Калибровка стола 3D-принтера в автоматическом режиме и вручную

Качество печати на 3D-принтерах зависит от многих факторов. Для его обеспечения необходима тщательная подготовка всех узлов аппарата. Калибровка стола 3D-принтера является одним из важнейших подготовительных этапов.

• Что такое калибровка стола и зачем она нужна?
• Признаки того, что стол кривой и нужна регулировка
  • Тест калибровки стола
  • Калибровка 3D-принтера по листу бумаги
• Как правильно откалибровать стол 3D-принтера?
  • Инструменты для выравнивания стола
  • Подготовка стола
  • Автокалибровка стола
  • Ручная калибровка
  • Датчик калибровки
• Калибруем стол
• Как предотвратить кривизну стола?

Что такое калибровка стола и зачем она нужна?

Для качественного формирования детали из филамента на рабочем столе 3D-принтера важно обеспечить равномерное распределение массы по поверхности. Оно возможно только при идеально горизонтальном уровне и оптимальном зазоре между столом и соплом головки. Если стол имеет невыровненную поверхность, то зазор будет меняться в разных рабочих зонах. Нарушится равномерность подачи филамента, что приведет к дефектам и деформации печатаемой детали.

Калибровка включает два основных этапа: выравнивание поверхности по всей рабочей зоне и регулировка высоты расположения головки по вертикали (ось Z). Выравнивание может осуществляться вручную, с помощью регулировочных винтов. В более дорогих принтерах предусмотрено устройство автоматической калибровки рабочего стола. При регулировке по вертикали устанавливается оптимальный зазор между соплом и поверхностью стола, который должен сохранять заданное значение в любой точке рабочей зоны.

Признаки того, что стол кривой и нужна регулировка

На необходимость проведения калибровки рабочего стола указывают следующие признаки:

• пластик не прилипает к поверхности, что указывает на чрезмерно толстый слой;
• нижний слой отклеивается от стола при последующем наложении филамента;
• пробелы в первом слое или слишком тонкие линии;
• пластик скапливается вокруг сопла при печати первого слоя;
• толщина слоя и линия экструзии заметно различаются в разных точках поверхности;
• сопло местами задевает уже наложенный пластик;
• нить филамента выходит из сопла в виде спагетти, т. е. закручивается.

Возможны и иные признаки, свидетельствующие о неравномерном наложении слоя пластика на поверхность рабочего стола.

Тест калибровки стола

При ручном выравнивании поверхности стола чаще всего используется тест на основе массива точек — Mesh Bed Leveling (MBL). Рабочая поверхность разбивается в виде сетки. В каждом ее узле вручную с помощью штангенциркуля замеряется зазор по оси Z.

Существуют и более точные методики с применением тестовых моделей. Одна из наиболее простых моделей подразумевает печатание кругов в центре стола и возле всех регулировочных винтов. Печать производится в один слой толщиной 0,1–0,2 мм. При выявлении разницы в толщине становится ясно, каким винтом надо осуществить регулировку.

Более сложные тестовые модели предполагают печать правильных, но простых по геометрии фигур. Популярностью пользуется пустотелый калибровочный куб размером 25 × 25 мм. Он позволяет оценить качество печати как основания, так и стенок.

Калибровка 3D-принтера по листу бумаги

Наиболее распространенным способом калибровки по оси Z является проведение регулировки с использованием простого листа бумаги. Поверхность разбивается сеткой. В каждом ее узле между соплом и столом помещается бумажный лист. Устанавливается такое положение головки экструдера, когда продвинуть лист можно только с усилием. Эта координата переводится в специальную G-команду через управляющую компьютерную программу или через меню принтера. При ручной калибровке она просто записывается для будущих установок. Такая процедура осуществляется во всех узлах сетки. Обычно поверхность бытового принтера разбивается на сетку формата 3 × 3, т. е. с 9 узлами. Можно увеличить количество калибруемых точек, но создавать их более 49 не рекомендуется.

Как правильно откалибровать стол 3D-принтера?

