以前的3D打印标准速度是50mm/s到80mm/s,最快能达到100mm/s。现在,设备制造商已经将速度提高到250mm/s、300mm/s甚至500mm/s的水平。
欢迎来到高速3D打印时代,这一切都需要归功于新固件:Klipper。
多年来,50mm/秒基本上是标准速度,少数例外情况可能达到80mm/s甚至100mm/s。如果将速度再调快,打印质量就会下降,甚至会导致打印失败。如何在保持打印质量的同时提高打印速度,是各大3D打印机玩家和厂商都在努力解决的问题。因为速度快了,打印件势必会出现称为“振纹”的表面质量问题,原因是打印头在挤出时突然改变方向时会摇晃;随着速度的增加,这些”阴影“变得更加明显。
虽然早期在开源社区已经有不少机器使用了Klipper固件,例如沃龙Voron开源3D打印机,同时也有商业机器,比如孚森FLSun V400和必趣Biqu Hurakan。
但真正让高速3D打印被更多人所知晓的是A股上市公司安克创新,2022年4月,安克宣布推出AnkerMake M5消费级3D打印机,其打印速度默认出厂设置为:250mm/s,其速度是同类产品的5倍。有人质疑真能这么快?噱头还是突破了技术瓶颈。随后,深圳拓竹,复志科技,创想三维,魔芯科技都相继推出了高速3D打印机或者升级套件。这时候,大家才恍然大悟,高速3D打印真的来了。
但为什么是现在才出现,原因主要还是几年前推出的Klipper固件让情况开始发生变化。据资源库了解,该固件引入了一个称为“输入整形”的新概念, 这个想法是通过以非常精确的方式调整运动的时间来补偿这些硬件上的振动。
在这里,简单用一句话概括Klipper的去振纹解决方案:
“输入整形是一种开环控制技术,通过创建一个命令信号来抵消自身的振动。输入整形需要一些调整和测量才能启用,它通常会减少打印机的振动和晃动,并且还能够计算精准的步进时间,从而减少或者消除振纹。”
安装Klipper固件后,3D打印机的速度就可以提高2-5倍?事实证明,振动问题不仅仅是运动引起的,还与硬件有关。这意味着要使用Klipper固件,必须进行大量仔细的校准才能使其正常工作,这是一项复杂而繁琐的工作。因此,尽管Klipper固件早在2016年就已经出现,但此前市场上很少有使用Klipper的商业化高速3D打印机。
经过各大厂商研发工程师的不懈努力,终于拿下了Klipper固件,并将其应用于自己的3D打印机上,这才让我们看到了高速3D打印市场现在的崭露头角。接下来,让我们仔细看看这款新固件,它具有哪些功能,如何运行,和Marlin相比又有什么不同。
Klipper是一款全新的3D打印固件,与3D打印机主板以及额外的单板计算机(如Raspberry Pi)一起使用,通过使用额外的计算能力来辅助主板处理命令,让用户打印更快、更准确。
除了前面介绍的“输入整形”补偿振动外,Klipper的主要功能还包括支持高精度的步进运动、稳定的高步进速率、支持多个微控制器、压力变化平稳设计等。所有这些都是高速稳定打印需要考虑的因素。
Klipper在固件的配置方面比Marlin更加简单,Marlin通常需要修改配置文件configuration.h和configuration-adv.h,并重新烧录微控制器。相比之下,Klipper的所有配置都存储在一个可编辑的文本文件中,可以快速进行配置更改。
此外,Klipper代码易于移植,可以在ARM、AVR和PRU微控制器上运行。现有的“reprap”类型的3D打印机无需更改硬件即可运行Klipper。同时,Klipper之所以能够提高打印速度,关键在于Klipper能够利用额外的计算能力预先处理G代码命令,因此打印机只需要执行命令,而不是处理它们。
那么是不是Klipper强大,Marlin衰弱呢?答案是否定的。虽然Klipper是一个强大的3D打印固件,但Marlin作为市场上占主导地位的固件,也在不断地更新。Marlin固件最初于2011年推出时,还使用8位Arduino微控制器,但现在已经升级支持更强大的32位控制器。此外,最新的2.1.2版本同样引入了输入整形功能,这意味着用户可以通过升级固件来支持高速3D打印,而无需更换固件。
虽然固件已经支持输入整形功能,但在实际使用中,仍然存在校准问题,需要寻找合适的参数才能达到最佳效果,这是比较困难的。因此,一些公司在正式推出固件升级之前,往往会选择进行公测,以获取更稳定的参数。例如,Raise3D Pro2系列的高速套件Hyper FFF正在进行公测,旨在获取适合该系列机器的最佳参数。
准备好迎接大量高速桌面3D打印机,那么你的旧机器准备好”吃灰“了吗? |
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