Triffid Hunter's Calibration Guide/de

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Contents

Vorwort

Danke an die helfenden Hände. Der Artikel ist soweit fertig übersetzt. Wenn ihr kleine Fehler findet, dürft ihr die gerne korrigieren.

Voraussetzungen

Werkzeuge

  1. Messschieber
  2. Bügelmessschraube (falls vorhanden)

Kenntnisse

  1. Anzahl der Vollschritte pro Umdrehung der Schrittmotoren. (1,8° Schrittwinkel = 200 Vollschritte, 0,9° Schrittwinkel = 400 Vollschritte, usw.)
  2. Kenntnis über die Einstellung der Mikroschritte des Schrittmotortreibers. A4988 meist 16x Mikroschritte, DRV8825 meist 32x Mikroschritte.
  3. Zähnezahl der Riemenscheiben. Sehr oft 20 Zähne bei GT2 Riemen.
  4. Teilung des Zahnriemens. GT2 = 2mm, T2,5 = 2,5mm, T5 = 5mm, HTD3m = 3mm
  5. Anzahl der Zähne des Extrudergetriebes oder Übersetzungsverhältnis

Sonstiges

  1. Finde (und beseitige) Umkehrspiel an allen Achsen, sonst wirst du keine genauen Teile produzieren können.
  2. Den Online RepRap Calculator (englisch) aufrufen um die Anzahl der Schritte pro mm, Schichtdicke und Beschleunigung zu ermitteln

XY Schritteinstellung

Das Configtool der Teacup Firmware hat einen Steps/mm-Rechner eingebaut, dessen Werte sich auch auf andere Firmwaren übertragen lassen.

Bei der Nutzung von Zahnriemen kann die Anzahl der Schritte pro mm für die X- und Y-Achse sehr einfach berechnet werden. Eine weitere Kalibrierung der Achsen ist idR. nicht notwendig. Sollte man am Druckergebnis grobe Maßabweichungen feststellen, sollte man die Berechnung überprüfen und ggf. Fehler am Drucker suchen.

Die grundlegende Formel ist:

$ Schritte\ pro\ mm = \frac{Vollschritte\ pro\ Umdrehung * Anzahl\ Mikroschritte}{Zahnriementeilung * Zähnezahl} $

Einige typische Beispiele:

// 1,8° NEMA 17 mit GT2 Riemen und 20Z Riemenscheibe
(200 * 16) / (2 * 20) = 80

// 1,8° NEMA 17 mit T2,5 Riemen und 20Z Riemenscheibe
(200 * 16) / (2,5 * 20) = 64

// 1,8° NEMA 17 mit HTD-3M und 20Z Riemenscheibe
(200 * 16) / (3 * 20) = 53.333

Z steps

Die meisten RepRap Drucker nutzen Gewindestangen um die Z-Achse anzutreiben. Zur Berechnung des Verfahrwegs muss der Drehwinkel und die Gewindesteigung bekannt sein.

Die grundlegende Formel ist:

(vollschritte_pro_umdrehung * anzahl_mikroschritte) / gewindesteigung = schritte_pro_mm

Einige typische Beispiele:

// 1,8° NEMA 17 mit M5 Regelwinde:
(200 * 16) / 0.8 = 4000

// 1,8° NEMA 17 mit M8 Regelwinde:
(200 * 16) / 1.25 = 2560

// 1,8° NEMA 17 mit Tr8x1,5mm:
(200 * 16) / 1,5 = 2133,3333

// 1,8° NEMA 17 mit Tr10x2mm:
(200 * 16) / 2 = 1600

An manchen Druckern werden die Z-Spindeln über einen Zahnriementrieb bewegt. Nutzt man am Motor und an den Spindeln die gleichen Riemenscheiben kann die Rechnung von oben unverändert übernommen werden. Sind am Motor und den Spindeln verschiedene Riemenscheiben verbaut, muss das Übersetzungsverhältnis mit einbezogen werden.

