3D印表機 DIY 建構筆記

2013年10月21日星期一

封頂不飽滿

問：

馬林fw是使用Repetier-Host列印材質ABS,頂部常這樣,請教有常用abs列印的前輩指導一下解決或改善方法感謝!

答：

這屬於封頂的問題。
Slic3r設定有幾點建議：
1. Print Settings->Advanced-> Extrusion width，全部設成你擠出孔的直徑，我的是0.4mm。
2. Print Settings->Verticals shells -> Perimeters 至少設定3圈以上。
3. Print Settings->Verticals shells -> Generate extra perimeters when needed 要勾選
4. Print Setting -> Infill -> Fill density 不要小於0.15

Repetier -> 手動控制 -> 擠出頭擠出速度，試著增加擠出量。用110~120測試看看。

2013年10月15日星期二

KISSlicer 入門教學

KISSlicer 的全名是 "Keep It Simple Slicer"，意指"保持簡單"的切片軟體。但是也許是設計邏輯的出發點和 Slic3r 不同，讓我一下子適應不了他的設定參數。如果初次接觸切片軟體就選用KISSlicer的朋友，也許不會有我這個困擾。親嘴切片雖然以簡單命名，但是他的功能也相當齊全，除了切片之外，使用介面中也附帶了模型、切片、路徑的預覽視窗。不像Slic3r的陽春預覽視窗，只能大概知道模型在工作床上的大略位置。和Slic3r相比，KISSlicer的另一項優點，是他程式內部記憶體使用的管理，比較合理。當模型檔較為複雜、模型體積較大的時候，記憶體使用量仍然維持在一個合理的範圍內，不像Slic3r會隨著模型越複雜越大，使用的記憶體就跟著不斷爆增、甚至遭到作業系統強制關閉。至於切片結果的好壞，兩種軟體各有支持者，提出各自的看法。我在這邊就不予討論。

(以下教學以PLA材料為例)

接下來就來下載KISSlicer吧~
http://kisslicer.com/index.html

http://kisslicer.com/download.html
請下載合適的版本
另外有需要中文翻譯的朋友，可以下載 Chinese 語言包。不過翻譯的並不完整，大家看看就好。

解壓縮到合適的位置，然後執行 "KISSlicer"

初次執行，因為還沒有設定檔的關係，程式會提示找不到設定檔，並且使用預設的設定值。當設定有改變時，會自動產生設定檔並儲存設定。

乾淨的操作介面，惱人的設定，都安排在右下方的標籤頁之中。

第一個要設定的，是3D印表機的硬體規格。

"Bed Size"設定成自己印表機的列印工作區大小。
"Bed Center"設定程工作區XY軸大小的一半。
"Bed Roughness" 跟第一層的層高有關。在這邊我設定成0.1。
"Z-Settle" 我實在是不太懂定義為何。這邊我設定成0.1。
"Z Offset" 似乎是第一層擠料要擠多厚(幾次測試之後我下的結論。實在是看不懂上面的解釋。) 這邊我設 "0"

再來要設定擠出軸的定址模式，將 Firmware Type 設定成 "5D - Absolute E"，使用絕對座標模式。

第三個要設定的是開始列印前印表機該做的準備工作。這邊前兩行是從Slic3r的預設抄過來的。第一行是將擠出頭的位置規零，第二行是在歸零後，將Z軸抬升5mm。第三行是為了因應KISSlicer 的溫度設定，只會使用M104指令，單純設定擠出頭目標溫度，但是不會等待溫度到達之後在開始之後的指令。因此在這邊添加M109指令，強迫印表機要等待溫度到達目標之後，才能開始列印。M82指令，要求印表機擠出軸(E軸)使用絕對座標模式。

