Co je senzor automatického vyrovnávání?

Upgrade vaší 3D tiskárny Creality tak, aby zahrnovala automatické vyrovnávání lože, zajistí, že vaše výtisky budou mít pokaždé perfektní první vrstvy a výrazně sníží problémy s přilnavostí k lůžku. Při použití systému automatického vyrovnávání, jako je senzor BLTouch, umožňuje sonda lepší tolerance pro mírně zkroucené tiskové plochy měřením a kompenzací jakýchkoliv nesrovnalostí. Mnoho prémiových 3D tiskáren obsahuje tento standard funkcí, ale naštěstí jej lze nainstalovat také na mnoho levnějších 3D tiskáren jako upgrade.

V tomto článku se blíže podíváme na to, jak funguje automatické vyrovnávání a jaký hardware doporučujeme. Poté vám ukážeme, jak tento upgrade aplikovat na vaši 3D tiskárnu Creality, abyste měli obecnou představu, co můžete očekávat. Vzhledem k tomu, že tento upgrade je na některých 3D tiskárnách obtížnější než na jiných, poskytneme konkrétní informace o procesu instalace a hardwaru, který budete potřebovat pro mnoho oblíbenějších tiskáren Creality, včetně řady Ender 3, Ender 5, CR-10. a řady CR-X.

Poznámka: Creality Experts obdrží provizi za položky, které si zakoupíte na této stránce, bez dalších nákladů. Pro více informací se podívejte na naše zásady přidružených odkazů.

Jak funguje automatické vyrovnávání lůžka?

Při tradičním ručním vyrovnávání používá 3D tiskárna koncovou zarážku Z, malý spínač umístěný u motoru osy Z, který tiskárně sdělí, kdy je tryska zcela spuštěna do tiskového lože. Protože to nebere v úvahu polohu tiskového lůžka, budete pomocí knoflíků v rozích lůžka nastavovat vertikální polohu lůžka, dokud nebude přesně ve správné vzdálenosti od trysky. Tento proces vyžaduje značné množství manuálního úsilí a kalibrace, aby byl správný.

Automatický vyrovnávací systém místo toho používá malou sondu blízko horkého konce k měření vzdálenosti trysky od lože. Když tiskárna spustí trysku blíže k tiskovému lůžku, sonda detekuje, kdy tryska dosáhla požadovaného offsetu. Vzhledem k tomu, že to odpovídá poloze lože, lze trysku umístit správně bez ohledu na polohu tiskového lože.

Navíc, protože je sonda na vozíku s horkým koncem, může snadno měřit různé polohy na posteli. Aby toho bylo dosaženo, stroj prozkoumá tiskovou podložku v mřížkovém vzoru na začátku tisku. Po změření tiskového lože v několika bodech může software 3D tiskárny automaticky provést malé úpravy výšky Z, když se tryska pohybuje do různých poloh na loži, což udržuje konzistentní odsazení od lože. Zjistili jsme, že téměř všechny tiskové lůžka mají určité drobné nepravidelnosti a tento proces velmi pomáhá zajistit konzistentní první vrstvu v každé poloze na lůžku.

Jaký systém automatického vyrovnávání postele bych si měl koupit pro svou 3D tiskárnu Creality?

Pokud chcete přidat automatické vyrovnávání lůžka do vaší Creality Ender 3, CR-10 V2 nebo jiné 3D tiskárny Creality, doporučujeme na základě našich zkušeností s jejich používáním a dalších možností na trhu použít senzor BLtouch. BLTouch je nejlepší automatická sonda pro vyrovnávání postele, kterou jsme použili, díky vysoké přesnosti a opakovatelnosti.

Snímač BLTouch je malý válec, který lze namontovat na stranu vozíku horkého konce. Používá malou sondu, která se při použití rozprostírá směrem dolů za trysku. Senzor detekuje postel, když se sonda dotkne postele. Po dokončení měření se sonda zatáhne, aby se zabránilo poškození.

