RepRap: taratura motori

Questo tutorial è il seguito di questo ed andremo a calcolare i parametri da inserire nel firmware per avere i giusti step/mm. Ringrazio ancora Lorenzo Cantini di Kent’s Strapper per i chiarimenti tecnici.

Per quanto riguarda il calcolo dell’asse X e Y ci sono due sistemi, uno matematico ed uno empirico con misurazione successive, per l’estrusore invece c’è solo un metodo empirico mentre per l’asse Z, se usate le barre filettate, va bene il parametro di default.

Iniziamo con l’andare ad individuare all’interno del file config.h la riga

#define _AXIS_STEP_PER_UNIT {80, 80 3200/1.25, 600}

e ci scriviamo i numeri su un foglio.

Come già anticipato se usate le barre filettate per l’asse Z, va bene il parametro che trovate di default nel firmware che corrisponde a 2560; nel caso usiate barre con passo differente il calcolo è abbastanza semplice e possiamo farlo sfruttando la calcolatrice messaci a disposizione da Prusa a questo indirizzo.

Cerchiamo la riga “Steps per mm – Leadscrew”

La prima voce da impostare è “Motor Step Angle” che per la quasti totalità dei motori usati sulle nostre stampanti è 1.8°. Nel caso non sia il vostro caso, basta selezionare la voce giusta dal menù a tendina:

Ora andiamo ad impostare la voce “Driver Microsteppeping”. Anche qui come prima l’impostazione più diffusa è 1/16 e dipende dal driver che usate sulla vostra scheda elettronica (generalmente Pololu). In caso c’è sempre il solito menù a tendina:

Successivamente impostiamo il passo:

L’ultima voce da impostare è il rapporto di trasmissione. Se all’asse del motore è collegata direttamente la barra filettata ovviamente il rapporto è 1:1. Non avendo particolari configurazione, la calcolatrice ci restituisce il valore 2560 come mi aspettavo.

Tariamo l’asse X e Y col metodo matematico; sempre col la Prusa calculator cerchiamo la tabella “Steps per mm – belt”

Le prime due voci le impostiamo identiche a quelle usate per l’asse Z. Ora nel terzo menù dobbiamo selezionare che tipo di pulegge usiamo e nello specifico il passo ed il numero di denti. Se usate le pulegge in plastica che vengono fornite nei kit la voce da selezionare è

5 mm Pitch (T5, GT2, HTD )

e poi il numero di denti, generalmente 8 (io 10 perché uso pulegge in alluminio)

In pratica la calcolatrice risolve questa equazione:

Numero step= {360/ {angolo di step motore}}*{1/ {microstepping}} /{passo denti * N denti}

Il secondo metodo “empirico” con misurazioni successive si basa nel posizionare sul letto di stampa un foglio di carta e nel legare al carrello dell’asse X un pennarello (per questo sistema il firmware deve essere già caricato, anche con i valori errati, e la stampante in funzione)

avviamo PrintRun, abbassiamo il carrello finchè il pennarello tocca il foglio e clicchiamo sulla ghiera più esterna dell’asse X. Questo comando consiste nello spostare di 10 cm il carrello.

ovviamente la linea che si disegnerà non sarà di 10 cm. Quindi noi la misuriamo

Il passo successivo è risolvere questa semplice equazione:

Numero step= {{Numero step attuali}/{lunghezza linea}}*10

Se abbiamo fatto le cose per bene dovrebbe risultarci un valore vicino a quello fornito dalla calcolatrice. Ovviamente questo sistema è affetto da errori di misurazione sulla linea e sull’accuratezza del disegno, ma può tornar utile nel caso facciate esperimenti sulla trasmissione degli assi X e Y.

L’ultima parametro da calcolare è quello dell’estrusore. Purtroppo non esiste un metodo matematico assoluto e si procede per approssimazione. Analizzerò per primo il tool di Prusa, poi vi indicherò il mio sistema (che è identico, ma più semplice da capire).

