Como melhorar as impressoras 3D FDM de baixo custo

Até poucos anos atrás, as únicas alternativas para se iniciar no mundo da impressão 3D eram adquirir uma impressora comercial doméstica, cujo custo em muitos casos era inacessível, ou adquirir as peças e componentes necessários para montar uma impressora 3D impressora do projeto RepRap , seja em kit ou separadamente. Esta última opção era realmente acessível, mas exigia alto conhecimento e experiência em montagem, programação e calibração para obter bons resultados. Isso foi uma barreira significativa para muitos usuários cujo objetivo era apenas iniciar no processo de impressão 3D e não no processo de construção e calibração de impressoras 3D.

Imagem 1:Impressora RepRap Mendel. Fonte:reprap.org

No entanto, isso mudou. Atualmente é possível comprar impressoras 3D FDM pré-montadas e pré-configuradas a preços realmente baixos . Marcas como Creality, Tevo, Anycubic, Artillery ou Geeetech produzem impressoras simples e prontas a usar com preços abaixo dos 500€ e em alguns casos até abaixo dos 300€.

Grande parte deste tipo de impressoras 3D são normalmente equipamentos de muito baixa qualidade , com falhas comuns e em muitos casos praticamente inutilizáveis, porém, existem alguns modelos que alcançaram excelente custo-benefício e monopolizam as boas críticas nas redes sociais.

Impressora Image 2 Ender 3. Fonte:creality3dofficial.com

Modelos como o Ender 3 e o CR-10s da Creality ou o Sidewinder X1 da Artillery tornaram-se a porta de entrada para o mundo da impressão 3D para muitos usuários e, embora possam ser opções ideais para começar, em breve muitos usuários começam a ser ciente das limitações deste tipo de impressoras.

Redução de custos e limitações.

Apesar da boa relação qualidade/preço de algumas destas impressoras 3D, é inevitável que, para obter preços tão baixos, seja necessário sacrificar a qualidade de determinados componentes.



Em geral, os principais pontos fracos dessas impressoras são os seguintes:

• A qualidade e estabilidade do quadro.
• A qualidade das bases de impressão.
• O hotend.
• A extrusora.

Alguns proprietários deste tipo de impressora, que desejam dar o salto para impressões mais complexas ou materiais mais avançados, descobrem que sua impressora 3D não é capaz de atingir as temperaturas certas ou que sua extrusora não consegue puxar corretamente um flexível materiais . Nestes casos, surge a dúvida entre dar o salto para uma impressora de maior qualidade, com o elevado investimento envolvido, ou abrir mão de outros tipos de materiais e contentar-se com a qualidade atual.

Imagem 3:E3D original e bocal clone. Fonte:Hackaday.com

No entanto, existe uma solução intermediária: tente melhorar os pontos fracos e atualizar certos componentes principais da impressora com outros de alta qualidade como os usados ​​em impressoras de última geração. Desta forma, a qualidade de impressão pode ser substancialmente melhorada e a gama de materiais disponíveis pode ser ampliada.

A qualidade e estabilidade do quadro ou estrutura

Em geral, os quadros dessas impressoras costumam ser leves e em alguns casos não muito robustos . Isso é especialmente pronunciado nos mais econômicos , onde em muitos casos se abusa do uso de componentes estruturais plásticos.

Imagem 4:Geeetech i3. Fonte:geeetech.com

Isso implica que é impossível atingir altas velocidades e acelerações sem causar vibrações que afetam a qualidade de impressão . Talvez este seja um ponto fraco menos importante, já que, conhecendo a limitação de velocidade de cada impressora 3D e mantendo a velocidade de impressão abaixo, as vibrações serão quase inexistentes e a qualidade de impressão boa . Também é possível melhorar a robustez da impressora 3D utilizando peças impressas ou melhorar a estabilidade ancorando a impressora 3D a uma base sólida que minimize as vibrações.

