RepRap-NRTC

Как победить 3D-печать

Или история о том как интересно провести 2 месяца жизни всего за 13 500 р. :)

Статья об особенностях сборки, прошивки, подключения и запуска 3D-принтера на базе RepRap Mender. Но подходы и приемы описанные в этой статье подойдут ко всем типам 3D-принтеров.
В данной статье мы постарались описать весь свой опыт и все найденные решения в ходе упорной двухмесячной работе по запуска 3D-принтера у нас в Нижегородской Радиотехническом Колледже в помещении хайтек-сообщества CADR.

История или как это случилось

В марте 2014 года мы в Нижегородском Радиотехническом Колледже решились заказать из Китая для нас на то время совершенную новинку и пик технологий - 3D-принтер. Почему из Китая? Потому что мы слышали что там можно заказать принтер за приемлемую сумму денег.
Особую благодарность хотелось бы выразить администрации колледжа Пронину Генадию Михайловичу и Кормщиковой Ирине Александровне за готовность пойти на достаточно рисковый шаг и поддержку нашего предложения о заказе и покупке 3D-принтера. Сразу хочу оговориться что на то время мы совершенно ничего не представляли о 3D-печати, кроме видео в интернетах. Мы слышали о проекте RepRap, почитали информацию на сайте http://reprap.org/. Мы знали что существует несколько разновидностей - моделей. И выбор принтера для покупки делали несколько не осознанно. Больше ориентируясь на цену и некую эфемерную единицу "качество печати".

Наш заказ принтера на aliexpress

Заказ мы сделали на сайте AliExpress и принтер пришел достаточно быстро, за две недели. Мы получили сам принтер и бабину с PLA-пластиком.

Посылка с принтером пришла к нам в трех коробках

Пришло все в трех коробках. Все было аккуратно упаковано. И мы приступили к сборке. Сборкой занимались сотрудники вычислительного центра Нижегородского Радиотехнического Колледжа. Виктор Бондаренко сделал аккуратную и качественную сборку каркаса принтера. Электроникой занимались Владимир Слугин и Никита Блынский. И вот через два дня у нас был полностью готовый к подключению к компьютеру 3D-принтер.

По поводу особенностей сборки сейчас уже сложно что то вспомнить. Но в интернете можно найти много инструкций и на диске, идущем с принтером, были подробные инструкции по соединению элементов. За что стоит особенно отметить китайцев, в комплекте было все в нужном количестве! Это было очень приятно и важно для нас - впервые собирающих 3D-принтер!

Сборкой рамы принтера занимаются Виктор Бондаренко и Никита Блынский

Подключением электроники занимались Владимир Слугин и Сергей Сатушев

3D-принтер в Нижегородском радиотехническом колледже в полном сборе

После сборки мы приступили к подключению. Мы в НРТК широко используем свободное ПО и первое что мы попробовали - подключить принтер к Ubuntu 12.10. После консультаций с Борисом Терещенковым мы уже знали что для управления принтером нужно использовать Repetier. Но, у нас на принтере не было прошивки.
Мы на диске нашли архив с прошивкой под названием Melzi-Sprinter. Мы уже прочитали на сайте reprap.org что на плате принтера используется стандартный микроконтроллер Atmega, но мы не знали какая именно. Если посмотреть на чип поближе, что можно рассмотреть маркировку Atmega 1284p. И вся плата построена по принципу плат Arduino, которые у нас в колледже используются на практиках у студентов достаточно давно. По этому мы уже знали что для прошивки нам потребуется среда разработки Arduino с сайта http://arduino.cc/en/Main/Software .
Мы все скачали, установили, распаковали прошивку, открыли в среде файл .ino. Мы даже вычитали что нужно установить специальный набор файлов для прошивки конкретно этого микроконтроллера (об этом подробнее в разделе о прошивке). Но вот незадача, при попытке компиляции прошивки среда выдавала ошибку, отсутствия библиотеки time.h.
С Никитой Блынским мы смогли избавиться от этой ошибки отключив опции работы с SD-картами и некоторые другие функции, для которых нужна была эта отсутствующая библиотека и получили рабочую прошивку Sprinter-Melzi!

Мы успешно прошили принтер и установили Repetier на компьютер с Ubuntu 12.10. Нажали кнопку подключить и процесс соединения с принтером прошел успешно. Мы с замиранием сердца в ручном режиме поуправляли движением экструдера по осям. И это для нас было равносильно магии! Мы увидели что принтер "шевелиться" и работает!!!

Рисуем модель в Blender для пробной печати на нашем принтере в НРТК

У нас включался разогрев экструдера, разогрев стола и управлялась скорость вращения вентилятора. Это было просто замечательно!

Мы решили опробовать принтер в деле. Мы взяли среду 3D-моделирования Blender и нарисовали незамысловатую модель. По внешнему виду модель напоминала логотип игры Quace :)) Среда Repetier принимает модели в формате stl, а Blender умеет прекрасно в нее экспортировать! Чем мы и воспользовались!