Prima di tutto facciamo un segnetto con un pennarello sul filo di plastica all’altezza dell’imboccatura dell’estrusore (questa procedura si fa senza hotend montato)

avviamo PrintRun, nella casella “Estrudi mm” impostiamo 50 e poi clicchiamo su estrudi

teoricamente dovrebbero essere avanzati 50 mm di filo, ma essendo il firmware starato, risulterà un valore differente. Quindi sempre col pennarello facciamo un secondo segnetto sul filo

Foto dimostratica, l’estrusore era solo parzialmente montato

e come per la linea dell’asse X provvediamo a misurare la quantità di filo “estrusa”

Ora torniamo alla Prusa calculator e cerchiamo il box “Slic3r,SFACT, SF40+ volumetric calibration”

Nella prima voce

Extrude button clicked times

va inserito il numero di “Click” di estrusione, in pratica quante volte abbiamo cliccato su estrudi. Nel nostro caso 1.

La seconda voce

Extruded length per click in host

vuole i mm di filo imposti, nel nostro caso 50

La terza voce

Actual e_steps_per_mm

vuole il numero di step attualmente impostati nel firmware

L’ultima

Marked length on filament in mm

vuole i mm di filo esattamenti estrusi e che noi abbiamo misurato.

Una volta inseriti questi dati la calcolatrice ci fornisce il valore “corretto” da inserire nel firmware.

Il mio metodo consiste nel risolvere questa semplice equazione (la stessa che fa la calcolatrice, ma senza l’aiuto di Lorenzo non avrei mai capito cosa intendeva per “Extrude button clicked times”)

Numero step= {{Numero step impostati} / {lunghezza filo estruso}} * 50

Ovviamente i valori per l’estrusore possono non essere ottimali, quindi sta a noi a seguito di alcune stampe vedere se la quantità di plastica estrusa è sufficente od in eccesso.

Adesso che abbiamo i valori corretti li modifichiamo nel firmware secondo l’ordine X Y Z E.

Ora ci resta solo che stampare un cubo di cui conosciamo le dimensioni ed andare a misurare i lati con un calibro

se i lati corrispondo alle misurazioni, vuol dire che la nostra stampante è tarata e pronta all’utilizzo.

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RepRap: caricare il firmware

In questo tutorial spiego come caricare il firmware sulla nostra scheda elettronica e come procedere per le configurazioni di alcuni settaggi di base. Inizio con il ringraziare Lorenzo Cantini di Kent’s Strapper per tutto l’aiuto fornitomi.

Prima di tutto dobbiamo scaricare il firmware; io suggerisco di scegliere tra:

  • Sprinter che potete trovare qui
  • Marlin che potete trovare qui

Tra i due io prediligo il primo; sebbene sia meno evoluto stampa decisamente meglio sia i perimetri che il riempimento. Mentre il punto di forza di Marlin è la possibilità di supportare il lettore SD e il pannello LCD; comunque i settaggi di base sono praticamente identici tra i due. La maggior parte delle schede elettroniche che gestiscono al RepRap si basano su Arduino, quindi il prossimo programma da procurarsi è il compilatore. Per gli utenti Ubuntu lo potete tranquillamente trovare nel “Software Center”, mentre gli altri possono scaricarlo dalla pagina ufficiale.

Colleghiamo la nostra scheda all’uscita USB e, se lo abbiamo in dotazione, anche il suo l’alimentare (o equivalente). Ora avviamo il programma che troviamo nel percorso Applicazioni->Elettronica->ArduinoIde. Prima di caricare il firmware dobbiamo selezionare la nostra scheda arduino. Quindi andiamo su Tools-> Board e selezioniamo la nostra dal menù a tendina. Leggendo in qualche forum viene riporato che alcune volte la scheda non si connette con la giusta tipologia. Bisogna impostare alla voce Board altre tipologia di scheda ed andare a tentativi; non è la cosa migliore che possa capitare, ma funziona…

Adesso carichiamo il file Marlin.pde (o Sprinter.pde) che troviamo all’interno della cartella che abbiamo scaricato, File->Open.

