【打印虎】RepRap Prusa i3 3D打印机热床找平图解教程

最近在玩RepRap Prusa i3 开源3D打印机,硬件搭好了之后简单打了几个3D模型,发现效果不算太好,特别是模型的最下面几层。查了些资料,发现这打印机的校准是个大事情,不校准就打是一种很不靠谱的行为。所以我仔仔细细里里外外用了很多时间校准我的3D打印机。这篇教程专门记录分享一下我的校准3D打印机的经历,特别是最基础最重要的热床找平部分。帮大家节省一些时间。

准备工作

在开始校准你的Prusa 3D打印机之前,你需要确保你的3D打印机已经组装完毕。所谓组装完毕,是要保证所有的模块都已经尽量精确的安装好,并且螺丝已经固定好了。对3D打印机的组装,要至少达到“看起来”没问题的程度。校准不是维修机器,从表面上看起来就有问题的机器,是无论如何校准也没法正常工作的。这个请大家一定要先搞清楚。

3D打印机要放置在一个结实稳固的平坦桌面上。不论是3D打印机还是桌子的微小晃动,都会对打印结果造成不良影响。3D打印机工作起来打印某些东西的时候,步进电机还可能会产生某种特定频露的震动,如果桌子不够稳,跟桌子产生了共振就更难保证打印结果的质量了。因此这些条件虽然看起来都很简单但一定要保证先做到,这样往下做校准的工作才有意义。

最后,是把相关的工具准备好。一把螺丝刀,一把钳子,还有合适的扳手。

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这样我们就可以开始了!

第一步,校准步进电机

虽然我们已经把Prusa 3D打印机的电气连线都连接好了,但是否连接正确还要检查一下。比较容易出错的,是几个步进电机的运行方向。把Prusa打开(通常也就是连上220V电源),然后把所有的相关软件安装好,就可以开始我们这里的测试了。如果还不会安装软件,可以参考【打印虎原创】Prusa_i3_3D打印机软件安装图解教程,里面有非常详细的方法。

这里我们使用Repetier-Host软件的手动控制功能进行测试。对Repetier-Host的使用,可以参考【打印虎原创】3D打印控制软件Repetier-Host使用基础图解教程,我们这里仅使用其中的手动控制功能。软件启动之后,先点击左上角的“连接”按钮,连接成功后按钮会变为绿色。然后切换到手动控制面板,如下图所示。

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分别按下图中X, Y, Z轴方向的箭头,检查步进电机运动方向是否正确。每个轴向上,负方向都应该是微动开关所在的方向。向负方向运动到头,就会触发微动开关。实际上按下小房子按钮,也是同样的动作。

步进电机除了运动方向是正确的,还应该确认它们在运动时没有产生异常的巨大噪音。正常情况下,步进电机应该只有运动时会发出有规律的运转的声音,在进行3D打印的过程中,如果按照某种曲线运动,可能会发出类似音阶的声音。

如果步进电机没有按照正确的方向运动,或者运动过程中发出了噪音并且抖动,说明电气连线很可能出了问题。步进电机方向相反,说明连线的方向也反了。其他情况,往往是接触不良造成的。如果连线都确认了没有问题,可以尝试调整步进电机的电流。如下图所示,红色箭头所指的位置,就是调整步进电机的微调电位器。图中的两个箭头,分别指向了X轴和Y轴的微调电位器,Z轴和E轴(控制挤出头步进电机)也在对应的位置上。

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调整步进电机最好在有万用表的情况下进行,这样可以测量当前的电流强度,如果调整效果不佳可以很容易恢复到原状。当步进电机电流过小时,可能会出现步进电机振动但不转动的现象。出现这种情况可以尝试加大步进电机的电流。反之,当步进电机电流过大时,会出现散热片过热,进而导致步进电机时而工作时而不工作的情况。这种现象出现时,可以考虑减小步进电机的电流。

第二步,挤出头和热床的相对位置粗调

通过对Prusa 3D打印机的搭建,以及对各个步进电机手动控制的经验,相信你已经可以发现,想要打印出高质量的3D模型,非常关键的一个问题,就是3D打印机挤出头和热床之间的配合,以及第一层的打印效果。3D打印机挤出头和热床之间的距离,既不能太近,也不能太远。太近会使挤出头和热床之间互相剐蹭,严重时会造成3D打印机的损坏;太远会使挤出头挤出的塑料丝无法粘着在热床上,打印效果一团糟。第一层是整个3D打印模型的基础,糟糕的第一层打印,会导致接下来的很多层质量下降,甚至整个3D打印模型的失败。

