Druk 3D z bliska – testy hotendu Bullet

15 Wrz 2015

Dwa tygodnie temu opisywałem nowy element w drukarce Prime3D – hotend o nazwie Bullet. Po wymianie w mojej maszynie starego hotendu (Budaschnozzle’a) na nowy podzespół, podłączeniu wszystkich kabli oraz po wykonaniu kalibracji przyszła pora na jego testy. Wybrałem do tego kilka trudniejszych modeli, na których miałem nadzieję zaobserwować zmiany w jakości druku po modernizacji drukarki.

Wszystkie testowe wydruki były wykonane z PLA od efilament3d. Połowa z nich powstała przed wymianą starego hotendu na nowy, a połowa już na zamontowanym Bullecie. Jako że nowy hotend z założenia miał pomóc uzyskać dokładniejsze wydruki, w swoich testach wykorzystałem modele niewielkich obiektów, z różnego rodzaju detalami oraz silnymi przewieszeniami.

Modele testowe

PirateShipStatek piracki (Pirate Ship) – zmodyfikowana wersja OpenSCAD Pirate Ship, w którym płaszczyzny łączące maszty zostały zamienione na idące w przód i w tył odciągi. Model drukowałem w skali 0.41 – przy takiej wielkości wszystkie żagle były tworzone z pojedynczych nitek filamentu jedna na drugiej. Długość statku to 30 mm, wysokość 27 mm a szerokość 12 mm. Parametry druku zostały dobrane tak, żeby przy warstwie 0,2 mm pojedynczy przedmiot był wykonany w ciągu 10 minut i 30 sekund.

3DBenchyŁódka (3DBenchy) – dość popularny model do testów, zawierający wiele elementów, które drukarce mogą sprawić trudność: przewieszenia, niewielkie otwory w różnych płaszczyznach, łuki i różne detale. Żeby jeszcze skomplikować sprawę, podobnie jak statek piracki, lódkę 3DBenchy zmniejszyłem do 40% (24 x 19 x 12 mm). Na wykonanie pojedynczego egzemplarza dałem Prime’owi 16 minut i 30 sekund, jednak tu druk odbywał się z rozdzielczością 0,1 mm.

CtrlVTestCtrlV Test – uniwersalny tester z elementami takimi jak przewieszenia, mosty, otwory, szczeliny oraz różnego typu figury przestrzenne. Drukowany w oryginalnej skali z warstwą 0,1 mm. Wymiary podstawy to 50 x 50 mm, całkowita wysokość – 14 mm.  Druk tego modelu zajął najwięcej czasu – 41 minut.

OverhangOkrągły tester przewieszeń (Round overhangs test models) – jest to model, który wykorzystałem do testowania chłodzenia wydruków przy konstruowaniu nowego nawiewu do Prime’a. Użyłem najtrudniejszej, najbardziej pochyłej wersji – z ściankami odchylonymi od płaszczyzny stołu o 30°. Drukowany z warstwą 0,3 mm. Przy średnicy 66 mm i wysokości 12 mm, każdy egzemplarz powstawał w 11 minut i 30 sekund.

Sposób testowania

Żeby testy były nieco bardziej miarodajne, zdecydowałem się je wykonać w dwóch konfiguracjach drukarki – z oryginalnym chłodzeniem wydruku, oraz ze wzmocnionym nadmuchem z dwoma wentylatorami. Pozwoliło to zaobserwować 2 rzeczy: jaki wpływ na jakość druku ma wymiana hotendu, oraz na ile istotne było użycie wydajnego chłodzenia. Wszystkich wydruków powstało 16 – po cztery w każdej z grup konfiguracji:

BudaschnozzleNewCooling1. Stary hotend i wzmocnione chłodzenie
BudaschnozzleOldCooling2. Stary hotend (Budaschnozzle) i oryginalne chłodzenie
BulletOldCooling3. Nowy hotend (Bullet) i oryginalne chłodzenie
BulletNewCooling4. Nowy hotend i wzmocnione chłodzenie

Oczywiście wykonane przeze mnie testy hotendu są dosyć zawężone – wykorzystałem jedynie jeden typ filamentu na 4 różnych testowych modelach. Myślę, że mimo wszystko to wystarczy, żeby zaobserwować, jakie ogólne różnice występują między powyższymi konfiguracjami drukarki. Niestety stary i nowy hotend posiadają dysze w minimalnie innym rozmiarze – 0.38 mm i 0.40 mm – co musiałem uwzględnić przy cięciu modeli. Różnica średnicy wynosi raptem 5%, jednak miała pewien niewielki wpływ na przetwarzanie przez Slic3r plików STL na G-code.