Il compilatore andrà ad aprire tutti i file che compongo il firmware compresi i file di configurazione. Noi ci spostiamo nel file “configuration.h” e iniziamo ad analizzare alcune voci. La prima  è

#define BAUDRATE 115200

Questa voce corrisponde al numero di simboli al secondo che caratterizzano la comunicazione tra la stampante ed il PC. Possiamo scegliere tra 115200 e 250000. Ovviamente più è alto è il numero e migliore è la comunicazione, specialmente per quanto riguarda la lettura dei sensori; la cosa importante è segnarsi questo numero perché dovrà essere impostato successivamente sul programma di gestione della stampa.

La prossima voce

#define MOTHERBOARD N_scheda

serve ad impostare il modello di scheda elettronica che utilizziamo. Appena sopra questa linea c’è l’elenco di tutte le schede con affiancato il numero identificativo. Nel mio caso ho impostato 33 per la Ramps 1.4.

Proseguendo ci imbattiamo in

#define INVERT_X_DIR false
#define INVERT_Y_DIR false
#define INVERT_Z_DIR true
#define INVERT_E0_DIR false
#define INVERT_E1_DIR false
#define INVERT_E2_DIR false  

// ENDSTOP SETTINGS:
// Sets direction of endstops when homing; 1=MAX, -1=MIN
#define X_HOME_DIR -1
#define Y_HOME_DIR -1
#define Z_HOME_DIR -1

Il primo blocco di parametri serve ad invertire la direzione dei motori; basta cambiare i valori da false a true e viceversa. Può tornare utile quando abbiamo delle stampanti con configurazioni particolari. Un altro trucco per invertire il passo è invertire i fili rosso-nero e blu-verde, ma è meglio procedere via software e mantenere i collegamenti scheda-motore il più chiari possibili.

Il secondo blocco invece va a definire la posizione degli endstop, ed in pratica dove desideriamo definire la “Home” dell’estrusore all’avvio della stampa; qui i parametri sono 1 e -1. Se avete una prusa come me, quelli sopra sono i parametri corretti.

Ora arriviamo alla parte più importante e complessa: dobbiamo definire il numero dei passi per spostare di un millimetro l’estrusore nei vari assi. Siccome il calcolo non è semplice e bisogna avere alcuni accorgimenti, lo tratterrò in un post a parte. Per ora vi indico solo la linea di codice da modificare:

#define DEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT   {13000/195, 13000/195, 3200/1.25, 645}

Dove i quattro numeri vanno a definire asse X, Y, Z ed Estrusore. Nelle righe immediatamente successive troviamo

#define DEFAULT_MAX_ACCELERATION      {5000,5000,50,5000}

Questi sono i valori dell’accelerazione massima. Consiglio di abbassare quello dell’estrusore (sempre il quarto) perché un accelerazione troppo elevata crea delle sbavature all’inizio dell’estrusione, quindi specialmente sui perimetri.

Una volta configurati tutti i parametri non ci resta che salvare, compilare e caricare il firmware.

Per salvare

Per compilare

e caricare

Aspettiamo qualche secondo e la nostra scheda sarà pronta.

Vi ricordate il valore di Baudrate che vi ho detto si segnarvi? Una volta avviato PrintRun dovete inserirlo nell’apposita casela e poi cliccare su connetti. Se abbiamo fatto tutto per bene, la nostra stampante sarà collegata e funzionante.

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RepRap: controllo potenza del motore

Al primo avvio della stampante può capitare che i motori “perdano passi”, cioè che la coppia non sia sufficiente a far girare gli ingranaggi dell’estrusore oppure a muovere gli assi; ovviamente non c’è nulla di cui preoccuparsi, i vostri motori funzionano, ma hanno bisogno di più corrente e quindi coppia.

