Как исправить рябь при 3D-печати

Звон, он же рябь (ringing, ghosting, rippling) — дефект 3D-печати по технологиям FDM и FFF, наиболее заметный на ровных вертикальных поверхностях. Возникает он при смене направления движения печатающей головки, и обусловлен механическими колебаниями конструкции принтера.

В этой статье мы пошагово разбираем, как устранить данную проблему. Читайте до конца, чтобы узнать больше и печатать без брака.

Содержание:

Исправление ряби в пять простых шагов

Шаг 1. Проверить механику

Борьбу с дефектами печати, имеющими механическую природу, целесообразно начать с проверки и протягивания винтовых соединений. Винты могли быть недостаточно затянуты при сборке, или ослабнуть в процессе эксплуатации принтера. Люфты и уменьшение жесткости конструкции негативно влияют на качество печати, поэтому перед регулировками необходимо исключить влияние соединений.

Конечно, в идеале, винтовые соединения протягиваются динамометрическим ключом. Но в бытовых условиях, при работе с обычными инструментами, просто стоит помнить о том, что чрезмерное усилие приведет к повреждению резьбы, паза под ключ или самого ключа — в зависимости от того, что из этого окажется менее прочным.

К примеру: на принтерах, собранных из конструкционного профиля, в первую очередь нужно контролировать винты, скрепляющие профили. Здесь — соединение направляющих Z с основанием на принтере Longer LK5 Pro.

Не менее важно крепление пластин кареток к профилю. Процедура затягивания винтов здесь непроста, приходится снимать профиль X с направляющих Z. Видеоруководство по этой манипуляции для Ender-3 можно посмотреть на канале Creality.

Также необходимо проверить состояние движущихся частей: перемещение по всем осям должно происходить плавно, без дребезга и посторонних звуков. Если каретки принтера оснащены роликами — проверяем их регулировку. Когда каретка или стол двигаются тяжело — регулировочный ролик перетянут, необходимо немного его ослабить. Если ролики отходят от направляющего профиля — требуется усилить прижим.

Например: если направляющая X легко двигается вверх-вниз, это может быть причиной недостаточного прижима роликов к направляющей Z. Кадр из видео с Youtube-канала Creality.

Увеличение прижима эксцентрикового ролика. Кадр из видео с Youtube-канала Creality.

Шаг 2. Проверить ремни

Процедура натяжения ремней отличается на разных принтерах. Самый простой вариант — когда производитель предусмотрел регулировку натяжения без применения инструментов.

Регулировка натяжения ремня X на Creality Ender-3 v2. Фото Creality.com.

Более распространённый и менее удобный вариант — когда ремень натягивается перемещением крепления ролика, — для регулировки необходимо ослабить винты, вручную сдвинуть крепление и, удерживая его, зафиксировать.

Регулировка натяжения ремня Y на Creality Ender-3 Pro. Ослабить винты, отодвинуть крепление ролика, зафиксировать. Фото Creality.com.

Для популярных моделей 3D-принтеров существуют разработанные сообществом модели винтовых натяжителей ремней.

Модель натяжителя ремня Y для Creality Ender-3. Фото Thingiverse.com.

Встречаются другие способы натяжения ремней, например — сдвигом моторов, как в FlyingBear Reborn. Наконец, в ряде бюджетных принтеров вообще не предусмотрена возможность регулировки натяжения ремней. Пример — Kingroon KP3S. Ремень жестко зафиксирован кабельными стяжками, мотор и ролик не сдвигаются.

Регулировки натяжения ремня не предусмотрено, ролик жестко зафиксирован.

В случае KP3S для усиления натяжения ремня его необходимо снять с одного из креплений, отметить или сфотографировать на всякий случай текущую конфигурацию, удалить кабельную стяжку с помощью кусачек и сдвинуть петлю на один-два зубца.

Фиксация ремня стяжкой на Kingroon KP3S.

