Anet A8 ulepszenia cz. 1 – ulepszenia nisko budżetowe ii

Na początku bieżącego roku dostałem pod opiekę jedną z najbardziej popularnych tanich drukarek 3D mianowicie Anet A8. Widziałem już wydruki z drukarek takich jak Zortrax czy Prusa I3, dlatego byłem bardzo ciekaw jak na ich tle wypadnie drukarka kosztująca ułamek ceny którą przyjdzie nam zapłacić za wspomniane drukarki z wyższej półki. W tym artykule przedstawię jak próbowałem podciągną jakość wydruku i przyjemność z obcowaniem z Anet nie wydając przy tym zbyt dużo.

Pierwsze wrażenie

Gdy kupie coś dobrego to mówię sobie, że wiem za co zapłaciłem. Tutaj od razu wiedziałem za co nie zapłaciłem ;). Ta drukarka aż emanuje taniością.  Całość przychodzi jako kit do samodzielnego złożenia jednak instrukcja praktycznie nie istnieje. Na szczęście wszystko składało się dość intuicyjnie i po paru godzinach drukarka stała na blacie “gotowa” do wydruku. Zaskrzypiała, zaklekotała i po kilku próbach wydała z siebie pierwszy wydruk. W tej chwili stało się jasne, iż przepaść dzieląca ją od wspomnianych we wstępie drukarek jest szeroka i głęboka. Szybko poszperałem w internecie szukając informacji i inspiracji a następnie zabrałem się do pracy.   

Pierwsza pomoc

W zasadzie jeszcze przed uruchomieniem drukarki należy zabezpieczyć wałki prowadzące osi Z. W oryginale miały sporo wyczuwalnego luzu. zaradzić temu można na dwa sposoby. Albo zalepiając końce hotglutem albo śrubką ustalającą. Obie metody są równie skuteczne ale drugą uważam za dużo bardziej estetyczną. Gwint pod śrubę wykonałem bezpośrednio w elemencie z pleksi.

Stoliczku nakryj się

Kolejnym irytującym elementem, którego jednak z perspektywy czasu bym nie zmieniał jest sposób poziomowania stołu. Oryginalnie stół mocowany jest śrubami m3 do podstawy a pokrętła motylkowe służą jedynie do kontrowania. Aby uprościć całość rozwierciłem otwory i wydrukowałem nowe nakrętki zastępujące nieporęczne motylki dostarczane w oryginale. Zrezygnowałem z wklejania nakrętek w pokrętła, zamiast tego postanowiłem spróbować gwintowania. Musze przyznać że gwint wykonany bezpośredni w wydruku bardzo pozytywnie mnie zaskoczył. Wystarczy odpowiednio powoli gwintować aby nie stopić PLA i będzie ok.

 W oryginale sprężyny opierając się o stół mogą zedrzeć solder-maskę i doprowadzić do zwarcia. Stół również wolno się nagrzewa. Korzystając z okazji postanowiłem nieco zaizolować termicznie i elektrycznie stół. na pierwszy ogień poszła izolacja z korka ok 6mm. całość przykleiłem na taśmę dwustronną wyglądało to tak:

Aby ułatwić sobie poziomowanie śrubę od stołu skontrowałem nakrętką nylonową. Nakrętka ta wpasowała się wewnątrz sprężyny co dodatkowo zapobiega niechcianym przemieszczeniom.

Ta modyfikacja nie przypadła mi jednak do gustu po czasie zmieniłem materiał izolacyjny na piankę poliuretanową ( lub przynajmniej tak mi się wydaje) o grubości nieco ponad 6mm 

Zrezygnowałem również z przyklejania taśmą dwustronną. a z opadającymi końcówkami poradziłem sobie mocując kawałek laminatu gr 1mm.