Qualidade da mesa de impressão

Nem sempre maior significa melhor. Quanto maior o volume de impressão em uma impressora, mais importante é usar componentes de alta qualidade . Talvez onde isso possa ser visto com mais clareza seja na doca de impressão. Atualmente, muitas dessas impressoras incluem uma base feita de uma folha de alumínio de 2 ou 3 mm de espessura com uma folha de plástico em sua superfície. Enquanto em uma base com menos de 25 cm, o nivelamento da placa de alumínio geralmente é muito bom , emimpressoras 3D de grande formato com bases de 40 cm ou 50 cm as bases geralmente apresentam pouca planicidade , especialmente naqueles com espessura inferior a 4 ou 5 mm. Neste caso, mesmo que estejam perfeitamente nivelados, normalmente aparecem problemas de aderência ou impossibilidade de impressão em toda a base.



O mais aconselhável é ser realista sobre o tamanho de impressão que precisaremos antes de comprar uma impressora e optar pelo menor tamanho que atenda às nossas necessidades. Na maioria dos casos, uma base de 20 cm x 20 cm ou 25 cm x 25 cm é mais que suficiente.

No entanto, há momentos em que uma impressora de grande formato é realmente necessária ou até mesmo encontramos uma base pequena que tem pouca planicidade . Nestas situações a solução é bastante simples e barata. Para melhorar uma base de baixa qualidade, você pode comprar um cristal do tamanho da nossa base e colocá-lo diretamente em cima da base . Os cristais geralmente têm um nivelamento quase perfeito , muito superior às bases de alumínio. Além disso, para obter a base perfeita, podemos colocar uma folha original ou PEI Buildtak em sua superfície que garantirá a melhor aderência das peças.

Imagem 5:Base de aderência BuildTak. Fonte:Buildtak.com

Outra opção muito interessante para melhorar as bases de impressão até 310 mm, é instalar uma base magnética de alta qualidade como a BuildTak FlexPlate ou a base Ziflex . Esses tipos de bases não só melhoram a planicidade e a aderência da base original, como também facilitam a remoção de peças impressas.

Imagem 6:Base flexível Ziflex. Fonte:Zimple3D.com

O Hotend

A maioria dessas impressoras usa clones de baixa qualidade de hotends de marca como o E3D V6 e o ​​vulcão E3D. Embora esteticamente possam parecer iguais, internamente não têm nada a ver . Ao contrário dos hotends V6 originais, esses hotends clones não são totalmente metálicos , mas o filamento é acionado por um tubo de PTFE de baixa qualidade. Isto, juntamente com o facto de o arrefecimento dos hotéis não ser em muitos casos o ideal, implica que estas impressoras se limitem a imprimir materiais com temperaturas de impressão inferiores a 260 ºC . Além disso, a probabilidade de atolamentos e Heat Creep é multiplicada em comparação com um hotend de alta qualidade.

Imagem 7:V6 original vs clone. Fonte:spiritdude.wordpress.com

Outras impressoras como a Creality usam seu próprio hotend , e embora seja um componente de boa qualidade, não deixa de ser um modelo básico limitado à utilização de materiais com temperaturas de impressão inferiores a 255 ºC.

Imagem 8:Hotend original da criatividade. Fonte:creality.com

Atualizando o hotend de uma impressora barata pode ser uma das melhorias mais importantes que podem ser feitas, no entanto, também pode ser uma das mais complexas . Quando o hotend serial é um clone de uma das marcas reconhecidas como E3D ou Slice Engineering, a melhor opção é simples e consiste em substituí-lo por seu equivalente original . Isto não só implica a melhoria da utilização de um hotend de alta qualidade, mas também abre a porta para ter todas as peças de reposição e acessórios de cada ecossistema , algo de grande importância a longo prazo se você quiser avançar no mundo da impressão 3D . Neste caso, a única complicação é a necessidade de modificar o firmware da impressora quando o termistor for substituído . É importante saber se a impressora que queremos atualizar permite modificações de firmware, caso contrário será necessário fazer a manutenção do termistor serial.

