Wiiboox 3D打印机

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  • 生产厂家:威布三维
  • 机器型号:Wiiboox C300[1]
  • 出厂日期:2016年1月
  • XYZ轴行程:300mm×280mm×300mm[2]
  • XY轴分辨率:94.139707 steps/mm[3]
  • Z轴分辨率:400 steps/mm[3]
  • 可用填料:PLA、HIPS[4]
  • 填料直径:1.75mm[5]
  • 挤出头个数:2
  • 挤出头偏移[6](35.405mm, -0.085mm)
  • 挤出头分辨率:94.5 steps/mm(估测)[7]
  • 加热底板:
  • 底板材料:亚克力
  • 底板大小:320mm(X),300mm(Y),10mm(Z)
  • 挤出头冷却风扇:
  • 输入电压:24V[8]
  • 控制器硬件:Mightyboard[9]
  • 控制器固件:Sailfish 7.8 r1682M

打印操作流程

目前可以用Simplify3DSlic3rMakerbot DesktopMakerbot Print导入STL,生成打印机需要的X3G文件。各软件特点如下:

  • Simplify3D是价钱$150的商业软件,功能非常丰富,普通打印操作简单快捷(前提是有人提供优质的配置文件),可以调整的细节非常多,Ooze Shield能贴合零件表面,支持自定义支撑位置,但是打印设置逻辑混乱[10],只有透视视图没有平行视图,不支持在路径预览中显示材料本色,不支持给支撑和支撑界面分配不同的挤出头。
  • Slic3r是应用最多的开源软件,开发活动一直很活跃,各项设置逻辑清晰,能在路径预览中显示材料本色,但是缺少一些功能,比如Ooze Shield只能是柱面不能贴合零件,自动摆放比较蠢,不能把零件旋转至某个平面平行于XY平面的姿态,需要自己写后处理脚本用GPX将G-code转换成X3G文件。然而它是开源软件,有什么不对可以自己改,或者去GitHub上提issue。
  • Makerbot Desktop是Makerbot开发的免费闭源软件,在里面选择Replicator 1 Dual即可给这台打印机生成X3G。用它生成的路径在Replicator 2上的效果相当好。虽然软件里显示构建区域是Replicator 1的尺寸,但是模型摆放可以超出这个范围(应向X负Y负方向超出)。此软件已停止更新。
  • Makerbot Print是Makerbot与GrabCAD合作开发的免费闭源软件,用来代替Makerbot Desktop。它使用与Makerbot Desktop相同的路径生成程序Miracle Grue,支持自动摆放多次打印,支持导入STEP、SOLIDWORKS文件。但是零件摆放不允许超出构建区域。

