Промышленный климат-контроль и глубокий апгрейд Snapmaker U1 на Klipper

Всем привет!

Snapmaker U1 — отличный и жесткий станок, но когда заходишь на территорию «капризных» инженерных пластиков и композитов (ABS, ASA, Nylon), базовых возможностей его закрытого корпуса начинает критически не хватать. Изначально принтер буквально «весь в дырах», тепло внутри не держится, а электроника не рассчитана на серьезный нагрев среды.

Чтобы решить проблему неравномерной усадкой и добиться стабильной печати, я провел комплексную модернизацию принтера и разработал систему автоматического климат-контроля и фильтрации воздуха. В этой статье я подробно поделюсь всем пройденным путем и техническими нюансами.

🚀 Главная цель разработки и двухсторонняя логика активной камеры

Основной целью было создать универсальный модуль активной камеры, который умеет гибко работать в двух противоположных направлениях, подстраиваясь под тип пластика:

1. Режим нагрева (ABS, ASA, Nylon): Шторка забора воздуха с улицы полностью закрывается. Воздух циркулирует внутри камеры, проходя через два полноценных угольных фильтра. Чтобы эффективно продавить этот тракт, я спроектировал мощный тандем: турбина формата 12032 работает в паре с дополнительным вентилятором 12015. Они свободно нагоняют горячий воздух на нагревательный элемент (доступны версии на 300 Вт и 450 Вт), полностью улавливая запахи.

2. Режим охлаждения (PLA, PETG): При печати низкотемпературными пластиками шторка с улицы приоткрывается. Турбина начинает заглатывать холодный воздух снаружи и принудительно нагнетать его в камеру, предотвращая перегрев и пробок в термобарьере.

💨 Умный продувочный клапан на колпаке

В режиме охлаждения активная камера работает в жесткой связке с продувочным модулем, который я установил на верхнем колпаке. Его конструкция уникальна:

• Кинематика: Клапан построен по принципу выдвижного ящика и может выдвигаться на расстояние до 25 мм, обеспечивая мощный отток лишнего тепла.

• Герметичность: Главным условием при проектировании было полное отсутствие сквозняков в закрытом состоянии. В закрытом положении клапан плотно и четко ложится прямо на уплотнитель. Это исключает любые паразитные подсосы воздуха и щели, когда принтер должен удерживать тепло для инженерных пластиков.

Управлять всеми заслонками, клапаном и датчиками можно удаленно через веб-интерфейс Fluidd или Mainsail по командам из макросов.

🛠 Кастомная электроника: История разработки и важный нюанс про фото платы

Чтобы увязать все исполнительные механизмы, датчики, мощный нагреватель и заслонки, возможностей штатной платы принтера предсказуемо не хватило. Эту плату мы разработали совместно с Максимом Корчагиным (в Telegram: @Voron_Kor), за что ему огромное спасибо!

• Мозг платы: Она базируется на чипе Raspberry Pi RP2040. Изначально мы заложили в нее CAN-модуль, однако сам принтер наотрез отказался стабильно работать по CAN-шине. Чтобы не плодить аппаратные глюки, было принято решение пересобрать все на USB-версии. Теперь плата подключается к основному хосту принтера по обычному USB-кабелю и бесшовно определяется в Klipper как надежный дополнительный MCU.

• ⚠️ Примечание к фотографиям: На фото в этой статье по ссылке, вы увидите плату самой первой ревизии, которую я изготавливал лично на ЧПУ-станке. Она выглядит сурово и по-хорошему DIY-но, поэтому сильно отличается от тех плат, которые сейчас выпускаются для проекта уже на заводе.

📐 Борьба с утечками тепла: Каучук, стеклопакеты, силикон и изоляция осей Z

Просто поставить печку в дырявый корпус — бесполезная трата энергии. Чтобы заставить климат-контроль работать эффективно, пришлось провести масштабную подготовку самого Snapmaker U1:

• Изоляция пазов Z-осей: Огромные сквозные щели вдоль направляющих осей Z сводили на нет любые попытки прогреть камеру. Чтобы запечатать эти утечки, я смоделировал и распечатал 3 специальных короба на оси Z (один короб встал на правую сторону и два короба — на левую). Это позволило физически перекрыть сквозняки в местах движения кинематики.

