В Klipper функция Pressure Advance позволяет прогнозировать давление в сопле для более равномерной экструзии и более острых углов. Читайте дальше, чтобы узнать, как его настроить!
Традиционно плата контроллера 3D-принтера обрабатывает G-код и осуществляет детальное управление шаговыми двигателями. Klipper использует совершенно иной подход. Он выполняет все математические операции, связанные с обработкой G-кода, на отдельном компьютере (обычно Raspberry Pi) и позволяет контроллеру принтера сосредоточиться на управлении собственным оборудованием.
Теоретически это позволяет Klipper печатать быстрее и качественнее, чем при традиционном подходе, но он все равно не свободен от реалий законов физики. Проталкивание расплавленного филамента на высокой скорости через крошечное сопло сопряжено с рядом трудностей. Чтобы печатать более стабильно, компании Klipper и Marlin разработали собственные подходы к прогнозированию поведения нити в процессе экструзии — особенно при ускорении, замедлении или прохождении поворотов.
В Marlin эта функция называется «Linear Advance«, а в Klipper — «Pressure Advance». Обе эти функции направлены на уменьшение вытекания или расплывания филамента в конце линий, что приводит к ограничению недостаточной экструзии в начале линий или при смене швов Z. Это позволяет принтеру печатать более ровные и гладкие стенки.
Как Linear Advance, так и Pressure Advance обеспечивают улучшение качества печати, особенно на высоких скоростях, хотя реализуются они по-разному. Давайте рассмотрим подробнее, как работает Klipper.
Принцип работы
Глубоко в прошивке вашего принтера алгоритм определяет, насколько сильно должен двигаться экструдер, чтобы выдавить нужное количество филамента из сопла. Хотя это и умно, он предполагает, что каждый кубический мм филамента поданный в экструдер, немедленно выйдет из него.
По ряду причин это не так. Давление диктует поток в сопле, задерживая эффект любого ускорения или замедления фмамента через сопло (см. закон Гука и закон Пуазейля, если вы хотите понять науку). Это может привести к тому, что в начале линии из сопла выходит слишком мало нити, а в конце — слишком много, что отрицательно сказывается на качестве печати.
Pressure Advance компенсирует это, следуя формуле, увеличивая скорость экструдера в начале линии и уменьшая ее в конце — фактически небольшое втягивание. Кроме того, он также учитывает углы и вносит другие незначительные корректировки, называемые «плавным Pressure Advance», чтобы не вызвать других проблем, пытаясь заставить шаговые двигатели ускоряться или замедляться слишком быстро.
Эта конкретная «кинематическая» модель которая отличает Pressure Advance от Linear Advance компании Marlin. Сторонники Клиппера утверждают, что она значительно лучше.
Pressure Advance может значительно улучшить качество печати, особенно на углах и по Z-швам. Что примечательно, оно определяется в основном одним значением Pressure Advance: Чем больше значение, тем больше компенсация. Обычно для принтеров с экструдерами Боудена требуются самые высокие значения в диапазоне от 0,4 до 1,0, тогда как для принтеров с директ приводом значения обычно находятся в диапазоне от 0,05 до 0,5.
Процесс калибровки
Оптимальные настройки для Pressure Advance зависят от сопла, температуры печати и филамента — даже филамент разных цветов одного и того же производителя могут вести себя по-разному. Для любой комбинации этих параметров можно напечатать один тестовый образец, чтобы определить, какая настройка Pressure Advance приводит к наилучшей печати.
Тестовый образец Marlin состоит из нескольких отдельных линий, напечатанных с различными настройками и пользователь выбирает ту, которая выглядит лучше всего. Клиппер использует более реальную модель, которая имеет как внутренние, так и внешние углы: квадратную башню (ссылка автоматически загрузит STL-файл).
Существуют и другие модели. Например, есть модели которые позволяют сократить время калибровки и расход материалов, а другие аннотируют настройки на самой модели.
В следующих разделах мы покажем вам, как определить наилучшие настройки Pressure Advance с помощью квадратной калибровочной башни.
Настройка
Перед началом работы лучше всего убедиться, что другие ключевые параметры вашего принтера хорошо откалиброваны — в частности E-шаги. Чтобы начать процесс, сначала нарежьте калибровочную модель с высокой скоростью печати (например, 100 мм/с), нулевым заполнением и высотой слоя около 75% от диаметра сопла. Любое управление динамическим ускорением также должно быть отключено.