准备X3G文件——Simplify3D篇

下载安装破解Simplify3D

导入配置文件

生成X3G文件

准备X3G文件——Slic3r篇

下载Slic3r

下载配置文件

生成X3G文件

将X3G文件放进SD卡

开始打印

换丝操作流程

平台调平操作流程

机器状况

可以用左挤出头打印。左挤出头比右挤出头低一些,所以双头打印暂时不可行,建议用左挤出头打印。

调试记录

  • 购买此机器后打印效果一直不理想[11][12]
  • 2016秋发现亚克力底板被喷嘴划上了很多痕迹,所以购买了适合底板大小的蓝色美纹胶带[13]。160mm宽,沿Y方向贴,正好可以在X方向并列320mm/160mm = 2条。
  • 2017年2月左右发现此机器一直闲置,后来大扫除时原配电源丢失。另找了12V直流电源,开机后机器报挤出头加热错误。后来发现应该用24V电源,换上24V 350W电源后加热器、温度传感器、步进电机、Home开关均工作良好。
  • 发现问题[11]是因为Z轴Home太低,Z=0时喷嘴紧紧地压在了底板上。这个偏差已经超过了底板调节螺栓的行程,所以在底板触动Z轴Home开关的位置垫上了一小块亚克力板。
  • 把挤出头入口处的铁氟龙管剪去了一截,减小了耗材丝在该处的曲率,问题[12]解决。
  • 2017-4-1左右尝试用两个挤出头双色打印,用ReplicatorG Sailfish 40r34连接到打印机运行ReplicatorG自带的Replicator 1 Dual Nozzle Calibration.gcode[14],但Toolhead Offset选项并不能改变打印结果。怀疑是因为厂家修改了固件[15],有了刷回原版Sailfish固件的想法。
  • 尝试关闭主板风扇打印,打印开始几分钟后机器黑屏,停止运行。后来发现挤出头加热电阻电源线和加热块短接(可能是因为积炭),于是+24V通过热电偶烧掉了板子上的一些元件。详见[16]。烧掉的元件包括两个MAX6675热电偶芯片、一个步进电机驱动模块和一个0欧电阻(R33),ATmega 1280仍能启动,但是有一些奇怪的行为。尚不清楚意外短接和关闭主板风扇是否有联系。把这次损坏的控制板,即机器原配的控制板定义为控制板A
  • [17]购买新的Mightyboard(定义为控制板B)和5个步进电机驱动模块,但当时并不清楚控制板烧坏的原因,所以这个板子在接上热电偶后也立刻烧了。这次损坏了ATmega 2560,ATmega 8u2,新买的5个步进电机驱动模块,两个MAX6675热电偶芯片和一个0欧电阻(R33)。这次R33旁边的PCB导线被“炸断”了。
  • 购买了一些挤出头热端、加热电阻、热电偶、热端隔热棉、导热硅脂,用新的零件和原配喉管制作了两个新的挤出头。因为热电偶导线不易沾锡,所以没有让它连接机器原配的插头,而是用热电偶自带的屏蔽导线直接连回控制板。
  • 从工场一个DFRobot产的Arduino 2560上拆下ATmega 2560和ATmega 16u2;从控制板A上拆下4个功能正常的步进电机驱动模块;拿来张宇翔给的MAX6675芯片,替换控制板B上的损坏元件,使机器能在控制板B的带领下用一个挤出头正常工作[18]
  • 购买了24V 100W的PTC加热器(带风扇),连接到控制板B的底板加热接口,100kOhm NTC热敏电阻连接到控制板B的底板温度传感器接口[19],企图制作恒温腔,后来发现PTC加热器只能使机器内温度提高到环境温度+10摄氏度左右[20]
  • 研究了下控制板A[21],发现它和 Mightyboard Rev. E 硬件上的区别没有之前想得那么大[9],但固件区别较大:显示屏SPI接口Enable信号极性以及SPI数据包格式都不同。考虑到步进电机连接器匹配以及SD卡槽与机身开口位置匹配的因素,机器用控制板A工作会更好,所以最后给控制板A更换了新的ATmega 2560,刷入原版Sailfish 7.7固件,自制连接线使其能适配控制板B使用的Interface板(包含屏幕和按键)。将控制板A装入机器,交换了Y轴步进电机的两根连接线使其转动方向正确,把PTC风扇加热器直接接在机器外的开关电源上[22]
  • 由于一次失败的打印,右挤出头隔热棉被完全撕掉,加热变慢。不久后右挤出头堵丝。这个只能通过更换挤出头解决,故之后只使用左挤出头。
  • 在GitHub上建立了适用于此打印机的Slic3r配置文件仓库
  • 2017-5-24发现左挤出头堵丝。打印机暂时处于无法使用的状态。
  • 2017-5-26发现左挤出头堵丝是因为耗材断在了喉管入口处,拔出后问题排除。右挤出头喉管被堵死,试图用钢针疏通的时候钢针断在了喷嘴里,所以卸下了喷嘴。堵丝不好在短时间内解决,故没有继续处理。
  • 2017-5-29将Z轴步进电机、联轴器、丝杠、丝杠螺母全部换新。新的丝杠与步进电机转子固连。期间发现原配的联轴器刚度比预想的要大。将挤出头固定块右侧的Φ6mm孔扩为Φ7mm,换上了E3D挤出头(喉管内有PTFE管的版本)。由于隔热棉的一些缺点[23],没有给加热块包敷隔热棉。使用适配Φ3mm耗材的喷嘴,装上与喉管中一样的外径Φ3mm内径Φ2mm的PTFE管。这样也许可以缓解挤出暂停时融化材料的泄露(Ooze)。新的右挤出头比左挤出头短,晚上打印的零件没有使用这个挤出头。
  • 2017-5-30卸下左挤出头,试验新的右挤出头。右挤出头因功率不够无法加热到预定温度,然后发现是自己错误地把电烙铁的20V电源接在了打印机上。换上24V电源后右挤出头温度读取失败,替换检查确认热电偶正常,移除掉落在控制板上的从旧的右挤出头上揭下来的隔热棉之后故障排除。为了适应变短的挤出头、变高的挤出头喷嘴,移除了触碰Z轴Home开关的亚克力板,重新给底板调平,期间Z Home Offset总是不起作用,然后发现是因为固件禁止机器各轴越过Home开关的位置。后来由于错误地将Retraction设得太大(13mm,约为一个喷嘴的长度,而Slic3r的默认值为2mm)堵了几次,均用钢针成功疏通。计划之后把左挤出头也换成E3D,但使用全钢喉管,以试验尼龙等高温材料。
  • 2017-5-31为了取消Z轴行程不大于155mm的限制,刷入了7.8 r1682版固件。
  • 2017-6-1打印机报右挤出头温度读取失败(与5-30情形相同),替换法发现问题出在MAX6675芯片或者ATmega 2560和它之间的CS信号线。把右挤出头的步进电机、热电偶、加热棒接到控制板的左挤出头接口上,左挤出头电机反向,把右挤出头当做左挤出头用(不把挤出头换到左边是因为左边的孔没有扩至Φ7mm)
  • 2017-6-2右挤出头堵丝,拆下喉管后发现起因可能是喉管太短,喉管入口与挤出齿轮间距太大,之间的耗材丝受压屈曲,这也可能和Retraction速度太大(40mm/s)也有关系。
  • 2017-6-3将右挤出头的MAX6675焊上杜邦线接上逻辑分析仪分析温度读取失败的原因,问题自动解决。怀疑温度读取失败是因为MAX6675上DO、CS、CLK引脚中至少有一个焊接不牢靠。
  • 2017-6-12把交换的挤出头连接线恢复原样,左挤出头换成 Micro Swiss 全金属挤出头,尝试打印PLA时打印到第3、4层就开始堵丝,取消打印后立即 Load Filament 却没有堵丝现象。另外发现固件里有挤出头温度不超过280℃的限制,而尼龙可能需要300℃。所以打算换回普通挤出头。
  • 换回普通挤出头后发现挤出头无法加热到指定温度:设定230℃会停在225℃,设定220℃会停在215℃,等等。只有挤出头装在挤出头固定块上的时候有这种现象。将加热棒的负极与地短接(也就是把驱动加热棒的MOSFET旁路掉)却是可以超过设定温度。调整PID参数不能解决。2017-7-20发现是因为未包裹隔热棉的挤出头heatsink附近有挤出机散热风扇造成的强制对流(也就是被吹到)。将挤出机散热片的特定部位用电工胶带封上,问题解决。
  • 2017-7-25发现Z轴偶尔丢步,更换新的Z轴步进电机驱动后问题似乎解决了。

