Ender 5 a 3Dtisk od začátku...

    Chcete začít s 3D tiskem a nevíte jak? Tohle není návod a ani recenze. Popíšu svoje zkušenosti, protože jsem sám tápal, hledal a nevěděl. Je kupodivu, že i v roce 2022 má smysl psát o tom, jak začít s 3D tiskem.

Krátce a snadno: Nevadí vám malinko dražší řešení, potřebujete jen tisknout? Pořiďte Ender 3 S1 Two Trees SK1, či chcete hotovou složenou otestovanou tiskárnu a zákaznickou podporu? Napište nebo volejte Rimrovi viz [odkaz]. Přiveze vám tiskárnu až před dům a máte jistotu, že tak jak ji dostanete, bude fungovat dlouhé roky.
Krátce a levně: Lze mít tiskárnu za čtyři tisíce korun, která funguje, je spolehlivá a všechna případná vylepšení pro sebe si vytiskne sama.

Rychlý přehled

    Konstrukce. Můj sedlácký kořínek našeptává, že čím robustnější a pevnější řešení, tím lepší.  Zároveň můj kořínek ajťáka ví, že spoustu věcí lze kompenzovat sofistikovaným programovým řešením. Ale vždy platí, že když bude konstrukce pevná, spousta problémů nenastane.
    Zároveň konstrukční pevnost tiskárny přímo souvisí s maximálními tiskovými rychlostmi, kterých je tiskárna schopna dosáhnout.
    Zde jsou základní možnosti, jak lze vyřešit konstrukci 3D tiskárny. Na youtube snadno dohledáte, jak které z těchto řešení vypadá při tisku. Všechna níže uvedená řešení opravdu fungují. Je zajímavé, že první tři tiskárny vychází cenově naprosto srovnatelné.
    Záměrně vynechávám tiskárny typu delta – [video] –  i to je cesta  3D tisku, ale klade řádově vyšší nároky na kvalitu zpracování samotné tiskárny.
    Níže uvádím tiskárny z portfolia firmy Creality. Firem a řešení je nespočet a samotná Creality má tyto tiskárny v mnoha verzích, ale tiskárny vždycky vypadají plus mínus takto.
    

Creality Ender 2: Pohyblivá tisková podložka, tisková hlava na rameni zavěšená v jednom místě, jedna osa Z.

Creality Ender 3: Pohyblivá tiskový podložka, tisková hlava zavěšená na rameni na dvou místech osy Z. 
[info]

Creality Ender 5: Pevná tisková podložka, která sjíždí směrem dolů, tisková hlava na dvou kolejnicích, vedení osy Z pouze z jedné strany. 

Creality Ender 5 Plus: Pevná tisková podložka, tisková hlava na dvou kolejnicích, vedení osy Z z obou stran.
[info]

Creality Ender 6: řešení CoreXY, to je jiné ovládání osy X a Y, které teoreticky umožňuje přesnější řízení při vysokých tiskových rychlostech.

Creality Sermoon V1

Creality Printmill: Tisková podložka je běžící pás, takže lze věcí delší než tisková podložka nebo velké množství věci, kdy hotové výtiskny postupně vypadávají pryč. Na youtube je spousta pěkných videí, jak to tiskne.

Chci mít všechny moderní vymoženosti
    Požadavek: automatická kalibrace tiskové podložky, přímý extruder, pevné celokovové řešení? [Ender 3 S1] má vše potřebné a nestojí nesmysl. Zajímavá možnost je [Kywoo 3D Tycoon]. Další podrobnosti viz [recenze]. Potřebujete-li velkou tiskovou plochu, pište nebo volejte [Rimrovi] a poptejte se na jeho vymazlenou verzi Ender 5 Plus.

Chci tiskárnu za čtyři tisíce
    Občas se podaří na Ebay.com nebo alza.cz pořídit tiskárnu Ender 3 nebo Ender 5 velmi levně. Loni jsem jednu našel v jakémsi výprodeji ve Španělsku přes Ebay. A letos se dala stejná tiskárna pořídit velmi výhodně na Alza.cz.
    Složení je záležitostí hodiny, poprvé asi dvou; je potřeba si dát práci s vyvázáním kabelů, aby nikde nic nezavazelo a nedřelo. Na youtube je nespočet videí, které se tématikou tiskáren Creality Ender zabývají.

