификацией ваших двигателей (найти datasheet можно по модели двигателя), чтобы понимать выше какой температуры крутящий момент начнет существенно уменьшаться. Если технической спецификации нет (или нет названия модели двигателя), то можно перестраховаться и например взять температуру в 50 градусов за предел которой не стоит выходить. Для противодействия перегреву на двигатель можно поставить радиатор охлаждения. При совершенно проблемных ситуациях на радиатор можно поставить еще дополнительно кулер. Но это в крайне безвыходных случаях. Почти всегда достаточно только установка радиатора охлаждения. В случае, если вы все же захотите поставить на двигатель кулер, убедитесь чтобы он не выдувал разогретый воздух из зоны печати. Иначе может появиться усадка и вытекающие негативные последствия в виде расслоения детали, поднятия краёв, коробления и так далее.

2) Смещение при перегреве драйвера. Как моторы, так и драйвера греются во время работы принтера. Крутящий момент на двигателе так же падает из-за перегрева драйвера. На драйвера рекомендую всегда ставить радиаторы охлаждения + воздушное охлаждение в виде большого кулера сразу для всех драйверов на плате.

Кстати причина смещения слоёв ещё может быть, если не правильно настроен ток на драйвере. Крутящий момент двигателя зависит как от возможностей самого двигателя, так и от драйвера, а так же от выставленного на нём тока.

3) Смещение из-за высоких ускорений. Рабочий и холостой ход во время печати выглядит следующим образом: сначала из точки А в точку Б происходит ускорение, далее происходит движение на максимальной скорости, далее замедление и остановка в точке Б. Большая часть крутящего момента идёт на преодоление инерции движущихся узлов. Чем выше ускорение и вес движущихся узлов, тем больше нужно приложить крутящего момента. Конечно можно дать простой совет об уменьшении ускорения, но это не выход из ситуации. Кстати схитрить, уменьшив ускорения, но оставив высокую скорость – это так же не то, к чему нужно стремится. Т.к. с малыми ускорениями, но высокой скоростью, принтер не сможет порадовать качественной печатью.

Но если у двигателя изначально заводской крутящий момент не высокий или стоят слабые драйвера, то на таком принтере всё же нельзя ставить высокие ускорения. Не стоит забывать, что Принтер - это станок с ЧПУ и именно человек выставляющий режимы печати в лайсере должен понимать возможности своего принтера.

Вывод здесь следующий – чтобы не было смещений слоёв, не превышайте ускорения, которые ставит производитель принтера по умолчанию.

Если вы не в курсе заводских ограничений, то экспериментировать с ускорениями лучше следующим образом: можно расположить 2 небольшие модели на большом расстоянии друг от друга и сделать несколько тестов, попутно следить за процессом печати. При каждой новой печати в слайсере нужно немного увеличивать значения ускорений. В какой-то момент моторы не смогут корректно работать и произойдёт смещение слоя. Запомните параметры и в будущем не ставьте больше 70-80% от максимально возможного ускорения. Небольшой запас обязательно нужен, т.к. не стоит забывать, что моторы во время работы будут нагреваться до рабочей температуры, немного уменьшая крутящий момент.

Если же вам хочется печатать на более высоких ускорениях, тогда стоит сконцентрировать внимание на том, что может их ограничивать, а именно на: моторах, драйверах, качестве кинематики и жёсткости каркаса принтера. Именно эти 4 пункта могут ограничить повышение ускорений. Какой именно пункт является слабым звеном в системе, зависит от вашего принтера и находится эмпирическим путём наблюдений за печатью, (при повышении ускорений).

Кстати некоторые производители занижают ускорения в самой прошивке и принтер не будет их превышать, даже если в слайсере вы их будите менять. Если у вас как раз такой принтер, а ускорения хочется поставить повыше. Тогда нужно перепрошивать плату, задавая более высокие значения ускорений. Напоминаю что для прошивки платы у вас должна быть исходная прошивка, которую вы можете редактировать. Но всё же перед прошивкой платы рекомендую обдумать всё ли для вас понятно в этой процедуре. И даже если в прошивке принтера всё понятно, всё же задумайтесь по какой причине производитель занизил ускорения. Может быть проблема как раз в том, что сама конструкция принтера со всеми его элементами не сможет выдержать больше тех ограничений, которые заложены производителем. Возможно для повышенных ускорений придётся не только перепрошивать принтер, но например, поставить более мощные моторы или предпринимать какие либо другие действия. Так что хорошо обдумайте все свои шаги.

