ichibey日々の記録

• Solidoodle改で高速3Dプリントテスト
  [ 2013-08 -31 22:11 ]
• ホットエンドの温度安定化
  [ 2013-08 -30 22:40 ]
• サインスマートのフィラメント
  [ 2013-08 -30 22:23 ]
• フィラメントの交換
  [ 2013-08 -30 22:12 ]
• ガイドの話
  [ 2013-08 -29 23:08 ]
• 「ようかん」の家
  [ 2013-08 -29 22:36 ]
• SCOOVOのノズル部
  [ 2013-08 -28 22:43 ]
• プリントテスト
  [ 2013-08 -27 22:46 ]
• Solidoodleのメカ部調整
  [ 2013-08 -26 22:57 ]
• Solidoodle、Y軸アイドラーブラケット交換
  [ 2013-08 -26 21:48 ]
• 現状のホットエンド部、かなり良いかも
  [ 2013-08 -25 22:31 ]
• SCOOVOのホットエンド
  [ 2013-08 -25 07:09 ]
• Nautilus Gears
  [ 2013-08 -24 22:21 ]
• ホットエンド
  [ 2013-08 -23 21:57 ]
• SCOOVO
  [ 2013-08 -22 22:50 ]
• エクストルーダー＆ホットエンド考察
  [ 2013-08 -21 22:15 ]
• Solidoodleでハイスピードプリントのテスト 続き
  [ 2013-08 -20 18:06 ]
• Solidoodleでハイスピードプリントのテスト
  [ 2013-08 -19 22:29 ]
• ぬけがら前
  [ 2013-08 -18 22:42 ]
• 造形時間
  [ 2013-08 -18 22:39 ]
• Solidoodle改で３倍速プリント
  [ 2013-08 -17 22:13 ]
• Solidoodleホットエンド復活＼(^o^)／
  [ 2013-08 -16 22:45 ]
• Cicada
  [ 2013-08 -15 23:10 ]
• 再テスト
  [ 2013-08 -15 23:05 ]
• 今ひとつ安定せず
  [ 2013-08 -14 22:18 ]
• Solidoodleバレル部冷却追加後のテストプリント
  [ 2013-08 -13 22:20 ]
• Solidoodleのバレル、折っちゃった(^^;)
  [ 2013-08 -12 22:34 ]
• ホットエンド部清掃
  [ 2013-08 -11 22:38 ]
• Solidoodleエクストルーダーアルミ化の続き...
  [ 2013-08 -09 22:58 ]
• エクストルーダー
  [ 2013-08 -08 22:12 ]
• Handcuffs
  [ 2013-08 -07 22:59 ]
• 夏水仙
  [ 2013-08 -06 22:24 ]
• 七夕
  [ 2013-08 -04 22:51 ]
• 彩華祭
  [ 2013-08 -03 22:58 ]
• Sphere
  [ 2013-08 -02 22:10 ]
• 睡蓮
  [ 2013-08 -01 22:42 ]

ホットエンドの温度が安定する様になったので、少しだけ高速プリントのテストをしてみました。

使用したモデルは、Cute Octopus Says Hello
で、ABS樹脂、積層0.1mm、倍率0.5です。

最初は安定性を見る為に200mm/sに設定

カバーをしていない為、エアコンの風が少し入り込んでしまっている関係上、少し段が現れていますが、それ以外は特に問題無し

プリント時間は約32分でした。

Slic3rで高速設定をする際はレイヤー毎の最低時間を設定してしまうと待ち時間が長くなり結果、速くプリント出来ないので注意が必要となります。RepetierHost側でFeedrateを上げるとその分、待ち時間が短くなるのでプリント早くなるのですけどね。
ただSlic3rで待ち時間を0設定してGコードを書き出すとRepetierHostのGコードエディタで表示される予測時間が変になるので御注意を...

