3D принтер Voron 2.4 на контроллере Duet 3⁠⁠

Прошло 7 лет с момента появления у меня первого 3D-принтера. Первый был печально известный Makibox A6. Даже вспоминать не хочу. Вторым — Micromake Kossel Mini. Тоже принёс мне немало головной боли с настройкой и калибровкой. Третьим - Anycubic Photon (великое разочарование из-за хрупкости смолы). Четвёртый — самосбор на базе корпуса Uni 2.1. Вот он получился отличным! Спасибо Наилю. Вот они на отдыхе, всё никак не доходят руки дать объявление о продаже:

Сразу хочу отметить, что коммерческую деятельность не веду. Все эти принтеры исключительно для развлечения себя любимого. Так, по мелочи делаю всякое на Ардуино, починяю сломавшееся, мелкие игрушки детям. Вот сейчас делаю колонки для компьютера сына. Да, бывает, конечно же, печатаю что-нибудь друзьям за бутылку пива или чего-нибудь покрепче.

Но, настал момент пятого принтера — за эти годы проб и ошибок я, наконец-таки, понял, что мне нужно от него. Наверное, целый месяц осенью присматривался к различным вариантам и вот выбор пал на Voron 2, в настоящее время 4-й ревизии.

Почему всё-таки Voron 2? Почему не устраивает имеющийся Uni? Почему не какой-то другой вариант Open Source? Ну, Uni хорош. Как рабочая лошадка для печати — хорош. Если бы я занимался просто 3D-печатью, я бы, скорее всего, и не забивал себе голову ничем другим. Но, есть 2 момента: корпус Uni отличный, массивный, жёсткий, но его не изменить — принтер не масштабируемый. Т.е. стол у меня 320х220 мм с областью печати 300х195 мм, а некоторые проекты, которые меня интересуют, требуют стол минимум 300х300 мм, поэтому на Uni я не могу распечатать требуемые детали. Да, можно порезать модель, присовокупить дополнительные крепёжные элементы, но это дополнительное время, а иногда и полное отсутствие возможности разрезать и доработать модель.

Второй момент — хочу экспериментировать. Принтер должен быть масштабируемым, иметь возможность добавления всяких свистелок и перделок, типа сменных голов — т.н. «инструмент», «tool» и всякого другого странного. Т.е. надо иметь возможность разобрать раму, заменить профили, добавить новые и т.п.

Ну, под эти требования много чего подходит, почему же всё-таки Voron? Ещё до покупки Uni я рассматривал различные варианты: D-Bot, C-Bot, GridBot, Dash-X, HEVO и т. п., но они мне не зашли по следующим причинам — стол подвижный и имеет направляющие только с одной стороны, V-Slot и ролики, множество вариантов комплектующих, масса апгрейдов и запросов на апгрейд. Не, принтеры хорошие, каждый из них обладает своим сообществом, массой приверженцев. Но, есть у меня один недостаток — я люблю красивые вещи. А Voron — красивый. Вот, что я имею ввиду:

А вот по этой ссылке можно посмотреть/покрутить 3D-модель принтера.

Помимо внешнего вида мне очень понравилась сама конструкция принтера — стол полностью неподвижен и представляет собой массивную 8-мм плиту из фрезерованного алюминия, а по оси Z перемещается портал целиком. Все оси на линейных направляющих типа MGN9 — 4 на Z и по 2 на X и Y. Несмотря на 20-й конструкционный профиль (тут кстати есть один подводный камень - профили нужны обязательно с "Т-слотом", желательно Misumi. "V-слот" не подойдёт) принтер получился довольно таки жёсткий. Я ещё в качестве панели под столом использовал лист стали толщиной 4 мм дабы утяжелить принтер и в итоге он весит килограмм 20.

Ещё очень нужная для меня особенность принтера - это возможность быстрой смены хотэнда. Описывать долго, посмотрите вот это видео (если привязка ко времени не сработала, то с 2:33). Более того, после смены хотэнда или просто сопла не надо самому калибровать Z=0. У принтера помимо Z-Probe есть обычный концевик под сопло и он используется как Z-endstop (на видео можно увидеть как после смены хотэнда принтер просто паркуется и всё) и всё что надо - это настроить офсет относительно центра стола. Бывает так, что за вечер я 2-3 раза меняю сопло (поэтому сейчас разрабатываю свою систему сменных голов для Ворона) и автоматическая калибровка просто спасает!