Máme tedy složenou tiskárnu Ender 5 (nebo Ender 3)

    Samotná 3D tiskárna je ta snazší polovina celé problematiky tisku. Ta druhá náročnější část je příprava dat pro tisk, tedy použití „slicer“ programu, kam vložíme soubor s modelem STL a jeho výstupem jsou data pro tiskárnu GCODE.
     Zde odkaz na [návod] pana Rimra na program Simplify3D, má název „Simplify 3D ČESKY po lopatě.“ A pokud tento desetihodinový e-learningový kurz shlédnete, tak pak už je jedno, zda budeme používat program Simplify3D, UltimakerCura, KISSlicer nebo Prusaslicer; nastavení jsou podobná. 
    Zajímavé je, že Simlify3D je za peníze a všechny ostatní, výše zmíněné, slicery jsou zdarma. O Simplify3D se říká, že je to program pro lidi, kteří neumí nastavit širokou paletu parametrů programu Cura. A to jsem já.

Příprava dat pro tisk – slicer

[1] – příprava dat pro tisk – návod na Simplify3D 
[2] – ke stažení tiskový profil pro Simplify3D tiskárny Ender 5 v továrním nastavení

Vyrovnání tiskové podložky Ender 5, Ender 3

[3] – podrobný návod na vyrovnání tiskové podložky pro Ender 3, Ender 5
Ender 5 má mechanický spínač dorazu osy Z a ten je opravdu velmi nepřesný a při tisku je potřeba vždy zkontrolovat začátek tisku prví vrstvy a případně menu – tune – Babystep Z a přiblížit nebo vzdálit trysku tak, aby vytištěné vlákno bylo rozpláclé tak akorát.

Kde vzít data pro tisk

Na webu např. [thingiverse] [stlfinder] [prusaprinters]. 
Nebo se naučte 3D modelovat – do začátku video [návod].

Jaký plast, jak vybrat filament

    Krátce: Pro začátek PLA. Teplota trysky při tisku je asi 200 stupňů, tiskne se snadno a jednu malou cívku PLA jsem měl i v krabici s tiskárnou.
    Dlouze: Chceme tisknout i pevnější věci, konstrukční a zde má smysl materiál PETG nebo jeho odolnější varianta CPE HG 100. Jsme limitování maximální teplotou, kterou zvládne náš hotend.

    Všimněme si, že PTFE trubička, kterou vedeme vlákno filamentu se reálně dotýká trysky. Jakou zvládne maximální teplotu? Je opravdu z čistého teflonu? Bez problémů zvládne 240°C nutných pro tisk materiálů PETG a podobných. Občas se někomu stane, že se trubička roztaví a poškodí už při 255°C. Otázkou také je, jak přesně teplotu změřím. Ověřeno, že PETG na 240°C  funguje. A dál jsem neměl odvahu experimentovat.

Problém s přilnavostí podložky

  Může se stát, že tisk nedrží ani na teplé podložce, s přesně vyrovnanou podložkou a správně nastavenou výškou první vrsty. Například pokud jde o nějaké malé části, kdy se objekt dotýká podložky jen malou plochou, nějaké jemné podpory etc. 
    Pomůže nástřik sprejem [3DLAC]. Dá se použít i lak na vlasy Syoss volume lift se silnou fixací, který funguje taky. Při tisku na sklo to funuge dokonale. Na pružnou magnetickou podložku Ender 5 používám 3DLAC a pomůže moc.    

Co tisknout jako první?

    Ke stažení [4] [5] jsou testy, zda je tisková podložka rovná – zde může pomoci menu Tune – Babystep Z – možnost ovlivnit vzdálenost tiskové podložky při tisku. Když se začíná tisknou první vrstva, měla by na podložce držet a být trochu rozpláclá a hlavně musí být vidět. Když bude tryska moc blízko, tak už skoro nebo úplně ryje v podložce a nenechává žádnou stopu a může měkkou tiskovou podložku i třeba  poškodit.

Další drobná funkční vylepšení tiskárny

– Lepší přítlak extruderu Ender 5, Ender 3
[model] [návod]
    
– Kryt elektroniky displeje Ender 5
Tipy z [videa], kde je pěkných pár tipů.
Tady PLA asi nevadí, ale je velmi křehké, tak pozor při nasazování. Mám ho z PETG a nechalo se krásně nacvaknout.
[model]
– Ochrana kabelu vyhřívaní podložky před lámáním Ender 5
[model] Vyžaduje otočení tiskové podložky kabelem dozadu, kabel pak visí vzadu, až za vedením osy Z
– Podpora podložky Ender 5
Motivační [video], proč podporu pro podložku vůbec dávat.
Tisková podložka je uchycená jen v jednom místě, takže má tendenci se pod zatížením šikmo prohýbat.
[model] použitelného zpevnění, dobře se tiskne i montuje.
 