V minulosti jsme zkoušeli jiné typy sond pro vyrovnávání lože, včetně indukčních sond, které k detekci tiskového lože využívají místo fyzického kontaktu magnetickou indukci. Zjistili jsme, že nejsou tak přesné a také mohou být nekonzistentní na základě teplotních změn. Na trhu jsme také viděli některé levnější alternativy BLTouch, ale nedoporučujeme je, protože je známo, že ořezávají rohy a používají méně kvalitní komponenty. Creality však nedávno vydala svůj vlastní senzor založený na BLTouch, se kterým jsme dosud měli úspěch, ale zatím jsme neviděli, jak funguje dlouhodobě. Velmi se nám líbí, že místo plastové používá kovovou sondu, která zajišťuje, že se sonda nepoškodí, pokud na ni nepovedený tisk působí ohybovými silami. Senzor Creality Touch je plně kompatibilní s BLTouch a používá stejnou kabeláž, takže instalace bude stejná jako u senzoru BLTouch.

Kompatibilita s vaší 3D tiskárnou Creality

Můžete si zakoupit sadu obsahující vše, co potřebujete k instalaci BLTouch na vaši 3D tiskárnu Creality, včetně samotného senzoru, montážního držáku a požadovaných kabelů a adaptérů pro připojení k ovládací desce vaší 3D tiskárny. Konkrétní sada, kterou byste si měli zakoupit, závisí na vaší 3D tiskárně, proto použijte následující tabulku k nalezení správné sady pro vaši tiskárnu. Tabulka také shrnuje úroveň obtížnosti instalace pro každou tiskárnu, kterou podrobněji popíšeme ve zbytku tohoto článku.

Jedním z nejlepších vylepšení, které můžete přidat k 3D tiskárně pro zlepšení výkonu a snadného použití, je senzor automatického vyrovnávání lůžka. Ačkoli technicky nevyrovnávají postel, vytvářejí topologickou mapu vaší postele a upravují polohu Z trysky tak, aby sledovala nedokonalosti vašeho stavebního povrchu pro konzistentnější první vrstvu.
První upgrade, který provádíme u všech našich tiskáren, je pevná montáž lůžka (odstranění pružin lůžka) a přidání senzoru pro automatické vyrovnávání lůžka. To nám umožňuje vyrovnat postel jednou a už se o ni nemusíme starat. Když máte tiskovou farmu, poslední věc, o kterou se chcete starat, je nastavování knoflíků pro vyrovnávání lůžka na velkém počtu tiskáren.
Disclaimer: V současné době prodáváme fyzickou sondu typu Hallova efektu. Chceme být upřímní, že jsme na základě toho nezkreslili své názory. Faktem je, že jsme každý typ senzoru rozsáhle testovali na naší tiskové farmě a došli jsme k závěru, že pro naše potřeby to byla nejkomplexnější možnost. Z tohoto důvodu jsme se rozhodli spolupracovat s výrobcem senzorů na vývoji 3DM Touch. Mohli jsme stejně snadno použít kapacitní nebo indukční snímač, jehož výroba je obvykle mnohem levnější.

Pokud zadáte do Googlu „3D Printer Bed Leveling Sensors“, najdete nekonečné množství výrobců prodávajících senzory všech tvarů a velikostí. Abychom to zjednodušili, rozdělíme to podle typu senzoru namísto značky senzoru. Pokud rozumíte výhodám a nevýhodám každé z dostupných technologií, pomůže vám to určit tu nejlepší pro vaši aplikaci.

Kapacitní snímač (např. EZABL):

Bezkontaktní senzor, který dokáže snímat kovové i nekovové povrchy. Tento senzor funguje tak, že monitoruje kapacitu (kolik energie dokáže pojmout zabudovaný kondenzátor), která se mění, když je objekt umístěn blízko jeho snímací plochy. Dokáže detekovat jakýkoli povrch, který má elektrickou konstantu větší než vzduch, což by mělo pokrývat každý stavební povrch, který použijete (včetně skla). Další výhodou tohoto typu snímače je, že dokáže snímat extrémně rychle, což vám ušetří čas při každém tisku. Níže je základní schéma toho, jak senzor funguje.

