Creality Ender 3 mod: Direct-Drive asennus

Kumpi on parempi, Bowden vai Direct-Drive? Siinäpä kysymys mihin on varmasti vastauksia aivan yhtä monta kuin on printtaajaakin...

Kumpi on parempi, Bowden vai Direct-Drive? Siinäpä kysymys mihin on varmasti vastauksia aivan yhtä monta kuin on printtaajaakin. Ender 3:n kanssa on tullut hyvinkin tutuksi Bowden-setuppi ja siihen liittyvät ongelmat ja hyödyt. Jostain syystä kuitenkin näen Bowden setupissa näin 3D-tulostajan kannalta enemmän haittoja kuin hyötyjä, joten siinä on tarpeeksi syytä minulle tähän modiin.

Direct-Drive tarkoittaa 3D-tulostuksen maailmassa suorasyöttöä, eli siinä filamenttia syöttävä moottori on mahdollisimman lähellä suutinta, mistä muovi kulkee pursottimeen ja edelleen suuttimesta ulos tulostuspedille. Bowden tyyppisessä tulostuspäässä filamentin syöttömoottori on PTFE-putken päässä kiinni ja filamentti kulkee putken sisällä pursottimelle. Alla oleva kuva selittää tätä asiaa paremmin.

Kuvan lähde.

DD on usein kuitenkin raskaampi ja tilaa vievämpi ratkaisu tulostuspään osalta, joten valmistajan näkökulmasta arvioisin, että Bowden on ehkä halvempi ja helpommin toteutettavissa oleva ratkaisu. Usein näkee netissä puhuttavan myös, että se mahdollistaa nopeammat tulosteet, mutta tähän ei mielestäni vaikuta pelkästään se onko kyseessä Bowden vai Direct Drive. Kyseessä on, kuten elämässä yleensäkin eri asioissa, monen eri muuttujan summa.

Jos mietitään filamentin kulkua vastustavaa kitkaa Bowden vs. DD ratkaisussa, lienee ilmeistä että mitä vähemmän filamenttia vastustetaan sen kulkumatkalla, sen nopeammin se pääsee tulostuspäähän ja sieltä suuttimen kautta alustaan ja itse kappaleeseen. PTFE-putken sisällä kulkiessaan, filamentti hankautuu putken seinämää vasten, vaikka putken seinämän on tarkoitus olla mahdollisimman liukas. Ajan saatossa tämä vastustus voi kasvaa ja PTFE-putkia voi joutua vaihtamaan, hieman riippuen mitä materiaalia putken läpi on syötetty. Periaatteessa, mitä kuluttavampi (abrasive) materiaali, sen nopeammin Bowden-putken joutuu vaihtamaan (Huom. kuluttavat materiaalit vaikuttavat myös syöttörattaan ja suuttimen elinikään).

Kun filamentin kulkua on vastustettu putken avulla, niin syöttömoottori joutuu tekemään kovempaa työtä tämän vastuksen voittamiseksi ja filamentin syöttämiseksi pursottimeen. Jos filamenttia vastustetaan vielä lisää, johtaa se joskus askeleiden katoamiseen moottorilta, eli "steppien skippaamiseen". Tämä puolestaan tarkoittaa sitä, että filamentin pursotus hetkellisesti pysähtyy ja ongelma näkyy lopulta tulosteessa. Omien havaintojen mukaan steppien skippaamista on tapahtunut yleensä ensimmäisen kerroksen aikana, mutta usein myös paksujen seinämien kohdalla ylemmissäkin kerroksissa.

Filamentin syötön voimakkuuteen voidaan vaikuttaa muutamalla eri tavalla. Eräs niistä on muuttaa filamentin syöttökoneiston välitystä niin, että syöttörattaassa on enemmän vääntöä. Tämä tapahtuu usein muuttamalla syöttökoneiston mekaanista rakennetta esimerkiksi siten, että kun moottori pyörii yhden kierroksen, niin syöttöratas pyörii vain 1/3 kierroksen (tai moottori pyörii kolmesti ja syöttöratas yhdesti). Tällöin välitys on 3:1. Alla olevassa kuvassa hammasrattaiden 3:1-välityssuhde kuvalla esitettynä:

3D tulostimen välitys

Yksinkertaisimmillaan filamentin syötön voimakkuutta voi parantaa vaihtamalla pelkästään syöttöratasta johonkin, missä on paremmin purevat hampaat. Jos mitään fyysisiä muutoksia ei halua tehdä, moottorin virtaa voidaan yleensä kasvattaa 3D-tulostimen emolevyltä säätöpotikkaa pyörittämällä, mutta tässä tarvitsee jonkin verran elektroniikan tuntemusta ja tarkan yleismittarin. Tämä ei kuitenkaan välttämättä auta jos säädöt ovat jo maksimissaan. Jos kiinnostaa lukea lisää tästä aiheesta, niin dyzedesignin sivuilla on kattavasti lisätietoa syöttömoottorin parantamisesta: https://dyzedesign.com/2020/08/the-ultimate-guide-to-3d-printer-extruder/.