Wyniki testów

Różnice między wydrukami wykonanymi przy użyciu starego i nowego hotendu są tak naprawdę niewielkie – niemniej można się ich dopatrzyć. Zdjęcia modeli ustawiłem tak, żeby łatwo było je między sobą porównywać: przenosząc wzrok z góry na dół można zobaczyć różnice w druku przed i po modernizacji, a porównując fotografie z lewej / z prawej strony widać wpływ rodzaju wykorzystanego chłodzenia.

Pirate Ship

IMG_20150911_170332

To, co jest najbardziej widoczne w wydrukach statków pirackich, to dokładniejsze boczne krawędzie żagli. W wydrukach ze starym hotendem są one bardziej poszarpane – w pozostałych wydrukach wyszły zaokrąglone, zgodnie z tym jak wyglądały na modelu. Trójkątny żagiel znajdujący się na samym przodzie też ma równiejszą, pionową krawędź.

PirateShip2

Trochę lepiej zostały też wykonane dzioby statków podczas druku z Bulletem. Minimalnie bardziej gładko wyszedł sam kadłub okrętu – jego boki oraz tylna część, ale tylko porównując modele drukowane z oryginalnym chłodzeniem. Modele drukowane ze wzmocnionym chłodzeniem wyszły pod tym kątem równie dobrze.

PirateShip3

Na zdjęciach widać dużo cieniutkich nitek rozpiętych pomiędzy fragmentami modelu. Jest to zjawisko, któremu normalnie zapobiega mechanizm retrakcji – jednak przy tak niewielkich obiektach często takich włosków trudno jest uniknąć. W modelach drukowanych ze starym hotendem widać, że te niteczki są nieco grubsze na początku – tak jakby drukarka „rozsmarowywała” więcej filamentu w momencie przemieszczania dyszy z punktu do punktu. W przypadku Bulleta nitki są cieniutkie na całej długości.

PirateShip1

Na ostatnim porównaniu warto przyjrzeć się szczytowi najwyższego masztu – tam, gdzie znajduje się bocianie gniazdo. Przy oryginalnym chłodzeniu, bez względu na rodzaj hotendu, drukarka mała duży problem z wykonaniem tego miejsca:

PirateShip4

3DBenchy

IMG_20150910_200108

W przypadku modeli drukowanych z nowym hotendem dokładniej zostały wykonane wszystkie otwory – w kominie na dachu, w mocowaniu na flagę na rufie oraz po bokach dziobu.

3DBenchy1

W przypadku łódek drukowanych z nowym hotendem również bardziej gładko wyszły powierzchnie burt – choć większą rolę odegrało tu odpowiednio wydajne chłodzenie. Po innych fragmentach łódki też widać, że mocny nawiew jest kluczowy: bez względu na rodzaj hotendu dużo ładniej zostały wykonane mosty nadbudówce, jej dach oraz komin.

3DBenchy2

Innym elementem, który zwraca uwagę jest niewielkie koło sterowe znajdujące się w środku budki. Nowy hotend zdecydowanie lepiej sobie z nim poradził, co widać po równiutkim obwodzie:

3DBenchy3

3DBenchy4

CtrlV Test

IMG_20150910_214319

W tym modelu najbardziej rzuca się w oczy sposób wykonania mostów – tam gdzie był wykorzystany Bullet wyszły one sporo lepiej. Poza tym różnice między testowymi wydrukami są raczej niewielkie. Przy druku z nowym hotendem przedmioty mają nieco gładsze powierzchnie brył – co jest najbardziej widoczne na czworościanie (piramidzie znajdującej się w rogu). Trochę dokładniej wykonane też też zostały pionowe wcięcia z boku przedmiotu oraz wystające z powierzchni cyfry.