Chi fornisce la corrente e la tensione ai motori? Sono i driver Pololu (oppure altri equivalenti) che sono facilmente individuabili sulla vostra scheda elettronica. Se gli osservate (foto sotto) nelle vicinanze del chip c’è una piccola vite a croce; per aumentare la corrente basta ruotare, facendo con molta attenzione e delicatezza, in senso orario, viceversa per diminuirla.

Una cosa a cui prestare attenzione è che aumentando le correnti aumentano gli effetti dissipativi, quindi consiglio l’applicazione di dissipatori in alluminio ed anche una buona ventola per il ricircolo dell’aria.

Purtroppo devo avvisarvi che questi driver non sono il massimo in fatto di affidabilità; può capitare che ci siano degli effetti di pulsazione ai terminali e che quindi di conseguenza il motore non si muova precisamente; questo lo potete facilmente notare stampando una semplice circonferenza: se viene ellittica lungo una direzione, molto probabilmente il driver non funziona correttamente (ovviamente potrebbe essere anche un problema nella tensione delle cinghie che potete risolvere leggendo qui). Come procedere? Anche qui basta ruotare molto delicatamente la vite e provare un paio di settaggi. Se anche così non risolvete, per escludere eventuali malfunzionamenti del motore, provare a spostare il driver; se il problema persiste dovete procedere con la sostituzione del componente.

Colgo l’occasione di ringraziare Lorenzo Cantini di Kent’s Strapper per tutto il supporto tecnico (e psicologico….)

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RepRap: la mappa

Con questo articolo desidero fare una mappatura delle RepRap presenti sul territorio italiano. Siccome non è una macchina molto diffusa mi farebbe piacere scoprire se c’è qualcuno in zona che la possiede per eventualmente scambiarsi materiale e consigli di persona.
N.B: la maggior parte degli utenti che si sono segnati sulla mappa li potete contattare tramite il forum RepRap Italia o il gruppo RepRap Italia

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RepRap: rivestimento piatto di stampa

Un aspetto fondamentale per ottenere un’ottima stampa è la scelta del giusto materiale per il rivestimento del piatto. L’utilizzo di uno non idoneo può causare il distaccamento dei primi strati dal letto e la conseguente deformazione dell’oggetto.

Premetto che verrà “trattato” il piatto di vetro che viene poi posto in cima al piatto scaldato; in questo  modo potremo avere a disposizione un set di vetri con caratteristiche diverse da scegliere in base alle lavorazioni.

I materiali che sono indicati sui siti e forum sono molteplici, io ne ho selezionati quattro; per ognuno di essi darò un voto alla tenuta, alla facilità di applicazione, alla facilità di distaccamento dal piatto, alla reperibilità, al costo ed un voto finale. Come supporto uso una semplice lastra di vetro.

I materiali sono:

  1. Scotch di cartone, quello che si trova nelle comuni ferramenta
  2. Scotch di Kapton
  3. Vinavil
  4. Award, il composto messo a punto da Kent’s Strapper

Ci sarebbe anche un quinto materiale che è una parte di ABS sciolta in due parti di acetone, ma siccome non mi fido nel fare il piccolo chimico (specialmente per eventuali vapori che si libererebbero nella fase di stampa) non l’ho testato.

Scotch di cartone

Plastiche: PLA

Piatto scaldato: non necessario, ma consigliato a 50°

Può essere utilizzato solo con il PLA ma inadeguato con l’ABS; quest’ultimo estrudendo a 210/220 gradi rovina lo shotch che tende a staccarsi dal vetro. Inoltre non c’è sufficiente adesione tra i due materiali e l’oggetto si inarca rovinando la stampa.

Voto:

  • Tenuta: 8 (solo con il PLA)
  • Applicazione: 6 (è abbastanza laborioso stenderlo senza che si creino grinze o bolle)
  • Distaccamento: 9
  • Reperibilità: 10
  • Costo: 10
  • Voto finale 6

Il voto finale è influenzato dal fatto che lo scotch di cartone può essere usato solo con il PLA. Quindi a meno di non disporre di più piatti, conviene dotarsi di qualcosa che vada bene anche per l’ABS.

