Krok po kroku
Jeśli posiadasz drukarkę 3D, być może zauważyłeś te pudełkowate i ciężkie silniki, które kontrolują ruch wzdłuż osi Twojej drukarki. Drukarki 3D zazwyczaj działają przy użyciu tego konkretnego typu silnika, znanego jako silnik krokowy.
Silniki krokowe są używane w drukarkach 3D, maszynach CNC, grawerkach laserowych i innych maszynach ze względu na ich ogromną dokładność. Opierają się one na prądzie dostarczanym przez maszynę, aby obrócić się o określoną wartość; ten specyficzny obrót jest znany jako jeden krok dla silnika.
Im mniejszy jest dostępny krok, tym drukarka jest bardziej precyzyjna. Dlatego też w niektórych maszynach zaleca się stosowanie wysokości warstwy podzielnej przez 0,04, ponieważ silnik krokowy ma pełny krok 0,04 mm. Jednakże poruszanie się w pojedynczych, całych krokach nie jest jedyną opcją dla drukarek 3D, ponieważ istnieje coś, co nazywa się mikrokrokiem.
W tym artykule omówimy podstawy mikrokroków i czym one są. Omówimy jak odnoszą się one do druku 3D, sprawdzimy co nimi steruje i jak można je wykorzystać.
Co to jest?
Mikrokroki, to podział pojedynczego kroku na mniejsze kroki. Te mniejsze, „mikro” kroki są zazwyczaj ułamkiem o mianowniku będącym wielokrotnością 2, takim jak 1/16, 1/32, lub 1/64. Jak już wspomnieliśmy, mikrokroki pozwalają silnikowi obracać się o odległość mniejszą niż pojedynczy, cały krok. Ale jak to działa?
Mechanika
Wewnątrz silnika znajdują się cewki elektromagnetyczne. Kiedy cewka otrzymuje zasilanie, magnes obraca się w jej kierunku, co powoduje obracanie się rdzenia silnika. Powiedzmy, że magnes silnika jest skierowany w stronę cewki „A”. Kiedy prawa cewka „B” otrzymuje zasilanie, magnes obraca się w kierunku cewki „B”. Ten proces reprezentuje sposób, w jaki silnik porusza się o jeden pełny krok.
W przypadku mikrokroków, magnes musi być skierowany w stronę obszaru pomiędzy dwoma cewkami. Dzieje się to wtedy, gdy obie cewki otrzymują moc, ale otrzymują ułamek (wartość mikrokroku) mocy, którą normalnie otrzymałyby dla całych kroków. Aby magnes zwrócił się w kierunku bliższym cewce 'A’, cewka 'B’ otrzymałaby mniejszą moc niż cewka 'A’.
Co go kontroluje?
Frakcja mikrokrokowa dla silników krokowych jest faktycznie ustawiana przez firmware na twojej maszynie. W tym samym czasie, twoja płyta główna musi być w stanie obsłużyć tę wartość, w przeciwnym razie nie będzie działać (lub może coś zepsuć). Zazwyczaj płyta główna będzie czynnikiem ograniczającym, ponieważ zawsze można dostosować lub znaleźć nowy firmware, który umożliwia mniejsze mikrokroki.
Płyty główne są wyposażone w sterowniki silników krokowych, które mają limit dla mikrokroków. Niektóre płyty główne mają fizycznie ruchome piny zworek, więc możesz ręcznie ustawić nową wartość mikrokroków płyty głównej, ale pamiętaj, aby zmienić swój firmware, aby się do tego dopasować! Nie możesz używać firmware’u pozwalającego na 1/256 mikrokroków na płycie ze sterownikami zdolnymi do obsługi tylko 1/128 mikrokroków, i to samo dotyczy odwrotnej sytuacji.
Zastanów się, czy masz silnik krokowy z całym krokiem 0.2 mm, i chcesz wykonać ruch 0.00625 mm. Jeśli Twoje oprogramowanie pozwala tylko na 1/32 mikrokroku, drukarka nie będzie w stanie wykonać tak precyzyjnego ruchu. Zamiast tego, będzie ona poruszać się tak blisko, jak to możliwe, używając najmniejszych dozwolonych mikrokroków. Zasadniczo im mniejsza (lub większa w mianowniku) wartość mikrokroków, tym dokładniejsza jest Twoja drukarka.
