Апгрейд Alekmaker G.T.

Принтер Alekmaker G.T. был приобретен в 2017 году, и после 3 лет исправной работы у меня накопился список того, что хотелось бы улучшить.

Во-первых, к тому времени в лаборатории появились два фотополимерных принтера, и вся техничка, требующая особой точности размеров, а также мелкие детали, печатались на них. Для FDM остались в основном задачи более габаритной печати, а значит, надо было увеличивать скорость. Максимальная производительность V6 хотэнда 103 мм/с не позволяла оперативно изготавливать партии, а крупные детали не всегда удавалось напечатать за день. На ночь же оставлять печать не рискую, несмотря на высокий уровень сборки принтера, все-таки это нагревательный прибор со всеми вытекающими требованиями по безопасности.

Второй задачей было увеличение диапазона температур хотэнда, хотелось печатать нейлонами/капронами, а в перспективе и высокотемпературными инженерными пластиками, адаптированными для хоббийных принтеров, которые в последнее время начинают появляться на рынке. Например, PEI.

Последний, но не менее важный пункт это уменьшение уровня шума. Целый день находиться в лаборатории с работающим FDM принтером некомфортно, трудно концентрироваться на задачах, требующих внимания.

Кроме того, стоило сделать профилактику механики: заменить бронзографитные втулки, подтянуть ремни, оценить состояние валов и при необходимости заменить их.

Самому заниматься этим не хотелось из-за вечного недостатка времени, поэтому я решил отдать принтер на ремонт мастеру. В итоге я потерпел полное фиаско, а затем потратил год (почти месяц чистого времени) на реанимацию принтера, пройдя через все фазы принятия неизбежного. Как говорится, если хочешь сделать хорошо, сделай все, что можешь, сам, а остальное отдай на аутсорс проверенным специалистам.

Мастерские по ремонту принтеров на тот момент оказались настолько загружены, что ни одна приличная контора не взяла мой заказ. Однако мне посоветовали мастера, который берет работу на дом (имя указывать не буду по этическим соображениям). Спустя пару месяцев принтер был сдан, напечатан тестовый кораблик, и я, на тот момент, слабо разбирающийся в тонкостях механики/электроники FDM принтеров, счастливый, повез аппарат в лабораторию.

Как оказалось, принтер был наполовину уничтожен. Не вдаваясь в подробности, перечислю лишь самые жирные косяки. Все запитано от noname 24В бп, часть несчастных вентиляторов отправилась в небытие, другие истошно орали в предсмертной агонии. Коммутация на непропаянных скрутках: концевики, обдув, нагреватели, вообще все. Отсутствие какого-либо охлаждения термобарьера вулкана. Не знаю, какая магия была применена для печати тестового кораблика, видимо 12В вентиляторы дули на голую резьбу термобарьера, пока могли. Из подвала выдрано все «лишнее», в том числе модуль выключения и модуль питания стола. Оставшиеся комплектующие держались на паре винтов. Вместо бронзографитных втулок установлены линейные подшипники, валы не выровнены и, как следствие, добиты до некондиции за первую же тестовую печать.

Сам виноват, резонно отметит читатель, такое нельзя было не заметить. Но повторюсь, на тот момент я мало что смыслил в ремонте принтеров, предпочитая оборудование, которое без танцев с бубном сразу работает из коробки. Приняв неизбежность  капитального ремонта, я написал производителю принтера, alec220. Алексей любезно согласился посодействовать мне и прислать часть комплектующих, а также предложил поставить голову с водяным охлаждением собственного производства. Это было предложение, от которого сложно отказаться, потому что голова выглядела весьма интригуще: размеры по XY меньше, чем у стоковой;  компактный водоблок с тонкими гибкими трубками; два вулкана. Таким образом, определился фронт работ: профилактика механики, замена головы, установка СВО, замена контроллера, драйверов и питания.

Первым делом была сделана профилактика механики. Поставил новые валы, SKF на тот момент найти не удалось, поэтому выбор пал на FLI. Небольшая хитрость: если сделать в боковой стенке отверстие, замена валов становится намного проще. Менять ремни не стал, но поставил дополнительные самодельные натяжители, с ними еще пару-тройку лет ремни проходят. Поставил дополнительные ножки с виброразвязкой из Sylomer SR55, так в стол, на котором стоит принтер, меньше уходят вибрации средней и высокой частоты (любители вздремнуть пол часика в середине рабочего дня должны оценить).Немного доработал стол принтера. Углубил зенковки под крепежные винты, чтобы стекло плотно прилегало к нагревательной пластине. Между двумя нагревательными пластинами щедро промазал термопастой кпт-8. Впоследствии это крайне положительно сказалось на динамике прогрева. Вместо стокового стекла, которое продержалось 3 года, но уже имело пару сколов, поставил каленый сатин от FDM Artel. За пару месяцев эксплуатации это стекло отлично себя показало. Очень хорошее соотношение цены/качества (износостойкость, адгезия), так что рекомендую. К тому же отпечаток сатинированной поверхности на деталях красиво смотрится и обладает софт-тач текстурой.