Skoro już mowa o podgrzewanym stole warto wspomnieć o mosfecie i porządkach w okablowaniu. Dodatkowy mosfet ma na celu odciążenie nie tyle tranzystora znajdującego się na płycie głównej (ten radzi sobie bardzo dobrze) co samych złączy i przewodów. Wbrew temu co niektórzy sądzą nie wpłynie on na polepszenie jakości grzania (jakkolwiek miało by się to objawiać), szybkości rozgrzewania stołu, czy jakości wydruku. Jest to zabieg zwiększający bezpieczeństwo. Tak samo porządek w “kabelkach”. na zdjęciach przed i po montażu.

Więcej mocy (obudowa złączy zasilacza)

Prządek z jednej strony już jest, teraz pora zająć się drugą stroną, czyli zasilaczem.Chyba nie muszę nikomu tłumaczyć, że odsłonięte przewody i terminale wysokiego napięcia to nic dobrego. Szczególnie że w oryginale te wiszą podłączone na stałe na kablu zasilania. Dlatego jak najszybciej warto zaopatrzyć swój zasilacz w obudowę. Anet przychodzi z różnymi zasilaczami i nie każda obudowa pasuje do każdego zasilacza. Dlatego też zaprojektowałem swoją, wyposażoną w gniazdo, bezpiecznik i wentylator 60x60x20. Obudowa skręcana jest śrubami m3 dzięki czemu łatwo można dostać się do terminali.

Obudowa skręcana jest śrubami m3 dzięki czemu łatwo można dostać się do terminali. Gwinty wykonałem bezpośrednio w wydruku. Tutaj akurat średnio się sprawdziły, 2 z 10 zawiodły.   

Montaż wentylatora wymagał rozwiercenia jego otworów co jednak nie stanowi problemu. Zamontowałem wentylator o grubości 20mm. Grubsze wentylatory zazwyczaj mają większą moc jak i generują większy hałas. Obecnie po wszystkich modyfikacjach jest to najgłośniejszy element drukarki. Drugi raz zamontował bym cieńszy lub wcale. Przy pracy na otwartym powietrzu, zasilacz nie nagrzewa się do niepokojących temperatur. Jedynym powodem dla którego go założyłem jest obawa o temperatury przy pracy w zamkniętej komorze (np przy wydrukach z ABS).

Ale co z tą mocą ?

Każdy zasilaczy wyposażony jest w potencjometr do regulacji napięcia na wyjściu. Zazwyczaj możliwa jest regulacja o +/- 10-20%.  Służy on do dostrojenia do napięcia  znamionowego jednak możliwe jest ustawienie go na wyższe (podkręcenie jeżeli mogę to tak nazwać).

Zwiększenie napięcia z 12 do np 13.8 co jest osiągalne przełoży się na zwiększenie mocy grzałek o około 30%. Jednak taka modyfikacja to proszenie się o kłopoty albowiem rosną prądy we wszystkich obwodach zwiększa się wydzielanie ciepła itp. Nie polecam tej modyfikacji gdyż może skończyć się spaleniem zasilacza / płyty głównej / złączy / przewodów. Skoro to takie złe dlaczego o tym wspominam ? Otóż u mnie potencjometr skręcony był na maksa od początku. Warto to sprawdzić. 

Egzoszkielet – czyli wzmocnienie ramy

Rama Anet wykonana jest 8mm pleksi i nie jest zbyt stabilna. Bardzo popularne są drukowane wzmocnienia do niej. Jednak w moim mniemaniu plastik jest fajny ale metal jest dużo fajniejszy. Ponadto zapewne sprawdza się dużo lepiej. Zapewne wiele osób teraz powie “nie mam frezarki CNC do metalu więc nic nie da się zrobić :(”   Nic bardziej mylnego do obróbki aluminium można z powodzeniem wykorzystać narzędzia do obróbki drewna co też zaraz zaprezentuje. Pragnę tylko na wstępie wszystkich uczulić, iż bezwzględnie trzeba używać co najmniej okularów ochronnych a i tak nadal jest bardziej niebezpieczne niż obróbka drewna.

Najbardziej irytowało mnie gięcie się ramy od napinania paska osi Y więc od tego elementu zacząłem. Do wzmocnienia przedniej i tylnej części ramy wykorzystałem kątownik aluminiowu 60x60x4mm.