Судя по отзывам и видео на Youtube, принтер способен печатать на скоростях до 300 мм/с без существенной потери геометрии. Ну а все мы знаем сколько времени занимает печать больших моделей.

Кстати, один человек на форуме Duet поделился своими скриптами для проверки натяжения ремней и проверки пропуска шагов. Вот мои видео проверок: раз и два. Скорость 500 мм/с, ускорения 3000 мм/с2, рывки 900 мм/мин. Пока дальше не экспериментировал. Ещё даже pressure advance не трогал.

Максимальная скорость печати, которую протестировал - 200 мм/с на заполнение, 100 мм/с на крышки, внутренний периметр 150 мм/с, внешний 100 мм/с. Да, рябь есть, отверстия вытянулись, но геометрия оказалась в порядке - печатал кронштейн для RPi камеры, так что сойдёт. Да, это NF-Crazy Magnum хотэнд и медное сопло на 0,8 мм. Получилось некрасиво, но для быстрой проверки результата вполне годится, ведь потом можно перепечатать на нормальных скоростях и получить нормальную деталь.

Конечно, художественные модели на таких скоростях печатать не имеет смысла, а вот всякую технологичку, коей у меня 90% - самое то. В общем, то, что мне надо. Ну и буду экспериментировать дальше.

И, напоследок по железу, у Voron’а большое сообщество, малое количество (я бы даже сказал скорее отсутствие) всяких апгрейдов и доработок, по сравнению с другими Open Source принтерами — там иногда вообще не понятно, с чего следует начинать сборку да и вообще какие именно компоненты закупать. На удивление большое и отзывчивое комьюнити, жаль только, что необходимо знание английского языка. Русскоговорящих там не заметил.

Как уже замечали ранее цена принтера высокая и обошёлся он мне где-то в 130 000 рублей. У меня есть список комплектующих с подсчитанной общей стоимостью, но он большой и сейчас я выкладывать его не хочу - уж очень много писанины. Из этих 130 тысяч  25 ушли на Duet 3 + TLC1. К сожалению, китайцы пока не освоили третий "Дуэт", поэтому пришлось заказывать оригинал.

Как я уже упоминал ранее, в качестве управляющей электроники для Ворона я выбрал связку Duet 3 + Duet 3 Toolboard + Raspberry Pi 4. Несмотря на высокую стоимость этого решения, мой выбор пал на него из-за моей любви к web-интерфейсу дуэта, стабильности работы (принтер Uni как раз на контроллере Duet2 WiFi) и ещё одной особенности, о которой чуть позднее (да, это самая главная причина такого выбора).

На борту контроллера есть:

- CPU ATSAME70Q20B - 300MHz ARM Cortex M7

- 6 драйверов шаговых моторов TMC5160, максимальный ток - 5А на каждый

- можно подключить нагреваемый стол с максимально допустимым током потребления 18А

- 3 экструдера по 6А каждый

- 6 вентиляторов (PWM, Tacho поддерживаются)

- 4 термистора (3 на хотэнды, 1 на стол)

- 9 входов/выходов для концевиков, Z-зонда, серв и прочей периферии, входы держат до 30В

К сожалению, в базе WiFi нет, если хотим его - нужен Raspberry Pi.

Конечно, любовь — любовью, но помимо интерфейса Duet поддерживает мета-команды и объектно-ориентированную модель, что позволяет вывести макросы на совершенной иной уровень. Вот, например, процедура выравнивания портала, которая вызывается при начале печати. Чтобы не тратить лишнее время на парковку осей, если она уже была, на проходы по углам стола, если разброс маленький, в этой процедуре используются условия:

; If the printer hasn't been homed, home it

if !move.axes[0].homed || !move.axes[1].homed || !move.axes[2].homed

G28

M561 ; clear any bed transform

;-- First pass -------------

G30 P0 X30 Y30 Z-9999

G30 P1 X30 Y300 Z-9999

G30 P2 X310 Y300 Z-9999

G30 P3 X310 Y30 Z-9999 S4

if move.calibration.initial.mean > 0.05 || move.calibration.initial.mean < -0.05

;-- Second pass -------------

G30 P0 X30 Y30 Z-9999

G30 P1 X30 Y300 Z-9999

G30 P2 X310 Y300 Z-9999

G30 P3 X310 Y30 Z-9999 S4

if move.calibration.initial.mean > 0.01

;-- Third pass -------------

G30 P0 X30 Y30 Z-9999

G30 P1 X30 Y300 Z-9999

G30 P2 X310 Y300 Z-9999

G30 P3 X310 Y30 Z-9999 S4

M98 P"/macros/Move_to/center_xyz.g"

Вот как раз видео этого процесса.