CtrlVTest1

CtrlVTest2

Inną widoczną różnicą jest wypełnienie podstawy przedmiotu. Tutaj Bullet wypadł akurat gorzej – na wydrukach znajduje się więcej dziur, czyli nie do końca niewypełnionych miejsc górnej powierzchni. Dziury takie występowały też na wydrukach z Budaschnozzle, jednak nie było ich tak dużo. Podejrzewam, że było to spowodowane minimalnie większą średnicą dyszy, która mogła nieco obniżyć precyzję wypełnienia w pobliżu różnych wyciętych w podstawie kształtów.

CtrlVTest3

Tester przewieszeń

IMG_20150909_082544

Czas druku tego modelu został dobrany tak, żeby przedmiot był trudny do wykonania w konfiguracji ze starym hotendem i ze wzmocnionym chłodzeniem. Każda z 40 warstw składających się na gotowy wydruk miała ok. 17 sekund na przestygnięcie. Przy wydłużaniu tego czasu wydruki wychodziły lepiej, przy skracaniu – zniekształcenia powierzchni stawały się dużo większe.

Przy tych wydrukach widać przede wszystkim ogromny wpływ mocy chłodzenia. Jednak sam nowy hotend też wypadł tutaj na plus. Jeśli chodzi o 2 wydruki wykonane przy starym chłodzeniu, w przypadku użycia Bulleta na krótkim fragmencie powierzchnia przedmiotu jest całkiem gładka (mniej więcej z tyłu – od strony nawiewu), również opadanie filamentu na skośnych ściankach jest zauważalnie mniejsze.

Większą różnicę między hotendami widać na wydrukach ze wzmocnionym chłodzeniem. Na przedmiocie wykonanym z Bulletem zaburzenia powierzchni nadal występują, jednak są już naprawdę niewielkie.

Podsumowanie

Warto zaznaczyć, że w testach nie chodziło o uzyskanie najlepiej wykonanych wydruków, ale o sprawdzenie różnic między starym a nowym hotendem, z zastosowaniem zarówno oryginalnego, jak i wzmocnionego chłodzenia. W wielu przypadkach zmniejszenie szybkości lub druk wielu obiektów naraz tak, żeby miały więcej czasu na przestygnięcie, pozwoliłby uzyskać dużo lepsze wyniki końcowe.

Z wyjątkiem wypełnienia w testerze CtrlV, na wszystkich wybranych modelach testowych hotend Bullet wypadał nieco lepiej od Budaschnozzle. Osobiście spodziewałem się nieco większych różnic, jednak biorąc pod uwagę, że Prime w ogóle dość dobrze drukuje, taki dodatkowy krok w kierunku lepszych wydruków jest bardzo pozytywną rzeczą. Mając do wyboru kupno drukarki z Budaschnozzle lub z Bulletem, warto wziąć to pod uwagę.

Jeśli chodzi natomiast o osoby, które posiadają Prime’a z Budaschnozzlem i zastanawiają się nad upgradem – to dobrze jest wcześniej rozważyć wszystkie za i przeciw. Wymiana tego elementu to aż/tylko 6% ceny drukarki (250 zł brutto), do czego dochodzi dodatkowy czas potrzebny na wykonanie takiej modernizacji oraz późniejszą kalibrację. Wymianę można z pewnością zlecić serwisowi Monkeyfab, jednak będzie się to wiązało z dodatkowymi kosztami. Chcąc uzyskać lepszą jakość wydruków, dużo lepiej moim zdaniem będzie na początek poprawić ich chłodzenie – tu odsyłam do opisywanego wcześniej wzmocnionego nawiewu.

IMG_20150908_202950


O autorze

ARTYKUŁY POWIĄZANE
  • Adrian Fałkowski

    Też trochę walczyłem z Bullet hotendem. Aktualnie leci 15h wydruk, zobaczymy co z tego wyjdzie.

    Odnośnie chłodzenia, jeśli te swoje i tak nie ustawiasz na pełnej mocy, to zastanawiam się czy dałyby radę tanie wentylatory tego typu: http://allegro.pl/wentylator-bestfan-40x40x10mm-12v-bardzo-wydajny-i5143783341.html
    Zawsze przyjemniej dla portfela niż 80zł.

