Настройка оси Z на Ender-оподобных принтерах

Эта заметка посвящена поиску и решению проблемы, которая в общем случае является практически стандартной для всех Ender-оподобных принтеров, но, в частном случае (с особенностями) проявилась у меня и ещё у нескольких людей. Заметку пишу по прошествии нескольких месяцев после решения проблемы. Для чего она - решение конкретно моего случая я нашел на каком-то совершенно безызвестном для меня форуме и в виде одной единственной фразы. На мой взгляд имеет смысл оставить хоть какой-то след для русскоговорящего населения мира 3D-печати.

Истоки конкретно моей проблемы и финальное решение описаны здесь

Итак, вводные данные:

Принтер: Ender 3. Модернизации: BL-Touch, Petsfang, Марлин 1.1.9, подсветка.

Пластик: PLA от Bestfilament, потом белый от Rec, PETG от Bestfilament.

Сопло 0.4, температура 205-210, слой 0.2. Скорость: от 30 до 60мм/сек

Скорость первого слоя: 15-30мм.

Поверхность: дорогое (и бесполезное) стекло от creality, старая коцанная стоковая поверхность, магнитная поверхность. В текущем вариант это стекло от Creality, только перевернутое, т.к. на лицевой части присутствует логотип, дающий отпечаток на моделях.

Температура стола 60-65

Симптомы (в совокупности):

1. Прощелкивание экструдера
2. Никак не убирающаяся слоновья нога
3. Шершавая поверхность (сопло поднимается меньше заданной толщины слоя)

Все началось с того, что при печати со 100%-м заполнением начал прощелкивать экструдер, а слой, на котором это происходило, по ощущениям напоминал наждачную бумагу. Какие варианты проверял:

1. Сопло засорилось - чистка сопла, сушка прутка: результат нулевой. На самом деле, даже если бы это помогло, то это лечение симптома, а не проблемы в целом.

2. Высокая скорость печати, пластик не успевает расплавиться. Способы проверки: уменьшение скорости вплоть до 10% и/или постепенное увеличение температуры до 230. Результат: нулевой. т.е. проблема не в подаче пластика.

2. Несоосность шаговика/швп/гайки. Проблема действительно есть (стандартная болячка). Лечение: распечатанная модель крепления шаговика, гибкая муфта и ослабление гайки. Модель здесь. Крайне не советую использовать модели "прокладок" - по опыту у каждой модели ендера (через меня их прошло 4 штуки) своё отклонение, поэтому универсальным решением прокладку не назвать. Результат: свободное плавное движение, но проблема не ушла

3. Правильная затяжка роликов по z. Полностью с нуля пересобрал раму и настроил ролики. По Z теперь двигается мизинцем. Результат: "ещё более свободное плавное" движение по Z, но проблема осталась

В этот момент пришло четкое понимание закономерности: первые 2-3 слоя по z не происходит движения. При этом ручное движение по оси происходит нормально, а проблема только в процессе печати.

4. Прошивка. Т.к. механика на мой взгляд работала идеально, решил, что проблема в прошивке. Действие: пересобрал марлин. Попутно поигрался с jerk-ами и другими параметрами по Z. Заодно откалибровал подачу прутка. Результат: нулевой

5. Анализ g-code (грешным делом решил, что может слайсер глючит и не прописывает движение по Z). Способы определения проблемы: печать на различных версиях куры, слайсера и симплифая, ручной анализ g-code - всё в норме. 

Дальше была пауза в поисках решения, а печать происходила следующим образом: первые 3 слоя я стою у принтера и при смене слоя добавляю смещение по z на высоту слоя. Что меня смущало: в процессе печати 3 слоя без подъема, но z-offset отлично компенсировало проблему. Т.е. причину в железе я отметал. 

6. Т.к. была проблема только с первыми тремя слоями, решил попробовать обмануть систему: выкрутил стол на максимальную высоту. Результат предсказуемо нулевой.

В общем, по прошествии нескольких месяцев я печатал через заднее место, пока на одном из зарубежных форумов откопал один малюсенький пост с похожей ситуацией и решение. 

Оказалось, что именно внизу один или несколько роликов микрозазубриной упираются в профиль. Причем, тактильно это не ощущается - рама катается настолько свободно,  что это не почувствовать. Лечение: замена всего комплекта колес. Результат: профит. 

Вывод: 

1. Даже при минимальном повреждении ролика его надо менять. Возможно, что имеет смысл ставить замену колес в плановое ТО

2. Колеса - это самая нежная часть всей механики. Их покупка не должна проходить по принципу "где дешевле". В частности на Али НЕ рекомендую к покупке у BigTreeTech - у них общее качество поверхности низкое и большой процент брака.

3. Раз в неделю-две необходимо очищать колеса от налипшего мусора/пыли - она там очень так хорошо собирается. 

Недавно максимально ослабил прижим колес - каретка опускается под собственным весом. Печать стала максимально комфортной в плане качества. Кроме того, уже после решения проблемы заметил её повторное проявление при печати больших деталей с заполнением под 100%, но уже на разных уровнях детали. Решилось банальным увеличением температуры хотенда на 5 градусов.

С тех пор пробег около 160 часов - ни единого косяка по Z нет. 

Фотографировал специально таким образом, чтобы были видны все неровности (изначально это тест для HG-Smoother). На самом деле, выглядит куда лучше в жизни ) Слой 0.2, скорость 60

Ситуация до замены роликов (один из самых тяжелых случаев):

Различные этапы решения проблемы (PETG). Заметьте, за всё время не было ни одного действия с калибровкой X и Y. Не обращайте внимание на отлипающий первый слой - это другая история, связанная с "потрясающим оригинальным стеклом от Creality"

А это фото замененного ролика:

В планах замена всех роликов на рельсы.

P.S. У соседа Ultimaker 2. Удивляется, что качество распечаток не только сопоставимо с его принтером, но иногда и выше.