Top bedniveleringssensoren voor 3D-printers: Precisie, Duurzaamheid & Vielzijdigheid

Als jij bent als ik en je er zat bent van het handmatig nivelleren van het bed elke paar prints (eigenlijk niet, als je de juiste upgrades hebt, kun je er waarschijnlijk mee uitkomen om het maar eens per maand te doen), dan wil je misschien overwegen een bedniveleringssensor aan te schaffen om je te helpen!

Er zijn er een paar verschillende en ik zal er in dit artikel over praten, evenals een overzicht geven van welke veelzijdiger, preciezer, duurzamer zijn, etc., en ik geef ook mijn mening over welke ik denk dat de meeste mensen moeten kiezen.

Zo, zonder verdere aarzeling, laten we beginnen!

Wat doet automatische bednivelering?

Het bed van een 3D-printer blijft meestal niet lang genoeg geniveleerd voor veel prints en je moet het handmatig weer nivelleren. Dit gebeurt over het algemeen met goedkopere printers zoals de Ender 3, en hoewel je de nivelleringsschroeven kunt uitwisselen en de tijd verlengen dat het bed geniveleerd blijft, zul je het over het algemeen elke zoveel tijd handmatig moeten aanpassen.

Een goed geniveleerd printbed is waarschijnlijk de belangrijkste factor voor een succesvolle print die goed aan het bed plakt, aangezien het eerste laagje goed krijgen wat over het algemeen jouw print maakt of breekt.

Gelukkig hebben sommige printers een ingebouwde functie genaamd automatische bednivelering, die zorgt dat elke keer dat een nieuwe print begint, de afstand tussen het printbed en de neus automatisch op de perfecte hoogte wordt ingesteld, zodat elke print goed aan het bed hecht zonder ook te veel ingedrukt te worden.

3D-printers die deze auto-nivelering functie hebben, beschikken over een sensor in de buurt van de punt van de printkop die de afstand tussen het printbed en de neus meet op specifieke punten voordat het printproces überhaupt begint.

De printer gebruikt deze informatie vervolgens om de afstand tussen de neus en het bed over het gehele oppervlak aan te passen, creërend een soort "topografische kaart" van het printbed, waarbij de Z-positie van de neus het bouwoppervlak op een meer consistente manier volgt.

Het geweldige is dat als je een printer hebt die niet met zo'n sensor wordt geleverd, je er zelf een kunt installeren en nooit meer handmatig hoeft te nivelleren.

Automatische bednivelering helpt ook enorm als je een bouwplaat hebt die iets scheef is, wat bij veel printers het geval is, aangezien het de neus omhoog of omlaag zal bewegen, afhankelijk van waar de bouwplaat scheef is.

Sensor types

De automatische bedniveleringssensoren komen in alle vormen, maten en kosten. Laten we de verschillende sensortypes bespreken, hun technologie begrijpen en hun voor- en nadelen vergelijken om je te helpen de beste optie voor jou te bepalen, aangezien sommige goed werken op de meeste typen bouwovervlakken, terwijl andere dat niet doen.

Capacitief

Een capacitieve sensor is een contactloze sensor die werkt door de capaciteit te meten, wat is hoeveel energie de condensator kan opslaan, wat verandert wanneer het meetvlak in de buurt van een object wordt geplaatst.

Een capacitieve sensor is een van de snelste sensors, en het werkt op zowel metalen als niet-metalen oppervlakken en zelfs transparante zoals glas, omdat het elk oppervlak kan detecteren zolang de dielektrische constante groter is dan die van lucht.

Het nadeel van deze sensortypes is dat ze gevoelig zijn voor veranderingen in temperatuur, vochtigheid en bouwovervlaktype. Elke lichte verandering in deze drie zal hun meetafstand beïnvloeden en dus het nivellniveau van het bed.

Ik print 99% van de tijd met een glasoppervlak, dus dit type sensor werkt goed voor mij, maar als je iemand bent die constant het bouwovervlak moet wisselen, zou ik dit type sensor niet aanbevelen.

Inductief

Een inductieve sensor is een contactloze sensor die werkt op het principe van elektrische inductie. In eenvoudige termen produceert het een magneetveld dat verandert wanneer het meetvlak in de buurt van een metalen object wordt geplaatst (denk ik dat je nu al kunt raden dat dit alleen op metalen oppervlakken werkt).

Vergelijkbaar met capacitieve sensors, moet de z-offset van inductieve sensors ook worden aangepast om eventuele veranderingen in temperatuur en vochtigheid te compenseren, weshalb het gebruik van een behuizing niet echt wordt aanbevolen. Echter, als je je printer in een open ruimte laat draaien, lijken inductieve sensors redelijk goed te werken.

Fysieke Halleffectsensor

Een fysieke Halleffectsensor heeft een ingetrokken plastic plunger pin (bevattende een magneet) en een Halleffectsensor.