4) Смещение слоев из-за высокой скорости. Стоит отметить, что крутящий момент большинства моторов резко падает на скоростях выше 200-2000 мм в секунду. Такой разброс скоростей связан с качеством комплектующих двигателя+ качеством его сборки. Поэтому опять же стоит узнать модель двигателя и тщательно ознакомиться с технической спецификацией и далее отталкиваться от заводских характеристик.

5) Смещение из-за тугого движения или заедания кинематики. В этом пункте несколько вариантов. Проблема может быть из-за сухого трения в направляющих. Также это может быть из-за плохо подогнанных или собранных узлов. Через некоторое время кинематика может притереться и сопротивление при движении уменьшится. Но если сборка имеет очень низкое качество, то кинематика будет постоянно ходить туго. Также тугая кинематика может быть связана не только с качеством сборки, но и с качеством самих деталей. Если собирать принтер на низкокачественных линейных подшипниках и валах или низкокачественных рельсовых направляющих, то возможно не только тугое движения, но и заедание, что имеет все те же последствия в виде смещения слоев.

Что можно сделать? При выключенном принтере подвигайте оси вручную. Они должны ходить плавно и без заеданий. Перед этим можно также отключить двигатели от платы, так как без питания, но к подключенной плате двигатели могут добавлять сопротивление при проверке. Если что-либо ходит туго или с заеданием, тогда вам уже самостоятельно придется копать глубже. Это может быть: а) движение на сухую, при отсутствии смазки. б) плохо собранная кинематика в) заедание направляющих г) затирание ремней о борта шкивов д) низкая соосность подшипников е) низкая перпендикулярность направляющих по отношению к друг другу и так далее.

6) Смещение из-за наращивания массы самой детали при печати. Это относится к принтерам, где одна из осей двигает стол на котором печатается деталь. Обычно такую кинематику называют "дрыгостол". И минус такой кинематики в том, что масса стола во время печати постепенно увеличивается. Если например печатается деталь, которая должна весить 1 кг, то именно эта масса добавится к столу на последних часах ее печати. В итоге получается большая масса, которая имеет большую инерцию, а это значит, что и крутящий момент мотора должен быть большим. И не стоит забывать, что при постоянно растущей массе стола, двигатели вдобавок еще и нагреваются. Поэтому при печати больших деталей лучше ставить умеренные ускорения, если вы не уверены в вашем принтере. Ведь смещение слоев таких случаях происходит именно после того, как принтер отпечатает достаточно большую часть детали, пока масса детали вместе со столом не станет критической.

7) Нерациональный подбор мотора и драйвера. Здесь два вида проблемы. Может быть так, что вы поставили мощный драйвер и слабый мотор. В таком случае мотор будет постоянно перегреваться. Такую проблему я встречал с драйверами TMC2208 и TMC2209 + моторы короче 46 мм. Также может быть, что вы поставили мощный мотор, но слабый драйвер. Например драйвер LV8729 хоть и тихий, да и короткий мотор не перегреет, но высокие ускорения на нем достаточно трудно получить. Поэтому стоит ознакомляться с характеристиками, как моторов, так и драйверов. Также важный момент - мотор оси Z и на подаче пластика обычно немного слабее. Иногда драйвера на них могут стоять также другие. Не забывайте об этом когда будете выставлять в слайсеры ускорения.

Итак мы уже прошли 7 пунктов, которые могут привести к смещению слоев. И здесь хочется провести линию раздела от последних четырех. Раздел заключается в том что для решения всех вышеописанных проблем можно поставить энкодер и он будет добавлять пропущенные шаги. А вот проблемы, которые будут описаны далее - на них энкодер повлиять не сможет, так как нежелательные изменения координат будут происходить не из-за двигателей.