G28 ; home all axes
G1 Z5 F100 ; lift nozzle
M109 S<TEMP>
M82

列印結束後印表機該做的事情，在這邊設定。第一是將加熱頭關閉，再來將X軸規零，最後停止馬達，讓工作台可以順利得被拉出，方便取下作品。

M104 S0 ; turn off temperature
G28 X0 ; home X axis
M84 ; disable motors

設定材料特性

"Diameter" 塑膠線材料的直徑。一般會是3mm或是1.75mm。線材規格是規格，可是實際粗細還是會有誤差。可以測量後填在這邊做校正。不過我現在都不這麼做，而是在列印過程中調整擠出量的百分比(可利用M221的指令，或是控制介面中的擠出量調整工具。)
"Temperature -> Main" 擠出頭溫度設定。這邊是設定目標溫度的"數字"。可是擠出頭真正的溫度，多少都會有誤差，有的甚至會差到二三十度之譜(很離譜的)。所以手邊的機器，溫度"數字"設定到多少，才能夠順利設定，要自己多嘗試、觀察，才能知道。目前我會請朋友觀察，如果開始列印後五分鐘內，就開始出現無法正常吐料，那要考慮把數字提高；如果五分鐘之後，一直到列印完成之前，才發生無法正常吐料，則考慮把數字調低。(再次強調，不保證成功，需要各位自己多加嘗試。)
"Temperature -> First Layer" 列印第一層時使用的溫度。有些朋友會把這個溫度稍加提高，以利底面與工作床緊密黏合。
"Keep-Warm" 待機溫度。列印完畢之後，手動設定的控制碼會把加熱頭關閉，所以這個參數變成無意義的數字。
"Destring" 抗牽絲 (這樣翻譯對嗎?)

"Prime" 預擠。基本上就是把上次回抽抽回的塑料擠回。如果沒有特殊理由，設定跟回抽一樣的距離就好。
"Suck" 回抽。當列印的線段印完，像後抽回擠出頭內的膠，可以幫助減少牽絲的現象。回抽的距哩，一般設在0.5~2mm之間。回抽距離太少，可能效果不夠好；回抽距離過長，則浪費時間，沒必要。
"Speed" 回抽速度。依經驗，回抽速度在15mm/s以下，效果會比較好。

Support 支撐架。支撐架在這篇先不討論，但是這頁裡有"Skirt"要啟動。Skirt是在正是列印之前，先在模型周圍列印一圈預擠，用來確保正式列印時，擠出頭能夠立刻吐膠。

重頭戲來了，Style。這頁設定模型得層高、線寬、壁厚、填充等重要參數，務必熟悉這些設定。

"Skin Thickness"：壁厚。不論是頂面、底面，或是側面的厚度，都會大於等於這個設定。KISSlicer會自動計算頂面、底面得層數，還有外圈的圈數，來滿足壁厚中設定的厚度。
"Number of Loops"：側面外殼圈數。圈數越多，側面殼會越厚，同時也越花時間。一般都設在3圈。
"Extrusion Width" 線寬。線寬越細，模型理論上會越精細。但是受限於擠出孔的大小。當線寬小於擠出孔的直徑時，擠出的厚度有機會比我們設定的層高還要薄，會造成擠出的塑料沒有附著於上一層，導致列印失敗。初次嘗試列印時，建議要把線寬設定成擠出孔的直徑。
"Infill Extrusion Width"：填充線寬。跟線寬一樣的問題，太細會造成附著失敗。建議一樣設定成擠出孔的直徑。
"Layer Thickness"：層高。每一層的高度。初次列印建議先設大一些，0.3mm 或0.25mm。成功後再嘗試更薄的層高。層高越薄，片數相對越多、列印時間越長。一般玩偶、零件，我都使用0.2mm的層高，在解析度跟列印時間取得一個平衡點。
"Infill"：填充密度。一般建議設在 10~20% 之間就可以。20%就可以獲得相當好的強度，一般不需要設得更高。設定成0%時，會變成"Hollow"，空心的。再繼續減小，會變成"Vase"花瓶模式，不封頂。
"Infill Style" ：填充型態。通常我選擇"Octagonal"八角型。
"Loops go from inside to Perimeter"：繪製外殼的時候，以由內而外的順序繪製。除非有特殊理由，要不然通常都會勾選這個項目。
"Wipe" ：擦拭。
"De-String"：抗牽絲。

