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Step X mm – La guida definitiva

La triade magica

Corre l’anno 2017, il canale YouTube è proprio all’inizio. Tra i video più importanti (e seguiti da voi) ci sono sicuramente quelli relativi alla triade magica:

  • Regolazione Step/mm estrusore
  • Regolazione Flow
  • Regolazione Step/mm assi

Per quanto i video siano stati fatti bene e dettagliati, purtroppo ho (inconsapevolmente) omesso alcune osservazioni che sono pian piano venute a galla in questi 2 anni, e alle quali ho dovuto rispondere più e più volte nei commenti del video oppure sui gruppi facebook o forum. In questo articolo/video ho cercato di riassumere un po’ tutto.

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La regolazione degli step/mm è un semplice palliativo

Chiariamo bene un concetto, se conosciamo :

  • Tipologia di motore (1,8° oppure 0,9° per step)
  • Tipo di cinghia e passo
  • Tipo di puleggia, denti e diametro
  • Passo della vite in Z (oppure in X e Y per i fortunati)
  • Microstepping attivo
  • Diametro della ruota godronata
  • Rapporto di riduzione (se estrusore demoltiplicato)

allora non ci serve nemmeno calcolare gli step/mm perchè quelli TEORICI (tieni bene a mente questo termine) li puoi ricavare molto seplicemente da qui https://blog.prusaprinters.org/calculator/

Questo cosa vuol dire ? E’ inevitabile… se la teoria non corrisponde alla realtà allora le cause potrebbero essere molteplici, direi infinite. L’hardware economico con il quale il 90% dei Maker ha a che fare, non permette di montare una stampante 3D (o fresa CNC) con tolleranze tali da garantire una precisione di stampa senza una modifica agli step/mm. Si hai capito bene…

La regolazione degli step/mm serve per arginare problemi “hardware”

Per hardware si intende tutto quello che compone una stampante, dallo chassis (telaio) agli organi di movimento, i motori, viti, barre, pulegge ecc ecc. I calcoli TEORICI (ricordi bene vero ? ) non tengono conto del catafalco cinesone che ti ritrovi tra le mani. La teoria non sa che i cuscinetti LM8UU da 0,3€ che monti sono stati assemblati da una marmotta in calore, idem vale per le tolleranze nel taglio dei profilati del telaio o il diametro delle pulegge e relative tolleranze. Questo cosa vuol dire ? Ogni pezzo della tua stampante e il modo in cui la monti vanno a minare e farsi friggere tutti i bei nostri calcoli teorici. Se tutto non è perfetto al centesimo, le cinghie tese alla perfezione e le pulegge del diametro corretto, difficilmente otterremo qualcosa di accurato semplicemente montando la stampante. Ecco quindi venire in aiuto le regolazioni SOFTWARE ( i famosi step/mm) per ovviare agli inevitabili problemi meccanici delle nostre stampanti. Seguimi ancora che ti do altre due dritte…

Regolazione Step/mm del Feeder/Estrusore

Chiamalo come vuoi, io intendo il punto in cui il filamento viene preso dalla ruota godronata e trascinato poi fino a giù nell’hot end. Qui si compie parte della magia (cit. Franchino) della stampa 3D. Rispetto alla regolazione degli step/mm degli assi, qui posso sbilanciarmi nel dire che il valore che trovi calcolando gli step TEORICI tramite questa formula che avevo già pubblicato nel vecchio articolo, ti troverai un valore MOLTO accurato. Ma devi essere in grado di misurare (o conoscere) molto bene il diametro della tua ruota godronata. Altri errori non ne puoi fare, altre cose che possono influire non ce ne sono ( a meno che tu non abbia montato il gruppo di estrusione sotto effetti di funghi allucinogeni). Ad ogni modo, questi sono i problemi più frequenti riscontrati DOPO la regolazione spiegata in questo video:

 