Загрузили модель в формате stl в Repetier, выполнили слайсинг с помощью программы slic3r (она идет в комплекте, вместе с Repetier) и попытались выполнить печать. И вот тут нас ждала первая и большая проблема. Принтер перемещал экструдер в начальные позиции по всем осям и на этом останавливался. Прогрев экструдера и стола проходил успешно, но процесс печати не начинался. При этом в окне с командами и ответами принтера в Repetier появлялась ошибка "Error: Checksum mismatch, Last Line: 19". И это происходило каждый раз!

Печать детали на нашем принтере - проблема на высоте около 5 см, мажет по детали и срывает ее со стола :(

Было решено попробовать установить софт на Windows и попробовать печать оттуда. Мы получали туже ошибку в Repetier, но печать шла и мы получили какие то результаты.

Но здесь у нас обнаружилась вторая проблема, на высоте около 5 сантиметров экструдер начинал мазать по детали и в конце концов сорвал ее со стола!

Прошивка

Прежде чем приступать к поиску прошивки для вашего принтера нужно точно узнать что у вас за модель принтера. Мы покупали принтер на aliexpress и честно считали что мы купили RepRap Mendel. Потом мы стали выяснять что у нас за плата на принтере и как видно на фото, у нас написано на ней Melzi Ardentissimo и мы тут подумали что у нас RepRap Mendel Prusa и честно пытались его прошить как Prusa.

Но за тем я нашел старую прошивку, которую мы взяли с диска, который шел в принтером, и в ней в самом начале файла Configuration.h увидел строчку #define RP3D.COM_PANGU и тут у нас появились мысли, может у нас что то не совсем Prusa. Как оказалось компания RP3D.COM производить RepRap Mendel, но для возможности использовать шаговые двигатели различного типа слегка изменила схему платы управления. И эта модификация называется RepRap Mendel Pangu. Вот для него то и нужна была прошивка.
Как только мы выяснили точную модель нашего принтера и платы все пошло гораздо быстрее и определеннее!

Пластик(и)

Когда у вас встает вопрос как мне настраивать слайсер, подогревать ли стол, какую температуру экструдера выставлять в настройках, сначала вам нужно определиться какой вид пластика у вас сейчас в руках. Великолепный способ быстро определить тип пластика мне подсказал все тот же пользователь ysb с форума soliforum. Вам нужно просто поджечь кусочек вашего пластика и посмотреть как он горит!

Сжигаем ABS пластик и видим много дыма

Сжигаем PLA и дымы вообще нет, но пластик капает

Мы определили тип пластика и теперь можно выяснять как настраивать слайсер на подготовку gcoda для печати модели именно вашим типом пластика.

Режимы печати с ABS

скачки температуры при попытке выставить температуру экструдера выше 240 С

Для ABS пластика потребуется более высокая температура хот-энде. По рекомендации ysb, я использовал 220 С для экструдера и 90 С для стола.
Для ABS-пластика вам потребуется физически отключить вентилятор!

Так же, по словам ysb нагреватель и сам экструдер в Pangu рассчитан на температуру не выше 240 С, иначе есть шанс расплавить ptfe-трубку внутри. К тому же, по нашим тестам, если попробовать выставить температуру выше 240 С вы будете получать очень большие прыжки темературы, вплоть до 320 С, после чего нагрев экструдера будет выключен по защите в прошивке. Мы испытывали проблему, как мы считали, с недогревом пластика и для тестов, нам пришлось повысить этот барьер в коде прошивки до 380 С ( #define HEATER_0_MAXTEMP 380 ), что бы иметь возможность греть экструдер до 260 С, но это не решило проблем, поэтому не рекомендуем!

Проверяем соответствие данных о температуры со встроенного термистора и данных с термопары подключенной к мультиметру http://www.youtube.com/watch?v=JwLsAoe7yio

Это очень важно. ABS очень не любит сквозняков и перепада температуры. Мы думали, не сделать ли нам корпус вокруг принтера. Но, забегая вперед, оказалось что этого не требуется с pla.

После некоторых экспериментов выяснилось что наш hot-end, а точнее термистор в нем не совсем точно показывает текущую температуру. Для проверки мы воспользовались мультиметром с подключенной термопарой. И у нас получились расхождения примерно в 30 С в меньшую сторону, т.е. если я на компьютере выставлял 220 С, то на мультиметре я видел всего 190.
Тут конечно сложно сказать кому верить, китайскому термистру в hot-end'е или китайской термопаре подключенной к китайскому мультиметру :) Но мне кажется что мультиметр ближе к истине (темболее что мы испытали его на кипящем чайнике с водой и он выдал нам 93...95 градусов С с термопарой помещенной в пакетик и опущенной в кипящую воду :)

Режимы печати с PLA

С PLA пластиком все гораздо проще! Температура ему нужна пониже. Ysb советует 190 С для hot-end'a, но мы помня о предыдущих тестах с мультиметром используем в настройках слайсера 200 С.

А основная прелесть PLA в том, что стол вообще нагревать не нужно!!!
Благодаря этому для лучшего прилипания первого слоя пластика мы можем просто помазать стекло клеем-карандашом. Эффект очень хороший!