設定完切片參數後，可以開始載入3D stl 模型。點選"Open"按鈕，選取欲列印的Stl檔案。
(模型檔可到這個網站先下載好：http://www.thingiverse.com/)

在預覽視窗中，可以看到該模型在列印空間中擺放的模樣。注意右邊的控制欄位中，有提示這個模型的"Height"(高度)，是93.9642mm。

我不想列印這麼大的模型，可以直接修改"Height"。這邊改成50mm。改完之後可以馬上看到，KISSlicer幫忙把高度調整成五公分。這個功能可以很方便得控制玩偶的大小。

按下"Slice"，開始進行切片的運算。

完成切片後，點選"Models+Paths"選擇紐，就可以看到切片的線徑。黑色預覽區的右手邊，有一個垂直的滑桿，可以選擇要預覽多高的切片。上方的滑桿，可以預覽該切片繪製的順序。

靠右邊中間，有"[HH:MM]"字樣，後面標示出列印所需的時間。(預測值，時際時間還受印表機本身設定、特性的影響。) "[cm^3]"指的是這個模型需要的塑料體積。

其他層得切片情形，可以看到內部有八角型的填充。

按下"Save"按鈕，就可以把切片好的G-code另存新檔。這樣就完成切片的工作，可以拿G-code去餵3D印表機啦~至於會不會拉肚子，就.....

參考資料

http://3ntr.eu/wp-content/uploads/2014/08/KS_manual_EN_260814.pdf

2013年10月14日星期一

KISSlicer 特色功能 "模型表面內縮"

3D列印擠出頭的定位，雖說精準，但是塑膠材料難免還是有膨脹或縮小的誤差。如果是列印擺飾品，對這些誤差可能沒有太大的影響；但是如果列印要組合在一起的"零件"，那這些誤差可是會氣死人的!!上圖就是一個例子。藍色圖中兩片拼圖，在設計師的電腦裡，大小是完美密合的。但是我列印出來後，size就是大了一點點，打死都塞不進去。如果單純使用切片軟體的 Resize 功能，並沒辦法解決這個問題，因為縮小模型後，卡榫的空位也跟著縮小，於事無補。

KISSlicer 有專門解決這種問題的功能 "Inset Surface"。這個設定，會讓模型的大小，依外緣法線方向，向內縮小。這樣就可以讓卡榫的空位加大，補償列印過程中塑料熱漲冷縮的誤差。設定的單位是 mm ，建議設定值不要超過擠出頭直徑的一半。設定值太大，會造成卡榫間隙過大，不見得好；設太小，當然還是會有卡住裝不進去的毛病。黃色拼圖的零件，列印時 Inset Surface 設定為0.1mm。列印出來的拼圖就可以不經打磨，直接拼接，間隙也不至於太大。

有興趣的朋友可以一起來印這個蜥蜴拼圖做試驗~
http://www.thingiverse.com/thing:89983

測試模型

http://www.thingiverse.com/thing:172970

左邊是個"inset surface"設定良好的例子，只要稍微施點力，就可以讓卡榫互咬。右邊是個設定過頭的例子，榫接處榫太小、洞太大，完全不用施力就套進去了。

我的機器 Air 2，Inset Surface設定0.05mm時剛好。

2013年10月4日星期五

DIY 3D列印小撇步

作品黏在玻璃上黏太緊，拆不下來怎麼辦?