Jednou nevýhodou je, že i když dokáže snímat téměř jakýkoli povrch, vzdálenost, na kterou jej čte, se bude měnit v závislosti na typu stavebního povrchu, teplotě a vlhkosti. To není žádný problém, pokud máte pouze jeden stavební povrch a nepoužíváte kryt. Pokud plánujete přecházet mezi různými povrchy (např. garolit, sklo, PEI, polypropylen atd.) jako my, zjistíte, že budete muset neustále upravovat svůj z-offset. Pokud navíc tisknete v krytu, kde se okolní teploty mění, budete muset znovu upravit svůj z-offset.

Indukční snímač (např. P.I.N.D.A.):

Jedná se o další bezkontaktní senzor, nicméně tento typ dokáže detekovat pouze kovové povrchy. To znamená, že když sonda analyzuje list PEI pružiny, ve skutečnosti mapuje pružinovou ocel a ne povrch PEI, na který tisknete. To však obvykle není problém, protože tyto dva povrchy by měly být vzájemně relativně rovnoběžné. Pokud rádi tisknete na sklo, garolit nebo polypropylen – možná budete chtít hledat jinou možnost, protože tyto materiály nebudou detekovány. Přestože tyto senzory vypadají velmi podobně jako kapacitní, fungují na zcela jiném principu. Používají elektrický princip nazývaný indukčnost. Stručně řečeno, indukční cívka v senzoru vytváří magnetické pole, které se mění, když je kovový předmět v jeho snímací vzdálenosti. Nekovové povrchy neovlivňují magnetické pole, proto musí být povrch kovový.

Podobně jako u kapacitních senzorů jsou jejich hodnoty ovlivněny změnami teploty a vlhkosti, takže pokud očekáváte velké teplotní posuny, buďte připraveni provést úpravy. Někteří výrobci tiskáren, jako je Prusa, udělali vše, co bylo v jejich silách, aby pomocí integrovaných senzorů automaticky přizpůsobili změny okolní teploty, ale podle našich zkušeností je to naprosto bez problémů. Máme tiskárny MK3S, kde jsme zkalibrovali z-offset při pokojové teplotě, vložili je do vyhřívané skříně a zjistili jsme, že z-offset pak byl zcela nesprávný. Pokud netisknete v uzavřeném prostoru, zdá se, že teplotní kompenzace funguje docela dobře i pro drobné změny pokojové teploty, což je podle nás to, k čemu to bylo skutečně zamýšleno.

Snímač fyzického Hallova efektu (např. 3DM Touch+):

Toto je jediný senzor na seznamu, který skutečně vytváří kontakt s postelí jako prostředek detekce. Z tohoto důvodu není ovlivněn změnami teploty a vlhkosti jako ostatní dva uchazeči. Funguje pomocí plastového pístu (kolíku) a snímače Hallova efektu k detekci vaší stavební desky. Jakmile se plastový kolík dotkne lůžka, je zatažen a registrován Hallovým senzorem. Je zde také vestavěný solenoid, který vám umožňuje vysunout a zasunout sondu pomocí g-kódu, což vám poskytuje dostatek prostoru při tisku. Níže je schéma toho, jak funguje základní snímač Hallova efektu. Vezměte prosím na vědomí, že plastový plunžr má magnet zapuštěný směrem nahoru, což je to, co snímač Hallova efektu ve skutečnosti monitoruje.