Затем подготовьте Klipper с правильными настройками для теста, включая ограничение «квадратной угловой скорости» до 1, чтобы преувеличить эффект ускорения или уменьшение скорости.
Печать тестового квадрата
Специальный макрос Klipper печатает тестовый квадрат и постепенно увеличивает значение Pressure Advance после каждого слоя. К концу тестового отпечатка используется подходящий диапазон возможных значений.
Начальное значение обычно равно 0, а скорость, с которой оно увеличивается, определяется типом принтера. Поскольку машины прямой экструзии обычно имеют более низкие значения Pressure Advance, обычно значение увеличивается с шагом 0,005. В командной строке это записывается следующим образом:
TUNING_TOWER COMMAND=SET_PRESSURE_ADVANCE PARAMETER=ADVANCE START=0 FACTOR=.005
Поскольку для машин с экструзией Боудена требуются более высокие значения опережения давления, коэффициент приращения обычно выше:
TUNING_TOWER COMMAND=SET_PRESSURE_ADVANCE PARAMETER=ADVANCE START=0 FACTOR=.02
Может потребоваться некоторое количество проб и ошибок. На изображении выше коэффициент был слишком высок для начальной тестовой детали слева, поэтому он был уменьшен, чтобы обеспечить лучшее представление об ожидаемом диапазоне. При некоторых установках экструзии Боудена также полезно начинать с большего числа, чем 0, чтобы «сладкая зона» для правильного значения отпечаталась быстрее.
Позаботьтесь о том, чтобы записать как начальное число, так и используемый коэффициент, поскольку они понадобятся вам на следующем этапе.
Советы
В некоторые моменты во время печати высокие ускорения и большие значения Pressure Advance могут превысить крутящий момент вашего экструдера. Поэтому прислушайтесь, нет ли щелчков и если вы их услышите, остановите тестовый образец в этот момент.
В верхней части башни может также наблюдаться недоэкструзия — появление зазоров и отверстий — вблизи углов. Если вы дошли до этого места, остановите испытание.
Определение оптимальных настроек
Когда ваша башня напечатана, пришло время проанализировать, как она выглядит и выбрать правильные настройки PA. На изображении выше вы видите пример того, как должна выглядеть ваша тестовая башня. В нижней части вы должны увидеть, что углы немного выпуклые и это должно постепенно улучшаться, пока они не будут выглядеть слишком сглаженными или с признаками недоэкструзии.
Шаг 1
Оптимальное значение Pressure Advance определяется высотой тестового отпечатка, на которой, по вашему мнению, углы выглядят лучше всего. Просто измерьте высоту от нижней части тестового отпечатка до этой точки и запишите высоту в миллиметрах.
Эта высота может быть разной для разных углов. Если это так, выберите самый низкий.
Шаг 2
Далее рассчитаем значение Pressure Advance, используя следующий расчет:
pressure_advance = <start> + <measured height in mm> * <factor>
Например, допустим, вы определили, что лучшие углы находятся на 30 мм выше тестового отпечатка, и используете коэффициент увеличения .02. Введите 0 + 30.0 * .020, и в результате значение Pressure Advance будет равно 0,6.
Шаг 3
Теперь вы можете установить это значение в разделе конфигурационного файла Klipper (например pressure_advance = <pa_value>). Исходя из нашего примера, запись будет выглядеть следующим образом:
pressure_advance = 0.6
После того, как все это будет сделано, перезагрузитесь, чтобы все вступило в силу.
Вот и все. Вы настроили Pressure Advance!
В заключении
После настройки Pressure Advance вы должны заметить улучшение качества печати. Однако это не отменяет необходимости настройки или регулировки других соответствующих параметров.
Например, липкий расплавленный филамент имеет тенденцию тянуть за собой дополнительный материал на концах линий, что приводит к образованию соплей. Поэтому небольшое количество дополнительного втягивания все еще может быть необходимо, особенно в принтерах с экструзией Боудена.
Также помните, что при использовании Klipper параметр Накат всегда должен быть выключен. В целом, любая расширенная функция слайсера, направленная на регулировку потока, скорости или ускорения на поворотах, должна оставаться отключенной.
Наконец, настройка Pressure Advance является оптимальной только для конкретной одной комбинации: сопла, температуры и филамента использованной во время теста. Если что-то из этого изменится, правильное значение Pressure Advance может также измениться, хотя обычно существует достаточная свобода действий.