Всё это, конечно, упрощает многие процедуры, позволяет сэкономить время, избавиться от рутинных ошибок, но остаётся самая главная причина, по которой я остановил свой выбор на «Дуэте» — ненавижу провода! Паять их, обжимать. Ненавижу! Это раз. А два — это то, что Voron требует минимум 7 драйверов шаговых моторов! Да, сами разработчики «Ворона» рекомендуют использовать 2 платы SKR 1.3 под управлением Klipper на Raspberry Pi, но мне хочется немного другого и бóльшего.

Материнская плата Duet 3 оснащена 6 драйверами шаговых моторов TMC5160, которые настраиваются произвольным образом и я хочу назначить первые два на оси XY, а оставшиеся 4 на ось Z. А вот экструдер подключить с помощью платы расширения Duet 3 Toolboard, которая (та-даааам!) подключается к материнке по CAN-шине.

Чем полезно такое подключение? А тем, что, например, на печатающей голове моего Uni есть вот такие компоненты:

нагреватель — 2 провода;

термистор — 2 провода;

вентилятор охлаждения хотэнда — 2 провода;

вентилятор охлаждения печатаемой модели — 2 провода;

шаговый мотор — 4 провода;

датчик BLTouch — 5 проводов;

Итого — 17 проводов (на самом деле больше — проложены ещё 6 для второго хотэнда). А вот плата Toolboard 1LC, которая монтируется на печатающую голову и оснащена она следующими интерфейсами:

один драйвер TMC2209 для шагового мотора;

один разъём (Out 0) для подключения нагревателя, 5А максимум;

один 4-контактный разъём (Out 1) для подключения 12-вольтного вентилятора обдува модели (PWM, Tacho);

один 3-контактный разъём (Out 2) для подключения 12-вольтного вентилятора охлаждения радиатора хотэнда;

два разъёма (Temp 0 и Temp 1) для подключения датчиков температуры;

один 4-контактный разъём (IO 0) и два 3-контактных разъёма (IO 1 и IO 2) ввода-вывода для подключения различной периферии, например, BLTouch, датчика филамента и пр.

2 кнопки и 2 светодиода, функции которых можно настроить.

И эта плата подключается к материнской всего лишь одним кабелем с двумя витыми парами и двумя проводами питания — итого 6 проводов, а если расширение не планируется, то вместо двух витых пар достаточно одной. Питание 12 — 36 вольт, причём на самой плате стоят регуляторы на 12, 5 и 3,3 вольт.

Более того, если я захочу навесить на печатающую голову какие-то другие компоненты, типа второго экструдера, системы смены самой печатной головы, дополнительные механизмы — не надо тянуть дополнительные провода, т.к. все платы расширения подключаются по шине CAN в режиме daisy-chain. Таким образом, есть и избавление от пучка проводов и хороший запас для дальнейших апгрейдов.

По сути, контроллер Duet 3 не сильно впереди Duet 2 в плане обычных возможностей, которые требуются для создания 3D-принтера. Более того, сам разработчик позиционирует его как контроллер для сложных принтеров со сменными печатающими головами, с большим количеством шаговых моторов и всякой периферии.

Я его выбрал исключительно ради эксперимента и для того, чтобы не тянуть кучу проводов на печатающую голову. Лично я очень доволен, ну а вам надо думать, надо это или нет. Думаю, что через годик-другой китайцы освоят Duet 3 и все эти контроллеры можно будет купить на Алиэкспрессе за половину стоимости оригинального.

Честно, чукча не писатель. Не знаю, что ещё можно добавить в пост, как мне кажется, что основные вещи я описал. Спрашивайте - с удовольствием отвечу.