Consertar Motor de Passo de Impressora 3D: Guia Passo a Passo

Embora ache que sei me virar numa impressora 3D, sempre me assusta quando falha por potencial problema de hardware. Em contraste com mudar configuração obscura no fatiador, meu coração pula quando lido com peças mecânicas e elétricas.

Mais cedo ou mais tarde, terá de lidar com motor de passo a não funcionar corretamente. Se é como eu, prefere pesquisar antes de tentar coisas potencialmente irreversíveis. Embora vamos aprofundar cada causa, estas são as mais comuns para motor de passo não funcionar:

O motor de passo de uma impressora 3D pode não funcionar por corrente elétrica insuficiente, perda de continuidade na fiação ou conector, ou driver do motor de passo ou placa de controlo defeituosos.

Claro que este resumo breve não ajuda a resolver o problema, então vamos começar!

Como consertar motor de passo que não se move

Quando se trata de hardware não funcional, o caminho recomendado é ir do mais simples para o mais complexo. Inútil verificar firmware ou modificar configurações avançadas se não verificamos primeiro se a máquina está ligada. Embora pareça óbvio, a maioria dos problemas resolve-se com verificações triviais e básicas. Com motores de passo, não é exceção.

Antes de rastrear o problema que impede o motor de mover, faço uma pergunta: o problema é causado pelo próprio motor de passo?

Muitos utilizadores não sabem (e por que haveriam?), mas o firmware da impressora impede o motor do extrusor de mover quando o hotend está frio. Isso significa que antes de tentar movê-lo, deve pré-aquecer o hotend acima do mínimo (recomendo 200°C, por segurança).

Sabendo isto, vamos consertar esse motor irritante!

Motor de passo não recebe corrente elétrica

Primeiro, verifique se o motor recebe corrente. Não precisa de multímetro ou ferramenta especial, ligue a impressora e tente mover os motores pelo menu.

Em impressoras tipo Marlin, selecione "Prepare" → "Move axis" e selecione o eixo do motor que não funciona. Ordene movimento suficientemente longo, como 150 mm nos eixos X/Y, ou 100 mm no Z. Se durante o movimento consegue mover o motor com a mão, significa que o campo magnético não está a ser gerado no motor, necessário para o seu funcionamento. Como o campo é gerado por corrente elétrica, é provavelmente problema de energia.

Verifique a tensão da fonte com multímetro. Algumas impressoras funcionam a 12V, outras a 24V. A leitura deve ser estável. Se os terminais da fonte não entregam tensão necessária, componentes falharão. Substitua a fonte se necessário.

Feito isso, certifique-se que as fichas de ligação do motor estão corretamente conectadas e verifique se não há pinos dobrados. Teste continuidade de cada fio com multímetro (o vídeo abaixo mostra como). Falha em qualquer fio resulta em motor não funcionar. Se encontrar fio que não passa teste de continuidade, substitua o conector.

Verifique a placa do driver do motor de passo

O próximo passo para encontrar a causa é verificar o driver. Tipicamente usa-se Pololu A4988. Esta pequena placa regula a potência do motor de passo e serve de ligação entre placa de controlo e motor.

Tente mover o driver para outra ficha e veja se o problema passa para o motor onde ligou esse driver. Tenha muito cuidado ao conectar, pois os pinos devem estar orientados corretamente (procure pino "Enable" no driver e na placa e alinhe-os). Colocar ao contrário queima driver ou placa.

Se o problema era o driver, substitua por igual ou equivalente. Existem modelos mais silenciosos e duradouros, mas são muito mais caros que o driver A4988.

Agora verifique a placa de controlo. Impressoras RepRap usam frequentemente combinação Arduino Mega + Ramps por serem mais baratas e fiáveis. Precisará de outra placa para testar se o problema persiste.

Como consertar motor de passo barulhento/que faz "clique"

Aumente tensão do driver para obter binário necessário

Quando motor de passo tem de gerar binário muito grande (maior que o que consegue), para de mover, mas o campo magnético continua a exigir que o eixo gire. Isto ouve-se como um ou mais "cliques" no motor.

