Link Search Menu Expand Document

En 3D-printet 3D-printer

Et indlæg om, hvordan jeg 3D-printede og byggede en Voron V0.1 3D-printer.


Indholdsfortegnelse
  1. En 3D-printet 3D-printer
    1. Et sjovt projekt
    2. Planlægning og bestilling af dele.
    3. Print af dele
    4. Om at samle printeren
    5. Klipper og Fluidd
      1. Installation af Fluidd
    6. Første print
    7. Avanceret kalibrering med Input Shaper
    8. Afrunding

Et sjovt projekt

Jeg havde længe kigget efter et sjovt byggeprojekt, som jeg kunne hygge mig med i min sommerferie. Jeg klikkede rundt på YouTube, da jeg faldt over Voron-projektet. Voron er en serie af open-source printere, hvor man selv skal printe de strukturelle dele. De øvrige mekaniske og elektroniske dele fx skinner, dyse/hotend, strømforsyning mv. købes online.

Voron er ikke et firma, der sælger 3D-printere, og man kan heller ikke købe dele hos dem. Voron startede som en enkeltmandsoperation i et forsøg på at udvikle en driftssikker, hurtig og højkvalitets 3D-printer. Gennem årene er Voron vokset og har nu et decideret hold af ingeniører, et fællesskab og flere forskellige 3D-printer modeller - pt. findes fem forskellige modeller af 3D-printere. Printere der kan bygges af enhver interesseret.

Planlægning og bestilling af dele.

Der findes flere forskellige modeller af Voron printere, så hvorfor valgte jeg den mindste printer, en Voron V0.1, fremfor fx V2.4 der er væsentlig mere populær? Jeg ønskede mig en lynhurtig printer, der kan printe små modeller og prototyper. Jeg havde allerede en modificeret Ender 3V2, som jeg bruger til store print, så derfor virkede det oplagt at lave en mindre og hurtigere printer.

Voron printeren er indesluttet med akrylplader, og derfor kan den snildt printe ABS og andre højtemperatur-filamenter uden ekstra udstyr eller temperaturstyring af miljøet omkring printeren. 90% af mine print er mindre end 100x100 mm, og derfor var V0.1’s 120x120mm heatbed perfekt.

Jeg ønskede ikke at finde alle delene til printeren selv. Derfor valgte jeg at købe et samlesæt fra Formbot på Aliexpress. Sættet indeholdte kun originaldele og alle delene var i meget høj kvalitet. Jeg vil klart anbefale alle hobbyister at købe et samle sæt fremfor at opstøve alle delene selv. Jeg tvivler på, at kvaliteten af enkelte dele er så meget højere, at det kan svare sig fremfor at købe et komplet sæt.

Da jeg havde bestilt samlesættet fra Kina, downloadede jeg alle V0.1-filerne fra Vorons hjemmeside og begyndte at printe de mange dele.

At printe i ABS på en ikke-indesluttet printer er ikke nogen nem opgave. Det handler om at prøve sig frem med rette indstillinger og stykker af pap og plast. Jeg opstillede min Ender 3V2 i garagen, opgraderede dens bowden-tube til en højtemperaturs bowden-tube fra capricorn, og pakkede printeren ind i papstykker og plastikposer. At printe i ABS har nemlig den udfordring, at der ikke må være store temperaturudsving omkring de nyligt printede dele, så slår plasten sig og løfter sig fra heatbed’en. Det er vigtigt, at ABS-plasten får lov til at køle ned til stuetemperatur langsomt.

Derfor så min Ender 3V2 printer cirka sådan ud i mere end to uger.

papkasse

Genskabelse af hvordan min Ender 3V2 var pakket ind i 14 dage

Jeg har efterfølgende fundet ud af, at man med fordel kan lave noget ABS-klister af acetone og ABS-plast og smøre det på heatbed’en. Så sidder delene bedre fast, og sandsynligheden for, at de slår sig, grundet ujævne temperaturer, er mindre. Samlet set tog det omkring 14 dage at printe alle ABS-delene til V0.1 printeren.

Jeg printede accentdelene i orange og de øvrige grunddele i sort.

Voron V0.1 Her ses printeren ved første test-run med accentdele i orange og grunddelene i sort.

Om at samle printeren

At samle printeren var en sjov og udfordrende oplevelse. Printeren er designet rigtig godt, men der er enkelte steder, hvor det var mere frustrerende end sjovt at samle printeren.

Fx stødte jeg på problemer, da jeg skulle montere printhovedet på x-aksen. Der var meget friktion, og hovedet ville ikke køre frit. Det viste sig, at jeg havde spændt nogle af skruerne ujævnt, hvilket var en fejl fra min side. Det kan være svært at spænde dem korrekt, hvis man bygger printeren alene. Det er derfor fordelagtigt, hvis man kan låne et ekstra sæt hænder en gang i mellem.