E steps/Extruder Schritte

Es gibt nahezu unendlich viele Varianten. Neben dem allseits bekannten "Wade"-Extruder der mit einer großen Untersetzen eine verzahnte Schraube (Hobbed Bolt) antreibt, gibt es die direkt angetriebenen Extruder (Direct-drive) bei der die Förderschraube ohne Untersetzung direkt angetrieben wird, wobei der Motor auch ein internes Getriebe besitzen kann. Typisch für die direkt angetriebenen Extruder sind Förderräder vom Typ MK7 bzw. MK8.

Neben den Extrudern die direkt über dem Hotend sitzen gibt es noch die sogenannten Bowden-Extruder. Der einzige Unterschied ist, dass hier der Extruder separat angebracht wird und das Filament über einen Bowdenschlauch zum Hotend gefördert wird.

Berechnung

Bei einen typischen Wade-Extruder, wird die Förderschraube aus einer M8-Schraube gefertigt. Dort beträgt der "effektive Durchmesser etwa 7mm. Beim Direct-Drive MK7 Förderrad beträgt der effektive Durchmesser ca 10.56mm. Das sind nur Anhaltspunkte um sich an einen korrekten Wert anzunähern. Später wird man diesen Wert genauer ermitteln.

Die Standard-Formel ist:

E_schritte_pro_mm = (motor_schritte_pro_umdrehung * micro_schritte) * (großes_zahnrad_zähnezahl / kleines_zahnrad_zähnezahl) / (effektiver_durchmesser_förderschraube * pi)

Einige typische Beispiele:

// Klassischer Wade mit einer 39:11 Getriebeuntersetzung
(200 * 16) * (39 / 11) / (7 * 3.14159) = 515.91048

// Gregstruder mit einer 51:11 Getriebeuntersetzung
(200 * 16) * (51 / 11) / (7 * 3.14159) = 674.65217

// Gregstruder mit einer 43:10 Getriebeuntersetzung
(200 * 16) * (43 / 10) / (7 * 3.14159) = 625.70681

// MK7 Direct Drive mit 2engineers 50:1 Planetengetriebe-Untersetzung
(48 * 16) * (50 / 1) / (10.56 * 3.14159) = 1157.49147

// MK8 Direct Drive ohne Untersetzung
(200 * 16) * (1 / 1) / (7 * 3.14159) = 145.54055

Messung

Benötigte Werkzeuge: Messschieber oder ähnliches welches präzise 100mm messen kann.

  1. Entferne das Hotend vom Extruder, sodass du kein Filament verschwendest.
  2. Führe dein Filament etwas hinein.
  3. Benutze den Extrudereingang als Referenzpunkt und markiere das Filament von dem Punkt aus 120mm.
  4. Sage dem Drucker das er 100mm Filament fördern soll.
  5. Messe jetzt zwischen Extruder und der Markierung. Ist der Abstand mehr als 20mm wird zu wenig gefördert, ist der Abstand weniger wird zu viel gefördert.
  6. neue_e_schritte = alte_e_schritte * (100 / (120 - entfernung_zwischen_extruder_und_markierung))
  7. Gebe den neuen Wert in deine Firmware ein und übertrage diese auf dein Board. Wenn Eeprom aktiviert ist kann man bei Sprinter/Marlin mit M92 Ennn den Wert temporär setzen. Bei Repetier geht das mit M206 T3 P200 Xnnn.
  8. Wiederhole das ganze ab Schritt 3 bis du zwischen 96-104mm bist und fahre mit dem Guide fort. Die perfekte Abstimmung erfolgt später.
  9. Wenn du die Werte ins EEPROM eingetragen hast brauchst du die neuen Werte erst einmal nicht direkt in die Firmware eintragen und neu flashen. Diese Werte warden später noch genau ermittelt. Warum? Der Druck im Hotend verändert noch die Menge die gefördert wird. Ggf. muss man auch noch den Anpressdruck am Extruder erhöhen und dadurch verändert sich der effektive Durchmesser vom Förderrad.
  10. Montiere jetzt wieder dein Hotend.