Como a placa não tem feedback sobre posição do extrusor, a impressão continua como se nada fosse e o passo é "perdido". Isto produz deslocamento de camadas no objeto, ou setores sem filamento depositado quando o motor que perde passos é o do extrusor.

A causa mais comum de perda de passos nos eixos de movimento é tensão baixa no driver do motor. Para aumentar, os drivers têm pequeno potenciómetro no topo. Com chave de fendas de ponta cerâmica, gire o potenciómetro no sentido horário. Simultaneamente, leia a tensão com multímetro.

A tensão necessária varia por impressora, tipo de motor e carga. Eixos Z e extrusor frequentemente requerem mais tensão. Alguns fazem cálculos para determinar tensão segundo motor, mas na minha experiência deve ser feito empiricamente, aumentando até operação fiável.

Outras causas comuns

• Falta de lubrificação nas guias: faz o movimento exigir maior binário.
• Tensão excessiva nas correias: a correia puxa fortemente o eixo do motor, tensionando-o desnecessariamente. Correias devem ser relativamente apertadas, mas não exagere.
• Temperatura de extrusão baixa: se filamento não está quente o suficiente, não flui suavemente pelo hotend, aumentando pressão necessária para extrusão. Torre de temperatura é o melhor teste para estabelecer temperatura ótima.
• Falha no arrefecimento do barrel: se calor "sobe" pelo barrel, amolece o filamento. A parte superior deve atuar como pistão, então deve ser o mais fria possível. Quando falha, motor força mais, perdendo passos e gerando entupimento no bico. Radiador e/ou ventoinha podem ajudar.
• Velocidade definida excessiva: aceleração requerida do motor deve estar dentro das capacidades. Quando falha, perde passos. Eixos X/Y são os mais afetados.
• Backlash no eixo: se correia frouxa ou sistema de guias permite folga, primeiros passos na mudança de direção perdem-se, distorcendo o objeto.
• Sobrecarga do driver: Drivers lidam com correntes grandes, precisam dissipar muito calor. Radiadores de alumínio são geralmente presos ao chip principal. Quando calor excessivo, driver falha e sintoma frequente é perda de passos. Para evitar, recomendo ventoinha de arrefecimento apontada diretamente aos drivers.

Outras perguntas frequentes

Motor de passo pode aquecer demasiado?

Se tocar nos motores durante impressão longa, notará que ficam bastante quentes. Acontece porque parte da potência gerada transforma-se em energia mecânica e outra perde-se como calor.

A carcaça e componentes internos aguentam muito calor, mas se temperatura máxima excedida, podem danificar-se.

A temperatura máxima de operação está sempre na folha de dados do modelo. Embora valores variem, geralmente está entre 70°C-100°C.

Como regra prática, se não consegue tocar no motor, está claramente demasiado quente. Embora relativo, é bom ponto de partida. Regule tensão nos drivers num ponto médio onde operação é esperada mas sem aumentar temperatura demais.

Quando tiver boa configuração, recomendo anotar valores para cada motor. Se precisar substituir driver, não terá de refazer teste.

Motores de passo requerem manutenção?

Motores de passo são isentos de manutenção. Não é necessário detalhar, mas ao contrário de motores DC comuns, não têm escovas nem peças em contacto que se desgastem. Apenas mantenha livre de poeira e sujidade. Se usa laca para melhorar adesão, cubra todas as peças eletrónicas antes de pulverizar.

Como substituir motor de passo

Se chegou aqui sem encontrar o problema, o motor está provavelmente avariado e precisa substituição. Para isso, importa saber que a designação NEMA 17 (mais usada em impressão 3D) refere-se apenas à distribuição dos furos roscados de montagem. Dentro desta gama, há inúmeras variantes que podem ou não corresponder às especificações necessárias.

Antes de comprar motor novo, verifique com fabricante da impressora as especificações:

• Tensão de operação
• Binário
• Graus de rotação por passo (número de passos por revolução)
• Altura do motor (para garantir que cabe no mesmo lugar do anterior)

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