Отдельный класс натяжителей — те, что устанавливаются на прямой участок ремня. Они бывают жёсткие, регулируемые и пружинные. Подобные модификации можно установить не везде, поскольку они уменьшают свободный ход ремня и могут повлиять на размер области печати. Пружинные натяжители — не лучший выбор, поскольку они могут «играть» при смене направления движения, изменяя натяжение.

Пример 3D-печатного регулируемого натяжителя ремня. Фото Thingiverse.com.

Чёткую рекомендацию по силе натяжения ремня на любом принтере дать сложно, поэтому обычно руководствуются следующим правилом: если оттянуть правильно натянутый ремень на длинном участке, он должен немного колебаться, но не гудеть, как струна.

Излишнее натяжение ремня может привести к повышенному его износу, деформации узлов принтера и другому дефекту печати — мелкой ряби по всей площади ровных вертикальных поверхностей.

Эффект от натяжения ремней. Левая модель на верхней иллюстрации — до регулировок. Настройки печати во всех случаях одинаковые.

Шаг 3. Убедиться, что принтер стоит в устойчивом положении

Важно не только состояние принтера, но и то, насколько он хорошо установлен. Если поверхность неровная или шаткая, то совместные или раздельные колебания принтера и опоры также могут негативно повлиять на качество печати. Если принтер «ездит» по поверхности — его можно установить на демпфирующие ножки, резиновый коврик, или уменьшить скорость и ускорения печати, это будет рассмотрено далее.

Пример простых демпфирующих ножек под экструдированный профиль. Фото Thingiverse.com.

Шаг 4. Настроить скорость, ускорения, рывки

На возникновение дефектов печати влияют параметры скорости принтера. Вкратце о том, какой параметр за что отвечает.

Скорость (speed, velocity)

Настройки скорости печати в Cura.

Самый простой параметр, означает скорость перемещения подвижных частей. Измеряется в мм/с.

Ускорение (acceleration)

Настройки ускорений в Cura (находятся во вкладке Speed, ниже скорости).

Определяет интенсивность увеличения или уменьшения скорости — разгон или торможение. Например, 1000 мм/с2 означает, что за одну секунду скорость может увеличиться на 1000 мм/с.

Рывок (jerk)

Настройки рывков в Cura (находятся во вкладке Speed, ниже ускорений).

Определяет максимальное изменение скорости, которое принтер может произвести без применения ускорения.

Используется при изменении направления движения: предположим, печатающая головка приближается к углу детали. Скорость снижается в соответствии со значением ускорения до рассчитанного порогового значения, меняется направление, некоторое время движение продолжается с минимальной скоростью и затем начинается разгон.

Абсолютное изменение скорости (учитывая обе оси), от завершения торможения до начала разгона, и есть рывок.

В целом: чем больше рывки, ускорения и скорость, тем быстрее идёт печать и больше вероятность возникновения дефектов. Значение рывков обычно составляет 10-30 мм/с. Параметры ускорений и рывков записаны в прошивке принтера, но могут быть изменены через настройки EEPROM* или с помощью специальной команды в задании на печать.

*EEPROM — постоянная перезаписываемая память, в которой хранится ряд настроек принтера: количество микрошагов моторов на миллиметр перемещения, значения калибровок нагревательных элементов, максимальные скорости перемещения, ускорения и др.

Типичные значения ускорений для бытовых 3D-принтеров составляют 500-5000 мм/с2. Чем больше ускорение, тем быстрее печать, и тем больше требования к жесткости и надёжности конструкции принтера. Для определения максимально допустимых ускорений удобно использовать калибровочную модель, предоставленную плагином Calibration Shapes для Cura. Начиная с версии 1.7 в нём присутствует модель Acceleration tower.

Добавление тестовой модели.

Для тестовой модели необходимо добавить скрипт постпроцессинга.

Скрипт SpeedTower с указанными настройками увеличивает ускорение печати на 1000 каждые 25 слоёв (5 мм при слое 0.2), начальное значение — 2000 мм/с2.