Разные модели 3D-принтеров могут иметь индивидуальные особенности регулировки и настройки, но общая методика характерна для всех аппаратов. С первого раза новичку может показаться, что процедура очень сложна, но постепенно она доводится до автоматизма и не вызывает проблем. Для исключения погрешностей рекомендуется калибровку осуществлять при той же температуре, до которой он нагревается при печатании. Например, при ABS придется разогреть стол до 90–100 °C. Если при эксплуатации поверхность заклеивается скотчем или картоном, то их следует наложить до начала регулировки.

Инструменты для выравнивания стола

Для самостоятельного проведения калибровки стола необходимо приготовить такой набор инструментов и расходных материалов:

1. Калибровочный щуп — тонкие пластины с точно известной толщиной. Можно использовать полосу от листа офисной бумаги плотностью 125–165 г/м² примерным размером 10 × 4 см.
2. Ключ и отвертку для регулировочных винтов в зависимости от их конструкции.
3. Металлическую (желательно латунную) щетку и х/б ткань для очистки сопла от прилипшей массы.
4. Термостойкие перчатки, способные защитить руки при нагреве до 110–120 °С.
5. Шпатель, бритвенные лезвия для соскребания пластика с поверхности стола.
6. Мыло хозяйственное и х/б ткань для окончательной очистки от грязи и пыли.
7. Спирт изопреновый для полной очистки поверхности.

Эти инструменты и материалы помогут осуществить полноценную очистку рабочей зоны и ручное выравнивание стола принтера, установить необходимый зазор между соплом и столом.

Подготовка стола

Первый этап калибровки — подготовка рабочего стола. Прежде всего необходимо тщательно очистить его поверхность. С помощью шпателя и бритвенных лезвий аккуратно удаляются все остатки прилипшего пластика от прежней печати. Если на столе имеется специальное покрытие (например, PEI), то лезвие применять нельзя, т. к. оно может повредить защиту.

После очистки от пластика поверхность тщательно моется с мылом для посуды. Применяется теплая вода. Если материал поверхности позволяет, то можно очистку производить с помощью изопропилового спирта, наносимого тканой или бумажной салфеткой. После влажной очистки поверхность насухо протирается х/б тканью. При подготовке стола не следует касаться его поверхности голыми руками, чтобы не оставлять жировых пятен.

Важный параметр — температура стола при калибровке. Важно учитывать, что металлический стол существенно изменяет размеры при температурных колебаниях, а потому рекомендуется осуществлять калибровку при той же температуре, которая поддерживается в рабочем режиме. Необходимость предварительного разогрева стола указывается в инструкции на аппарат.

Автокалибровка стола

Во многих 3D-принтерах автоматическая калибровка основана на использовании прошивки Marlin. Процедура регулировки начинается с открытия кода прошивки в Arduino Software (Arduino IDE). Существуют разные версии программы, но действия по ним одинаковы. Основные настройки осуществляются во вкладке Configuration.h:

1. В разделе Z Probe Options включается поддержка ручного режима.
2. В Bed Leveling выбирается тип калибровки по матрице точек (#define MESH_BED_LEVELING).
3. В разделе Mesh устанавливаются параметры калибровки: отступ от границы зоны, количество точек по осям X и Y, шаг регулировки и диапазон движения по оси Z. Рекомендуется задействовать команды движения головки.

После настройки программы проводится сама процедура калибровки в таком порядке:

1. В меню принтера выбирается «Калибровать стол».
2. Задействуется режим «Автопарковка».
3. Устанавливается высота спада и Z стола.
4. Нажимается кнопка «Начать», после чего начинается движение стола.
5. Устанавливается зазор порядка 0,5 мм. Можно при калибровке использовать щуп или лист бумаги.

Аналогичные действия осуществляются во всех точках по оси Х, указанных в инструкции по прошивке. Все настроенные параметры автоматически сохраняются в принтере, а потому калибровка перед каждым запуском печати не требуется.