  • Primo errore che molti commettono: non conoscono i valori di partenza impostati sul firmware. Collegati via Host oppure pescalo dal firmware
  • Sii il più accurato possibile nella misurazione dello spezzone di filamento. Ricorda però che la TEORIA fa sempre da padrona, lo spezzone di filamento ti serve per capire solo se hai calcolato giusto.
  • Estrude più di quello che hai impostato ? No paura, l’errore che hai fatto è stato semplicemente calcolare in modo errato gli step/mm e quindi il motore estrude di più di quello che dovrebbe. Ricalcola ed inserisci il valore.
  • Estrude meno di quello che hai impostato ? E qui si apre il mondo di possibilità. Prendiamo per buono il fatto che il calcolo degli step sia stato fatto a dovere, cosa influisce allora su questa mancata estrusione ? Leggi bene qui sotto…

Come va eseguito il test ? Con o senza ugello ?

Come detto prima, la TEORIA dovrebbe bastare. Ma per verificare i calcoli devi fare necessariamente il test citato prima. Come lo esegui non ha importanza, con o senza ugello montato i valori devono essere gli stessi. Ti direi quindi di fare il test prima SENZA ugello, controlli la quantità di materiale estruso e vedi se corrisponde allo spezzone di filamento che hai preparato. Se non dovesse essere giusto fai il calcolo e aggiusta gli E-Step. Dopo rifai lo stesso test ma con ugello montato (estrusione vera e propria) e confronta i risultati, dovrebbero essere identici anzi… devono esserlo ! La quantità di materiale estruso deve essere la stessa. 

Perchè il primo test senza ugello ? Molto semplice, è la condizione che più si avvicina a quella ideale/teorica. Non ci sono problemi di temperatura e non dipende dal filamento che utilizzi. In sostanza lo spezzone di filamento misurato è per te solamente un metro di misura,  per capire quanto gira il motore. Discorso diverso è quando il motore deve far forza e spingere il filo attraverso l’ugello… lo vedrai tra poco.

Che tu abbia bowden o direct drive non cambia nulla, il metodo da utilizzare è sempre lo stesso !

Quando è che estrude meno ? Perchè ?

I problemi potrebbero essere uno o più tra quelli che ti sto per elencare, non cercare di risolverli tutti in una volta sola, vai per gradi:

  •  Ugello o gola (throat) intasate. Capita anche con macchine nuove di zecca e mai usate, basta che sia stato assemblato male l’hotend nella zona del PTFE. Questo è uno dei problemi più frequenti per le Ender 3 e le Creality in genere (ma anche tante altre marche… gli hot end sono sempre gli stessi alla fine). I problemi sono quasi tutti a valle del feeder/motore (in genere) e se il filamento non riesce ad essere estruso correttamente si genera un fenomeno di backpressure (hai mai sentito fare TAC TAC il motore? Ecco…) oppure di slittamento della ruota godronata. Prima di eseguire il test assicurati che sia tutto in ordine !
  • La ruota godronata slitta sul filamento: te ne accorgi perchè guardando nell’estrusore noti la ruota che gira ma il filamento scende poco a poco. Se slitta è normale che estruda MENO di quanto dovrebbe, il motore non è dotato di encoder (su alcune si… sulle cinesone nada) e non sa effettivamente quanto filamento è stato estruso. Ci sono poche stampanti dotate di un encoder il lettura sul filamento e, quelle poche in commercio, non lo adottano per creare un ciclo chiuso con il firmware (adattare flusso live per esempio). 
    • Perchè slitta la ruota godronata ? Vedi il punto uno, se c’è un “tappo” a valle, la ruota slitta perchè probabilmente la pressione sul cuscinetto reggispinta è troppo poca. Gli estrusori in commercio hanno quasi tutti una molla regolabile nel precarico, prova a fare in modo che la molla lavori di più schiacciando il filamento sulla ruota godronata. Te ne accorgi anche perchè il filamento si scava.Ma fai bene attenzione che potrebbe anche non esserci un tappo a valle ma semplicemente la pressione della ruota godronata è stata regolata male (troppo lasca…). Quante variabili !
    • Perchè il motore di estrusione fa TAC TAC ripetutamente ? Vale sempre il punto uno, se la gola/nozzle sono tappati ma la ruota godronata non slitta e fa una ottima presa sul filamento, il motore prova ad estrudere il filo ma l’ugello è talmente tappato che va in pressione e rimanda indietro parte della pressione di estrusione (backpressure). Il motore gira e non gira, in pratica perde passi ed estrude meno di quello che hai impostato (ripeto non ha un encoder sull’albero motore che gli fa capire se ha perso passi…)
    • Vref regolata male: piano con questo punto… la lascerei veramente per ultima. Ma c’è da dire che in alcuni casi, specie su driver nuovi mai installati sulla board (scheda), se non fai correttamente la taratura della Vref, ti ritrovi  il motore dell’estrusore con poca, pochissima forza per estrudere correttamente il filo. Il famoso TAC TAC che ti dicevo prima “potrebbe” essere ANCHE un sintomo di poca corrente erogata al motore tramite il driver (Vref Bassa). Attento a non alzarla troppo o rischierai di bruciare il driver e poi (raramente) lo stepper.
    • Stai estrudendo ad una velocità troppo elevata : cambia il gcode del video a tuo piacere e metti il valore che preferisci (espresso in mm/m nel gcode, mi raccomando). Considera che è già molto basso quello che ho impostato nel gcode di esempio.
    • Temperatura di estrusione non corretta
    • Ruota godronata troppo liscia/consumata
    • Filamento di bassa qualità
    • Filamento umido
    • Feeder/Estrusore rotto