Z Höhe

Bei Z=0 sollte man ein einzelnes Stück Papier so zwischen die Düse des kalten Hotends und dem Druckbett bewegen können, dass man das einen Widerstand spürt, wenn man das Papier bewegt. Es sollte sich aber nicht auffalten wenn man das Papier unter der Düse schiebt. Das ist ein einfacher, schneller und effektiver Test für die Ausrichtung des Druckbettes (man sollte das an 4 Ecken machen). Der kleine Abstand ist eine fast perfekte Kompensation für die thermische Ausdehnung des Hot-Ends welche dafür sorgt, dass das Hot-End im Druck länger ist als im kalten Zustand.

Anstatt den Endschalter endlos zu verstellen kann man einfach ein Makro schreiben welches die Z-Achse auf den Endschalter fährt (G28 Z0) und dann G92Z-nnn sendet wobei -nnn die negative Position des Endschalters ist. Natürlich muss dazu der Endschalter unter Z=0 liegen (nicht zu viel sonst kann man das Druckbett oder die Düse beschädigen). Ideal ist eine Einstellung, wenn die Düse im kalten Zustand das Druckbett gerade eben berührt und man dann G92 Z-0.1 (oder die gemessende thermische Expansion) sendet. Beachte, dass die meisten Slicer einen Home-Befehl gefolgt von G92 Z0 als Startcode senden - also muss man den Startcode des Slicers prüfen und ggf. anpassen. Mittlerweile gibt es viele justierbare Endschalter die eine große Zeitersparnis darstellen.

Wenn der Z=0 Punkt korrekt gesetzt ist, wird der erste Layer minimal dicker als die folgenden Layer - aber nicht extrem dicker. Die meisten Slicer sind per Default so eingestellt, dass sie beim ersten Layer etwas mehr Material extrudieren und man kann das einstellen bis man eine perfekte Extrusion für die erste Schicht bekommt (siehe unten).

Die Haftung auf dem Druckbett ist stark abhängig vom korrekten Z=0 Punkt. Wenn Du nicht genug Haftung hast, drucke langsamer mit einem niedrigeren Z=0 Punkt so dass der erste Layer mehr gequetscht wird. Ensprechend erhöhe den Z=0 Punkt, wenn der erste Layer zu stark gequetscht und die Haftung zu groß ist.

  1. Finde den passenden Z=0 Punkt
  2. Sende G92 Z0.
  3. Bereite den Drucker für den Druck vor - Heizbett erhitzen, Filament laden etc.

Slicer Einstellungen

Layer Höhe, Extrusion Breite

Diese Werte sind recht einfach zu erklären. Wenn dein Drucker eine Spur Plastik erzeugt, dann hat diese eine Höhe und eine Breite. Diese Werte must du wählen.

Gute Resultate bekommt man, wenn die Layer-Höhe weniger als 80% des Düsendurchmessers und die Extrusionsbreite gleich oder etwas größer als der Düsendurchmesser ist. In den meisten Fällen erzeugt eine Layerhöhe von ca. 50% die besten Ergebnisse.

Beispiel: Eine Düse mit 0.4mm, deine maximale Layerhöhe ist demnach 0.4*0.8= 0.32mm (besser 0.4*0.5= 0.2mm) und deine Extrusionbreite sollte 0.4mm oder größer sein.

Du kannst auch niedrigere Werte für Höhe und Breite nutzen und wirst gute Ergebnisse bekommen. Die Slicing-Software berechnet automatisch die erforderliche Menge anhand der gewählten Werte. Ist gib kein echtes unteres Limit bei der Layerhöhe - Das Limit ist deine Erfahrung den Kunststofffluss bei niedrigen Höhen konstant zu halten. Ein paar Reprapper haben es geschaft mit Höhen von 5µm (0.005mm!) zu drucken.

Ich selbst nutze bei einer 0.4mm Düse eine Layerhöhe von 0.2mm. Triffid schreibt sogar, dass er unabhängig vom Düsendurchmesser eine Layerhöhe von 0.2mm und eine Extrusionsbreite von 0.5mm nutzt.