Klipper og Fluidd

Alle Voron printere kører som udgangspunkt Klipper. Klipper er en 3D-printer firmware. Klipper kombinerer ydelsen fra en almindelig computer med en eller flere microprocessore/-controllere, fx Raspberry Pis.

Hertil skal man bruge et web interface, så man kan kontrollere 3D-printeren. Der findes tre forskellige anbefalede web interfaces: Fluidd, Mainsail og Octoprint. Måske kender du allerede Octoprint fra andre printere. Fluidd og Mainsail er ligesom Octoprint men giver flere indstillingsmuligheder og større kontrol over printeren. Hertil er Fluidd og Mainsail designet specifikt til Klipperfirmwaren, hvorfor disse fungerer bedre sammen.

Installation af Fluidd

At installere Fluidd på fx en Raspberry Pi er ligetil og nemt. Man downloader et FluiddPi .img fra GitHub og flasher et microSD kort. Herefter følger man Vorons guide, og så skulle man gerne ende med at have liv i sin printer. Man mangler nu blot at konfigurere printerens software.

Afhængigt af hvilket controllerboard man bruger i printeren, skal man konfigurere softwaren forskelligt. Voron har lavet en dybdegående guide til opsætning af softwaren. Find guiden her.

Afsluttende føres man gennem en tjekliste, hvor man sikrer, at printeren fungerer som forventet. Man tjekker fx om endstoppene, motor- og temperaturstyring fungerer. Her er det særligt vigtigt at tjekke og kalibrere temperaturføleren (PID-tune), så man sikrer sig mod forkerte temperaturer.

Motorkonfiguration Billede fra Vorons manual - her ses hvordan motorerne tjekkes og indstilles.

Første print

Når man har gennemgået samtlige skridt i opsætnings- og kalibreringsmanualen, er man klar til det første print. Voron har designet deres egen sjove testcube, der kan downloades her.

Voron anbefaler, at man starter med en printtemperatur på 240c, 100c på heatbed og 92% flow for ABS. I praksis oplevede jeg dog, at jeg måtte lege lidt med indstillingerne før jeg fik et ok startresultat.

Her ses mit første (ok) print:

Første print Her ses overfladen på mit første print - ikke dårligt, men lagene ser lidt ujævne ud.

Avanceret kalibrering med Input Shaper

Klipper har som en af de eneste 3D-printer firmware indbygget Input Shaper. Input Shaper kan på dansk oversættes til resonanskalibrering. Det er en metode, der reducerer ringing (også kendt som resonansbølger, echoing, ghosting, rippling m.fl.) i printenes overflade. Ringing er er en defekt i overfladen, der fremgår som et bølgende mønster (se nedenfor).

Ringing

Billede fra Vorons manual til input shaper - her ses bølgerne tydeligt i overfladen.

Ringing skyldes mekaniske vibrationer i printeren, der kommer af hurtige skift i printretning. Ringing kan forklares i mekaniske problemer, fx hvis printerens ramme ikke er samlet eller spændt korrekt, bælter der er for stramme eller for løse, et tungt print hoved eller andet. For at komme ringing til livs bør man tjekke printeren for mekaniske problemer først.

Input Shaping er en såkaldt open-loop kontrolteknik, der modificerer printerens bevægelse, således at printeren udligner sine egne (uønskede) vibrationer. Input Shaping kræver en hel del kalibrering og finjustering for, at man opnår synlige resultater. Men når det lykkes, kan man opnå ualmindeligt flotte overflader. Udover at eliminere ringing, kan input shaper afhjælpe unødig støj fra printeren.

Input Shaping kan kalibreres manuelt ved at lave mange testprint og foretage flere målinger, men det er også muligt at lave en automatisk kalibrering. Klipper understøtter kalibrering via. accelerometer (ADXL345). Accelerometeret kan automatisk måle resonansfrekvenserne og auto-kalibrere Input Shaper-værdierne. Man skal være opmærksom på, at man bør kalibrere printeren, hver gang man flytter den, skifter underlaget, strammer eller løsner bælterne mv.

Afrunding

Jeg håber, at jeg med mit indlæg har kunnet give dig et indblik i, hvordan man 3D-printer og bygger sin egen 3D-printer.

I dette indlæg er flere skridt i processen sprunget over. Men essensen er, at det er meget lettere at bygge sin egen 3D-printer end man skulle tro. (Særligt med et samlesæt fra fx Formbot). Den største udfordring var at printe ABS uden at have en rigtig indesluttet printer - men det kan lade sig gøre! Alene med en let-modificeret Ender 3V2 og et Formbot samlesæt, er det lykkedes mig at 3D-printe en 3D-printer. Det bør derfor være muligt for enhver med en begynderprinter at lave en Voron printer.

Jeg er superglad for min nye Voron V0.1, og jeg vil anbefale alle med interesse for 3D-print at prøve at samle sin egen 3D-printer. Her får man afsindig meget for pengene. Og så får man virkelig en forståelse for, hvordan en 3D-printer fungerer, kalibreres og repareres.