Что такое рывки и ускорения в 3д печати? Простое руководство!

Когда мы начинаем знакомиться с миром 3D-печати, мы сначала узнаем об обратной зависимости между качеством вывода изделия и скоростью движения принтера. Под этим я подразумеваю не что иное, как тот простой факт, что меньшая скорость движения экструзии, как правило, дает более красивый объект.

Со временем мы также узнаем о большем количестве параметров, которые можно настроить, чтобы получить желаемый результат для наших конкретных целей. Две важные настройки, связанные со скоростью движения, — это рывок и ускорение. Хотя они более тонкие и не такие прямолинейные, они удивительно важны и могут решить судьбу нашего проекта.

Рывок определяет диапазон скоростей (от 0 мм/с до указанной скорости), в котором принтер полностью игнорирует параметр ускорения и сразу переходит на скорость, указанную в настройках рывка. Ускорение, с другой стороны, определяет скорость изменения скорости движения во времени. Эта скорость изменения определяется в мм/с и влияет на скорость печати до достижения максимальной скорости движения.

Определение рывков и ускорения в 3D-печати

3D-принтеры используют очень мощную плату управления с точки зрения вычислительных возможностей. С помощью этой платы можно интерпретировать и выполнять G-код (хранящийся на SD-карте или отправленный по кабелю USB). Этот код дает информацию о направлении и скорости движения, которая считывается и выполняется построчно нашим принтером. Однако есть значения, установленные в прошивке станка, не прописанные в G-коде, которые более детально определяют, как выполняются движения.

Среди них можно отметить рывок и ускорение, которые важны для достижения должной точности размеров за приемлемое время печати

По иронии судьбы, придурок имеет тенденцию сбивать с толку тех людей, которые имеют более техническое образование. Это связано с тем, что этот термин определен в физике, но имеет другое значение при работе с 3D-принтерами. Невежественным людям вроде меня не приходится иметь дело с этой путаницей, поскольку я не знал об этой двусмысленности до того, как провел надлежащее исследование для этой статьи.

Если вам интересно, в физике мы можем определить ускорение как скорость изменения скорости во времени. Аналогично, рывок есть не что иное, как скорость изменения ускорения во времени. Математически это первая и вторая производные скорости по времени.

Прояснив это (ненужное) различие, давайте определим рывок и ускорение для 3D-печати!

Что такое рывки в 3D-печати?

Рывок — это параметр, который измеряет минимальное изменение скорости, требующее ускорения по одной оси. Хотя это звучит сложно, это легче увидеть, когда изменение скорости происходит в углу:при достижении крайности экструдер должен «тормозить», прежде чем изменить направление. Если значение рывка слишком низкое, движение будет более плавным, когда оно достигнет угла, и изменение скорости не будет резким, когда хотэнд изменит направление.

Например, если мы устанавливаем рывок печати на 20 мм/с, мы говорим принтеру мгновенно перейти от 0 мм/с к 20 мм/с, игнорируя параметр ускорения. Ускорение повлияет только на дальнейшее увеличение скорости с 20 мм/с до максимальной скорости.

В противном случае, если установлено слишком высокое значение рывка, для достижения максимальной скорости потребуется меньше времени, а затем сократится время печати. Как и для всех параметров 3D-печати, необходимо найти точку баланса между скоростью и качеством печати, поскольку слишком большое увеличение этого значения увеличивает вибрации и вызывает такие проблемы, как ореолы или потеря шагов в двигателе.

Что такое ускорение в 3D-печати?

Ускорение показывает, насколько быстро увеличивается скорость движения по каждой оси. Как и при вождении автомобиля, максимальная скорость достигается только при достаточном расстоянии. По определению, принтер работает со скоростью от 0 мм/с (полностью неподвижно) до максимальной скорости, установленной на слайсере, особенно на сложных деталях с множеством углов.

Увеличение ускорения делает принтер быстрее, если он имеет достаточное расстояние для перемещения. Рывок отвечает за мгновенное увеличение скорости. Вместе они могут сделать ваш принтер более гладким, сократив время печати.

