Глубокий моддинг Qidi I-Mate S, часть 1.

Немного о подопытном

Qidi I-Mate S в стоковой конфигурации – это типичный середнячок, но с претензиями. Это принтер рамной конструкции с кинематикой Ultimaker, предельным разрешением по оси Z в 50 микрон (0.05 мм), неплохим заявленным объемом построения 270х200х200 мм, с хорошей грелкой под столом, которая реально тянет 120 градусов, и возможностью закрыть весь объем, чтобы без проблем печатать ABS. От базовой модели I-Mate он отличается, вообще-то, только крышками сверху и сбоку, чтобы его пластиковую коробку закрывать. Но маркетологи решили добавить привлекательности, включив в комплект второй хотэнд в сборе (в некоторых вариантах комплектации даже целый экструдер) с соплом 0.2. Этот бонус является на практике совершенно бесполезным, с моей точки зрения, но пусть будет.

Кинематика Qidi I-Mate S - хочу быть Ультиком!

В стоке принтер уже вполне хорош: он без проблем может сразу из коробки печатать ABS, а внутри своего объема держит до 55 градусов. Собственно, я его и покупал под ABS, но уже с грязными мыслями об апгрейде. Потому что в угоду унификации производственной линейки принтер оснащен достойной жесткой рамой, у него очень хорошая (в проекте) кинематика, приличные драйверы шаговиков и в целом довести его до уровня того самого Ultimaker – это вполне подъемная задача.

Для того, чтобы собрать что-то полезное, сначала надо разобрать что-то ненужное

Голова этого принтера – самое слабое его место. Видимо, вся экономия туда и пришлась, а второй хотэнд в комплект включили, чтобы не присылать запчасти по гарантии. Здесь использован зачем-то экзотический вариант Мк.10 с нестандартными соплами и тефлоновой трубкой до экструдера, что ограничивает температуры печати до 260 градусов, а на практике это 250, чтобы не клинило филамент в трубке. Формально это direct-экструдер, но это едва ли не самая долбанутая реализация, которую я видел. Использован дешевый привод из паршивой шестерни и еще более паршивого подшипника, а хотенд и его терморазрыв проектировали, видимо, плотники. Охлаждение выполнено в виде цельного алюминиевого блока с прорезью, куда вставлен и закреплен парой болтиков хилый радиатор.

Распотрошенная стоковая голова Qidi I-Mate S, о конструкции которой я надеюсь забыть, как о страшном сне и стоковые винты выравнивания стола. Все это мне уже не нужно.

В итоге получается тяжеленная, не уравновешенная и предельно неэффективная конструкция, к которой прилеплен ненужный пластиковый кожух. Из-за тяжести головы в стоке принтер страдает серьезными проблемами с эхом и дрожанием по осям X-Y, и заявленных скоростей в 70 мм/с при приличном качестве развивать не способен. К счастью, это легко исправить – и вы вдруг получите совсем другой принтер совсем другого класса. К сожалению, за стоковое безобразие уже пришлось заплатить, а за моддинг придется заплатить еще раз.

И вот на такую конфетку можно заменить стоковое недоразумение

•    Направляющие валы очень даже приличные. Наверное, их сложно испортить.

•    В принтере использована экзотическая прошивка Chitu.

На деле это не создает особых проблем, но некоторые привычные по Марлинам настройки там просто отсутствуют. При этом материнская плата очень неплоха, а прошивка даже в стоке демонстрирует свою надежность, позволяя печатать по двое суток без перерыва. Более того, на материнской плате есть неиспользованные разъемы, которые позволят расширить возможности вплоть до добавления второго экструдера.

Материнская плата, унифицированная с моделями постарше - можно пользоваться некоторыми слотами

•    Исходная конструкция оси Z не особо удачная, но легко исправляется ножовкой – об этом ниже.

Врожденный порок оси Z в том, что у нее жестко закреплен верхний конец, что может привести к биениям•  

  Как всегда, экономили на всем, что хоть сколько является точными деталями. Использованы слабые ремни, пластиковые шкивы (они еще и нестандартного шага!), самые простые подшипники.

Шкивы на оси Y - пластик и 17 (!) зубьев• 

  Линейные подшипники на горизонтальных направляющих имеют качество ниже среднего, но с ними вполне можно жить. Это короткие LM8SUU, которые дребезжат, скрипят, жрут смазку, как не в себя, и исправить это можно только их заменой на что-то приличное. При этом, как ни странно, они вполне способны обеспечить нормальное качество печати, если вы готовы мириться с их акустическими эффектами.