次は一気に速度を上げてのテスト

厳しいだろうと思いつつ、750mm/s設定


プリント開始から録画している間は安定してプリント出来ていましたが、そのままプリントを続けて少し時間が経ってから確認してみた所、残念ながらX,Y共に脱調の痕...(動画で何度か一瞬止まっている箇所は使用しているPCで他の作業もしていたら負荷が大き過ぎて一瞬の停止を招いてしまっているのが原因です)

既にステッピングモーターのトルクに対しギリギリ近い感じだったので仕方がないのですが、ステッピングモーターを冷却してトルクが落ち難い対策をとればホットエンド周りは未だ余裕が有るので速度的にはクリア出来そうではあります。


おまけで、Fat Bunbun
モデルサイズが大きかったので倍率0.1、積層0.1mm、Slic3rパラメーターはSolidoodle標準値でRepetierHostのFeedrate200%

プリント時間は1時間55分でした。

先日、ホットエンドの温度が安定しない旨を書いた所、arms22氏よりPID調整というのを教えて頂き、試してみる事に...

最初はPIDって何？と思い調べてみるとフィードバック制御の一種で、今回の様な温度制御などでは温度変化を抑える事が出来る物と判りました。

設定方法は、SoliWiki上に有るPID tunigを参考に行いました。

RepetierHostのGコード入力域で、「M303 S200 C5」(200℃設定でサイクル数5でチェック)を入力

すると温度変化を記録して行き計算されたパラメータが表示されます。

表示されたパラメータの、Kp、Ki、Kdの値をメモしてから一度接続を切りRepetirHostを立ち上げ直します。

RepetierHostを起動し接続してから、Gコード入力域で「M301 Pxxx.xx Ixxx.xx Dxxx.xx」(PはKpの値、IはKiの値、DはKdの値を設定します)を入力しパラメーターの入れ替えをして、その後「M500」でパラメーターの書き込みをして完了となります。


書き換え後は、動作中のホットエンド温度が安定する様になりました。
＼(^o^)／

今回のフィラメント交換は少し前に試しで購入しておいたサインスマート製の白のABSにしてみました。

今まで使用していたのはケンビルで購入した紫色フィラメントでしたが、スプールに貼られている溶融温度が他の色より高かった(実際、高めで使用しないとレイヤーの貼付きが良く無い)のと今まで使用したフィラメントの中で一番使用時の臭いが強かったです(ケンビルで何故かこの色だけ安かったから購入してみたのですが、もう一個残っているのが...^-^;)

サインスマートのフィラメントは特に溶融温度に関しては記載が無く、Solidoodle標準温度で平気だろうと思いつつも試しに少し高めの設定でテストプリント

すると溶け過ぎで空洞が目立つ結果に...(途中で見て止めました)

その後、デフォルトの温度設定でプリントしたら大丈夫でした。

テストで冷却FANは使わず、レイヤー毎の時間が35sec未満の場合は待つ様にしてプリントしています。

プリント後の樹脂は少しツルツルした感じでした。

フィラメント径は、使用始めの方で約Φ1.8位の少し太め、この後どうなるかは確認して行きたいと思います。

使っていた紫色のフィラメントが、ほぼ終わりに近づいたので交換

ホットエンド部を改造してから、テストでかなりプリントしましたが詰まる気配も無く快調

で、ホットエンドを加熱してからエクストルーダーの押さえベアリングをフリーにして残っているフィラメントを抜き取りました。

抜き取ったフィラメントを確認してみると



先端から60mm位までエクストルーダーの送りギアの痕が有り、溶けて変形している(太くなっている)部分は先端から10mm程度でした。

現状のホットエンド部に定規を当ててみると

エクストルーダーのギアの軸から60mm位置はノズルの付け根辺りで、溶けて変形した部位はヒートブロックの辺りで収まっている事が判ります。

改良前にフィラメント交換を行った時は、もっと広範囲でフィラメントが溶けてしまっていたので、かなり改善されている事が判ります。

フィラメントの溶ける範囲が少ないという事は射出の制御が有利という事と、フィラメント交換した際に、交換前のフィラメントの残りが少ないという事なので、途中で色を変えたりして遊ぶには良いかも...
σ(^◇^;)

という事で3Dプリンタで多く使われているガイド部の話

Reprap系として作られている多くのプリンタは軸移動のガイドとしてメタルブッシュ、若しくはリニアブッシュが使われています。
そして純国産を謳うSCOOVOは、SSRと名前を付けたアルミ引き抜き材(A6000番台？)をレールとしたものをローラーで押さえ込む構造としています。