8) Смещение из-за того, что в системе ослаб один или несколько узлов. В этом случае смещение слоев выглядит не с резким изменением координат, а "плавноподобно", иногда с возвращением к первоначальным координатам. В этом случае нужно проверять затяжку всех резьбовых соединений той оси, по которой происходит смещение.

9) Смещение при проскальзывании шкива на двигателе. В этом случае нужно просто подтянуть на нем винт.

10) Смещение при слабом натяжении ремней. Если вы не уверены в натяжении, то можно понаблюдать за работой ремня в зоне его контакта со шкивом и если вы увидите как ремень отклоняется от его u-образной траектории и частично теряет зацепление со шкивом, то ремень можно немного подтянуть. Но не перестарайтесь. В противном случае кинематика начнет туго двигаться и вместо проскакивания ремня получится пропуск шагов на двигателе, что приведет опять же к смещению слоя.

11) Биение винта по оси Z. Этот фактор не считается в 3Д печати смещением слоёв, т.к. для него есть отдельный термин - "воблинг" (wobbling ). Но начинающие 3Д любители могут быть не в курсе и искать проблему в смещении слоёв, поэтому я добавил этот пункт так же и эту в статью. Воблинг выражен в повторяющемся мелком рисунке на детали. Рисунок выглядит как небольшое смещение в сторону и возвращение его обратно.

Решением проблемы служит увеличение точности соосности мотора по оси Z и винта на нём. Увеличить точность соосности можно только после того, как вы выясните причину низкой соосности. Причина может быть из-за низкого качества сборки принтера и/или низкого качества винта, а так же низкокачественной муфты (она соединяет двигатель и винт).

Итак это был список главных причин почему может происходить смещение слоев, но стоит подчеркнуть что проблема может быть как в чем-то одном, так и в сумме факторов. Это может быть, например, перегрев моторов + тугая кинематика. А может быть просто плохо натянутые ремни.

Спасибо за внимание, надеюсь материал оказался полезным, желаю вам всего хорошего!

Дорогие друзья приветствую! Эту статью хочется посветить вопросу – линейные подшипники или втулки?

Давайте разбираться.

Первое с чего начнём так это принцип работы. Линейные подшипники работают по принципу качения. Внутри подшипника находятся стальные шарики, которые контактируя с поверхностью направляющей, катятся по ней. Втулка же работает по принципу скольжения. И здесь стоит заметит – из-за того, что используется принцип скольжения, втулку предпочтительнее использовать из другого материала, чем направляющую. В паре направляющая/втулка должны использоваться 2 разных материала и при этом один материал должен быть мягче другого. Это необходимо, чтобы снизить коэффициент трения при скольжении. В машиностроении это зачастую сталь + бронза. Яркий пример это червячный редуктор – из-за того, что в нём происходит постоянное трение, там как раз используется стальной червяк и бронзовое червячное колесо.

И так первая разница заключается в том, что линейный подшипник работает по принципу качения, а втулка по принципу скольжения.

Следующее на чём нужно остановиться, так это площадь контактного пятна. Контактное пятно в подшипнике — это место контакта шарика с направляющей вовремя движения. И чем контактное пятно больше, тем лучше. Линейный подшипник в этом плане немного уступает втулке. Каждый шарик, который контактирует с поверхностью вала имеет почти точечное касание. И если суммировать контактные пятна всех шариков, всё равно общая площадь пятна у подшипника будет меньше, чем у втулки. Из-за того, что контактное пятно во втулке это всё отверстие, а само отверстие стремится повторить диаметр вала, то и площадь контакта будет большой (нов всё же контактное пятно не полностью покрывает всю площадь внутреннего отверстия втулки, его немного ограничивает погрешность овальности у отверстия и вала).

И так мы поняли, что площадь контактного пятна у них разная. И дальше следует важный момент. Если мы прикладываем одинаковую нагрузку, но площадь контактного пятна разная, тогда износ в двух системах будет разным.