А вот на что можно заменить стоковые подшипники• 

  Осевые подшипники F695ZZ имеют приемлемое качество, и на них грех жаловаться. Но на ленивец оси X по неизвестной поставлена пара миниатюрных MF85ZZ, причем самых паршивых, которые можно найти. Эти подшипники чрезвычайно хрупкие, и не держат нормального натяжения ремня – я один сломал по обойме, когда настраивал ремень оси X, что и послужило толчком к апгрейду механики. К счастью, их довольно просто заменить на приличную альтернативу, которую можно приобрести в магазинах радиоуправляемых моделей. По уму их надо менять на те же самые F695ZZ (а для этого нужна другая каретка), чтобы не ограничивать себя по усилию натяжения ремня оси X – хотя качественные MF85ZZ тоже держат хорошее усилие.

Расколотый стоковый подшипник ленивца оси X слева-вверху•  

 Подсветка здесь только для галочки. Светодиодная лента светит вниз от передней кромки рамы, и основной поток света подсвечивает дверцу. К счастью, исправить это совсем просто – тем более что на блоке питания есть пара свободных выходов.

Вот это недоразумение - это штатная подсветка камеры•

   Заявленный объем построения 270х200х200 надо рассматривать как размерность стола. Стол и пружинная подставка на него по размерам точнехонько 270х200 и есть. Если идеально откалибровать концевики, с учетом фасок стола, можно выйти на размеры 267х198. В реальности размеры области построения по X-Y – примерно 265х195, и выше них прыгать не советую. В прошивке ограничение по Х выставлено в 273, и его стоит сразу скорректировать, чтобы избежать возможных повреждений сопла при движении обратно на стол, когда оно вылезло за его пределы при калибровке. Зато по Z реальный диапазон на 10 мм больше заявленного.

Но при всех этих недостатках главное для нас следующее:

• Рама хорошая, жесткая, использована приличная сталь приличной толщины;
• Кинематику Ultimaker сложно испортить;
• Направляющие валы очень даже ничего;
• Материнская плата вполне себе хороша, несмотря на экзотическую прошивку;
• Блок питания с хорошим запасом;
• Пластиковые панели обшивки щедро используют объем, и внутри них легко выполнять различную прокладку, вклеивать термо-звукоизоляцию и всячески развлекаться с монтажом разных модов.

В общем, потенциал у нас на руках богатый – поехали. А я постараюсь описать все грабли, на которые наступил в процессе.

Уровень 0: Базовые настройки

Одна из главных проблем I-Mate S – неспособность печатать быстро и качественно из-за тяжелой головы и слабых ремней. Лучшее решение – это замена головы, ремней и подшипников, но об этом мы поговорим в следующих сериях. А пока, безо всяких модов и возни с механикой можно начать с небольшого блока настроек. Вот такой код надо сохранить в текстовый файл с расширением .gcode и «напечатать»:

M8007 I7; Рывок ставим на 7-8 вместо стоковой настройки в 15 – это сразу уменьшит дрожание
M8008 I700; Ускорения по X-Y выставляем в 700 мм/с2 вместо стоковых 1000
M8006 I80; Скорость холостых перемещений по умолчанию ограничиваем 80 мм/с
M8024 I270; Ограничиваем движение по оси Х 270 мм вместо 273 в стоке
M8025 I198; Ограничиваем движение по оси Y 198 мм вместо 200 в стоке
M8035 I3; Выравнивание стола по 3 точкам – разносим их пошире
M8036 X5.0000 Y5.0000; Первая точка 5-5
M8036 X265.0000 Y10.0000; Вторая точка 265-5
M8036 X135.0000 Y195.0000; Третья точка 135-195
M8500; Сохраняем изменения в настройки по умолчанию

Эти настройки рекомендованы для стоковой тяжелой головы, и они сразу заметно повысят качество печати. Сама печать немного замедлится, но при этом можно будет использовать скорости в 70 мм/с и выше, которые в стоковых настройках приводят к заметным дефектам по дрожанию и эху.

Но при этом все слайсеры начнут врать в оценке времени печати, и бортовой экранчик тоже ее начнет показывать неправильно, потому как они заточены на стоковые настройки, и по ускорениям время не корректируют без дополнительной настройки. Как это исправить в Simplify3D, я не нашел, а вот в Cura и Qidi Print (который тоже по сути Cura) базовые настройки профиля вполне доступны, только их надо включить. Это делается в пункте меню Settings Visibility, в разделе Machine:

 Вот эти настройки в появившемся разделе меняем: Точной оценки времени печати не стоит ждать даже после этого, но врать будет значительно меньше. Рекомендую эту вкладку оставить включенной в слайсере навсегда. С ее помощью можно просто менять настройки под сопла других диаметров, если вы порой их меняете. Без этой вкладки слайсер профиль принтера в слайсере жестко связан с диаметром сопла.

Уровень 1: Самое простое из всего

Самые простые модификации Qidi I-Mate (S) не потребуют серьезной разборки, и совершенно очевидны для любого принтера. Это:

1.    Теплоизоляция грелки под столом;

2.    Замена пружин под ним на силиконовые колонки;

3.    Жесткие натяжители ремней на оси Y;

4.    Замена ручек для выравнивания стола на более удобные, которые вы напечатаете;

5.    Замена дефлектора обдува.