Ultima nota, il test degli step/mm dell’estrusore, come spiegato nel video, non tiene e non deve tenere conto del diametro del filamento. Che tu stia utilizzando 1.75 mm o 3.00 mm non cambia nulla. Quello sarà fondamentale per la regolazione del Flow/Flusso e della Extrusion width.!

Regolazione del flusso di stampa/Flow test - Problemi riscontrati

Questo test (quello della extrusion width) viene fatto subito dopo aver eseguito e VERIFICATO la calibrazione degli step/mm estrusore. Inutile che ti dica che se l’estrusore slitta,  il test del flow va a farsi benedire ! Ma anche se l’hai seguita alla perfezione c’è sempre qualcosa che potresti aver tralasciato, in particolare:

  • Misura bene il diametro del filamento: è un passaggio fondamentale, i filamenti sono da 1.75 mm teorici ma nella realtà trovi valori a caso. Non è un problema, l’importante è che la bobina rimanga costante nel diametro. Prima di fare il test inserisci il diametro corretto nell’apposita voce dello slicer e POI procedi. Ogni bobina avrà il suo diametro ma non necessariamente il flusso dovrà cambiare (anzi.. quasi mai salvo cambio di materiale estruso). Ricordati di aggiornarlo sullo slicer quando cambi bobina. 
  • Le 4 pareti hanno larghezze di estrusione differenti: problema molto comune quando si utilizza una velocità di estrusione troppo elevata ,accelerazioni/jerk troppo elevati o molto più semplicemente… hai sbagliato la calibrazione precedente e non ti sei accorto che la ruota godronata slitta. Ora hai capito bene quanto importanti sono la ruota e il trascinamento del filamento ? Se sbagli qualcosa all’inizio poi te lo porti avanti fino alla fine. Ricorda inoltre di disattivare la retraction tra un layer e l’altro, NON utilizzare il vase mode e disabilita il “coast at end” se utilizzi Simplify 3D. Un consiglio ? Esegui il test alla velocità con la quale poi stamperai poi la maggior parte dei pezzi (sempre in relazione al fatto che estruda correttamente, vedi test precedente)
  • Imposta un valore di extrusion width idoneo per il tuo ugello : questo implica sapere con precisione il diametro dell’ugello con il quale si sta facendo il test. E’ inutile montare un ugello da 0.8 mm e provare a calibrarlo in under-extrusion per una larghezza di linea pari a 0.5 mm ! Capita spesso di montare un ugello da 0.6 mm senza rendersene conto (ah i cinesi…) anche se è stampigliato sul nozzle 0.4 mm. 
  • Stampa un cubo più grande : se vedi che continui ad avere problemi, prova a stampare un cubo a singola parete da 50 mm. Molte volte vengono impostate delle accelerazioni molto basse per l’estrusore, su 30 mm di tratto rettilineo non riesce ad arrivare a piena estrusione se non in un piccolissimo tratto centrale (difficile da misurare)
  • Extrusion Multiplier, flusso o flow sono la stessa cosa : questi valori si trovano in Cura così come su Simplify3D , Slicer e Kisslicer. 