Ручная калибровка

В бюджетных аппаратах автоматические устройства не предусмотрены и калибровка стола обеспечивается вручную. Она осуществляется в таком порядке:

1. Проверяется плавность хода всех регулировочных винтов.
2. Очищается сопло от налипшей массы.
3. Каждый регулировочный винт отпускается на несколько оборотов для увеличения зазора между соплом и столом.
4. Калибровка начинается с одного из углов стола. Сюда вручную подводится сопло головки экструдера. С помощью калибровочного щупа или бумажной полосы устанавливается оптимальный зазор. Вращать регулировочные винты надо осторожно, чтобы не создавать избыточного давления на щуп. Оно может вызвать ответную реакцию, способную внести погрешность.
5. Аналогичные действия осуществляются во всех углах. Проверка установки уровня проводится в центральной точке. Зазор во всех точках должен быть одинаков.

При переходе от одной точки к другой возможен сбой установок. Поэтому надо проверить ранее установленные зазоры. Если они изменились, то все проводится по второму кругу. Иногда требуется осуществить несколько кругов калибровки. Далее принтер запускается и проводится тестирование правильности калибровки.

Датчик калибровки

При автоматической калибровке в принтере предусмотрено сенсорное управление движением стола, а на уровне сопла устанавливается контактный датчик. Он в автоматическом режиме способен определять точное расстояние до рабочей поверхности. Сигналы подаются на управляющий движением орган, который обеспечивает точно заданный зазор. В некоторых конструкциях принтеров сам экструдер имеет энкодер обратной связи, что позволяет ему исполнять роль датчика.

При ручной калибровке проверка правильности ее проведения осуществляется по осмотру первого слоя пробной печати. Возможны такие варианты:

1. Зазор между соплом и столом слишком мал. Об этом говорят такие факторы: очень тонкий слой, а местами его полное отсутствие; накопление массы на сопле; масса вообще не выдавливается на стол.
2. Зазор чрезмерно велик. Признаки: плохое прилипание к столу, отслаивание при последующей печати, закручивание филамента при выходе из сопла.

В первом случае необходимо сместить головку вверх по оси Z, а во втором, наоборот, опустить вниз. Более точную проверку обеспечивают тестовые модели.

Калибруем стол

Автоматическую и полуавтоматическую калибровку можно обеспечить несколькими способами. Наиболее распространены нижеследующие варианты:

1. Через внешнюю программу. В этом случае задействована специальная команда G29. Так G29 S0 считывает текущие параметры точек в памяти; G29 S1 позволяет устанавливать рабочий орган в начальной точке; G29 S2 предназначена для записи текущей информации и перемещения головки к следующей точке. Команда M500 позволяет вводить все необходимые данные в память аппарата.
2. Через меню принтера. Необходимые пункты выбираются в меню Presets. На экране дисплея появляется нужная для калибровки информация, принтер паркуется в определенную позицию. Кликнув по энкодеру, можно возвратить головку в начальную точку. При движении рукоятки энкодера выставляется требуемый зазор по оси Z.

 Важно!  Оператор может выбрать удобный для него способ управления авторегулировкой.

Как предотвратить кривизну стола?

Любой пользователь желает провести калибровку стола принтера один раз и так, чтобы его ровность сохранялась при многократных запусках печати. Что приводит к необходимости частой калибровки? Прежде всего это чрезмерная вибрация аппарата при эксплуатации, которая сбивает настройку регулировочных винтов. Для исключения этой причины необходима правильная установка принтера и использование противовибрационных прокладок.

Вторая распространенная причина — частое и значительное изменение температурных режимов печати. Металлический стол очень чувствителен к температурным изменениям, что сбивает настройки. Важно осуществлять калибровку с предварительным нагревом стола.

 Важно!  Влиять на разбалансировку могут нарушения правил эксплуатации аппарата. Для предотвращения кривизны необходимо строго соблюдать инструкцию на аппарат.

Избежать проблем помогают разные способы. Наиболее эффективным считается установка специальных датчиков (например, датчик Боултач), контролирующих изменение параметров стола. Достаточно хорошо показала себя защита поверхности путем установки стекла. Можно обеспечить надежную защиту алюминиевым скотчем.

Качество печати на 3D-принтере во многом зависит от правильности настройки аппарата. Важным этапом считается калибровка рабочего стола, которая может обеспечиваться вручную или автоматически. При правильном ее проведении все параметры остаются в памяти принтера и новая регулировка перед каждым запуском не требуется.