簡単に書くとこんな感じ(SSRのローラーは4個かも知れないけど詳細知らないのと4個でも下が２個になるだけで考え方は同じなので...と書いたけど４個みたいです)


他にもリニアガイド等の方法も有りますが値段が跳ね上がるので基本的には、このいずれかの方式をとっていると思って良いと思います。

メタルブッシュの場合は(物に依っては潤滑性の有る特殊な樹脂を使っている物も有りますが)コストが安く済むという点が有りますが摩擦抵抗が大きくなり易かったり高速移動には余り向かない(普通の3Dプリンタの動作速度では問題になりませんけど)等が有ります。

リニアブッシュの場合はメタルブッシュに比べると高価な所が難点ですが内部のボールを循環させる事で高速移動にも向いたり面でなく点でガイドシャフトと接地しているので摩擦抵抗が少ないというメリットが有ります。但し、安価な中華製の物を使う場合は軸方向に対して回転方向となる向きのガタが結構大きいのでガタを減らす為に個数を増やす必要があります。(日本国内のメーカー製と実際に比較すると、驚くくらいの差が有ります。でも自分のSolidoodleで使っているのは中華製ですけど)

あと、メタルブッシュの場合は面で接触する関係でガイドシャフトの表面硬度は然程気にしなくても平気ですがリニアブッシュの場合は表面硬度の高いガイドシャフトを使用していないとシャフト表面がブッシュ内のボールで変形されて凸凹になります。

SSRという方式は引き抜き材で作られたガイドレールの荷重を受ける方に先ずローラーを配し反対側から偏芯軸のローラーでガイドレールを支える構造になっています(これが一般的な機械の構造だけど、もしかしたらSCOOVOの場合、コストを下げる為に長穴かも...普通は長穴なんてしないですけどね)

SSRの利点としては比較的安価に作れる事(但し引き抜き材なので最初は型代等があるので量産しないと安価にならないですけど)。精度を出すには微妙な調整が必要な事や長期連続使用での耐久性の問題等が有ります。(構造的には引き抜き材をレールとして使う場合、簡易的な機械の引き戸みたいな場合が多いです)

あと構造がブッシュタイプと異なる為、改造しようとすると面倒になる事が多いです。

ということで個人的にはSSRという名前の付けられた方式は好きでは無いです。
まあ、良い方式だったら既に他のメーカー製で使われてもおかしく無いのにリニアブッシュの物が殆どですしね（笑）少し高めのメーカー製だとリニアガイド使ってますけど...

洋館じゃなくて羊羹（笑）

有る意味、お菓子の家？σ(^◇^;)

ネット上で詰まったSCOOVOのノズルを分解した写真が有ったので考察

ノズル先端部は真鍮製でエクストルーダーへの取付部はステンレス、で内部にPTFE(テフロン)のチューブを入れてある構造です。
詳細寸法は判らないのでユーザーの事例等からの想像ですが、問題点を孕んでいる事が判ります。

内部のPTFE部の隙間に関しては部品レベルでの長さ管理か組立時の確認ミスで、個体差が大きいと思われます。

全体としてはヒートブロックからの熱がエクストルーダー側へ多く伝わり、それに依りステンレス部でPLAの軟化が始まってしまう事です。

SCOOVOのエクストルーダー部を見るとフィラメントを送る部分にFANは装着されていますがそれを囲う様に「コ」の字型のカバーが取付けられ空気の流れを制限しています(元がPCケースのメーカーの割に、何故こんな風にしたのか疑問ですけど)

これにより温度を下げ難くする要因の一つとなり、ステンレス部の温度が下げきらなくなります。

但し、使用している室内温度が低ければ温度上昇は防げるので利用環境の影響が大きいと思われます。

エクストルーダーからホットエンド、ノズルに関しては見た目以上に重要個所であると同時に色々な条件下でのテストを必要としている筈なのですが、どうやら他のReprap系プリンタのノズル部を何となく真似して作っただけみたいですね。

もっともネット上で色々調べてみると、単にエクストルーダーだけ動かして「こんなに連続してフィラメントを射出できるんだぞ！凄いだろ！」みたいな勘違いを自慢している人とか、「400℃まで上げてテストしました！」と意味不明な自慢(400℃で使える3Dプリンタ用樹脂が有ったら教えてもらいたい)してたりするのですけどね。