Pierwszym krokiem było docięcie go na długość używając za wzór oryginalnej części z pleksi. Cięcie za pomocą piły stołowej z tarczą typu multimaterial (swoją drogą moja ulubiona tarcza, tnie wszystko).

Następnie zgrubnie odrysowałem kontur elementu i zaznaczyłem część, którą chciałem usunąć.

Usunąłem z grubsza nadmiar materiału. próbowałem wyrzynarką i ręczną piłą włosową. Dużo lepiej poszło ręcznym narzędziem.

Następnie taśmą dwustronną przykleiłem element do kątownika…

…i rozwierciłem otwory pomijając ten na wałki i nie potrzebny już otwór mocowania zaślepki wałka.

Po wierceniu przyszedł czas na frezowanie. Do tego wykorzystałem małą ręczną frezarkę z frezem kopiującym wyposażonym w łożysko dolne.

Efekt przerósł moje oczekiwania.

analogicznie wykonujemy tylną część ramy.

Oraz element środkowe. Całość wykonałem praktycznie nie dotykając żadnego narzędzia pomiarowego, odwzorowując jedynie istniejące elementy.

Po przymiarce wszystkie kątowniki skleiłem klejem epoksydowym, dbając o zachowanie kątów prostych.

Pionowe odcinki wykonałem z kątownika 40×40 na długości ok 10 cm zwęziłem go tak aby zapewnić prześwit dla stołu.

Zwiększyłem również wycięcie na pasek o jakieś 1,5cm. Było to konieczne ponieważ zainwestowałem w automatyczną korekcje stołu. dzięki czemu mogłem zdecydować się na rezygnację ze sprężyn i montaż stołu na stałe. Tym sposobem obniżyłem go i musiałem wykonać nowe mocowanie silnika, naciąg oraz mocowanie paska.

Całość powinna wejść w środek ramy. Swoją ramę do oryginalnej mocowałem za pomocą kilku śrub m3 “na wyczucie”. W sumie wychodzą 4 w górnej części po 4 na boki i dwa na dół ramy.

Oś Y napinacz i mocowanie paska,  mocowanie silnika

Jak wspomniałem wyżej cały stół został obniżony. Wymusiło to na mnie konieczność przemodelowania elementów napędu osi Y.

Mocowanie silnika montowane jest w miejsce oryginalnego.w odróżnieniu od oryginału mocowanie jest jednoczęściowe. 

Napinacz paska osi Y wykonana z dwóch elementów. Napinanie odbywa się poprzez dokręcanie śrub wystających z przedniej części drukarki.

Obudowa na łożyska w osi Y

Poza tymi elementami które musiałem zmodernizować, zmieniłem również mocowania łożysk i same łożyska liniowe na tzw. Igusy. Dla tych którzy nie są w temacie Igusy (od nazwy producenta) to polimerowe łożyska ślizgowe. Chodzą znacznie ciszej niż standardowe kulkowe jednak są dużo bardziej wrażliwe na niedoskonałości prowadnic przez to trudno jest je ustawić. Wykonałem cztery komplety zmienników czyli tyle ile jest w oryginale. Jak się później okazało ustawienie ich wszystkich tak aby luźno chodziło, jest poza granicą mojej cierpliwości. Ze względu na hałas nie chciałem wracać do oryginalnych łożysk kulkowych. W końcu zdecydowałem, że zostanę przy trzech moich łożyskach. W efekcie podmianki drukowanie stało się dużo cichsze. Mocowanie jest zgodne z mocowaniem łożysk w obudowie SMA08uu.

Dodatkowym atutem jest znacznie mniejsza masa zespołu. Waga Kompletu trzech łożysk wobudowach zamontowanych na osi Y jest mniejszy niż jednego oryginalnego.

Wspomnę jeszcze, że pomocne okazało się polerowanie wałków. Oryginalne są nieco chropowate i łożyska na nich ciężko chodzą. Przed polerowaniem igusy nie opadały pod własnym ciężarem, natomiast po już tak. na zdjęciu widoczne jest również uszkodzenie wałka przez kulki z standardowych łożysk.