– Lepší ofuk pro chlazení výtisku Ender 5, Edner 3
[model]  je to pouze tryska ventilátoru, která se vymění a chladí lépe. Najdete i různá další řešení, která dají ofuk z obou stran, ale většinou to znamená, dokup a přípojení dalšího nebo jiného ventilátoru
 
– Přímý extruder bez investic Ender 5, Ender 3
Přemístění extruderu přímo nad hotend. Je nutné prodloužit kabely k motoru. 
Stačí vytisknout jedinou věc – pro sériový extruder model speedDrive_mount.stl  z tohoto [odkazu]
    Když takto přemístím extruder blíž z hotendu, zkrátím délku bowdenu na minimum. Má smysl uvažovat o pořízení Capricon teflonové hadičky/trubičky, která snáší daleko vyšší teploty, než vedení filamentu, která je v základu u tiskárny.
– Přímý extruder s převodem a dvojitým podáváním BMG pro Ender5 nebo Ender 3
Proč tohle řešit?
    Dlouhý bowden, který vede od extruderu do hotendu vyžaduje dlouhou dráhu zatažení, zároveň není dokonale přesný.
    Plastová spolehlivá kopie BMG se dá koupit za pět stovek [6], celokovová varianta vyjde zhruba na dvojnásobek. Extuder má převodový poměr 3:1. Znamená to nastavit 3× pomalejší rychlost zatahovaní a navýšit kroky motoru extruderu. Pro můj Ender 5 vychází hodnota pro motor extruderu 411,53 steps/mm. Víc viz. kalibrace extruderu, tady dole.
    BMG extruder se dá pořídit pravý nebo levý, podle toho na které straně má přítlačnou packu s pružinou. Pro pravostranné řešení je správný držák model speedDrive_mount_bmg.stl z tohoto [odkazu].

Moje realizace – jednoduché, funkční a použitelné.
Díky zpřevodování se dá použít i lehčí motor; ale to aktuálně není nutné. Vystačím si se sériovým motorem extruderu, který na tiskárně mám. Snažit se nějak výrazně odlehčit celou tiskovou hlavu moc nemá smysl, protože tovární Creality hotend nemůže tisknout o mnoho rychleji. 

Rychlost tisku 

    Tovární nastavení tiskárny neumožní rychlejší tisk než 50mm/s. Limity jsou dány programem základní desky a velikostí heatblocku, který neroztaví větší objem plastu.
    S několika drobnými nastaveními lze na stejné mechanice tiskárny dosáhnout přesného tisku rychlostí 200mm/s [video]. Problematiku [rychlejšího 3D tisku] teď přeskočme.
    Jde o použití tiskárny plus mínus v té podobě, jak jsme ji vybalili z krabice.

Ucpaný hotend

Nepříjemnost, která dříve nebo později potká každého.
Existuje pěkný video návod, který nás tímto nepříjemným úkonem provede viz [7].
Hlavně opatrně na kabely. Mně se podařilo užižlat kabel napájení vyhřívacího tělíska už po pátém, možná šestém rozebrání.

Kalibrace extruderu

    Klidně přeskočte, ale tohle téma je třeba zmínit také. Krokový motor extruderu tlačí plastové vlákno/filament k roztavení do hotendu s tryskou. Program slicer, kterým jsme připravili data pro tisk, předpokládá, že když má extruder vytlačit 100mm vlákna, tak to opravdu udělá a to přesně. Nebude to 98m ani 110mm.
Kalibrace extruderu je podrobně popsána viz odkaz [8].
V menu Control – Motion – Steps/mm – Esteps/mm přečeteme aktuálně nastavenou hodnotu. To je počet kroků, který vykoná motor extruderu, pokud má vytlačit 1mm vlákna
– nahřát trysku na teplotu pro tisk
– odměřit přesně 100mm na vláknu tak, že dokážu změřit, kolik vlákna reálně extruder protlačí
– menu Prepare – Motion – Extruder – 1mm – nastavit 100mm a nechat extruder vlákno vytlačit
– změřit v mm, kolik vlákna se reálně vytlačilo 
– spočítat novou hodnotu pro extruder
 menu Control – Motion – Steps/mm – Esteps/mm – nastavit novou hodnotu
– opakovat od začátku, dokud nebude ověřeno, že na požadavek extruze 100mm bude vytlačeno opravdu přesně 100mm vlákna
– uložit nastavené hodnoty do paměti – menu Control – Motion – Store settings

Co mě potrápilo nejvíce?

 – Každý filament, který má barvu, může se při tisku chovat jinak
    Plasty Mladeč prodávají PLA v perlové modré a to jsem začal tisknou jako první. Materiál v sobě obsahuje třpytky a až v technickém listu[9] výrobce jsem si přečetl, že právě kvůli třpytkám musí být minimální průměr trysky 0.5mm a nikoli 0.4mm, kterou mám v tiskárně. Vedlo to k naprosto neočekávaným chybám tisku, ucpávání, zasekávání...
    Po této zkušenosti jsem dlouho tisknul pouze s filamenty označená jako natural, tedy zcela bez příměsí. Z materiálu natural PLA jsem tisknul chobotničky na hraní pro malou neteřinku bez obav, že v nich bude něco nezdravého.
 