可以利用玻璃跟塑膠熱膨脹係數不同的特性，讓作品變得容易拆卸。用吹風機加熱玻璃背面，吹一陣子玻璃熱了之後，再嘗試用鐵鏟拆卸作品，會變得比較容易拆。

千萬不要硬拆，以免玻璃被弄破。

口紅膠整理

工件拆下之後，塗在玻璃上的口紅膠會受損，黏著效果會下降、甚至完全黏不住。這時候可以使用化妝用的粉撲，或是海綿(焊接電路時清理銲槍用的那種)，沾濕後塗抹玻璃上的口紅膠，可以抹平。待乾燥之後，黏性會恢復。就不用整片玻璃都洗乾淨之後重新上膠。

擠出軸馬達校正

擠料量要看頂層封閉的狀況好不好，有沒有擠太多溢出，或是擠太少填不滿。

底層要印得漂亮，要在頂層校正好E軸的 steps per unit 之後，調整平台的平整跟Z軸歸零的高度。Z軸高度的校正，一般會以兩張A4紙稍微被夾住的高度當作基準，但是如果實際列印第一層的時候，仍有太高或太低的狀況，就要稍微調整Z高度之後再重新開始列印。

這兩個過程都校正好，才有可能兩面都印得不錯。

牽絲

回抽速度放慢似乎是關鍵!
把回抽速度設20mm/s，回抽距離設0.4mm，Z不要抬升。試看看。我這樣設，就很少牽絲了。跟溫度的關係不大。
右邊是速度30mm/s，距離1.5mm的列印，左邊是20mm/s，距離0.4mm。

翹起來!?

PLA的話：
1.口紅膠要夠厚、夠乾燥。台灣氣候潮濕，口紅膠永遠不會完全乾，要用吹風機吹，直到口紅膠變硬了，再開始列印。

2.第一層擠出頭的高度要適中，太高會黏不住，太低會溢膠，影響第二層的列印。稍微溢膠的狀況可以提高黏著的力量。

3.還會翹起來的話，要考慮減少內部填充的百分比，以及啟用Slic3r的Brim功能。

ABS的話，可以用保麗龍膠。

上下兩層之間有縫隙!?

"線寬"要 "大於等於" "擠出孔徑"，擠出量才會夠多，要不然與前一層的黏合會不夠緊密。

擠出機齒輪會叫!?

擠出機齒輪(不是擠出軸)要上黃油。針車油太稀沒效果。

每一層的高度似乎都有些誤差!?

Z軸螺桿要上黃油。針車油太稀沒效果。
時常檢查各個螺絲是否有鬆動，尤其是同步輪上的止付螺絲。
Z軸螺帽、螺桿，要用不同材質，避免磨損。
U型座不要咬螺帽咬太緊，要不然可能會造成U型座上升過程產生跳動。

滑套組裝

要注意讓滑套內的滾珠，盡量有兩排同時受力。
如果受力方向是向下(XY軸)，那從側面看，滾珠應該排列成X型，而不是十型。

LM8UU 的 "UU"，是指防塵的意思，所以黃油也不容易在安裝光桿之後流入滑套內。所以要在安裝之前先上好黃油。

Z軸總是搞不定!?

是的，Z軸雙馬達串聯，是目前遇到最多問題的地方。很多朋友在這邊出問題，我自己也卡關卡很久。馬達內部是大量的線圈，電感效應嚴重，會使電流變化量很慢，電流沒辦法在預計的時間內拉升到額定電流，導致功率無法發揮。兩顆馬達串連後，電感效應更強，馬達就更難以發揮其轉動的力量。

提高電壓，可以改善這個問題，但是3D印表機上的電源系統，如果要提供多種不同的電壓給不同的馬達使用，會變得很複雜，成本也會提高。另一個改善的方法，是降低Z軸的轉速，減少運作時對轉動力量的需求，防止馬達出現失步的問題。

試看看改 Marlin -> Configuration.h 裡的
1. HOMING_FEEDRATE，Z軸的數值改成2*40。
2. DEFAULT_MAX_FEEDRATE ，Z軸的數值改成2。
我改成這樣之前Z軸都"一定"會失步。