经验

  • 不要用砂纸去磨喷嘴尖端,否则喷嘴出口直径会变大
  • 如果挤出头上的加热电阻和加热块短接,24V就会通过热电偶通到板子上把板子烧掉。务必不要让这种情况发生。
  • Makerbot公开的 Mightyboard Rev. E 图纸上有很多错误,中国的生产商大多都被带错了。
  • Geeetech所谓的 Mightyboard Rev. G 不是 Makerbot Replicator 2 上用的 Mightyboard Rev. G,两个长得完全不一样。所以你能买到的 Mightyboard 都应该刷 Makerbot Replicator 1 的固件。

参考与脚注

  1. 官网名称Company Pro C300,附带Cura软件中叫Wiiboox One C300。以机身上为准
  2. 标称300mm×300mm×300mm,但Y轴由于零件干涉实际可用280mm。Z轴行程实际有310mm以上,安全起见只使用300mm
  3. 3.0 3.1 取自配套ReplicaotrG中的机器定义:带轮直径10.82mm,丝杠螺距8mm,步进电机细分1/16(3200步/圈),故XY分辨率为3200/(10.82*pi)=94.139707,Z分辨率为3200/8=400
  4. 后续会试验更多材料
  5. 由于挤出头喉部铁氟龙管的限制无法使用3mm填料
  6. 右挤出头相对于左挤出头
  7. 配套ReplicaotrG中的机器定义中为90 steps/mm,实际通过观察填料进入的长度发现太小,Simplify3D中Sailfish的96.2 steps/mm又太大。后来用10cm长的填料试验出94.5 steps/mm这个数。
  8. 这个没有标在机身上,很坑。这个电压只跟各个风扇以及加热器有关,所以如果想换成12V的电源,这些东西也得换。
  9. 9.0 9.1 基于 Mightyboard Rev. E 修改,与 Makerbot Replicator 1 基本相同。目前发现的修改有:去除了Interface接口中与SD卡有关的第15至第20共6个引脚,增加了一个总是开启的24V风扇接口,主板改用外部5V供电,将Y轴步进电机反向,使用了另一种SPI显示屏。
  10. 如果你在制作配置文件,建议用文本编辑器编辑.fff文件,因为一些细节(比如各个Auto-Configure会覆盖哪些打印设置)不便在GUI里调整
  11. 11.0 11.1 第一层表面粗糙,并且打印第一层时有很大噪声
  12. 12.0 12.1 静置一段时间后,耗材丝会从挤出头入口附近曲率较大的位置断开
  13. https://item.taobao.com/item.htm?id=39051710426
  14. Dual Extruder Calibration
  15. 后来发现是用ReplicatorG Sailfish 40r34连接到打印机运行ReplicatorG自带的Replicator 1 Dual Nozzle Calibration.gcode并不能正确地“换刀”,尚不清楚是ReplicatorG的问题还是GCode文件的问题。
  16. A Short Circuit in Hotend Heater Could Ruin Your Makerbot Electronics, Thoroughly.
  17. https://item.taobao.com/item.htm?id=42860649988
  18. 这期间发现新换的ATmega 2560刷固件后不能正常工作,怀疑是控制板B的问题,所以又在 https://item.taobao.com/item.htm?id=528363979193 买了控制板C。后来才发现是因为没有正确设置ATmega 2560的熔丝位。在Arduino IDE中给它刷Bootloader即可设置正确的熔丝位。
  19. 期间发现R65应该是4.7kOhm,而不是 Mightyboard Rev. E 公开图纸上的100kOhm。在Sailfish邮件列表里发邮件获知公开图纸和投产的控制板还有几处不同。
  20. 这还不一定全是PTC加热器的贡献
  21. 因为ATmega 1280包含原厂固件并且无法读出,所以一直留着没有动
  22. 控制板A的风扇输出接口都有PTC电阻保护,而加热器功率太大
  23. 打印失败粘上的一坨耗材无法优雅地去除,用一段时间会开胶(好吧也许是自己包得不好),有最高使用温度限制,最重要的是有火灾隐患