• Устранение «решета» на дне: Дно у этого принтера с завода просто дырявое. Проблему решил покупкой специального силиконового коврика, разработанного именно для этой модели принтера. Он намертво перекрыл нижние утечки.

• Глубокое утепление: Весь корпус принтера был серьезно заизолирован профессиональной

2-миллиметровой шумоизоляцией на основе каучука.

• Модернизация дверей: На двери принтера было установлено второе стекло (сделан полноценный стеклопакет), чтобы снизить теплопотери через фронтальную часть.

• Доработка колпака Biqu PopCap: Купленный верхний колпак оказался очень «жидким» и работал как радиатор на вывод тепла наружу. Пришлось его кардинально доработать: утеплить пористым пенополиуретаном толщиной 8 мм, а также вклеить второе стекло на люк и полностью изолировать верхнюю часть колпака.

❄️ Охлаждение «подвала» и блока питания

Из-за жары в камере и мощной теплоизоляции силовая часть начала адски греться, поэтому я полностью переработал охлаждение:

1. Охлаждение материнской платы: Драйверы шаговых двигателей начали уходить в защиту. Чтобы исправить это, я изменил конструкцию внешней боковой панели принтера — спроектировал и распечатал кастомную рамку под большой вентилятор формата 12015 мм, который теперь эффективно продувает плату управления, выводя горячий воздух наружу.

2. Модификация блока питания: Каучуковая шумка в районе БП уменьшила свободное пространство, из-за чего кабель на Z-стол перестал нормально проходить. Проблему решил радикально: спроектировал и заменил штатную крышку блока питания, уменьшив её по высоте.

3. Тишина и КПД: Штатную визгливую «жужжалку» размера 6015 в БП я заменил на вентилятор 8010 мм. Это сделало принтер намного тише и улучшило охлаждение силовых компонентов.

💻 Логика макросов Klipper и программная безопасность

Вся магия автоматического удержания температуры, управления вентиляторами и сервоприводами заслонок написана на наборе кастомных макросов Klipper. В код заложена жесткая программная защита от перегрева:

Умный старт из G-кода: Система работает полностью в автоматическом режиме. При запуске печати макрос сам считывает тип прутка и целевые параметры из подготовленного слайсером файла (gcode). На основе этих данных Klipper автоматически выставляет нужную температуру внутри камеры. Если это ABS — запускается нагрев и закрываются шторки, если PLA — включается продувка и поддерживается строгий контроль температуры.

• Контроль вентилятора обдува: Система непрерывно отслеживает состояние и обороты вентилятора, который продувает нагревательный элемент.

• Аварийный останов: Если вентилятор заклинило, отключился провод или он по какой-то причине не запустился — макрос мгновенно обесточивает печку (нагреватель).

• Защита от теплового разгона: Стандартные механизмы Klipper verify_heater полностью адаптированы и настроены под нашу плату, что исключает риск пожароопасных ситуаций при сбое датчиков.

Скрин работы моего модуля во Fluidd 

📂 Как повторить, обсудить или приобрести проект

Я оформил этот проект так, чтобы он был полезен как любителям чистой сборки своими руками, так и тем, кто хочет получить готовое и проверенное решение.

Если вы хотите собрать систему самостоятельно, я подготовил Цифровой проект (DIY). В него входит полный комплект STL/3D-файлов для печати элементов корпуса, заслонок, воздуховодов, коробов осей Z, уменьшенной крышки БП, а также проверенные макросы Klipper с логикой безопасности. Все обновления регулярно выгружаются на Яндекс и Google Диск.

Больше фото можно глянуть тут: Яндекс и Google Диск.

Наши ресурсы для связи:

👥 Telegram-сообщество: чат владельцев станка SNAPMAKER U1 RUSSIA для обсуждения апгрейдов и обмена опытом.

• Telegram-канал проекта: @mod_SnapmakerU1Rus3d (информация о проекте и кастомной плате).

• Сайт: 3D Моделист

💬 Личный контакт в Telegram: @Ruslan_3d

________________________________________

Буду рад ответить на технические вопросы в комментариях! Сталкивался ли кто-то еще с капризами CAN-модулей на платах расширения Klipper для этой экосистемы? И как вам идея с изоляцией осей Z с помощью кастомных коробов? И вообще стоило оно того или нет?