我们这个教程的主要部分,就是专心地调整挤出头和热床之间的距离。调整的目标是:

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图中比较夸张的展示了挤出头的挤出效果。关键点是这里展示了合适的挤出头和热床之间的距离。在合适的距离下,可以让第一层的打印效果最佳,产生大小适中的附着力以及正确的3D打印模型形状。

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这张图展示的效果,代表挤出头和热床之间的距离过于小了。虽然还没有造成两者的剐蹭碰撞,但已经会造成3D打印模型形状质量下降,并且最终的打印结果难于从热床上取下。

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这张图中的情况更常见一些,就是挤出头和热床之间的距离过于大了。图中挤出的塑料丝虽然还可以勉强附着在热床上,但已经严重的降低了打印的效果。这时也需要进行重新校准,减小挤出头和热床之间的距离。

那么如何调整3D打印机,可以使第一层达到足够好的效果呢?首先是进行粗调。对于Prusa 3D打印机来说,Z轴的高度由两个丝轴步进电机决定。Z轴的复位位置由微动开关决定。Z轴步进电机方面,要在断电的情况下,用手旋转两个轴(下图中红色箭头所指的位置),将包括X轴步进电机、X轴框架以及整个挤出头在内的部分,调整为尽量水平的状态。

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Z轴复位微动开关的上面,有一个调整高度的螺丝孔。这里要旋入一颗螺丝,并且上下都用螺母固定。这个螺母的高度,决定了Z轴的复位位置。尽量将Z轴的复位位置设置为打印头恰好停在热床上的位置。

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粗调本身不要求极高的精度,也不需要专门的测量工具的协助,但要在人力所及的范围内尽量达到目标。只有在良好的粗调的基础上,后面的细调才能达到预期的效果。如果粗调本身没有做好,后面的细调往往就是浪费时间了。

第三步,挤出头和热床的相对位置细调

粗调完成之后,我们要精细的调整挤出头和热床的相对位置了。

先搞定第一个角,如下图,把X轴和Y轴都复位,把挤出头移动到热床的角上。因为我们前面已经进行过粗调,挤出头和热床之间应该已经很接近了。把一张平整的纸条放到挤出头和热床之间,抽动纸条看是否能感觉到轻微的阻力。如果有轻微的阻力,那说明挤出头已经处在正确的位置上了。否则,需要调整热床这个角的螺丝,稍稍提高或降低热床。

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搞定了第一个角之后,再搞定第二个角,把Y轴(也就是热床)移动到远端,观察这时候挤出头和热床之间的距离。与上面一样,这时也需要一张纸条,来测试挤出头和热床之间是否已经在合适的位置上了。不合适的话调整这里的螺丝。

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第二个角完成之后,把Y轴复位退回到第一个角,再用纸条确认第一个角仍然处于合适的状态下。

前两个角都完成了之后,调整X轴远端的第三个和第四个角。与上面类似,完成之后再退回第一个和第二个角,再测试和调整。

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第四步,打印测试3D模型

所有四个角都完成之后,我们应该尝试打印这个3D模型,检查所有四个角,挤出头和热床之间是否已经达到了合适的相对位置。这个3D模型可以从打印虎3D模型库中找到。

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经过一轮校准,尝试打印这个模型,第一层是这样的:

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看不太清?放大看看,先看左侧,也就是X轴负方向

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恩,质量还可以。右侧也就是X轴正方向如何呢?

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两边对比就可以看出,左侧的打印质量明显优于右侧。右侧的第一层打印结果,对比之前的示意图就可以看出,是挤出头和热床之间的距离太大造成的。

再次校准,特别是将右侧的第三、第四个角提高了一些。重新打印这个校准测试模型,这次的结果就非常好了,先是整体效果:

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局部看一下,右侧的情况:

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经过所有这些校准步骤之后,可以看到我的3D打印机的打印效果已经比较好,这时候可以尝试更复杂的3D模型打印了。当然,我们还可以在其他很多方面进一步校准打印机。想知道怎么做,请继续关注打印虎Prusa 3D打印机系列图解教程。

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