Для примера рассмотрим шило, прокалывающее поверхность. На его острие площадь контакта очень маленькая. И при незначительном усилии, поверхность можно легко деформировать. Если же шило затуплено, и площадь контакта большая, тогда усилий для повреждения поверхности нужно больше.

И так вернёмся к направляющей – если во время перемещения подшипник переносит движущийся вес на вал точечно, то и вал будет изнашиваться быстрее. Это выражено в виде выкатанных борозд на направляющей.

И так из всего сказанного можно сделать вывод, что по принципу работы вал в паре с линейным подшипником подвержены более быстрому износу. НО!!! Это не значит, что на практике у втулки рабочий ресурс будет больше.

Сейчас важно затронуть ещё такую вещь как твёрдость поверхности. Если вал, по которому двигается подшипник, закалён и твёрдость его поверхности высокая, то такая система прослужит дольше "сырой стали". Но это при условии, если шарики в подшипнике так же будут иметь высокую твёрдость, а подшипник будет собран с малыми допусками – простыми словами, если подшипник высокоточный. В этом случае такая система проработает достаточно долго. Но!!! Это удовольствие не из дешёвых. Закалённые направляющие стоят дорого. С подшипником всё ещё сложнее – он собирается из большого количество комплектующих, которые должны быть высокоточными это раз, сборка самого подшипника должна быть высокоточной это два, и шарики в подшипнике должны быть закалены это три. Поэтому цена может отличаться Очень сильно между низкоточным и высокоточным подшипником. По итогу же, когда покупается ноунейм вал и подшипник, в этом случае не стоит рассчитывать на высокий рабочий ресурс.

Но проблемы могут быть так же и с втулками. Если покупать ноунем валы + втулки, то может быть и такое, когда диаметр вала больше, чем отверстие во втулке (система отверстие/вал - имеет натяг) и вместо правильной работы, втулку стопорит на месте. Притирание может происходить достаточно долго. С подшипником проблем с притиранием немного меньше. Если в системе подшипник/вал есть натяг, то подшипник быстро накатает лёгкие борозды на "сыром" валу и натяг пропадёт.

Так же важно отметить, что если точность соосности внешнего диаметра и внутреннего отверстия во втулке низкая, то установка двух втулок подряд может вызвать дополнительное время подгонки. Если установить две втулки вряд и в них низкая соосность, то система будет работать с повышенным трением или же вовсе не сможет двигаться. В безвыходных ситуациях даже придётся рассверливать втулки. Если же установить 2 подшипника с низкой соосностью вряд, то они быстрее притрутся чем втулки.

Но всё же чтобы сэкономить нервы и силы, лучше купить сразу длинную втулку или длинный подшипник.

Итак, если всё выше сказанное перенести на практику, то ситуация выглядит следующим образом. Рекомендуется покупать длинную втулку или подшипник, вместо двух коротких – это уменьшит время сборки и заедание узлов.

Для уровня "любитель" - можно ставить как втулки, так и подшипники. Разница в точности и ресурсе не велика. Ноунейм подшипники немного уступают ноунейм втулкам в ресурсе, но незначительно. Это связано с тем, что подшипник является сборной единицей, состоящей из большого количества элементов. А от сборки, ресурс разных подшипников может отличатся на несколько порядков ( по ресурсу имеется ввиду - разница в несколько нулей).

Для "полупрофессионального" уровня стоит рассмотреть покупку линейных подшипников высокого качества + закалённые направляющие.

Для уровня "профессионал" стоит рассмотреть высокоточные каретки + рельсовые направляющие по типу HIWIN или любого другого производителя с похожей системой. В таких направляющих шарик имеет большое контактное пятно с рельсой из-за формы самой рельсы. Но если брать такую систему ноунейм, то есть риск, что ресурс у неё окажется не таким уж большим. И не в коем случае не стоит забывать, что направляющие должны быть закалены.

Спасибо за внимание, надеюсь материал оказался полезным, желаю вам всего хорошего!

Дорогие друзья приветствую.