Jeśli chcesz dostosować firmware, aby użyć innej wartości microstepping, dobrym wyborem jest firmware Marlin. Możesz być w stanie zmienić wartość microsteppingu również w innych programach firmware, ale sprawdź najpierw przed dostosowaniem płyty głównej.
Wady
Więc jeśli mniejsze mikrokroki równają się lepszym wydrukom, to dlaczego od razu nie uaktualnić swojej drukarki do płyty głównej i firmware’u z maksymalnym mikrokrokiem? Cóż, im mniejszy krok, tym niższy prąd otrzymuje silnik.
Innymi słowy, kiedy silnik krokowy obraca się o jeden pełny krok, otrzymuje pewien impuls mocy, aby się poruszyć. Jednakże, gdy jest mikrokrokowy, otrzymuje ułamek normalnego impulsu (ilość mikrokroków).
Podczas gdy pozwala to na bardziej precyzyjne ruchy, oznacza to również mniejszy moment obrotowy dla mikrokroków, ponieważ impuls jest mniej potężny. Z tego powodu silnik musi stale otrzymywać impulsy, aby utrzymać swoją precyzyjną pozycję, co oznacza, że zużywa więcej prądu.
Dokładność i wydajność
Mikrokroki mogą być bardzo pomocne w niektórych przypadkach; jednakże pełne kroki są generalnie lepszą opcją, kiedy możesz ich użyć. To dlatego, że są one bardziej akceptowane i kompatybilne, i mają większy moment obrotowy niż mikrokroki. W teorii, podczas gdy pełne kroki nie są bardziej precyzyjne, mogą utrzymać swoją pozycję mocniej niż mikrokroki.
Pamiętaj również, że to, że instruujesz swoje silniki, aby wykonywały precyzyjne ruchy, nie oznacza to jednak, że będą one precyzyjne. Jeśli mikrokrokroki nie pozwalają na uzyskanie wystarczającego momentu obrotowego silnika, aby wytrzymać inne siły wynikające z przesunięcia precyzyjnej pozycji silnika, silnik nie będzie w stanie wykonać precyzyjnego mikrokroku. Dlatego też, w niektórych przypadkach nie musieć używać mikrokroków, szczególnie na osi Z drukarki 3D, ponieważ na tę oś może działać spory ciężar (z ekstrudera, etc.).
Przykłady z realnego świata
Mikrokroki rozwinęły się znacząco z biegiem czasu i obecnie 1/256 mikrokroków jest możliwe, jeśli firmware i płyta główna na to pozwolą. Dla odniesienia i porównania, poniżej przedstawiamy listę trzech popularnych drukarek 3D i ich możliwości w zakresie mikrokroków:
- Creality Ender 3 (Pro i V2), wyposażony w 32-bitową płytę główną V4.2.7 i Marlin 2.0, domyślnie używa 1/16 mikrokroków.
- Prusa i3 MK3S+, z 8-bitową płytą główną Einsy Rambo i firmware Prusa Marlin, jest zdolna do 1/256 mikrokroków.
- Anet A8, z płytą główną i oryginalnym firmware opartym na Marlinie, jest zdolny do 1/16 mikrokroków
Poniżej znajdują się trzy dodatkowe płyty główne i ich maksymalne wartości mikrokroków:
- Smoothieboard V2: 1/256
- Duet 2 Wifi: 1/256
- MKS Gen L: Ręcznie regulowany do 1/32, w zależności od sterowników
Ogólnie rzecz biorąc, microstepping może być bardzo przydatny do wykonywania precyzyjnych ruchów na Twojej drukarce 3D, w celu uzyskania bardziej dokładnych wymiarowo wydruków. Jednakże, im mniejsza wartość microsteppingu, tym mniejszy moment obrotowy wytworzą kroki i mogą one zawieść. Z tego powodu, powinieneś starać się ograniczyć ilość mikrokroków w wydrukach i używać pełnych kroków, jeśli Twój projekt na to pozwala.
Źródło: https://all3dp.com