Slic3r wählt selbst die Extrusionbreite in Abhängigkeit deines Düsendurchmessers. Unter den Advanced Settings kann man eine Extrusionbreite wählen. Je nach Modell kann es hier sinnvoll sein eine andere Breite zu wählen um die Wände schön zu drucken.

Zusatz: Der gesamte advanced Bereich in Slic3r bezieht sich immer auf die Extrusionsbreite. Wenn ich z.B. beim Topfill anstatt 0 (Standard) 125% (entspricht 0.5mm bei einer 0.4mm-Düse) angebe, dann werden auf eine Fläche mit einer Breite von 10mm jetzt genau 20 Reihen erzeugt. Wenn die Standardeinstellung beibehalten würde, wären das 25 Reihen. Es wird nicht mehr Plastik auf der gleichen Fläche aufgetragen sondern nur anders verteilt (Wenn jemand das besser erklären kann, bitte ergänzen!)

Hotend Temperatur

Jede Sorte Plastik, unterschiedliche Farben, unterschiedliche Hersteller, haben eine eigene ideale Temperatur. Z.B. drucke ich (Triffid) undurchsichtiges PLA bei 165°C mit hervorragenden Ergebnissen, aber das durchsichtig PLA braucht 180°C!

Jeder Drucker wird eine andere Temperatur brauchen, da die Termistoren immer ein wenig unterschiedlich sind. Selbst beim gleichen Hotend vom gleichen Hersteller können die Temperaturen unterschiedlich angezeigt warden.

So finde ich die optimale Temperatur für jede Rolle Filament:

  1. Wähle ein einfache Modell, welches groß genug ist, sodass du während des Druckens das Infill sehen kannst.
  2. Gucke dir vorher noch die Förderschraube an. Sie sollte sauber sein und keinen Plastikabrieb vom alten Filament haben.
  3. Ziehe die Spannrolle vom Extruder fest genug an. "Wenn deine Finger weh tun und du dennoch das Filament nicht durchschieben kannst" FEST! Eine lose Spannrolle gibt exakt die gleichen Symptome wie eine zu niedrige Temperatur.
  4. Starte mit dem Drucken...
  5. Verringere alle 2 bis 3 Layer die Temperatur um 5°
  6. Wenn das Infill statt Linien eine Reihe an Punkten erzeugt, erhöhe die Temperatur um 10°.
  7. Beobachte den Druck weiter und erhöhe die Temperatur um weitere 5° wenn du wieder Punkte sehen solltest. Wenn sich die einzelnen Layer lösen solltest du die Temperatur weiter erhöhen.
  8. Schreibe dir die Temperatur für genau das Filament am besten irgendwo auf. Die nächste Rolle wird wieder eine andere Temperatur brauchen.

Heizbetttemperatur

Die Haftung auf dem Druckbett ist extrem wichtig für hochwertige Drucke. Mit der richtigen Haftung werden Deine Modelle:

  1. auf dem Druckbett kleben
  2. sich nicht verwinden oder verwölben
  3. keine "Stundenglass-Verwölbung" bekommen
  4. sich selbst ablösen, wenn das Heizbett erkaltet ist

Dieses Verfahren hilft die Punkte 1-3 zu erreichen indem die korrekte Heizbetttemperatur gefunden wird. Punkt 4 wird erreicht indem man mit verschiedenen Beschichtungen wie Weißleim (gut für PLA), UHU Kleber (für Nylon), KFZ-Fensterfarbe, Haarspray, ABS Saft, Zuckerwasser (ABS), etc.