Nos casos em que o hotend é autoprojetado, o processo pode ser complicado . Na ausência de um equivalente de alta qualidade que permita uma substituição fácil, pode ser necessário reprojetar e produzir novas peças para acomodar um hotend E3D ou Slice Engineering. Este processo pode ser muito complicado para muitos usuários.

Imagem 9:Adaptação do mosquito a um Ender 3. Fonte:thingiverse.com/brotherchris

No entanto, isso é simplificado para os usuários de impressoras Creality 3D e outras impressoras 3D usando o mesmo hotend, como Tevo Tornado, TronXY X5S, Alfawise U20 ou Lotmaxx SC-10.



A marca americana MicroSwiss desenvolveu um hotend totalmente em metal de alta qualidade totalmente compatível com o hotend Creality. Este hotend permite imprimir facilmente filamentos com temperaturas até 285 ºC , consiste em um quebra-quebra de titânio de grau 5 , um dissipador de alta qualidade e um bocal de latão niquelado . Além disso, oferece uma ampla gama de bicos compatíveis em vários materiais e diâmetros .

Imagem 10:MicroSwiss Hotend All Metal para impressoras Creality. Fonte:Microswiss.com

Extrusora

Muitas dessas impressoras usam clones de extrusora de alta qualidade , no entanto, como no caso anterior, embora a aparência seja semelhante, o desempenho é muito inferior. Atualizar a extrusora é provavelmente a melhoria mais importante, junto com o hotend , e aquele que mais pode afetar a qualidade final da impressão . Por outro lado, em muitos casos pode ser o mais complexo e o que exige mais investimento.

Aqui podem ocorrer três situações:

• Impressoras de extrusão direta
• Impressoras extrusoras Bowden
• Impressoras extrusoras Bowden convertidas em diretas

Impressoras com extrusora direta.

Este caso é semelhante ao dos hotends. Se a impressora tiver um clone de uma marca reconhecida, como Titan Aero ou Bondtech BMG, a melhor opção é seu equivalente original. No entanto, neste caso, você deve ter mais cuidado e verificar se há compatibilidade . Ao contrário dos hotends, onde na maioria dos casos as dimensões são as mesmas do equivalente original, os extrusores podem ter diferenças de projeto que impossibilitam a substituição direta. A maioria das marcas como E3D ou Bondtech fornecem planos e medidas de suas extrusoras em suas páginas da web, e também é fácil encontrar modelos precisos dessas extrusoras nos principais repositórios de arquivos 3D. Recomenda-se medir o extrusor da impressora 3D e compará-lo com o original para garantir que pode ser facilmente substituído.

Imagem 11:Clone do Titan Aero. Fonte:Aliexpress.com

Quando a extrusora tiver desenho próprio, será necessário adaptar o carro da impressora . Os projetos podem ser encontrados nos principais repositórios de arquivos 3D para adaptar extrusoras de qualidade como a Titan Aero para as impressoras mais comuns como alguns da Creality. Caso seja necessário projetar um novo carro, pode ser uma boa opção substituir o extrusor original pelo novo E3D Hemera, seu sistema de montagem T-Slot integrado facilita a integração em qualquer impressora.

Vídeo 1:Sistema de montagem E3D Hemera. Fonte:e3d.com

De qualquer forma, alterar o extrusor em muitos casos implica modificar os passos por mm no firmware , por isso devemos ter certeza de que podemos fazê-lo. Caso não seja possível modificar permanentemente a assinatura da impressora, o M92 O comando deve ser adicionado no gcode de impressão com a configuração de etapa apropriada.

Impressoras extrusoras Bowden.

Este é provavelmente o caso mais simples . Estando fixo em um ponto, fazer um suporte adaptado para uma extrusora específica é muito fácil. Nesse caso, a melhor opção é substituir a extrusora padrão por uma Bondtech BMG original.



Para a maioria dos proprietários de impressoras Creality e Tevo Tornado o processo é ainda muito mais fácil. A Bondtech tem uma versão de sua renomada BMG especialmente adaptada para essas impressoras.



Figura 12:Extrusora Bondtech para impressoras Creality. Fonte:Bondtech.com

Como no caso anterior, pode ser necessário modificar a configuração de passos por mm do firmware.