– Vlhkost filamentu a skladování načatých cívek
    Teoreticky vybaven čtením internetových diskusí, snažil jsem se naučit tisknout z materiálu PETG. Neustále se tisklo něco jako žvýkačka, při tisku tryska pufala a poprskávala, vytištěné vláko bylo jakoby napěněné. Říka se, že PETG není úplně snadné na tisk, ale že by to bylo takto hrozné, to jsem nečekal. Materiál PETG jsem dostal náhodně od lidí, kteří věnovali nějaké zbytky a kousky starých filamentů; že by to bylo tím? Tak jsem pořídil novou cívku PETG a výsledek byl naprosto stejně špatný. Byl to nějaký noname čínský filament, dnes vím, že špatně skladovaný. Ale zase nebyl drahý, že.
    Celý problém byl jen a pouze kvůli vlhkosti. Filament pro 3Dtisk je extrémně hydroskopický a pro tisk musí být opravdu suchý. V pracovně mám vlhkoměr, otevřené cívky skladuju v obřím boxu s kilogramy silikagelu s indikačními kuličkami. A v tom boxu mám další vlkhkoměr. Stačí dva stejné vlhkoměry[10] pro orientační měření. 
    Když je silikagel nasycený a indikační kuličky jsou zelené, tak jde na pár hodin na plech do trouby a při 120°C je pak znovu připravený k použitíá a indikátory jsou opět oranžové.
    Navlhlý filament se dá vysušit v troubě[11] a každý druh materiálu vyžaduje jinou teplotu. I ten, zde zmíněný, noname filament se po vysušení tisknul naprosto normálně.  


– Zamotání vlákna na cívce a zaseknutí tisku
Proč se to děje a to řešit popisuje pěkně [video].
 
– Tisk měkkých, gumových věcí
    Flexi materiály vyžadují direct extruder – přímý nebo též krátký extruder. Aby mezi extruderem, který tlačí vlákno a tryskou nebyly desítky centimetrů bowdenu, kterým se měkký filament nedá tlačit.
    Než jsem objevil materiál [TPU 95-HF] díky tomuto [videu], tak jsem opakovaně zkoušel nějaké tisk z pružného filamentu a výsledky byly tristní. Tisk musel probíhat extrémně pomalu a stejně nebyl výsledek jistý, vlákno místo do trysky lezlo všude jinde a neustále se mně ucpávala tryska. 
    Polyflex TPU 95-HF je guma, která se tiskne stejně snadno a rychle jako PLA viz [video].

Má smysl přidat něco dalšího? 

    Krátce: Ne.

    Opovězme na otázku: Pokud už máme natišteno tolik, že uvažujeme o dalších vylepšeních, tak dává smysl odpovědet si na otázku, zda je cílem pouze tisknout a nebo se chceme jít dál a hlouběji a naučit o tiskárnách něco dalšího. Jestli jde pouze o tisk, tak jsme v místě, kdy má smysl naši tiskárnu na inzerát poslat dál nebo dárkem potěšit nějakého dalšího mládežníka či příbuzného a pořídit něco jiného. Alespoň Ender 3 S1 nebo cokoli jiného vybaveného krátkým extruderem a automatickou kalibrací podložky.

– Výměna základní desky

    Chceme-li stavět a vylepšovat dál, tak je potřeba začít výměnou základní desky. Snadná cesla je 32bitová deska od Creality. Vždycky bude lepší než ta osmibitová, co je v Ender 5 od výroby. Zajímavost deska Creality 4.2.7 řídí motory tak, že vůbec nejsou slyšet. Deska Creality 4.2.2 totéž dělá docela hlučně.

    Bude potřeba se naučit nahrát nový firmware. Na [webu Creality] si naklikáte kterou máte tiskárnu, jak je vybavená, jakou verzi základní desky od Creality máme.

    Druhá cesta je zkompilovat si firmware pro svoji desku sami. 

– Nivelační senzor BLTouch

    Před každým tiskem si tiskárna osahá a změří podložku a podle toho dokáže přesně položit první vrstvu.

    
    Instalace znamená vždy výměnu firmware.

– Lineární vedení
    Gumová vodící kolečka používaná na tiskárnách Creality fungují. Na mém Ender 5 Plus již po půl rokce nepřetržitého provozu začaly být vymačkané.  

atd.