【打印虎原创】RepRap_Prusa_i3_3D打印机校准图解教程系列之二

在打印虎的上一篇教程,【打印虎原创】Prusa_i3_3D打印机校准图解教程-基础篇中,我们介绍了最重要、最基础的RepRap Prusa i3 3D打印机校准步骤。其中包括了校准步进电机和校准热床与挤出头之间的距离(也就是热床找平)。把这两项校准做好,3D打印机就可以投入使用了。但是,3D打印机可以进行校准调优的地方,还远不止这两处。想要得到更好的3D打印结果,或者解决3D打印过程中出现的问题,就需要对3D打印机有更深的了解。今天,我们就来给大家讲解更深入一些的3D打印机校准知识。

这篇教程需要大家有Repetier-Host的使用经验。如果你还不太会用这个软件,请先阅读打印虎的另一篇教程,【打印虎原创】3D打印控制软件Repetier-Host使用基础图解教程。特别是其中对3D打印机的手动控制,我们这里需要用到多次,一定要先了解如何使用。

第一节,挤出头挤出速度校准

从Prusa打印机的原理就可以知道,不仅X, Y, Z三个轴上的运动是步进电机控制的,挤出头对塑料丝的挤出,也是由步进电机控制着。控制挤出头挤出动作的步进电机,通常也称作E轴(Extruder)步进电机。

对挤出头的挤出速度的校准,决定了3D打印件的质量。如果挤出头挤出的塑料量过多或者过少,都会造成3D对象的打印质量下降。只有3D打印挤出头输出的塑料量刚好,才能得到高质量的3D打印件。

整个校准过程分为三步。第一步,先获取当前的挤出头挤出速度。这步很简单,只要在Repetier-Host与Prusa 3D打印机连接的情况下,手动输入G-code 3D打印指令即可。因为这些G-code实际上是3D打印机固件解释执行的,因此,固件的版本决定了3D打印机会支持哪些G-code指令。如何知道自己的3D打印机使用的固件版本呢?当你在Repetier-Host软件中连接打印机时,注意观察最初的几条显示记录,其中应该有类似这样的两行:

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这两行很长,上面的图没有显示完整,把其中的文本copy出来,是这样的:

08:37:21.852 : FIRMWARE_NAME:Repetier_0.91 FIRMWARE_URL:https://github.com/repetier/Repetier-Firmware/ PROTOCOL_VERSION:1.0 MACHINE_TYPE:Mendel EXTRUDER_COUNT:1 REPETIER_PROTOCOL:2
08:37:21.852 : Printed filament:21.02m Printing time:0 days 7 hours 13 min

这段信息报告了使用者当前固件的版本信息、源代码位置、支持的协议版本、3D打印机类型、挤出头个数以及3D打印统计信息。

如果你和我一样,使用的是与Repetier-Host完全兼容的Repetier-Firmware,而且版本是Repetier_0.91,那就非常简单了,当3D打印机空闲状态时,在手动控制的G-code输入框中,输入M205,然后按下发送按钮(如下图)。如果你的固件版本与我不同,我们这里的G-code有可能不能正常运行,这时你只能参考你的固件的说明书了。或者,把你的3D打印机固件刷成Repetier-Firmware也是一种选择。这个操作难度稍大,需要谨慎进行。

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输入M205命令后,显示记录窗口会输出很多内容,大致如下。如果动作比较慢,已经输出的结果被后面新的记录内容顶上去了,可以把显示记录窗口往上拉,找到这一段。或者干脆在手动控制的G-code输入框中再输入一遍M205命令。

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这个表比较长,因此我分成两次截屏。图中标红的那一行,就是我们最关心的内容了。当前记录的内容是,挤出头步进电机的95步,对应了1毫米的送料。这里需要注意的是,这个值是一个与步进电机直接相关的值。随着你的步进电机的型号不同,这个值可能会在比较大的范围内变化。比如,有的人的3D打印机可能是在500~600,这也是正常的情况。我们只相对调整这个值,绝对值的大小在这里是没有意义的。