Direct-Drive on mielestäni toiseksi helpoin tapa lisätä syöttömoottoriin voimakkuutta, mutta lähdin tähän vaihtoleikkiin myös toisesta syystä, joka on takaisinveto eli retraction. DD-moottorilla takaisinvetoon saadaan nopeutta ja myöskin takaisinvedettävän filamentin määrä voi olla pienempi. Tämä auttaa varsinkin PETG:llä tehtävissä tulosteissa, missä stringingiä eli säikeisyyttä usein esiintyy. Säikeisyys tarkoittaa sitä, että vaikka tulostin ei pursottaisikaan filamenttia suuttimesta ulos, niin siitä silti valuu muovia. Nyt kun pää liikkuu eri kohtaan, muodostuu valumista ohuita säikeitä kappaleen pintojen väliin ja joissain tapauksissa se jopa pilaa printin. Toki stringingiä voidaan asetuksilla kompensoida, mutta ne asetukset jotka toimivat yhdessä mallissa, eivät välttämättä toimi toisessa tulostettavassa mallissa. DD-suuttimella tätä on kokemukseni mukaan helpompi hallita niin, että samat säädöt toimivat useammassa tulostettavassa mallissa.

Noniin, olipas pitkä johdanto aiheeseen. Aletaanpas hommiin!

Asennus

Muunninkitti ebaysta

Ostin Direct-Drive muunninsetin Ebaystä https://www.ebay.com/itm/Direct-Drive-Extruder-Conversion-Kit-for-Creality-Ender-3-CR10-CR-10S-3D-Printer/124324402399 ja tämän kitin avulla pitäisi saada muunnettua Ender 3 tulostin suoravetoiseksi. Katsotaan kuinka se onnistuu!

Aluksi piti tietenkin tulostuspää purkaa osiin, että osat saadaan kiinni uuteen kiinnityslevyyn. Purkamisen voi aloittaa miten tahtoo, minä aloitin löysentämällä X-akselin hammashihnaa.

Alkuperäinen pursotuspää pitää purkaa
X-akselin löysytys

Tulostuspäästä puretaan kaikki osat ja X-akselin kiinnike (X-carriage) otetaan irti kokonaan tulostimesta.

Tulostuspää palasina...

Uudessa levyssä voidaan hyödyntää vanhoja rullia.

Uusi levy paikallaan

Uusi levy kun on paikallaan, voidaan X-akselin hammashihna kiristää ja jatkaa osien kiinnittämistä levyyn. Ensiksi kiinnitetään uusi 3D-tulostettu tuuletinohjuri, sitten suutin ja lopuksi moottori. Moottorin ja suuttimen väliin tulee pieni pätkä PTFE-putkea, joka ohjaa filamentin moottorilta suuttimelle. Tämä pieni putken pätkä on mitattava tarkasti ja muutaman yrityksen jälkeen sain sen oikean mittaiseksi tehtyä.

Uusi kasattu tulostuspää

Halusin myös korvata tulostuspään jäähdyttimen viallisen (ääntävän) rupelin hiljaisemmalla ja siihen löytyi sopivasti Jimmsiltä suoraan tällainen Noctua NF-A4x10 FLX -tuuletin. Ai että, onpa mukavan hiljainen tuuletin!

3D-tulostettu jäähdyttimen ohjain puhaltaa nyt molemmilta puolilta

Ylhäältä päin katsottuna filamentin kulku näyttää nyt tältä. Messinkinen syöttöpyörä vaihtuu vielä metalliseen, kunhan sen jaksan vaihtaa (ompa iso työ huhhuh :D).

Kaapeli kiinni moottoriin ja testaus!

Hetkonen, tämä moottorihan pyörii väärään suuntaan. Kaapeli on siis väärinpäin. Tämä oli hieman yllättävää, että valmiskaapeli on tehty väärin. No onneksi tästä saa helposti nuo krimppien lukot auki ja voi napaisuuden näinkin vaihtaa. Kaapelista piti siis laittaa johtimet päinvastaiseen järjestykseen, kuin mitä ne olivat.

Krimppien kääntö

Ja kokonaisuudessaan Ender 3 tulostin näyttää nyt tältä:

Tällä on nyt jo tovi tulostettu ja tehty asiakastöitäkin. Keskusyksikön pölysuoja on tällä hetkellä paperista, koska siihenkin on modifikaatio tehty, mutta siitä lisää toisessa jaksossa.

Kiitos mielenkiinnostasi jos luit artikkelin, Vault Boy kiittää ja kumartaa!

3D-tulostettu Vault Boy

Jätä kommentti

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.