Autopoziomowanie stołu, nowy wózek i napinacz osi X

Ręczne poziomowanie stołu to udręka, szczególnie przy wiotkiej Anecie. Każde przeniesienie drukarki oznaczało konieczność powtórzenia procedury. Drukarka u mnie w domu nie ma swojego stałego miejsca dlatego też często była przenoszona. Poziomowanie doprowadzało mnie do szewskiej pasji. Jako sondę  do automatycznego poziomowania stołu wybrałem tani czujnik indukcyjny SN-04 o zasięgu 4mm (dla aluminiowego stołu zasięg zmniejsza się do ok 2,5mm). Pod ten czujnik (i nie tylko ale o tym w drugiej części artykułu) zaprojektowałem nowy wózek X. Poniżej 3 próbne wydruki. Jak to mówią do trzech razy sztuka.

Do połączenia wózka z ekstruderem i czujnikiem indukcyjnym użyłem takiego samego profilu 60x60x4 jaki wykorzystałem do wzmocnienia ramy. Otwory również w tym przypadku były wiercone bez mierzenia od wzorników, które sam wydrukowałem. Wzornik przykłada się do krawędzi i wierci przez jego otwory. Poniżej przykładowe zdjęcie wzorników położenia otworów sondy i extrudera.

Położenie wzorników

Wywiercone otwory nagwintowałem co ułatwia dalszy montaż.

Montaż sondy.

I znów spektakularne obniżenie masy całości.

Całość po zamontowaniu. Tutaj widać nietypowe zamocowanie paska. Normalnie miał się owinąć wokół śrub. Jednak nie starczyło mi na długości i dosztukowałem kawałek łączący. Całość trzyma się jedynie dzięki sile tarcia.

Do napinania paska w osi X zaprojektowałem dość prosty napinacz, dużo podobnych znajdziecie również w sieci. Działa tak, że dwie śruby m8 opierają się o wałki osi X. Kręcenie śrubą powoduje oddalanie się całości od silnika i w konsekwencji napięcie paska. Łożysko mocowane jest do obudowy śrubą m3. Śruba wkręcana jest w gwint bezpośrednio wykonany w elemencie. Należy pamiętać aby między łożyskami a napinaczem umieścić podkładki co zapobiegnie ocieraniu łożysk i paska o element.

Nowy Ekstruder 

Zamiast oryginalnego ekstrudera z Anet zamontowałem nieco lepszy ale równie tani. Nowy ma parę drobnych zalet w stosunku do oryginału min. rączkę do wymiany filamentu, regulację siły nacisku oraz rurkę z namiastka przerwy cieplnej. Nie jest to nic co skłoniło by mnie do wymiany oryginału ale akurat miałem takowy pod ręką wiec wymieniłem go, być może po trochę z ciekawości. 

Ważną rzeczą na którą trzeba zwrócić uwagę to poprawne odprowadzenie ciepła z ekstrudera. Tutaj przedstawiam zeszlifowaną powierzchnie dolną mającą kontakt z kątownikiem i boczną mającą kontakt z radiatorem. wszystkie połączenia w tym obrębie wypełniłem pastą termo-przewodzącą odporną na wysokie temperatury do 250stC. Nieprawidłowe odprowadzanie ciepła skutkuje wydłużeniem strefy, w której filament jest miękki i topiący się przez co i bardziej lepki i trudniejszy do przepchania. Może prowadzić to do pogorszenia jakości wydruków a nawet objawiać się tak samo jak częściowo zatkana dysza. 

W oryginale brakowało tej śruby trzymającej termistor w bloku grzewczym. Ważne aby go tam zabezpieczyć dzięki czemu wyniki odczytu temperatury nie będą zafałszowane na skutek słabego kontaktu termicznego czy wręcz wypadnięcia termistora. 