ちなみに、単に連続して射出するだけなら温度を高めにしてフィラメントの粘度を下げれば誰でも簡単に実現出来ちゃうでしょう。ノズル部で重要なのは安定した射出に加え射出を途中でキチンと止められる事です。

例えばシリンジ(注射器)に粘性の有る物を入れて押し出す場合、内容物が多い時と少ない時でどちらが押し出している途中で止め易いかを考えれば、どう言った条件が必要なのか判る筈なんですけど、そういった考えも無しに作っても安定動作させるのは難しいだけでしょう。(シビアな温度管理すれば多少は安定するけど、本末転倒ですしね)

しかもフィラメント自体がピストンの役割を兼ねているのでピストンとなる部分が熱で軟化してしまったら射出の制御自体が行えなくなります。

なので、こう言った事を考えずに作られているホットエンド部の物は、何かしらの問題が起こる可能性が高いです。(プリント速度を上げなければ影響は出難いですけど)

中には、フィラメントの通り道を鏡面仕上げしました！みたいな訳判らないのも有るので何も判ってないとしか言えないんですけどね。

大体、溶けた樹脂が触れる部位を鏡面仕上げしたって接触抵抗が極端に下がる訳でも無いし、バレルの内径は1.75mmフィラメントでΦ2mmなので磨くの大変過ぎだし...。普通に考えたらやってもリーマー通して終わりだし(^^;)

と、話が逸れて長くなって来たので今日はここまで（笑）

10/3追記
ちなみにSolidoodleのノズル部はバレルの内径が約Φ3mmと広めに作られていて樹脂が内面に付き難い構造になっています。但し、この方法だと通常使用の場合は問題が発生しませんが一度過度に樹脂の溶融が発生(加熱状態でプリントせずに長時間放置等)した場合に、高確率でノズルの詰まりが発生します。更に詰まった後の清掃を中途半端にしてしまった場合は直ぐにまた詰まります。
某サイトのユーザーさんは詰まる理由を勘違いして対処していて頻繁に詰まってるみたいですけど...(^^;)
そもそもPEEKのGrooveを固定する板が木なのは熱防止版と書いていますが、あの部分は樹脂が詰まるのを防ぐ為の物で無く、アクリルで出来たエクストルーダー部への熱の伝達を減らす為の物です(なので熱伝導率の低い木が使われています)
更にヘッドスピードを落としても基本的には詰まり易くなったりはしないですね。(極端に1mm/sec以下にすれば可能性は有りますけど)

ミミズクモデルをハーフサイズで積層0.1mmプリントテスト

それなりに安定してプリントされ、耳の付け根部も穴が出来る事無く上手くプリント出来ているのですがホットエンド部の温度が±5℃でサインカーブの様な変化を終始続けている状態になっています。
そこでPTFEの0.1mm板を使いホットエンド部に簡易ガードを付けて再テストを行いましたが、状況は殆ど変化無し...

プリント中、試しにGroove固定のヒートシンクへ向けているFANを停止してみると、ホットエンドの温度がかなり安定する結果となりました。

プリント中にヒートシンク部の温度を非接触型の温度計で表面温度を測るとギリギリ50℃を切っている状態だったので使用フィラメントがABSなのと現状の内部構造を考えるとフィラメント詰まりは殆ど発生しないと思われるのでこのままテスト。


すると思った通り薄い場所ではプリント直後の熱収縮の影響も有り穴空き状態(テストプリントのFeedrate上げている影響も有るのですけどね)

対策は検討中だけど入手性や価格で丁度良い素材が中々無いんですよね。
基本的にはグラスウールかセラミックウールをホットエンドの外周に巻き付けてその上をカプトンテープでグルグル巻きすれば改善はしそうなのですが、こう言った素材はカスが飛散して有る程度、扱いに気を使う必要が有るので難しいですね。

巻いたウールの表面を耐熱パテで埋める方法も考えましたが、付けた物を奇麗に外せる様にする必要が有るので余計に面倒ですね。出来ればSolidoodleに最初から付いているホットエンド部のカバーと同じ様な物で厚手の物が有ると一番良さそうでは有るのですけど...