  1. Wähle eine Anfangstemperatur für diesen Test - lieber etwas höher als zu niedrig. Vorschlag: 110°C für ABS, 65°C für PLA.
  2. Starte einen Druck. Wenn der erste Layer nicht gut haftet, erhöhe die Temperatur um 3-5° und starte einen neuen Druck
  3. Beim 2. Layer sende M104 S0 - das schaltet die Düsenheizung aus. Lassen die Druckbettheizung alleine laufen
  4. Beim 3. Layer pausiere den Druck und bewege die Düse weg vom Druck. Lasse die Druckbettheizung weiter laufen.
  5. Bereite dir dein bevorzugtes Getränk vor und trinke es während du darauf wartest, dass die Oberfläche des Heizbettes das thermische Gleichgewicht erreicht. Das dauert maximal 10 Minuten - in der Regel genügt es 5 Minuten zu warten
  6. Entferne den Druck vom Druckbett. Wenn es weich und flexibel ist, ist die Druckbetttemperatur zu hoch. Reduziere sie um 5° und fange neu an. Das Druckobjekt sollte sich fast genauso verhalten wie im kalten Zustand.
  7. Wenn die Betttemperatur korrekt ist wird das Druckobjekt währen du dein Getränkt zu dir nimmst aushären und wenn man die Betttemperatur um 5° erhöht wird es weich bleiben.

Du solltest den ersten Layer generell um ca. 10° heißer drucken als die restlichen Layer um sicherzustellen dass der Kunststoff sehr klebrig ist und eine gute Haftung hat.

Als Richtlinie sollte die OBERFLÄCHENTEMPERATUR des Druckbetts (NICHT die vom Sensor gemessene Temperatur) ungefähr 105°C für ABS und ungefähr 57°C für PLA betragen.

Dein Thermistor WIRD eine höhere Temperatur anzeigen als die Oberfläche - ein Temperaturabfall von einigen Grad passiert entlang des Glasses. AUF KEINEN FALL sollte man die Thermistortabellen anpassen oder den Thermistor auf die Oberfläche versetzen. Du WILLST den Thermistor nah am Heizelement so dass er schnell reagieren kann und es einen kurzen Regelkreis gibt. Finde einfach die Zahl heraus mit der sich die richtige Oberflächentemperatur ergibt und bleibe dabei!

Wenn sich nach dieser Prozedur das Druckobjekt mitten im Druck vom Druckbett an den Ecken und Enden löst versuche mit Brim (Slic3r/Cura Einstellungen) zu experimentieren und mit verschiedenen Oberflächenmaterialien. Weißleim - sehr dünnflüssig mit Wasser verdünnt - ist wunderbar für PLA und von einigen Sorten Haarspray wurde berichtet das sie sehr gut mit ABS funktionieren.

E Steps Fine Tuning/Extruder Feineinstellung

Nachdem jetzt alles recht nahe an den idealen Werten ist, kommt die Feineinstellung vom Extruder!

  1. Finde ein Testteil mit ebenen Oberflächen, z.B. dieses hier File:Calibration stairs.zip
  2. Slice das Teil mit 95% "Rectlinear Infill". Nutze eine Layerhöhe mit der du gut klar kommst - je niedriger die Layerhöhe, umso genauer das Ergebnis am Ende der Kalibrierung. Ich nutze 0.2mm für einen ersten Test. Wenn man dann noch das Letzte heraus holen möchte kann man den Test noch mit einer Höhe von 0.1mm wiederholen.
  3. Druck es aus.
  4. Ignoriere die ersten 5 bis 6 Layer da diese noch sehr stark abhängig sind vom ersten Layer. Wenn es offensichtlich zu viel oder zu wenig ist, dann verändere die Extruder-Schritte bzw. Z=0 und wiederhole den Druck.
  5. Beobachte den Infill. Wenn du keine kleinen Lücken zwischen den Linien erkennen kannst, dann reduziere die Extruder-Schritte um 0.5%. Wiederhole das alle 2 Layer bis du kleine Lücken erkennen kannst. (Bei aktiviertem EEPROM geht das sehr gut über die E-Steps. Marlin/Sprinter über M92 Ennn. Bei E-Steps unter 200 (Direct-Drive) kann man in 1er Schritten reduzieren. Z.B. von e-steps = 145 mit M92 E144, analog bei Repetier mit M206 T3 P200 Xnnn. Bei Untersetzen Extrudern (Wade etc.) reduziere die Schritte in 5er Schritten)
  6. Jetzt beobachte den Top-Fill. Wenn du kleine Lücken erkennst, dann erhöhr die Schrittrate wieder in ähnlichen Schrittgrößen wie in Punkt 5 beschrieben, bis du keine Lücken mehr siehst.
  7. Wiederhole das ganze ab Schritt 5 bis du kleine Lücken im Infill siehst und keine im Top-Fill.
  8. Jetzt ist deine Extruder-Schrittrate perfekt eingestellt! Speichere die Werte jetzt in deiner Konfiguration.