De qualquer forma, trocando ou não o extrusor, o que sempre deve ser atualizado é o tubo Bowden. Substituir o tubo de PTFE padrão por um Capricorn XS é uma modificação simples, barata e muito mais importante do que você pensa . Ter um tubo Bowden com diâmetro interno estreito e baixo atrito melhora muito a precisão e a consistência da extrusão . Se combinarmos uma extrusora Bondtech BMG com um tubo Bowden Capricorn XS, obteremos um dos melhores sistemas Bowden que existem atualmente no mercado.

Imagem 13:Tubo de PTFE atual vs Capricorn XS. Fonte:Captubes.com

Impressoras extrusoras Bowden convertidas para diretas

Na maioria dos casos, é a opção mais complexa . Além da necessidade de redesenhar completamente o carro para caber em um extrusor direto e modificar o firmware para adaptar os passos por mm, ao modificar a posição do extrusor é necessário estender o cabo do motor.

Para os usuários de impressoras bowden, é a melhor atualização possível, embora possa ser um processo muito complexo, reservado apenas para os usuários mais experientes.

No entanto, como nos casos anteriores, os usuários das impressoras Creality têm várias opções para realizar essa conversão de maneira rápida e fácil, graças à Bondtech e à Microswiss . Atualmente existem três extrusoras diretas compatíveis com as impressoras Creality:

MicroSwiss

MicroSwiss além de suas impressoras Hotend All Metal for Creality, também oferece uma extrusora DDG de alta qualidade . É um leve extrusora totalmente em alumínio usinado . É compatível com o hotend original da Creality , porém a melhor opção para tirar o máximo proveito da impressora é combiná-la com o renomado MicroSwiss Hotend All Metal . A instalação desta extrusora é muito simples e requer poucos passos, além de ser a opção mais econômica.

Imagem 14:Extrusora MicroSwiss para Creality. Fonte:Microswiss.com

Bondtech DDS

É uma das opções mais profissionais e completas. Consiste em uma cabeça completa composta por uma extrusora Bondtech BMG e um hotend V6 original . Tudo completamente montado e conectado . Esta atualização permite que você tenha uma extrusora direta com alguns dos melhores componentes atualmente no mercado , com a vantagem de poder instalá-los de forma fácil e rápida. Além disso, permite a utilização de todos os componentes do sistema V6 , mais completo que o Mk8 que vem de série. Neste caso também é necessário modificar os passos por mm do motor extrusor no firmware e os parâmetros do termistor .

Imagem 15:Extrusora DDS para impressoras Creality. Fonte:bondtech.com

Bondtech DDX

É o novo extrusor direto para impressoras Creality . É a opção mais versátil das três . Como o anterior, é baseado em uma extrusora Bondtech DDX adaptada , mas neste caso não incorpora o hotend, mas é compatível diretamente com o próprio Creality . Além disso, permite utilizar os renomados hotends Slice Mosquito e Copperhead através de um kit de adaptação . Combinado com qualquer um desses dois hotends, é provavelmente um dos sistemas de extrusão direta mais avançados disponíveis atualmente , semelhantes aos encontrados em muitas impressoras profissionais.

Imagem 16:Extrusora Bondtech DDX. Fonte Bondtech.com

Para muitos usuários de impressoras de baixo custo que desejam progredir explorando novos materiais ou melhorando a qualidade de suas impressões, atualizar certos componentes de sua impressora pode ser a melhor opção sem ter que fazer o investimento de adquirir um semi-profissional ou impressora 3D profissional. Simplesmente atualizar a extrusora e a montagem do hotend pode melhorar consideravelmente a qualidade, bem como experimentar materiais que antes eram inviáveis ou use bicos novos com diâmetros de 0,25 mm a 1,5 mm.

Essas opções são especialmente interessantes para os proprietários de impressoras da marca Creality, pois possuem a maior gama de opções, bem como a melhor compatibilidade.

Como escolher o hotend correto Extrusão direta e sistemas Bowden