Melhore Sua Impressora FDM Básica: Dicas Comprovadas para Impressões Superiores

Há poucos anos, as únicas alternativas para começar no mundo da impressão 3D eram adquirir uma impressora doméstica comercial, cujo custo era em muitos casos inacessível, ou adquirir as peças e componentes necessários para montar uma impressora 3D do projeto RepRap, seja em formato kit ou separadamente. Esta última opção era realmente acessível, mas exigia altos conhecimentos e experiência tanto em montagem, programação e calibração para obter bons resultados. Isso era uma barreira significativa para muitos utilizadores cujo objetivo era apenas começar 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 de 500 € e em alguns casos até abaixo de 300 €.

Uma grande parte deste tipo de impressoras 3D são geralmente equipamentos de muito baixa qualidade, com falhas comuns e em muitos casos praticamente inutilizáveis, no entanto, existem alguns modelos que alcançaram excelente relação qualidade-preço e monopolizam boas críticas nas redes sociais.

Imagem 2 Impressora Ender 3. Fonte: creality3dofficial.com

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

Poupança de custos e limitações.

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

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

• A qualidade e estabilidade da estrutura.
• A qualidade das bases de impressão.
• O hotend.
• O extrusor.

Alguns proprietários deste tipo de impressora, que querem dar o salto para impressões mais complexas ou materiais mais avançados, descobrem que a sua impressora 3D não é capaz de atingir as temperaturas certas ou que o seu extrusor não consegue puxar corretamente um material flexível. Nestes casos, surge a questão de dar o salto para uma impressora de maior qualidade, com o alto investimento que isso implica, ou renunciar a usar outros tipos de materiais e conformar-se com a qualidade atual.

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

No entanto, existe uma solução intermédia: tentar melhorar os pontos fracos e atualizar certos componentes-chave da impressora com outros de alta qualidade como os usados em impressoras de gama superior. Desta forma, a qualidade de impressão pode ser substancialmente melhorada e a gama de materiais disponíveis expandida.

A qualidade e estabilidade da estrutura ou chassis

Em geral, as estruturas destas impressoras costumam ser leves e em alguns casos pouco robustas. Isto é especialmente pronunciado nas mais económicas, onde em muitos casos se abusa do uso de componentes estruturais de plástico.

Imagem 4: Geeetech i3. Fonte: geeetech.com

Isto implica que é impossível alcançar altas velocidades e acelerações sem causar vibrações que afetem a qualidade de impressão. Talvez este seja um ponto fraco menos importante, pois, 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 usando peças impressas ou melhorar a estabilidade ancorando a impressora 3D a uma base sólida que minimize vibrações.

Qualidade da base de impressão

Nem sempre maior significa melhor. Quanto maior o volume de impressão numa impressora, mais importante é usar componentes de alta qualidade. Talvez onde isso se veja mais claramente é na base de impressão. Atualmente muitas destas impressoras incluem uma base feita de chapa de alumínio de 2 ou 3 mm de espessura com uma folha de plástico na sua superfície. Enquanto numa base inferior a 25 cm a planicidade da chapa de alumínio costuma ser bastante boa, em impressoras 3D de grande formato com bases de 40 cm ou 50 cm as bases costumam mostrar má planicidade, especialmente naquelas com espessura inferior a 4 ou 5 mm. Neste caso, mesmo que estejam perfeitamente niveladas, costumam aparecer problemas de adesão ou a impossibilidade de imprimir em toda a base.

O mais aconselhável é ser realista sobre o tamanho de impressão que vamos precisar antes de comprar uma impressora e optar pelo menor tamanho que satisfaça as 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 vezes em que uma impressora de grande formato é realmente necessária ou até encontramos uma base pequena que tem má planicidade. Nestes casos, a solução é bastante simples e barata. Para melhorar uma base de baixa qualidade, pode comprar um vidro do tamanho da nossa base e colocá-lo diretamente sobre a base. Os vidros costumam ter uma planicidade quase perfeita, muito superior às bases de alumínio. Além disso, para alcançar a base perfeita, podemos colocar uma folha Buildtak original ou PEI na sua superfície que garantirá a melhor adesão das peças.

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

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

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

O Hotend

A maioria destas impressoras usam clones de baixa qualidade de hotends de marcas reconhecidas como o E3D V6 e o E3D Volcano. Embora esteticamente possam parecer iguais, internamente nada têm a ver. Ao contrário dos hotends V6 originais, estes hotends clone não são all-metal, mas o filamento é guiado através de um tubo PTFE de baixa qualidade. Isto, junto com o facto de o arrefecimento dos hotéis não ser em muitos casos ideal, implica que estas impressoras estão limitadas a imprimir materiais com temperaturas de impressão abaixo de 260 ºC. Além disso, a probabilidade de entupimentos e Heat Creep multiplica-se comparado com um hotend de alta qualidade.

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

Outras impressoras como as Creality usam o seu próprio hotend, e embora seja um componente de boa qualidade, continua a ser um modelo básico limitado a usar materiais com temperaturas de impressão abaixo de 255 ºC.

Imagem 8: Hotend Creality original. Fonte: creality.com

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

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

Imagem 9: Adaptação Mosquito a uma Ender 3. Fonte: thingiverse.com/brotherchris

No entanto, isto simplifica-se para aqueles utilizadores de impressoras 3D Creality e outras impressoras 3D que usam o mesmo hotend, como Tevo Tornado, TronXY X5S, Alfawise U20 ou Lotmaxx SC-10.