Hlavní nevýhodou tohoto typu senzoru je, že je pomalejší ve srovnání s ostatními bezkontaktními typy. I když je rozdíl jen několik sekund na bod sondy, může se sčítat, pokud děláte mřížkový vzor 7X7 (49 bodů) nebo větší. Dobrou zprávou je, že v Marlin 2.0 a novějších existuje funkce zvaná HSMode, která vám umožňuje sondovat téměř stejně rychle jako ostatní. Dalším problémem je, že obsahuje pohyblivé části, takže teoreticky jich může na snímači prasknout více. Naštěstí je mechanismus extrémně jednoduchý, takže není téměř žádná šance, že by skutečně selhal. Nové plastové hroty sondy jsou také vyrobeny tak, aby se ohýbaly, takže pokud s ní náhodou narazíte, můžete jednoduše ohnout píst zpět na místo a vrátit se k tisku.

Veškeré testování bylo provedeno se třemi zcela novými tiskárnami Prusa MK3S upravenými tak, aby vyhovovaly různým typům senzorů.

Přesnost:

Chtěli jsme otestovat, jak dobře mohou tyto tři sondy nepřetržitě reprodukovat 0.24 mm jednovrstvý tisk, aniž by se změnily jakékoli další proměnné, jako je teplota nebo typ povrchu. Testovali jsme to pomocí mikrometrů k úpravě ofsetů z, dokud všechny tři tiskárny nevytiskly skutečnou první vrstvu o tloušťce 0.24 mm. Po vytočení jsme zkušební tisk vytiskli ještě 5krát a pomocí stejných mikrometrů změřili tloušťku v několika bodech. Všechny sondy byly schopny reprodukovat 0.24 mm silnou první vrstvu konzistentně bez jakékoli odchylky. Pokud jsou indukční a kapacitní sondy přesnější, nepromítly se do žádných reálných výsledků. Náš závěr: v kontrolovaném prostředí budou všechny tři možnosti poskytovat přesné údaje.
Vítěz: Kravata (indukční/kapacitní/fyzický-hallův efekt)

Všestrannost:

Naše očekávání: nastavte z-offset jednou a neustále získejte perfektní první vrstvu, bez ohledu na typ stavebního povrchu nebo okolní teplotu. Máte-li několik tiskáren, nemusíte myslet na ladění z-offsetů pokaždé, když se změní nastavení tiskárny. To šetří čas i frustraci, což je podle našeho názoru nejdůležitější funkce sondy pro vyrovnávání postele.
Papírově by měly být dva bezkontaktní senzory nejpřesnější. Jejich nedostatek pohyblivých částí a metoda snímání jim dávají nohy nahoru (a ukázal to Thomas Sanladerer na svém srovnání na YouTube). Když však vložíte proměnné reálného světa, jako jsou různé povrchy sestavení a drastické změny teploty přítomné v krytu, senzor typu Physical-Hall Effect vystoupí hlavou a rameny nad ostatní.
Podobně jako v předchozím testu přesnosti jsme nastavili výšku naší první vrstvy na 0.24 mm a poté vytiskli objekt, který měl tloušťku pouze jedné vrstvy. Poté jsme odstranili tisk a změřili jej mikrometry a provedli úpravy, dokud nebyl přesně 0.24 mm. Jakmile byl z-offset upraven tak, aby vytvořil skutečnou první vrstvu 0.24 mm, zahřáli jsme kryt na 35 °C a tiskli jsme, aniž bychom cokoli upravovali. 3DM Touch byl jediný, který byl schopen reprodukovat stejnou 0.24 mm první vrstvu, zatímco ostatní dvě nedokázaly mít úspěšnou první vrstvu. Udělali jsme to ještě 4krát a výsledky byly pokaždé stejné. Bezkontaktní senzory prostě nebyly schopny poskytnout stejnou hodnotu z-offsetu s velkou změnou teploty.
Další test byl o přepínání mezi stavebními povrchy. Indukční senzor jsme netestovali, protože dokáže snímat pouze kov a věděli jsme, že tento úkol nezvládne. Pro tento test jsme znovu upravili Z-offsety na dvou tiskárnách, abychom vytvořili 0.24 mm první vrstvu pomocí konstrukčního povrchu z pružinové oceli. Poté jsme vyměnili konstrukční povrch z pružinové oceli za polypropylenovou desku. Jak se očekávalo, 3DM Touch vytiskl stejnou první vrstvu 0.24 mm, zatímco kapacitní snímač (EZABL) nám poskytl výšku první vrstvy 0.17 mm, což je chyba 30 %. To proto, že i když kapacitní senzor dokáže detekovat polypropylen, detekuje jej na jinou vzdálenost než pružinová ocel. Pokud plánujete použití různých stavebních povrchů, doporučujeme držet se dál od indukčních senzorů, protože nedokážou detekovat vše kromě kovu.
Vítěz: Snímač fyzikálního Hallova efektu