I całość po złożeniu. później jeszcze dodałem z tyłu wycięcie na wtyczkę od silnika tak że byłem w stanie obrócić go o 180 st od pozycji w której teraz jest pokazany a w dolnej części wycięcie na wentylator z którego później zrezygnowałem na rzecz innej pozycji montażowej ale jednak wrócę z powrotem do tej pierwotnej.

I

połączenie czujnika indukcyjnego metodą na “pająka”. +12V pożyczone od wentylatora chłodzącego ekstruder wyjście sądy podłączone przez rezystor 1k do wejścia transoptora, którego wyjście podłączone zostało do wejścia krańców osi Z.

Kalibracja ekstrudera

Zmiana ekstrudera wiąże się z koniecznością zmian ilości kroków/mm w oprogramowaniu drukarki. Szacunkową wartość można ustalić znając średnicę zębatki ekstrudera i liczbę mikrokroków na obrót silnika. Jednak aby ustalić poprawną wartość należy dokonać kalibracji manualnej. Jest to zabieg prosty. Wystarczy rozgrzać głowicę, zaznaczyć punkt na filamencie ok 15cm od ekstrudera, kazać ekstruderowi wyciągnąć 100mm filamentu po czym sprawdzić ile faktycznie mu zeszło. Znając długość filamentu jaką pobrał ekstruder dzielimy 100mm/faktyczną długość pobranego filamentu. Wynik dzielenia mnożymy przez dotychczasową liczbę kroków na mm i w ten sposób uzyskujemy nową poprawną wartość, którą należy zapisać w programie drukarki.

Dysza wentylatora Chłodzącego części 

O ile zazwyczaj daną część wydrukowałem raz i po drobnych poprawkach była już ok, tak dysze uporczywie nie chcą mi się udać. Najprawdopodobniej dlatego, że zazwyczaj niepotrzebnie je komplikuje co nie wpływa pozytywnie na ich sprawność. Najlepsze efekty uzyskałem nie stosując jakiejkolwiek dyszy. Wydrukowałem adapter który ustawiał wentylator tak by dmuchał bezpośrednio pod końcówkę dyszy.

Duży wydatek powietrza zapewniał bardzo dobre chłodzenie części. Druga w kolejności jest ta przedstawiona na obrazku poniżej. Jedyne co mi się w niej nie podoba to zbyt duże gabaryty w kierunku osi X. Poza tym sprawdza się naprawdę dobrze.

Podsumowanie

Po wszystkich modyfikacjach Aneta wygląda mniej więcej tak. Jednak zmiany części mechanicznej to nie wszystko. Po drodze aby uzyskać funkcjonalność autopoziomowania, musiałem wymienić soft, na najnowszego Marlina. 

Na razie pozbyłem się wyświetlacza gdyż korzystam z octoprinta. 

Wydruki wychodzą znacznie lepiej niż na początku, ale przede wszystkim zwiększył się komfort użytkowania. Teraz mogę puścić wydruk i być w miarę pewien, że uda się za pierwszym razem, i nie będę musiał po raz 10 ustawiać stołu. Poniżej kilka fotek.

Pierwsza warstwa z gładziutką powierzchnią :).

Co w części drugiej ?

Wszystkie ulepszenia w części pierwszej były raczej celowane w niskie koszta. Teraz będę starał się zainwestować nieco więcej pracy i monet aby sprawdzić czy da się jeszcze coś wyciągnąć z tego sprzętu. Postaram się również o dodatkową przystawkę w miejsce ekstrudera może mały laser może mikrowiertarka do pcb może ploter. Dajcie znać czy w ogóle interesuje was taka tematyka i pochwalcie się swoimi modyfikacjami.

Na dzisiaj tyle Pozdrawiam 

Pliki załączone do artykułu:

• adapter-wentylatora.stl
• dysza-wentylatora.stl
• mocowanie-silnika-y.stl
• napinacz-x.stl
• napinacz-y-1z2.stl
• napinacz-y-2z2.stl
• obudowa-lozyska.stl
• pokretlo-stolu.stl
• psu-przod.stl
• psu-tyl.stl
• trzynacz-paska-y.stl
• wozek-x.stl