Почему стоит переходить на geared (шестереночный) экструдер и соображения по калибровке экструзии.

Для «гуру» вещи очевидные, но я решил сам посчитать и понять последствия применения DIRECT DRIVE экструдера. DIRECT тут в смысле того, что шестерня двигателя напрямую толкает пруток без понижения или повышения соотношения шестеренок. Т.е. это и к боудену тоже относится.

Итак, небольшие расчеты.

Сечение идеального прутка 1.75мм составляет 2,405282 мм2

У меня экструдер в драйвером в режиме микрошагового управления 1/16 и шкивом на 16 зубов. Т.е. 100 микрошагов на 1мм, т.е. один микрошаг это 0.01мм

Таким образом за один микрошаг выдавливается пластик объемом 0,024053 мм3

Это абсолютный минимум, меньше которого выдавить экструдер просто не может.

Предположим мы печатаем слоем 0.1мм. Ширина экструзии 0.4мм. Сечение: 0,04 мм2.

Если мы рисуем линию в 1мм, то объем экструзии будет 0,04 мм3.

Делим: 1,6629942210950816945911112958882 шагов

Проблема в том, что двигатель не может сделать 1,66 шага. Или 1 или 2. Слайсер про количество шагов двигателя ничего не знает и передает в G код реальную длину прутка. Прошивка должна решить, что делать дальше.

Но у прошивки тоже вариантов не много. Все-равно все сводится к тому, дернуть двигатель еще на один шаг или не дернуть. Можно дернуть, в расчете на то, чтобы потом, на следующем интервале, использовать остаток пластика и получить выпучивание на этом интервале. Или не дернуть, и получить нехватку на этом интервале. А если брать интервалы короткие, по 0.1мм, например, как на кривых, то там картина становится еще более печальной.

Но даже и на прямых есть затруднения, за счет наличия ускорений, так как в этот момент надо изменять скорость подачи пластика, а также есть интервал в конце, когда получается не целое число шагов экструзии.

Часть проблем с прямыми решает LIN ADVANCE. Реально помогает более менее крупными отрезками. Но на мелких деталях эффекта не видно, что и понятно.

Единственный путь это уменьшение объема эксктрузии на 1 шаг. Делать пруток меньше не практично, разумеется. А вот уменьшить длину проталкивания на шаг довольно просто. Можно нарастить количество микрошагов (сделать, например, 1/64 или даже 1/128, но это сильно снижает силу проталкивания на 1 микрошаг, что может привести к пропускам микрошагов, которые даже заметить будет невозможно. Другой пусть – использование шестеренок на прямом сцеплении или на ремне. Использование ремня лучше, так как сразу решает проблему с люфтом.

Например, при использовании шкивов на 16 и на 80 получает соотношение 1:5. Т.е. на 1мм будет уже не 1.66 шага, а 8,3. Да, проблема конца интервала не решается, но ее решить и невозможно, при конечном соотношении зубов шкивов. Но чем, чем выше – чем точнее. В процентном соотношении при 100 шагах на интервале в 1мм ошибка по объему экструзии может достигать 39%, а при 500 шагах максимум 8%.

Кроме этого, получаем увеличение в силе проталкивания в 5 раз, т.е. сокращение вероятности механических пропусков или пропусков микрошагов.

Теперь касательно калибровки.

Во многих инструкция по калибровке экструдера предлагается посчитать отклонение от требуемой длины, умножить на коэффициент количество шагов и ввести полученное дробное число в настройки прошивки. Да, это точно поможет на длинных интервалах, но на мелких деталях это не даст значительного эффекта, так как реальных шагов может быть только целое число.

В слайсерах есть два параметра: диаметр прутка и коэффициент подачи. Я заметил, что многие используют второй, для точного подгона. Но синтетический метод, уводящий в сторону от понимания проблемы. Надо фактически измерять пруток, чтобы было ясно его сечение. При правильном калибровке подачи и правильном измерении диаметра, печать должна быть хорошей при коэффициенте подачи именно в 100%.

О том как жить

Основная масса моделей для печати имеет размеры кратные 1мм. Т.е. выбрав механизм подачи прутка обеспечивающий минимальную ошибку именно на таких расстояниях на лучшем слое (например 0.1мм), можно получить чуть выше качество в среднем.

К сожалению, пруток тоже далеко не идеален. Супер, если диаметр колеблется от 1.75 до 1.76, а там и до 1.77 может доходить (т.е. имеет размер 1.76 +-0.01). Рассмотрим пример при соотношении передачи 1:3 (как у титана) и двигатель на 1/16. Получаем 300 шагов на мм. Слой 0.1, ширина 0.4, длина 1мм. Расчетный объем 0,04 мм3.

При прутке ровно 1,75, получаем 5 шагов с ошибкой объема +0.2%. Любопытно, что e3d именно это соотношение выбрали, так как именно оно дает минимум ошибки на 1мм.

Если же диаметр прутка по факту составил 1,76, то ошибка объема экструзии будет уже +1.4%.