Scotch di Kapton

Plastiche: PLA, ABS

Piatto scaldato: fondamentale,  consigliato a 110°

Lo scotch di Kapton necessita di un buon piatto scaldato, infatti a temperature al di sotto degli 80° l’ABS tende a staccarsi e curvarsi. Quindi non è buono dal punto di vista della tenuta, ma questa particolarità permette un agevole rimozione dell’oggetto una volta conclusa la stampa. Nell’applicarlo senza che si formino bolle ci vogliono due persone e molta pazienza.

Voto:

  • Tenuta: 6
  • Applicazione: 4 (è abbastanza laborioso stenderlo senza che si creino grinze o bolle)
  • Distaccamento: 10
  • Reperibilità: 4 (ho dovuto comprarlo su ebay e farmelo spedire dall’Inghilterra)
  • Costo: 5
  • Voto finale 5

Il costo elevato, la difficoltà di repribilità e le non ottime prestazioni me lo fanno sconsigliare nella scelta. Può andar bene nella stampa di oggetti a base larga ed altezza bassa per la facilità di distaccamento.

Vinavil

Plastiche: PLA, ABS

Piatto scaldato: fondamentale,  consigliato a 110°

La colla Vinavil è molto semplice da applicare ed anche da rimuovere. Basta stenderla con un semplice pennello e per toglierla basta acqua tiepida e la spatola; nel complesso ha ottime prestazioni, l’unica pecca è che bisogna riapplicarla dopo 3/4 stampe altrimenti l’oggetto tende ad avere difficoltà nello staccarsi dal piatto.

Suggerimento: ultimata la stampa lasciate raffreddare perfettamente il piatto di stampa (35° circa) ed il pezzo verrà via con facilità con l’aiuto della spatola.

Voto:

  • Tenuta: 8
  • Applicazione: 10
  • Distaccamento: 8
  • Reperibilità: 10
  • Voto finale 8

La facilità nel reperirla, il costo contenuto e le ottime prestazioni me la fanno consigliare; la rimozione dell’oggetto è più agevole se si stampa anche il raft. Per dovere di cronaca alcune persone hanno avuto dei problemi ed in alcuni casi si è anche intasato l’iniettore; si reputa che la causa sia una non ottimale distanza dell’estrusore dal piatto. Io personalmente non ho avuto nessuna difficoltà.

AWARD

Plastiche: PLA, ABS

Piatto scaldato: non necessario, ma consigliato

AWARD è l’acronimo di Anti Warping And Retraction Deformation ed è un “collante” a base acrilica ideato dagli amici di Firenze di Kent’s Strapper in collaborazione con un chimico. Si presenta in forma liquida e va steso con un pennello come per la Vinavil. Questo ha una tenuta elevata e di sicuro non avrete alcun problema di deformazione ed inoltre non necessita di un piatto scaldato. Di contro la tenuta troppo forte impedisce un agevole recupero dell’oggetto e per quelli a base larga ho avuto difficoltà; altro punto debole è la relativamente “difficile” reperibilità poiché la miscela chimica è segreta, quindi dovrete per forza rivolgervi a loro.

Voto:

  • Tenuta: 10 (extra strong)
  • Applicazione: 10
  • Distaccamento: 6
  • Reperibilità: 6
  • Voto finale 8

Se avete problemi legati alla deformazione del pezzo sicuramente l’AWARD è la scelta obbligata; consiglio vivamente l’utilizzo del raft per facilitare le operazioni di rimozione.

Concludendo io consiglio l’utilizzo o della Vinavil oppure dell’AWARD; ovviamente il secondo è un prodotto professionale e può tornare utile nella stampa di modelli di grandi dimensioni dove le tensioni causate dalla plastica che si raffredda possono compromettere la qualità finale.

 

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