Установка новой головы требовала некоторой ее доработки, т.к. было необходимо предусмотреть фиксацию кабелей и обдув зоны печати. По совету Алексея решил сделать обдув забортным воздухом по пневмомагистралям. После небольших расчетов понял, что лучшим вариантом будет радиальный вентилятор, помпа не сможет обеспечить приличный поток при приемлемом уровне шума. Но вентилятор создает небольшое давление, поэтому пневмомагистрали должны быть толстые, две силиконовые трубки OD12 ID9 мм как раз подходят. У этого решения есть один существенный минус: воздух не получается провести сквозь корпус головы, поэтому нужен дополнительный обвес, съедающий область печати по X на пару сантиметров, но с этим пришлось смириться. На трубки крепятся сопла, направляющие воздух непосредственно в область печати. Опционально дальнюю от работающего хотэнда трубку можно закрыть, если нужен более локальный обдув. Сверху головы установил деталь, фиксирующую все кабели и трубки в нужном положении, и соединил их в один шлейф незамысловатыми стяжками из флекса. Для удобства сборки принтера и замены нагревательных картриджей и термисторов в будущем сделал промежуточный блок разъемов.У силиконовых трубок довольно большой радиус изгиба, и длина шлейфа стала больше по сравнению с первоначальной, поэтому в положении около нуля по Y шлейф не влезает в стоковый колпак. Пришлось сделать новый колпак, простая и достаточно прочная конструкция из листового акрила на каркасе из алюминиевых уголков, склеенная на двустороннем скотче, с крепежом по углам.

Систему водяного охлаждения и вентилятор обдува смонтировал на съемную пластину из оргстекла через подвесы из Sylomer. Пластина крепится к задней стенке принтера и легко снимается после отсоединения пневмомагистралей и трубок СВО. Поставил помпу и фиттинги Bykski и 140 мм noname радиатор из запасов. Решение не самое бюджетное, зато гарантированно тихое и производительное. В качестве жидкости использую разбавленный дистиллятом антифриз G13, он достаточно маловязкий, не вызывает коррозию и не цветет. Менеджмент трубизмов организован двумя фиксаторами, на уровне верха и середины корпуса. На всякий случай приклеил брызговичок ниже уровня СВО, чтобы исключить попадание воды в разъем питания.

Подвал был полностью пересобран. Установлены контроллер Bigtreetech SKR v1.3 с драйверами tmc2208; БП Meanwell UHP-500-24; модуль питания стола BT Mosfet MKS; DC-DC адаптеры для настройки мощности вентиляторов и помпы СВО; щедрый, но тихий обдув контроллера и БП.

Прошивкой занялся мой друг, который намного компетентнее меня в этом деле. Реализовано большинство необходимых стандартных функций и калибровок, расписывать которые нет особого смысла. Единственное, что не удалось сделать, это выставить лимит температуры хотэндов 350 град. Они греются максимум до 284, несмотря на то, что была дописана таблица сопротивлений термисторов. Если кто-нибудь из читателей может указать на возможные решения этой проблемы, буду очень благодарен.

Перейду к результатам и тестам. Скорость печати благодаря вулкану с СВО очень хорошая, пиковая производительность выросла в 2.5 раза и составляет 25 мм3/с , или примерно 100 грамм в час. Провел небольшой тест с ПЛА, сопло 1.0, слой 0,33 и 0,5 мм, температура 235 град. Стабильная экструзия до 25 мм3/с, после 30 мм3/с она становится неравномерной, выраженно комковатой, т.к. возникает значительный градиент температуры от краев канала сопла к его центру. 40 мм3/с это безопасный для принтера предел, выше которого пластик не успевает плавиться, т.е. мощность теплопереноса от корпуса хотэнда к соплу недостаточна.К сожалению, у меня нет хорошего шумомера, поэтому могу лишь на словах описать акустическую нагрузку от принтера после апгрейда. Уровень шума в простое минимальный. Большие вентиляторы в подвале и на радиаторе СВО звучат как хорошо настроенная система охлаждения системного блока пк. Помпа также почти бесшумна, т.к. настроена на малую мощность. Радиальный вентилятор системы обдува это самый громкий элемент, но его редко приходится использовать выше, чем на 40% PWM. Tmc2208 делают свое дело, обладатели принтеров с подобными драйверами знают, как с ними работают шаговики.

Температурный диапазон был расширен только до 284 градусов из-за проблемы с прошивкой, которая пока не решена. Если удастся это исправить, то печать тугоплавкими материалами до 350 град. не заставит себя долго ждать.

Вот такая получилась история воскрешения моего Алекмейкера. Надеюсь, вам было интересно.