  • Valori di flusso troppo alti o troppo bassi rispetto a 1 o al 100% (dipende da come lo intende il software ma è la stessa cosa se espresso in % ) denotano un errore nella calibrazione degli step/mm estrusore o qualcosa che non va nell’ugello/throat. Un buon valore oscilla tra 0.9 e 1.1 indicativamente.
  • I loop non si attaccano tra di loro e nella stampa ci sono come dei buchi/gap : altro problema frequente ma facilmente risolvibile. Ti sei trovato un valore perfetto al test del flow su tutti e 4 i lati ma noti comunque questi difetti nella stampa: ripeti il test del flusso aumentando la velocità di stampa fino a portarla a quella che userai effettivamente. Se a 30 mm/s il test è perfetto non è detto che lo sia a 60 mm/s (sempre per i problemi sopra citati), idem vale per la stampa… se esegui lo stesso g-code che ti da problemi al 50% della velocità originale e ti si risolve il problema, bingo hai capito dove intervenire ! . Esiste anche un valore da modificare nello slicer ed è quello relativo alla sovrapposizione dei loop e del riempimento. Ogni slicer utilizza una nomenclatura differente ma l’effetto è sempre quello
  • La risoluzione di stampa influisce : si hai capito bene, potresti dover regolare il flusso in base alla risoluzione di stampa (altezza layer) che stai utilizzando. Di solito si hanno meno problemi a layer bassi in quanto si deve estrudere meno materiale. Ricorda quindi di effettuare il test del flusso all’altezza layer con la quale stamperai poi la maggior parte dei pezzi. Nel dubbio rifai il test su varie risoluzioni giusto per renderti conto di quanto può variare (con alcuni hot end di più con altri meno, idem vale per i materiali)
  • Misura le pareti del cubo a freddo e non a caldo : non sembra ma influisce anche questo parametro. Lascia raffreddare il cubo prima di misurarlo
  • Il primo test va eseguito sempre con valore 1 o 100% di flusso , nelle successive iterazioni lo andrai a modificare.

Regolazione step/mm assi X, Y e Z - Problemi riscontrati

Se hai già eseguito i due test precedenti e non hai riscontrato errori allora sei praticamente a cavallo ! Come detto all’inizio, metter mano agli step/mm sul firmware è in realtà un palliativo. In particolar modo quando devi intervenire su quelli degli assi, prova a pensare al gioco tra vite e madrevite in Z, i cuscinetti che sembrano delle maracas, il telaio della stampante montato alla bene e meglio, cinghie lente ecc ecc. Se vuoi fare una regolazione di fino degli step/mm devi PRIMA di tutto assicurarti che tutta la meccanica sia in ordine , oppure è praticamente tempo buttato. Stampare cubetti  di calibrazione tutto il giorno non deve essere il tuo obiettivo !

Come valori di partenza dell’M92 tieni quelli che hai già nel firmware oppure li calcoli tramite https://blog.prusaprinters.org/calculator/ questo calcolatore. Prepara un buon calibro e segui bene il video nel quale ti spiego per filo e per segno come si esegue il test. Ora cosa potrebbe andare storto ti stai chiedendo ?  