Для проведения этой модификации нужно всего лишь снять стол. Для этого даже не нужно никакого инструмента. Просто руками отвинчиваются фиксирующие барашки и винты, на которых держится стол, аккуратно извлекается разъем на нагрев – и у вас на руках алюминиевая пластина с резьбовыми штырями, на которую наклеена грелка. Термоизоляция туда просто приклеивается поверх и обрезается под размер. Если вы пурист, можете сначала прорезать в ней отверстия под силиконовые колонки. Но обычно этого не нужно, и нужные отверстия под резьбовые посадки М4 достаточно просто проткнуть в теплоизоляции.

Подводный камень здесь один. Стоковые пружины, которые мы заменяем на силиконовые колонки, хоть и пластилиновые, но имеют довольно большой ход. Колонки нам нужны высотой 16 мм, а я взял 12. В итоге мне пришлось разобраться в коде прошивки Chitu – иначе они висели в воздухе – не хватало хода. В качестве приятного бонуса я получил плюс 8 мм хода по оси Z – то есть модель теперь можно печатать высотой не 200, а аж 210 (если затянуть колонки). Но я все равно рекомендую колонки на 16 – их тоже можно затянуть на такой же ход, и держать они будут лучше и надежнее. А если вы столкнетесь с проблемой недостатка хода винтов на затяжку, просто «напечатайте» следующий код:

M8026 I210.000000; Увеличиваем лимит движения по оси Z до 210 мм
M8500; Сохраняем изменения в настройки по умолчанию

ГЛАВНОЕ: перед включением и выравниванием стола хорошенько затяните винты. Пусть лучше будет начальный зазор в несколько мм, чем скрести соплом по слишком высоко поднятому столу. Напоминаю также про стоковый ход по оси X, который щедро вылетает за границы стола. Если вы внесли рекомендованные изменения в настройки, эта проблема исчезает.

Использование альтернативных ручек – это дело вкуса. Стоковые тоже вполне ничего, хотя барашки-контргайки производят странное впечатление. Но если захотите, то возьмите вот эту модель: https://www.thingiverse.com/thing:4806871 

В ней предусмотрены ответные места под гайки М4 – их можно вклеить, или вплавить паяльником. По желанию можно также нанести немного мягкого фиксатора резьбы на винты стола, чтобы выравнивание держалось надежно. В большинстве случаев, при использовании силиконовых колонок это избыточно – они и сами прекрасно держат, и не дают проворачиваться винтам.

Модифицированный стол аккуратно вставляется в посадочные отверстия рамы оси Z, затягивается, и подключается разъем.

Что мы получаем от этого? Вибрации на столе теперь хорошо демпфируются силиконом, и он намертво держит выравнивание. Теплоизоляция грелки теоретически должна бы ускорить прогрев стола и стабильность поддержания температуры. Существенного ускорения прогрева я не заметил, а вот температура и в самом деле держится, как прибитая гвоздями.

Теперь можно напечатать натяжители ремней по оси Y. Я рекомендую вот эту модель: https://www.thingiverse.com/thing:19892

Натяжители стоит ставить не вместо пружинных стоковых сверху, а рядом с ними – свободный ход ремня это вполне позволяет, и ничто нигде не упрется в лимиты. Но на всякий случай проверьте движение на холостом ходу.

Что мы получим? Уменьшение дрожания по оси Y и несколько более точное позиционирование головы по ней же. К сожалению, проблемы оси X это никак не решает, но хоть что-то.

Последний штрих в легком и ненапряжном моддинге I-Mate S – замена невнятного стокового дефлектора обдува детали на что-то приличное. Грубо обкусанную трубку прямоугольного сечения, которая вставлена в вентилятор 5015 в стоке даже дефлектором назвать нельзя – это чистой воды недоразумение. Поэтому печатаем вот эту модель: https://www.thingiverse.com/thing:4606987

Несмотря на то, что стоковую голову я использовал меньше полутора месяцев, дефлектор все равнопобит жизнью

Для ее установки надо будет открутить два винтика снизу стоковой головы – это делается наощупь, или можно посветить себе фонариком снизу. Встает этот дефлектор, по моему опыту, не очень точно – посадку надо будет слегка покачать, а винтиками еще попасть в их резьбы.

Что мы получим? О, вот здесь очень даже серьезное преимущество в реализации обдува: потоки направлены с двух сторон сразу, равномерно обтекают сопло и эффективно охлаждают зону печати. Нависающие элементы под 70 градусов печатаются с этим дефлектором не то чтобы непринужденно, но вполне надежно.

Ну вот на этом первый уровень моддинга можно считать завершенным. По его результатам, если все сделано правильно и в полном объеме – несмотря на ужасную стоковую голову – мы должны повысить качество печати, несколько пожертвовав скоростью. Вмешательства в конструкцию минимальны, но их уже достаточно, чтобы понять, как устроен Qidi I-Mate S, и в дальнейшем приступить к более серьезному моддингу на следующем уровне.