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

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

Extrusor

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

Aqui podem ocorrer três situações:

• Impressoras com extrusor direto
• Impressoras com extrusor Bowden
• Impressoras com extrusor Bowden convertidas a direto

Impressoras com extrusor direto.

Este caso é semelhante ao dos hotends. Se a impressora tem um clone de uma marca reconhecida como Titan Aero ou Bondtech BMG, a melhor opção é o seu equivalente original. No entanto, neste caso deve ter mais cuidado e certificar-se de que há compatibilidade. Ao contrário dos hotends, onde na maioria dos casos as dimensões são iguais ao equivalente original, os extrusores podem ter diferenças de design que tornam a substituição direta impossível. A maioria das marcas como E3D ou Bondtech fornecem planos e medidas dos seus extrusores nas suas páginas web, e também é fácil encontrar modelos precisos destes extrusores nos principais repositórios de ficheiros 3D. Recomenda-se medir o extrusor da impressora 3D e compará-lo com o original para ter a certeza de que pode ser facilmente substituído.

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

Quando o extrusor tem design próprio, será necessário adaptar o carro da impressora. Podem encontrar-se designs nos principais repositórios de ficheiros 3D para adaptar extrusores de qualidade como o Titan Aero às impressoras mais comuns como algumas Creality. No caso de ser necessário desenhar um novo carro, pode ser uma boa opção substituir o extrusor original pelo novo E3D Hemera, o seu sistema de montagem T-Slot integrado facilita a integração em qualquer impressora.

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

Em qualquer caso, mudar o extrusor em muitos casos implica modificar os passos por mm no firmware, por isso devemos certificar-nos de que podemos fazê-lo. Caso não se possa modificar permanentemente a assinatura da impressora, o comando M92 deve ser adicionado no gcode de impressão com a configuração de passos apropriada.

Impressoras com extrusor Bowden.

Este é provavelmente o caso mais simples. Estando fixo num ponto, fazer um suporte adaptado a um extrusor específico é realmente fácil. Neste caso, a melhor opção é substituir o extrusor standard por um Bondtech BMG original.

Para a maioria dos proprietários de impressoras Creality e Tevo Tornado o processo é ainda muito mais fácil. Bondtech tem uma versão do seu renomado BMG especialmente adaptada para estas impressoras.

Imagem 12: Extrusor Bondtech para impressoras Creality. Fonte: Bondtech.com

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

Em qualquer caso, seja o extrusor substituído ou não, o que deve ser sempre atualizado é o tubo bowden. Substituir o tubo PTFE standard por um Capricorn XS é uma modificação simples, barata e muito mais importante do que parece. Ter um tubo bowden com diâmetro interno apertado e baixo atrito melhora enormemente a precisão e consistência da extrusão. Se combinarmos um extrusor Bondtech BMG com um tubo bowden Capricorn XS, obteremos um dos melhores sistemas bowden que atualmente existem no mercado.

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

Impressoras com extrusor Bowden convertidas a direto

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

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

No entanto, como nos casos anteriores, utilizadores de impressoras Creality têm várias opções para realizar esta conversão de forma rápida e fácil graças a Bondtech e Microswiss. Atualmente existem três extrusores diretos compatíveis com impressoras Creality:

MicroSwiss

MicroSwiss além do seu Hotend All Metal para impressoras Creality, também oferece um extrusor DDG de alta qualidade. É um extrusor leve feito inteiramente de alumínio usinado. É compatível com o hotend Creality original, no entanto a melhor opção para tirar o máximo proveito da impressora é combiná-lo com o renomado Hotend All Metal MicroSwiss. A instalação deste extrusor é realmente simples e requer poucos passos, além de ser a opção mais barata.

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

Bondtech DDS

É uma das opções mais profissionais e completas. Consiste num cabeça completa composta por um extrusor Bondtech BMG e um hotend V6 original. Tudo completamente montado e cablado. Esta atualização permite ter um extrusor direto com alguns dos melhores componentes atualmente no mercado, com a vantagem de poder instalá-los fácil e rapidamente. Além disso, permite o uso de todos os componentes do sistema V6, mais completos que o Mk8 que vem de série. Neste caso também é necessário modificar os passos por mm do motor do extrusor no firmware e os parâmetros do termístor.

Imagem 15: Extrusor 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, baseia-se num extrusor Bondtech DDX adaptado, mas neste caso não incorpora o hotend, mas é diretamente compatível com o próprio da Creality. Além disso, permite usar os renomados hotends Slice Mosquito e Copperhead através de um kit de adaptação. Combinado com qualquer um destes dois hotends, é provavelmente um dos sistemas de extrusão direta mais avançados que existem hoje, ao nível dos encontrados em muitas impressoras profissionais.

Imagem 16: Extrusor Bondtech DDX. Fonte Bondtech.com

Para muitos utilizadores de impressoras de gama baixa que querem progredir explorando novos materiais ou melhorando a qualidade das suas impressões, atualizar certos componentes da sua impressora pode ser a melhor opção sem ter de fazer o investimento de adquirir uma impressora 3D semi-profissional ou profissional. Simplesmente atualizar o conjunto extrusor e hotend pode melhorar consideravelmente a qualidade, bem como experimentar com materiais que eram anteriormente inviáveis ou usar novos bicos com diâmetros de 0,25 mm a 1,5 mm.

Estas opções são especialmente interessantes para aqueles proprietários de impressoras da marca Creality, pois têm a gama mais ampla de opções, bem como a melhor compatibilidade.