Melhores Sensores de Nivelamento de Base para Impressoras 3D: Precisão, Durabilidade e Versatilidade

Se é como eu e está farto de ter de nivelar a base manualmente a cada duas impressões (não exatamente, se tiver as atualizações certas provavelmente pode safar-se nivelando uma vez por mês), então pode considerar obter um sensor de nivelamento de base para ajudar!

Existem alguns tipos diferentes e vou falar sobre eles neste artigo, bem como dar uma visão geral de quais são mais versáteis, precisos, duráveis, etc., e também darei a minha opinião sobre qual acho que a maioria das pessoas deve escolher.

Então, sem mais demoras, vamos começar!

O que faz o nivelamento automático de base?

A base de uma impressora 3D não costuma ficar nivelada por muitas impressões e terá de a nivelar manualmente de vez em quando. Isto acontece geralmente com impressoras mais baratas como a Ender 3, e embora possa trocar os parafusos de nivelamento e aumentar o tempo que a base fica nivelada, geralmente terá de a ajustar manualmente de vez em quando.

Ter uma base de impressão devidamente nivelada é provavelmente o fator mais importante para obter uma impressão bem-sucedida que adira bem à base, pois acertar a primeira camada é o que geralmente faz ou estraga a sua impressão.

Felizmente, algumas impressoras têm uma funcionalidade integrada chamada nivelamento automático de base que garante que sempre que uma nova impressão começa, a distância entre a base de impressão e o bico é definida automaticamente para a altura perfeita, garantindo que cada impressão adere à base corretamente sem também ficar demasiado espremida.

Impressoras 3D com esta funcionalidade de auto-nivelamento têm um sensor localizado perto da ponta da cabeça de impressão que mede a distância entre a base de impressão e o bico em pontos específicos antes do processo de impressão sequer começar.

A impressora usa então esta informação para ajustar a distância entre o bico e a base em toda a superfície, criando uma espécie de "mapa topográfico" da base de impressão, ajustando a posição Z do bico para seguir a superfície de construção de forma mais consistente.

A grande vantagem é que se tiver uma impressora que não vem com este tipo de sensor, pode instalar um você mesmo e nunca mais ter de nivelar a base manualmente.

O nivelamento automático de base também ajuda muito se tiver uma placa de construção ligeiramente empenada, o que acontece com muitas impressoras, pois moverá o bico para cima ou para baixo dependendo de onde a placa de construção está empenada.

Tipos de Sensores

Os sensores de nivelamento automático de base vêm em todas as formas, tamanhos e custos. Vamos discutir os diferentes tipos de sensores, entender a sua tecnologia e comparar os seus prós e contras para ajudar a descobrir a melhor opção para si, pois alguns funcionam bem na maioria dos tipos de superfícies de construção enquanto outros não.

Capacitivo

Um sensor capacitivo é um sensor sem contacto que funciona medindo a capacitância, que é quanta energia o condensador pode armazenar, que muda quando a sua face de deteção é colocada perto de um objeto.

Um sensor capacitivo é um dos sensores mais rápidos que existem, e funciona em superfícies metálicas e não metálicas e até transparentes como vidro, pois pode detetar qualquer superfície desde que a sua constante dielétrica seja maior que a do ar.

A desvantagem de optar por um destes tipos de sensores é que são altamente sensíveis a mudanças de temperatura, humidade e tipo de superfície de construção. Qualquer ligeira mudança nestes três afetará a sua distância de deteção e, portanto, o nível da base.

Imprimo com superfície de vidro 99% do tempo, então este tipo de sensor funciona bem para mim, mas se for alguém que precisa de trocar constantemente a superfície de construção, não recomendaria este tipo de sensor.

Indutivo

Um sensor indutivo é um sensor sem contacto que funciona no princípio da indutância elétrica. Em termos simples, produz um campo magnético que muda quando a sua face de deteção é colocada perto de um objeto metálico (acho que já adivinhou que este só funcionará em superfícies metálicas).

Semelhante aos sensores capacitivos, o z-offset dos sensores indutivos também precisa de ser ajustado para compensar mudanças de temperatura e humidade, razão pela qual usar uma câmara não é realmente recomendado. No entanto, se tiver a impressora a correr num espaço aberto, os sensores indutivos parecem funcionar bastante bem.