Увеличивать ускорение печати нужно с осторожностью: здесь Kingroon KP3S не справился с 7000 мм/с2, что привело к сдвигу печати по оси Y.

Результаты теста интерпретируем следующим образом: при печати на скорости 60 мм/с на Kingroon KP3S имеет смысл устанавливать ускорение не более 3000 мм/с2.

Если экстраполировать на другие скорости печати: картина ряби останется схожей по интенсивности, но на меньшей скорости участок дефекта будет короче, а на большей — длиннее.

Настройки рывков и ускорений одинаковые. Слева направо: 30 мм/с — рябь слегка различима, 60 мм/с — рябь заметная, 90 мм/с — рябь значительная.

Шаг 5. Сохранение настроек

Настройки ускорений и рывков в Cura применяются непосредственно для подготавливаемого задания. После того, как определены оптимальные значения этих параметров, их целесообразно записать в постоянную память принтера. Если принтер оснащён монохромным графическим экраном (например, как базовая версия Ender-3), в меню присутствуют настройки ускорений и рывков: Control — Motion — Acceleration и Control — Motion — Jerk. После изменения этих параметров необходимо выполнить сохранение: Control — Store Settings.

Если используются значения ускорений и рывков из памяти принтера, в слайсере управление отключается

Получающие все большее распространение графические сенсорные экраны обычно лишены возможности производить тонкие настройки принтера. Для такого случая рассмотрим два альтернативных варианта записи значений ускорений и рывков в постоянную память.

Вариант первый — сформировать вручную управляющий код. Для этого, с помощью простого текстового редактора типа стандартного «Блокнота» Windows, нужно создать текстовый документ, поместить в него команды, сменить расширение файла на .gcode, записать файл на карту памяти и запустить его на печать.

Создание текстового документа.

Запись управляющих команд.

Смена расширения файла.

M204 X3000 Y3000

M205 X30 Y30

M500

Первая команда — установить ускорения 3000 мм/с² для осей X и Y. Вторая — рывки 30 мм/с соответственно. Третья — записать в память. Запуск этого файла G-code на печать приведёт к тому, что указанные настройки сохранятся в постоянной памяти принтера. После выполнения этого файла все впоследствии запущенные задания на печать будут выполняться с указанными настройками скорости, ускорения и рывка.

Вариант второй — вставить эти команды в стартовый код слайсера, чтобы они были применены перед началом печати очередного задания.

Preferences — Configure Cura — Printers — Machine Settings.

Вставка управляющих команд в стартовый код слайсера.

Перед подготовкой следующего задания желательно вернуть стартовый код в изначальное состояние.

Другая рябь

Равномерная рябь, в данном случае вызванная слишком сильно натянутым ремнём.

Существует другой дефект печати, похожий на описанный. Главное отличие: вертикальные волны прямые, не повторяющие контуры отверстий и выступающих частей детали. Также они распределены равномерно по вертикальным поверхностям, а не сосредоточены в местах смены направления движения.

К причинам постоянной ряби относят чрезмерное натяжение ремня, низкое качество шкивов и моторов. Если рябь неравномерная, но периодическая, это может свидетельствовать об износе или повреждении направляющих, линейных подшипников или роликов, в зависимости от конструкции принтера.

Заключение

Дефект в виде затухающей ряби (звон, ringing, ghosting, rippling), хорошо заметный на ровных вертикальных поверхностях, объясняется механическими колебаниями деталей принтера. Для борьбы с рябью необходимо проверить состояние крепежных элементов принтера и натяжение ремней, а затем произвести настройку скорости, ускорений и рывков. Выбирать оптимальные параметры удобно с помощью печати тестовых моделей. Полученные значения можно применять в настройках слайсера или сохранить в постоянной памяти принтера.

Надеемся, наша статья поможет вам печатать качественно и с удовольствием!