Abschluss

Jetzt drucke dein bevorzugtes Kalibrierobjekt (z.B. [1]) und schaue, wie die Maße sind!

Optional: Umschalten auf volumetrische E-Einheiten

Hinweis: Seit 1. Februar 2014 unterstützt Marlin volumetrische E-Einheiten von Haus aus - ohne die folgende Modifikation. Sende einfach M200 D<millimeters> vor dem Druck um den Filamentdurchmesser zu setzen, dann sind die untenstehenden Marlin-Einstellungen nicht nötig. Du musst trotzdem Schritt 3 (Ändern des Filamentdurchmessers im Slicer um die extrudierte Menge an Kubikmillimeter anzupassen) durchführen!

Es kommt mir dumm vor, wenn man jedesmal neu Slicen muss nur weil sich der Filamentdurchmesser verändert (z.B. weil man Farben wechselt - oder Drucker). Folge dieser Anleitung wenn Du mm^3 Einheiten für die E-Werte statt mm verwenden möchtest.

  1. Schreibe den Filamentdurchmesser den du im Slicer benutzt auf.
  2. Berechne (Filamentdurchmesser / 2) ^2 * PI. Für einen Filamentdurchmesser von 3,0 mm ist das ziemlich genau 7. Für 1,75 mm Filament ist das fast genau 2,4.
  3. Ändere den Filamentdurchmesser im Slicer auf 2*sqrt(1 / PI) = 1,128379
  4. Teile die E-Steps durch die Zahl von Schritt 2
  5. Multipliziere alle Extruderabhängigen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen in der Firmware und die Retract-Länge durch den Wert von Schritt 2.
  6. Wiederhole die Extruder-Schrittkalibrierung von oben. Der erste Druck sollte schon nahezu perfekt sein.

Nun kannst Du den selben GCore wieder und wieder verwenden. Ändere einfach die Extruderschritte mit M92 wenn Du das Filament wechselst oder nutze den selben GCode auf einem anderen Drucker (Für neuere Marlin-Versionen statt G92 einfach M200 D<millimeters> senden).

Begründung

Im Moment haben wir 3 Variablen welche die Ausgabe beeinflussen - Extrusionsfaktor, Filament-Durchmesser und E-Schritte beeinflussen alle die Menge Kunststoff die extrudiert wird.

Der Filamentdurchmesser ändert sich nicht wesentlich - er sollte sich nicht mitten im Druck ändern und variiert nur um einen kleinen Betrag, wenn man von einer Rolle zur nächsten wechselt.

Es sollte möglich sein zwei dieser Variablen auf feste Werte zu setzen und nur die dritte Variable zu ändern wenn nötig.

Es ist wichtig die Variable zu wählen die am Einfachsten zu ändern ist - das sind die E-Schritte, die man jederzeit (sogar mitten im Druck) mit M92 Ennn ändern kann.

Der Slicer berechnet das Volumen des zu extrudierenden Filaments für jedes Liniensegment. Dann nimmt er dieses Volumen und dividiert es durch (filament_diameter / 2) ^ 2 * PI um die Länge des zu extrudierenden Materials zu berechnen.

Wenn wir also den Filamentdurchmesser ändern so dass (Filamentdurchmesser / 2)^2 * PI = 1.0, dann sind die E-Werte im GCore in Einheiten von mm^3.

Da die neue Einheit 7x größer (bei 3 mm Filament, für 1,75 mm Filament ist der Faktor 2.4x) als vorher ist, müssen wir die Retractionlänge, die E-Schritte und die Beschleunigung an die neue Einheit anpassen.

Siehe auch my blog post für weitere Informationen.