Хотя вы можете установить разные значения ускорения и рывка для каждой оси, рекомендуется использовать одинаковые значения по оси X и по оси Y. Таким образом, напечатанные объекты будут выглядеть одинаково, независимо от того, как они были ориентированы во время печати.

Как рывки и ускорение влияют на общее качество?

Когда экструдер меняет направление (или скорость), он должен сначала уменьшить скорость по одной оси и увеличить скорость по другой. Если рывок установлен слишком высоко, это изменение будет быстрым и резким, что может привести к передаче нежелательной вибрации на деталь. Аналогичным образом, если заданное ускорение слишком велико, у принтера может не хватить расстояния или времени для остановки каретки хотэнда. Это приводит к перерегулированию, которое выводит хотэнд за пределы желаемого положения.

Напротив, установка низких значений рывка и ускорения приводит к тому, что наш принтер работает в консервативном диапазоне движения. Отделка может быть лучше, но печать займет больше времени и сделает ее невыгодной с экономической точки зрения. Как правило, мы стремимся к самым высоким точкам рывка и ускорения, при которых внешний вид объекта остается приемлемым.

Влияние рывков на качество печати

• Очень долгое время печати :время печати можно сократить, если правильно установить значения рывка. Максимальная скорость, установленная в G-коде, достигается быстрее и требует меньшего расстояния.
• Чрезмерная вибрация :когда принтер меняет направление под углами, близкими к 90 градусам, в хотэнде возникает нежелательная вибрация. Эта вибрация передается произведению, создавая «эхо». » на внешней стороне изделия. Эта проблема, известная как ореол или звон, зависит (среди прочего, как и натяжение ремня) от того, как принтер ускоряет свои движущиеся части.
• Ослабление конструкции 3D-принтера :эта проблема чаще наблюдается в принтерах с системой прямой экструзии, поскольку экструдер и хотэнд движутся вместе. Ускоренная масса приводит к тому, что конструкция принтера постоянно трясется, ослабляя гайки и болты и еще больше усугубляя первоначальную проблему.
• Закругленные углы :Иногда острые углы детали получаются закругленными из-за неправильной регулировки рывка. Это должно быть исправлено, чтобы хотэнд правильно менял направление.

Последствия ускорения настройки качества печати

• Чрезмерный шум :При слишком большом ускорении принтер издает очень громкие звуки. Правильная настройка может помочь уменьшить звук, исходящий от принтера.
• Z-колебание :эта проблема проявляется в изменении размеров детали по оси Z. Если вертикальные стержни не согнуты, очень вероятно, что ускорение слишком велико.
• Строки слоев пропускаются :если хотэнд движется слишком быстро перед экструдированием, небольшая часть линии будет пустой.

Поиск оптимальных настроек рывка и ускорения

Оптимальные настройки рывка

Значения рывка можно изменить прямо из меню принтера. В команде управления выберите «движение». Там вы увидите следующие значения:

• Vx-рывок
• Отвратительный
• Вз-рывок
• Отвратительный

Поскольку значение рывка по оси Z обычно не имеет значения для печати, мы оставим ранее установленное значение. Точно так же рекомендуется не изменять значение Jerk экструдера.

Движение по X и Y должно быть максимально похожим, поэтому мы всегда будем использовать одно и то же значение рывка в обеих настройках. Попробуйте изменить этот параметр на максимальное значение 20 мм/с.

Самый простой способ найти правильное значение рывка — сделать несколько идентичных отпечатков, изменяя это значение на 5 мм/с на каждой итерации.

Оптимальные настройки ускорения

Значения ускорения также можно изменить прямо из меню принтера. В команде управления выберите «движение». Там вы увидите следующие значения:

• А-путешествие
• Амакс Х
• Амакс. Y
• Амакс Z
• Амакс Е

Как и в случае с толчком, я рекомендую изменять ускорение только по оси X и только по оси Y.