Пост будет про силиконовый носок, его так же называют силиконовый чехол. И на первый взгляд это простая вещь. Но всё же о ней стоит рассказать подробно и по пунктам:

1) Защита близких деталей к экструдеру от их избыточного нагрева и последующей деформации.

2) Защита от сильного ожога при случайном контакте с разогретым экструдером.

3) Защита от налипания пластика на алюминиевый блок, что в свою очередь может. непредсказуемо повлиять на печать.

4) Защита резьбовых соединений. При налипшем пластике, любая работа с резьбой на холодную или горячую будет проблематичной

5) При надетой защите, колебания температуры в разогретом экструдере будут меньшими. Колебания температуры возникают из-за работы в повторяющемся цикле включение/выключение нагрева. Силиконовая защита препятствует быстрому падению температуры в момент отключения нагрева, а следовательно, способствует более ровному потоку пластика при печати.

6) Этот пункт пересекается с предыдущим, но эффект более выраженный. Если включать обдув сопла (его ещё называют обдув детали), воздушный поток может попадать так же в зону экструдера, где пластик должен оставаться в расплавленном состоянии - а это крайне нежелательно. Поэтому силиконовая защита так же препятствует сильному перепаду температуры при включённом обдуве детали.

В итоге такая защита является крайне полезной, хотя по большей части ей не уделяется особого внимания

Единственное что хочется отметить, так это разницу в качестве - у разных производителей качество сильно отличается. В руках у меня изделия от разных производителей. Отработали они примерно одинаковое время, около 50 часов. В итоге один практически не изменился и будет работать дальше. Второй же затвердел и потерял свою эластичность, что привело к его повреждению при снятии. Далее он использоваться не может.

Надеюсь материал оказался полезным, желаю вам всего хорошего!

Дорогие друзья приветствую вас!

Думаю многие владельцы ПК, ноутбуков и других вещей, где есть системы охлаждения, рано или поздно услышат специфический шум, поэтому хочется затронуть эту тему.

Немного теории:

На большинстве дешёвых кулеров стоят радиальные подшипники скольжения, т.к. это самый бюджетный вариант. И при постоянной работе кулера негативный фактор вносит присутствие пыли в потоке воздуха. Пыль является ключевой проблемой в нашем случае. Она оседает в виде налёта на стенках кулера и радиатора охлаждения. Но причина шума именно в том, что пыль так же попадает и внутрь подшипника, в зону где находится масляный клин. Этот слой смазки необходим для правильной работы подшипника. Здесь происходит следующее - пыль абсорбирует масло, его со временем становится меньше и в какой-то момент мы начинаем слышать гудение – оно происходит из-за того, что отверстие сделано изначально с зазором для масляного клина, но без смазки вал начитает хаотично биться о стенки отверстия. Это и создаёт слышимый шум при включении.

Итак, разобравшись с теорией, нам стало ясно – чтобы устранить гудение, необходимо восстановить слой смазки. Для кулера с подшипником скольжения предпочтение стоит отдавать индустриальным маслам со средней/высокой вязкостью. Если масло будет иметь низкую вязкость, кулер так же будет хорошо работать, единственное смазка будет быстрее выдавливаться из рабочей зоны и гудение наступит раньше, т.к. у подшипника нет хорошего уплотнения.

И так начнём разбирать кулер:

1) в начале с обратной стороны отклеиваем наклейку и снимаем стопорное кольцо. Снимаем его аккуратно, чтобы не потерять.

2) далее равномерно тянем за 2 части кулера.

3) протираем насухо вал и отверстие от остатков пыли и старого масла.

4) добавляем масло на вал и отверстие.

5) затем собираем кулер, одеваем стопорное кольцо и добавляем в отверстие дополнительно немного масла.

Рекомендации:

При разборке и сборке крайне аккуратно работайте со стопорным кольцом, т.к. его легко потерять, ведь при снятии оно может резко выскочить. Так же после сборки не стоит добавлять слишком много масла, в противном случае оно может попасть на наклейку, и она уже не прилипнет. Если это произойдёт, вместо неё можно использовать скотч, но предварительно нужно насухо вытереть поверхность.

Надеюсь материал оказался полезным, желаю вам всего хорошего!