那么这个值是否需要调整呢?我们用尺子量一量。如下图,用记号笔在塑料上打一个标记。用钢尺量一下这个点的位置。比如,图中这个记号就在钢尺的5厘米处。

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回到手动控制,把挤出头的加热按钮打开,等待挤出头温度提高的185度,以便挤出头能正常工作。

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达到目标温度时,我们就可以按下挤出按钮了。缺省是挤出10mm,我们这里不用修改缺省值。

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再用钢尺测量刚才的记号点位置。很明显,现在记号点在4.2mm处。也就是说,实际塑料丝前进了8mm。

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我们希望送入10mm的塑料,实际上仅送入了8mm,很明显,这个差距还是比较大的,如果不进行修正,很可能会影响最终的打印结果。我希望还是调整一下我的3D打印机的挤出头挤出速度参数。根据下面这个公式,计算修正后的挤出头挤出速度。

希望送入长度 / 实际送入长度 = 目标挤出头速度 / 当前挤出头速度

因此,目标挤出头速度 = 希望送入长度 / 实际送入长度 * 当前挤出头速度

对于我们这个情况,目标挤出头挤出速度 = 10 / 8 * 95 ≈ 119。

现在我们把新的挤出头挤出速度计算出来了,如何把这个值送入3D打印机呢?这个时候我们需要用到另一条G-code了。如果你使用的是Repetier-Firmware,你可以在Repetier-Host中输入M206 T3 P200 X119,将这个值调整到119。注意前面的T3和P200这两个参数。这两个参数分别对应了刚才我们用M205命令取出的参数表的两个地方:

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需要特别说明的是,这种设定参数的方法,类似于电脑上把数据保存到磁盘,重启3D打印机也不会让这个数据重置为原始值。因此,打印虎强烈建议,在动手修改之前,把原始值先记录在小本本上。如果你的校准过程搞乱了,想恢复到初始状态,还有的救。

假如遇到最极端的情况,这个值没有记录下来,3D打印机的状态还修改乱了,最后只能用刷机的方法将RepRap Prusa i3 3D打印机还原了(见【打印虎原创】Prusa_i3_3D打印机软件安装图解教程)。希望你不会走到这一步。

调整之后,再按照刚才的方法进行送料测量。想要得到更精确的结果,可能经过几轮调整。调整完成后3D打印机就可以以比较标准的挤出头速度运行了。需要说明的一点是,经过我的测试,这个值本身与各种环境因素相关比较大,包括打印机本身、打印材料、环境的温度湿度等等似乎都会对这个值产生一定的影响(毕竟是通过挤出机送料齿轮的摩擦,本身这个方式就不是很精确),大家得到一个大致满意的值就可以,不必过于纠结。这个值是否已经比较合适,可以用下面一节的方法确认。

第二节,使用一个模型对挤出头挤出速度进行验证

我们可以从打印虎3D模型库中找到一个专用的挤出头挤出速度校准验证的3D模型。这个模型本身非常简单,长和宽都是10mm,高3mm。用你的3D打印机打印这个模型,如果挤出头挤出速度正常的话,应该得到这样的结果:

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图中的塑料方块,均匀饱满,棱角分明,长宽高都符合设计值。

如果挤出头挤出速度过慢,会是这样的:

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初看起来这个塑料块也是正常的,但对比正常结果,就可以发现这个塑料块的塑料丝都偏细,导致顶部最上面一层塑料都没有完全铺满,是一种织物表面的感觉,而不是正常结果中平面的感觉。另外,我从热床上取下这个打印件的时候,不小心造成了图中箭头处的塑料丝脱开。很明显这也是由于挤出头挤出速度设定偏小,塑料丝之间没有紧密贴合造成的。

挤出速度太慢了不行,太快就更不行了:

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当挤出头挤出的速度太快了,就会造成塑料过多。多出来的部分就会破坏打印件表面,看图就知道了,不用我多说了。

用这样的方法,我们就可以把挤出头挤出速度校准了。以后每次3D打印都可以很确定,挤出的塑料量刚好合适。当然,3D打印机还有很多其他方面可以通过校准的方式做的更好,想让你的3D打印机更加精准?请继续关注打印虎Prusa 3D打印机系列图解教程。祝大家玩机愉快!

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