На этот раз прыжки в каждом тесте могут составлять 100 единиц. Общепринятая и консервативная начальная точка – около 400 м/с^2

.

Следующий калькулятор от Prusaprinters может быть очень полезен, чтобы увидеть на графике, какое расстояние необходимо принтеру для достижения желаемой скорости с различными значениями ускорения.

Этот другой калькулятор позволяет узнать максимальное ускорение, поддерживаемое вашим принтером, зная массу движущейся нагрузки и другие известные параметры. Это также позволяет вам узнать, делают ли ваши текущие значения ускорения наш принтер нестабильным. Хотя это интересно с инженерной и образовательной точки зрения, ничто не сравнится с перебором нескольких значений, пока не будет найдено оптимальное соотношение между скоростью печати и качеством.

Некоторые слайсеры, такие как Cura, позволяют изменять эти настройки с помощью инструкций G-кода. Например, команда M205 управляет рывком. Я рекомендую вам контролировать рывки и ускорения с вашего 3D-принтера, а затем сохранять лучшие значения в памяти EEPROM.

Использование бинарного поиска для поиска оптимального рывка и ускорения

Двоичный поиск — это метод, обычно используемый в компьютерных программах. Он состоит в установлении двух значений:более низкого (назовем его А) и более высокого (назовем его Б). Среднее значение (чтобы не использовать наши творческие силы, назовем его С) рассчитывается как половина его суммы:(А + В) / 2 =С.

Если мы установим значение C в нашем параметре печати и напечатаем тестовый объект, мы сможем проверить результат.

• Если оно слишком велико, значение C заменяется на значение B, получая (A + C)/2.
• Если значение слишком низкое, A обменивается на C, получая (C + B) / 2.

Таким образом, нет необходимости тестировать, понемногу повышая значение в каждом отпечатке, так как интервал сокращается на 2 части с каждой дополнительной итерацией.

Этот метод можно использовать для настройки любых других параметров вашего принтера (например, скорости или температуры), поэтому попробуйте его, если не знаете, с чего начать.

Модели для тестирования настроек рывка и ускорения

Есть несколько моделей, которые позволяют проверить или откалибровать параметры рывка и ускорения на вашем принтере. Некоторые из них относятся к этим настройкам, а многие другие дают обзор всех параметров печати, работающих одновременно.

Лучший тест для настройки ускорения можно найти здесь (Thingiverse). Он полностью настраиваемый и состоит из детали толщиной в одну стенку, которая изменяет значение ускорения по мере того, как отпечаток поднимается по оси Z. В конце вы можете четко увидеть значения ускорения, которые вызывают вибрации в изделии.

При тестировании оптимальных настроек рывка я считаю очень полезным следующий объект, поскольку он демонстрирует множество изменений направления на детали, которую можно быстро распечатать. При печати необходимо следить за правильным формированием углов и отсутствием рядом с ними признаков вибрации.

И последнее, но не менее важное:объект, который одновременно проверяет все параметры печати. Хотя это не нуждается в представлении, Benchy выделяет все проблемы с калибровкой принтера. Поверхность наружной стены должна быть гладкой, без следов вибрации. Углы крыши должны быть перпендикулярны и заканчиваться под углом 90 градусов. Я рекомендую вам печатать Benchy после правильной калибровки температуры и втягивания, чтобы получить наилучшие результаты.

Ознакомьтесь с разделом рекомендуемых продуктов

Мы создали раздел рекомендуемых продуктов, который позволит вам избавиться от догадок и сократить время, затрачиваемое на поиски того, какой принтер, нить накала или обновления приобрести, поскольку мы знаем, что это может быть очень сложной задачей и обычно приводит к путанице. .

Мы выбрали лишь несколько 3D-принтеров, которые, по нашему мнению, подходят как для начинающих, так и для продвинутых пользователей, и даже для экспертов, что упрощает принятие решения, а нити, а также перечисленные обновления были протестированы нами и тщательно отобраны. , чтобы вы знали, что любой из них будет работать так, как задумано.