 

  • Se i precedenti test li hai cannati anche questo non verrà fuori perfetto. O meglio… ti viene un cubo perfetto e quelli successivi  distanti decimi e decimi dalla perfezione. Tieni comunque conto che un valore compreso tra 0.1 e 0.2 mm su un pezzo stampato lungo 20 cm è molto difficile da ottenere !
  • Effettua il test su diverse misure del cubo: nel video ne stampo uno piccino giusto per questioni di tempo. Non aver paura a stamparne di più grandi, l’importante è che tu abbia uno strumento di misura in grado di rilevarlo correttamente
  • Misura il cubo a freddo : come per il flow/flusso è MOLTO importante (di più in questo test in realtà) misurare a freddo il cubo stampato

 

Interrompo un secondo l’elenco puntato per fare una piccola precisazione su questo passaggio: per misurare correttamente di quanto si sta muovendo un asse in realtà NON si dovrebbe stampare un cubo e misurarlo ma si dovrebbe utilizzare un comparatore centesimale come questo 

Una volta posizionato e fissato indipendemente dalla stampante 3D, il comparatore permette di misurare l’effettivo spostamento “meccanico” che un singolo asse compie. Il tutto senza prendere in considerazione che OGNI materiale una volta estruso e poi raffreddato, presenta un restringimento (non uniforme) rispetto alle dimensioni impostate a cad. Alcuni possono restringersi più di altri. Purtroppo non tutti i software di slicing permettono di compensare il restringimento del materiale, uno dei pochi è il mio amatissimo Kisslicer (versione 2.0).

Di conseguenza, se tu volessi esser super preciso/perfetto, dovresti regolare gli step/mm con il comparatore e poi regolare ancora più di fino con la compensazione del restringimento via slicer. 

 

Ma dato che non tutti possono effettuare questa regolazione ed avere costosi comparatori in casa, la via della calibrazione del cubo risulta la più semplice e comunque porta a dei discreti risultati. Alla luce di quanto detto prima ti ritroverai però a dover cambiare gli step/mm se il materiale cambia sostanzialmente il suo restringimento a freddo, ecco perchè è bene intervenire da slicer in questo caso. Con un po’ di fortuna ti basterà semplicemente rifare il test del flusso e poi non toccare quello degli step/mm (meno lo tocchi e meglio è…)

 

  • Allinea le facce del cubo nello slicer con gli assi della tua stampante : lo avevo dato per scontato ma in realtà in molti sono caduti in questa trappola. Prima di eseguire il test assicurati di stampare il cubo orientando la X del cubo parallelamente all’asse  X della stampante (lo vedi anche nello slicer) e la Y del cubo parallelo all’asse Y. Se per sbaglio inverti gli assi nei calcoli ti garantisco che impazzirai letteralmente !
  • I fori interni vengono più stretti ? Al 99% i fori interni delle stampe ti vengono più stretti di qualche decimo vero? Non disperare… è un problema comunissimo e ahimè non così semplice da risolvere. Mentre le altre misure del tuo pezzo sono perfette, i fori magicamente sono tutti più stretti. Il problema è abbastanza complesso da spiegare in due righe, ci farò un video dedicato. Ad ogni modo sappi che gli step/mm non devi minimamente toccarli ! Lascia tutto com’è e allarga il foro a CAD. Una delle vie più semplici per ovviare a questo problema è anche di compensare il diametro interno dei fori direttamente dallo slicer: Simplify3D, Slicer e Cura offrono una funzionalità che non risolve del tutto il problema. L’unico che effettivamente riesce in questo è Flashprint della Flashforge che permette di compensare fori esterni ed interni separatamente.
  • La stampante fa le “uova” ? Anche qui lascia perdere gli step/mm, molto probabilmente hai qualche gioco in X e in Y oppure una cinghia tirata male. Questa cosa la vedremo assieme in un video dedicato nel quale ti spiegherò come regolare l’isteresi degli assi

Conclusioni

Bene, dovrei essermi ricordato tutto questa volta. Davanti alla tua montagna di cubetti di calibrazione che avrai già stampato ti renderai conto di quante e troppe variabili bisogna tenere in considerazione quando si stampa in 3D. Ma lo vuoi un consiglio ? Prima cerca di divertirti con la stampante 3D e poi a cercare di spaccare il centesimo sulle dimensioni. Cerca di imparare e SBAGLIARE moltissimo, solo così imparerai come combinare tutte le variabili.  Alla fine che importa se il gufetto che stai stampando è più grande di 1 mm rispetto al modello STL ? Buone stampe !

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