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8/28追記
テストの結果、温度が一定にならないのはGroove部の冷却用に付けたヒートシンクの効きが良過ぎてバレル、ヒートブロックにかけて熱が奪われてしまっている事が判りました。
現状ではヒートブロックのサイズが小さく蓄熱量が少ない事と、ヒーターとして使われているレジスターのヒーターとしての容量不足が影響している感じなので対応が難しそうです。
現状の温度はFANを稼働させなくてもノズル詰まりは発生しないレベルなのでGroove抑えのヒートシンク化は止めてみたいと思います。

国内には、それなりにSolidoodleユーザーが居るみたいなのでメカの調整方法を簡単に記載

最初は電源を入れずに調整を行います。

先ず最初にX及びY軸のガイドシャフト部のメタルブッシュと対になっている樹脂(POM)ガイド部のクリアランス調整を行います。

SolidoodleのX,Y軸は２本のガイドシャフトの片側だけメタルブッシュが使われて、もう一方は樹脂ブロックで軸を受ける構造となっています。

これは、２本の軸間の精度が悪くても関係無いのとコスト的な事でこの様な構造にしてあると思われます。但し出荷状態では樹脂ブロック位置の調整が不十分な場合が有り上下方向でのガタになっていることがあります。

調整方法としては上側のブロックは固定なので下側のブロックを止めているネジを緩めてブロックをガイドシャフトへ寄せて固定します。(この樹脂ブロックは潤滑性が有るのでピッタリ当てて下さい)

次にX軸の調整です。

と言ってもX軸はベルトのテンション調整程度なのでエクストルーダーユニットの下に取付けられているタイミングベルト固定ネジでテンションを調整するだけです。

この次は、少し面倒なY軸の調整です。

先ず連動用のシャフトとY軸モーターへ掛かっている短めのタイミングベルトのテンションを見て緩かったりする場合はモーターの取付けネジを緩めてモーターの位置を動かして調整します。

連動用のシャフトから伸びるタイミングベルトは、両端に有るY軸駆動用プーリーの止めネジを一度緩めてフリーで回転出来る様にした後にX軸ユニットに繋がっているタイミングベルト固定用のネジを動かしてテンションの調整を行います(この時、左右のバラツキを出来るだけ少なくして下さい)

ベルトのテンションを調整した後に、Y軸が動き難く無いか手で動かして確認して下さい。左右のテンションバランスが悪かったりテンションが強過ぎると動きが固くなり実際の動作で問題が出てしまうので注意して下さい。

Y軸の動きが問題無くなったら連動用シャフトに有るプーリーの止めネジを締込んでY軸の調整は終了です。

Z軸は、余り問題は出ないので実際のプリントで途中で動かない等の問題が無ければ調整不要です。

もしZ軸が途中で引っかかって止まるという場合はZ軸のガイドシャフトと昇降用のネジ軸が平行でない可能性が高いのでZ軸のユニットを下まで下げた状態でZ軸モーター固定ネジを緩めて位置調整を行います。

最後に造形テーブルの調整です。

最初にテーブル手前側の、(1)(2)のネジを回して左右の傾きを調整します。
調整方法はヘッドをテーブルに近づけるのは、作業がやり難いのでテキトウなブロックを用意して(四角い消しゴム等で可)テーブル手前の両端でそれぞれ高さが同じになる様に調整します。
左右の傾き調整が終わったら(3)のネジを回して前後方向の傾きを同じ様に調整します。

テーブルの高さ調整が終了したらヘッドとテーブルの高さ合わせを行うので電源を入れPCと接続します。

次にヘッドの位置を右上の原点位置(X,Y軸)へ移動させます(RepetierHostでそれぞれの軸に有る家のマークを押すと原点へ移動します)

ヘッドが右上へ移動したのを確認してからZ軸を原点へ移動させます。この状態だとヘッドとテーブルの関係が判り難いのでX軸を微動させ(1mmずつ)ヘッドをテーブルの真横へ移動させて高さの確認を行います(誤ってヘッドをテーブルへ押し付けない為の操作です)