Sensor Físico de Efeito Hall

Um sensor físico de efeito Hall tem um pino de êmbolo plástico retrátil (contendo um íman) e um sensor de efeito Hall.

Para detetar superfícies, o sensor tem de fazer contacto físico com elas, o que retrai o pino plástico resultando em mudança no campo magnético. Esta mudança é captada pelo sensor de efeito Hall que a expressa em volts.

Este sensor permanece inalterado por mudanças de temperatura e humidade, mas é consideravelmente mais lento que os dois sensores anteriores pois tem partes mecânicas móveis que são extremamente simples, portanto menos propensas a falhar ou quebrar, e até as sondas plásticas duram muito tempo pois são desenhadas para dobrar e não quebrar.

O BLTouch é um destes tipos de sensores, e a razão pela qual é tão popular é porque funciona em todas as superfícies e porque a temperatura não o afeta. Recomendo fortemente a maioria das pessoas a optar por este tipo de configuração.

Sensor IR (Infravermelho)

Um sensor infravermelho (IR) é um dispositivo eletrónico que mede e deteta radiação infravermelha no seu ambiente circundante. Quando um objeto se aproxima do sensor, a luz infravermelha do LED reflete no objeto e é detetada pelo recetor.

É um pequeno sensor sem contacto que pode ser usado para detetar imperfeições em superfícies metálicas e não metálicas e também pode funcionar em superfícies de vidro, mas um suporte mate é recomendado.

Ao contrário dos sensores capacitivos e indutivos, este tipo de sensor mede a altura até à superfície superior de uma base de vidro, não a distância até uma placa de apoio, e é ideal para uso onde o espaço é restrito, como sob o efetor de uma impressora delta.

Sensor Piezo

Um sensor Piezo é um sensor de contacto, semelhante a um Sensor Físico de Hall, que é ou anexado ao próprio bico ou também pode ser colocado sob a base de impressão (geralmente usado com impressoras Delta e muito menos comum).

Funciona no princípio da piezoeletricidade (a carga elétrica produzida em certos materiais sólidos quando experimentam pressão) e isso pode ser medido como uma voltagem proporcional à pressão.

Sensores Piezo são muito precisos e exatos, especialmente o montado no hotend, e podem ser usados com qualquer superfície de impressão incluindo Printbite, PEI, Buildtak, Vidro, Alumínio, etc.

Duet3D Smart Effector

O Duet 3D Smart Effector é apenas para impressoras delta e permite que o hotend da impressora seja usado como sonda Z para calcular com precisão a distância entre o bico e a base, cuidando de quaisquer imperfeições na superfície.

Também simplifica a cablagem de componentes do hotend (termistor, ventoinhas e cartucho de aquecimento).

Qual é mais preciso?

Sensores capacitivos, indutivos e de efeito Hall físico são bastante semelhantes em termos de precisão geral, com o sensor capacitivo sendo ligeiramente pior. Duet 3D smart effector, sensor IR e sensor Piezo montado no hotend são todos um pouco mais precisos, com o Piezo montado no hotend sendo o mais preciso.

No entanto, o Duet 3D smart effector é apenas compatível com impressoras delta, então se estiver a usar uma impressora Cartesiana ou Core X/Y não poderá usá-lo.

Como acabei de mencionar, o sensor capacitivo não é recomendado se precisar de precisão porque é o de menor precisão comparado aos outros da lista.

No entanto, recomendaria o sensor de efeito Hall físico (BLTouch, etc.) pois estes não se importam se a sua superfície de construção é vidro, magnética, etc. porque têm uma sonda que funciona mecanicamente, o que o torna o mais versátil.

Velocidade de Sondagem

Os sensores indutivos e capacitivos têm a maior velocidade de sondagem porque ambos são sensores sem contacto e não têm de sondar ou ciclar para cima e para baixo para fazer contacto físico com a base de impressão para obter a distância ideal.

Durabilidade

Todos os sensores são bastante duráveis. Em teoria, os que têm partes móveis, ex. sensor de efeito Hall físico, têm mais chance de falhar devido a desgaste, mas na realidade, os seus mecanismos são extremamente simples e as sondas são desenhadas para dobrar em vez de quebrar, tornando-os muito duráveis.