Rychlost snímání:

Oba bezkontaktní senzory jsou podstatně rychlejší než fyzická sonda. Nemají žádné pohyblivé části, takže není potřeba čas na cyklování sondy nahoru a dolů. Jak již bylo zmíněno dříve, Marlin 2.0 zavedl HSMode pro 3DM Touch, který pomohl zvýšit rychlost snímání, ale i tak bude stále o ~10 % pomalejší snímání stejného počtu bodů. Pokud je rychlost snímání ve vaší aplikaci extrémně kritická, může být pro vás nejlepší volbou indukční nebo kapacitní snímač.
Vítěz: Kravata (indukční/kapacitní)

Trvanlivost:

Po testování každého typu senzoru (více z nich, během několika měsíců) žádný z nich nevykazoval žádné známky problémů s životností. Někteří tvrdí, že senzor 3DM Touch má pohyblivé části, takže by se teoreticky mohl opotřebovat. Jsme si jisti, že váš stroj bude muset být vyměněn dlouho předtím, než se opotřebuje plunžrový mechanismus. Staré sondy BLTouch měly kovové hroty, které by se při havárii stroje poškodily, ale všechny novější používají „odlomitelné“ plastové hroty, které se při havárii vychylují.
Vítěz: Kravata (indukční/kapacitní/fyzický-hallův efekt)

Cena:

Protože je 3DM Touch ve svém designu mnohem složitější, bývá také nejdražší. Je také velmi málo výrobců, kteří je vyrábí, což je také hnacím faktorem nákladů. Kvalitní kapacitní a indukční snímače lze naopak sehnat za méně než 10 dolarů. To je přibližně třetina nákladů na sondy typu 3DM Touch. Pokud máte omezený rozpočet a přesto chcete ke svému stroji přidat sondu pro vyrovnávání lože, budou jak kapacitní, tak indukční snímače skvělou volbou.
Vítěz: Kravata (indukční/kapacitní)

Zdá se, že všechny tři senzory odvádějí více než adekvátní práci, pokud neplánujete přepínat stavební povrchy nebo drasticky měnit okolní teploty. Příležitostní uživatelé, kteří mají omezený rozpočet, budou pravděpodobně velmi spokojeni s vodivým nebo indukčním snímačem.
Pokud jste „superuživatel“ 3D tisku a máte nadbytečný rozpočet, doporučujeme 3DM Touch, protože z dlouhodobého hlediska vyžaduje nejmenší množství kalibrace. Zvládá vše od změn stavebního povrchu až po velké teplotní změny, aniž by bylo nutné provádět jakoukoli další kalibraci.
Každý uživatel bude mít jinou sadu požadavků pro své tiskové potřeby. Pro nás měl 3DM Touch největší smysl; pro ostatní to může být kapacitní nebo indukční snímač. Doufáme, že tento článek pomůže objasnit jakoukoli nejistotu ohledně různých dostupných možností a pomůže vám učinit informované rozhodnutí pro vaše vlastní potřeby. Máte-li jakékoli dotazy týkající se oblastí, které jsme nepokryli, neváhejte nás kontaktovat a my se pokusíme poskytnout odpovědi.
-3DMaker Engineering