    • Krzysztof Matusiewicz

      Swoje wentylatory dość często ustawiam na 100%, chyba że drukuję proste rzeczy – wtedy wybieram tryb auto, gdzie moc jest ustalana między 30 a 100% w zależności od geometrii / czasu druku warstwy. Wiatraki pracujące pełną parą trochę hałasują, ale myślę że warto zainwestować w bardziej wydajne i mieć później możliwość regulacji mocy.

  • c64

    Napisałeś że brzegi na nowym hotendzie wyszły ładniejsze. Może w starym dysza jest już zużyta.

    • Krzysztof Matusiewicz

      Jest to możliwe. Niestety nie znam odpowiedzi na pytanie, w jakim stopniu hotend i dysza ulegają zużyciu podczas eksploatacji drukarki i jak to wpływa na wydruki.

      • c64

        Dysze są z mosiądzu a ten najtwardszy nie jest. Z czasem średnica się zwiększa i niestety nie centrycznie. Jeśli stara dysza miała około pół roku to już pewnie była częściowo zużyta.
        Czemu wentylator odwrotnie przykręciłeś?

        • Krzysztof Matusiewicz

          Mogę powtórzyć wydruki testowe za pół roku i zobaczyć czy coś się zmieniło :) Ale masz rację, że jest to czynnik którego nie uwzględniłem w tych testach.

          Wentylator jest standardowo w Prime’ach przykręcany w ten sposób. Jeśli chodzi o wydajność chłodzenia to raczej nie ma znaczenia czy wieje w jedną czy w drugą stronę, a tak jego łopatki są chronione przed wsadzeniem w nie palców.

          • c64

            Wentylator ma większą wydajność kiedy wieje na obiekt niż jak zasysa z niego powietrze.

          • Krzysztof Matusiewicz

            Właściwie dlaczego?

          • c64

            Właściwie to wentylator się kręci tak samo ale efektywność chłodzenia jest diametralnie różna.

          • Krzysztof Matusiewicz

            A jakieś uzasadnienie? Intuicyjnie wydaje się że strumień powietrza będzie tak samo silny, bez względu na kierunek wiania.

          • c64

            Wczoraj i dziś próbowałem znaleźć potwierdzenie tych informacji, jednak nic nie znalazłem. Mimo to pamiętam jak kiedyś czytałem o wydajności chłodzenie procesora z wentylatorem zamontowanym właściwie i odwrotnie. W drugim przypadku temperatura procesora była wyższa.
            Tak na szybko można to wyjaśnić w ten sposób że jeśli wentylator dmucha na radiator to w zasadzie robi to równomiernie, gdyż świeże powietrze nie ma utrudnionego dopływu. Przy wyciąganiu powietrza z radiatora ciężko przewidzieć jak to nastąpi. Na pewno wentylator zassie powietrze po najniższej linii oporu, czyli nie koniecznie z przestrzenie radiatora.

          • Krzysztof Matusiewicz

            Brzmi rozsądnie. Też o tym chwilę myślałem i wydaje mi się że może być tak jak piszesz. Kiedy wiatrak wieje na radiator, to zimne powietrze uderza w niego, dochodząc do końca wszystkich jego szczelin. A gdy wentylator zasysa powietrze, to może on iść właśnie po najniższej linii oporu, prześlizgując się tam gdzie jest najłatwiej.

            Z tego co rozmawiałem z Monkeyfab to chłodzenie hotendu i tak jest wystarczająco mocne z tym wentylatorem, obojętnie jak przykręconym. Choć można by spróbować ustawić go odwrotnie (tj. tak żeby wiał na radiator) ale dać mu mniejsze napięcie zasilania. Drukarka będzie pracować trochę ciszej. Trzeba by zrobić trochę testów żeby upewnić się, że nie odbije się to na jakości druku.

          • Paweł

            Trochę jak z chuchaniem i dmuchaniem. Płuca są cały czas tak samo wydajne, ale jak chuchasz to ręce ogrzejesz a jak dmuchasz to ochłodzisz ten uderzony palec ;).

Ostatnie komentarze