Na minha opinião, há maior probabilidade de ter de substituir a sua impressora antes de haver necessidade de substituir os sensores de nivelamento automático de base.

Versatilidade?

O sensor de efeito Hall físico é mais versátil que os sensores condutivos e indutivos porque deteta todas as superfícies e o seu Z-offset não é afetado por mudanças de temperatura e humidade.

Todos os sensores exceto o 3D duet smart effector, e ambos os tipos de sensores Piezo (montados no hotend e sob a base) têm uma sonda Z separada. A altura relativa do bico e da sonda Z variará se a cabeça de impressão inclinar enquanto se move no plano XY, o que levará a variações aparentes na altura de disparo com a posição XY. Monte a sonda Z o mais próximo possível do bico para minimizar este efeito.

Os sensores IR têm vantagem aqui pois são leves e pequenos o suficiente para serem montados mais perto do bico.

Melhor sensor de nivelamento automático para vidro

Sensores de efeito Hall físico são geralmente os sensores mais adequados para bases de vidro ou qualquer outra superfície não metálica (embora também funcionem extremamente bem com superfícies metálicas porque usam uma sonda física para medir a distância entre o bico e a base). A maioria dos sensores funciona bem com base de vidro exceto os indutivos, pois não conseguirão detetar o vidro.

EZABL

EZABL é um sensor capacitivo que oferece isolamento elétrico da motherboard, proteção contra thermal runaway e zero deriva de temperatura. Funciona com superfícies metálicas e não metálicas incluindo transparentes. A 65$, é um pouco caro mas o custo extra pode valer a pena.

Tem dois inconvenientes; terá de comprar o suporte do sensor separadamente ou imprimi-lo você mesmo, e para atualizar o firmware terá de usar Arduino IDE e carregá-lo via porta USB da impressora 3D, mas isto não deve ser problema para makers experientes pois é um dos sensores mais bem documentados e suportados atualmente disponíveis.

BLTouch

BLTouch é um sensor mecânico e é definitivamente o sensor de nivelamento automático de base mais popular, especialmente para a Ender 3. As suas versões mais recentes têm as seguintes três partes:

1. Microcontrolador integrado
2. Interruptor solenoide
3. Pino de pressão físico

As versões antigas tinham sensores de efeito Hall mas as mais recentes usam um interruptor solenoide em tandem com um microcontrolador para detetar superfícies quando o pino de pressão retrai. Pode detetar superfícies metálicas e não metálicas incluindo transparentes (isso é meio óbvio pois funciona mecanicamente, mas quis ter a certeza que recebeu a info). Custa cerca de 50$ e é adequado para iniciantes pois é fácil de instalar, e muitos vídeos instrutivos estão disponíveis online para o fazer.

Kit de Nivelamento UPtanium

O kit de nivelamento automático Uptanium oferece o melhor dos dois mundos. Tal como o EZABL, é um sensor capacitivo mas também como o BLTouch é adequado para iniciantes devido a instalação mais fácil. Isola-se eletricamente e deteta superfícies metálicas e não metálicas. Custa

O único inconveniente é que vende por cerca de 65$.

Uma Consideração Importante

Se a sua sonda Z é separada do bico, essencialmente todas as anteriormente mencionadas exceto o Smart Effector, e ambos os tipos de Piezo (montados no hotend e na base), então se a cabeça de impressão inclinar enquanto se move no plano XY, as alturas relativas do bico e da sonda Z variarão com a inclinação também, causando variações aparentes na altura de disparo com a posição XY.

Este efeito pode ser reduzido montando a sonda Z o mais próximo possível do bico, mas certifique-se o mais possível de que a sonda Z está instalada corretamente.

Conclusão

Para a maioria das pessoas, especialmente as novas no mundo da impressão 3D e que não têm muita experiência ou conhecimento de eletrónica e como instalar as sondas corretamente, recomendo o BLTouch pois é um dispositivo testado por muitas pessoas diferentes e que simplesmente funciona! Além disso, a instalação é super fácil comparada às outras.

Espero que esta informação tenha sido útil!

Tenha um ótimo dia!

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