この時点でクリアランスの確認を行い大まかな位置(少し空いている位)に合う様に原点用ドグのネジを回して位置を合わせます。

位置を合わせる場合は一度テーブルを下げてから原点へ移動(家マークのボタンを押す)する事で行います。

大まかな位置が決まったら、今度はテーブルの上へヘッドを移動しZ軸原点用ドグの調整を行います。(ドグはM3のネジでネジピッチが0.5mmとなっていますので、ネジ一回転回すと0.5mm高さが変化します。時計回りに捻じ込むと原点位置は下へ反時計回りに回すと原点位置は上へ移動します。)

ヘッドとテーブルのクリアランスの目安はコピー用紙１枚分と言われては居ますが、コピー用紙には色々な厚みが有るので大体合ったと思ったら実際にプリントを行って最初のプリントが行えるか確認して下さい。

これで調整作業は完了です。

ABS樹脂使用の場合、ヒートベッドの表面に貼られたカプトンテープの表面に手の油等が付着してしまうと剥がれ易くなりますので、触ってしまった際は消毒用アルコール等を使い表面の脱脂処理を行って下さい。

どうしても貼付きが悪い場合は、アセトンへ余ったフィラメントを入れて溶かした溶液を表面に薄く塗る事で解消出来ます(塗り過ぎると剥がし難くなります)

剥がれ防止に両面テープを使うと設置面積が広い場合、剥がすのが難しくなるのでお勧めしません。
ヘアスプレーは飛散した液がガイドシャフト等に付着するので、これも止めた方が良いです。

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ベルトのテンションは緩いと移動した際にベルトの弛みで位置が不定になってしまい、円形等の造形を行うと歪んだ形状になります。
テンションは少し張り過ぎかな？と思う位が実際のピッチ円に近い事が多いのですが強く張り過ぎるとプラパーツの歪みや駆動用ステッピングモーターの負荷となるので御注意下さい(特にY軸はベルト３本分のテンション負荷がモーターに掛かるので影響が大きいです)

3Dプリンタ程度の負荷&精度ならタイミングベルトでのバックラッシは殆ど発生しないので、バックラッシの様な状況が有る場合はタイミングベルトのテンション不足から来るベルトの弛みに伴う位置精度低下です。依ってその場合はベルトのテンションを強くします。

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Solidoodleは制御基盤上のパルスに依る移動量設定の数値に変な係数を掛けてPC上の制御ソフト側の設定で再び係数を掛けた数値にしているので、ご注意下さい。(自分の場合は、寸法必要なプリントの場合、Gコード上にM92コマンドを使い計算値通りで動く様にしています)

ここの所、快調だったSolidoodle、今日プリントテストを開始して暫くしてから確認してみるとY軸が変な脱調を繰り返した状態に...

プリントを停止してからY軸の動きを確認してみると、引っかかる感じが...

少し前から異音を発生していたY軸アイドラーを弄ってみるとブラケットが摩耗してガタガタ状態

という事で、少し前に製作しておいたアルミ製ブラケットへの交換と成りました。

但し、この部分はかなり前に外そうとした所、ネジが回せずにレンチの穴を舐めてしまっていたのでブラケットは破壊して取り外す事にしました。

ニッパーでブラケットを切断していくとフレームとブラケットの間に多量の紫色が...

見た感じでは溢れ出したネジロック剤(^^;)

この為にネジがレンチで回せない状態になっていたみたいでした。

なので、樹脂部を取り除いてもネジが回せず...

仕方無いのでプライヤーでネジの頭を掴んで少しずつ回して外しました。

プライヤーが大きかったので少し手こずりましたが無事にネジの取り外し成功

内側の寸法は、こんな感じ(事前に作ったブラケットの穴位置が0.5mmズレちゃってたのでヤスリで穴を広げました)


アルミブラケットは、フレームの内側へ合う様に作っています。

オリジナルの樹脂パーツは板の切り口側(正面側)に段付きを儲けていましたが、家で加工する都合に合わせて形状を変更しています。

後は元通りに組立て完了です。

ここの所、高速プリントを多用していたので余計に樹脂ブラケットの摩耗が進行してガタが発生してしまったと思います。(結構、ギシギシ言ってたし...)