Om oppervlakken te detecteren, moet de sensor daadwerkelijk fysiek contact met ze maken, wat de plastic pin laat intrekken, wat resulteert in een verandering in het magneetveld. Deze verandering wordt opgepikt door de Halleffectsensor, die het uitdrukt in volts.

Deze sensor blijft onbeïnvloed door veranderingen in temperatuur en vochtigheid, maar is aanzienlijk langzamer dan de vorige twee sensors, omdat het bewegende mechanische onderdelen heeft die extreem simpel zijn, waardoor het minder waarschijnlijk is dat het faalt of breekt, en zelfs de plastic meetstaven duren heel lang omdat ze ontworpen zijn om te buigen en niet te breken.

De BLTouch is een van deze typen sensoren, en de reden dat het zo populair is, is omdat het op elk enkel oppervlak werkt en omdat temperatuur het niet beïnvloedt. Ik zou de meeste mensen ten zeerste aanbevelen om voor dit type setup te gaan.

IR-sensor (Infrarood)

Een infrarood (IR) sensor is een elektronisch apparaat dat infraroodstraling in zijn omgeving meet en detecteert. Wanneer een object dichtbij de sensor komt, reflecteert het infraroodlicht van de LED op het object en wordt gedetecteerd door de ontvanger.

Het is een kleine contactloze sensor die gebruikt kan worden om onvolkomenheden in metalen en niet-metalen oppervlakken te detecteren en het kan ook op glasoppervlakken werken, maar een matte ondergrond wordt aanbevolen.

In tegenstelling tot capacitieve en inductieve sensors, meet dit type sensor de hoogte tot het bovenste oppervlak van een glasbed, niet de afstand tot een ondergrondplaat, en het is ideaal voor gebruik waar ruimte beperkt is, zoals onder de effector van een delta-printer.

Piezo-sensor

Een Piezo-sensor is een contactsensor, vergelijkbaar met een fysieke Halleffectsensor, die aan de neus zelf bevestigd is of ook onder het printbed geplaatst kan worden (vaak gebruikt met Delta-printers en veel minder algemeen).

Het werkt op het principe van piezo-elektriciteit (de elektrische lading die in bepaalde vaste materialen ontstaat wanneer ze onder druk worden gezet) en dit kan worden gemeten als een voltage evenredig aan de druk.

Piezo-sensors zijn zeer precies en nauwkeurig, vooral de op de hotend gemonteerde, en ze kunnen worden gebruikt met elk printoppervlak inclusief Printbite, PEI, Buildtak, Glas, Aluminium, etc.

Duet3D Smart Effector

De Duet 3D Smart Effector is alleen voor delta-printers en stelt de hotend van de printer in staat om als Z-probe te fungeren om de afstand tussen de neus en het bed nauwkeurig te berekenen, rekening houdend met eventuele onvolkomenheden op het oppervlak.

Het vereenvoudigt ook de bekabeling van hotend-componenten (thermistor, ventilatoren en de verwarmingscartridge).

Welke is preciezer?

Capacitieve, inductieve en fysieke Halleffectsensoren zijn redelijk vergelijkbaar qua algehele precisie, met de capacitieve sensor als iets slechter. Duet 3D smart effector, IR-sensor en op de hotend gemonteerde Piezo-sensor zijn allemaal iets preciezer, met de op de hotend gemonteerde Piezo als meest nauwkeurig.

Echter, de Duet 3D smart effector is alleen compatibel met Delta-printers, dus als je een Cartesische of Core X/Y printer gebruikt, kun je hem niet gebruiken.

Zoals ik net zei, wordt de capacitieve sensor niet aanbevolen als je precisie nodig hebt, omdat het de laagste precisie heeft vergeleken met de anderen op de lijst.

Echter, ik zou de fysieke Halleffectsensor het meest aanbevelen (BLTouch, etc.) aangezien deze zich niet afvragen of je bouwovervlak glas, magnetisch, etc. is, omdat ze een meetstaf hebben die mechanisch werkt, wat het het meest veelzijdige maakt.

Meet snelheid

De inductieve en capacitieve sensors hebben de hoogste meetsnelheid, omdat beide contactloze sensors zijn en niet hoeven te proeven of omhoog en omlaag te cyclen om fysiek contact met het printbed te maken om de ideale afstand te krijgen.

Duurzaamheid

Alle sensoren zijn redelijk duurzaam. In theorie hebben degenen met bewegende onderdelen, bijv. de fysieke Halleffectsensor, meer kans op falen door slijtage, maar in de praktijk zijn hun mechanismen extreem simpel en de meetstaven zijn ontworpen om te buigen in plaats van te breken, wat ze erg duurzaam maakt.

Mijns inziens is de kans groter dat je je printer moet vervangen voordat er enige noodzaak is om de automatische bedniveleringssensoren te vervangen.

Vielzijdigheid?

De fysieke Halleffectsensor is veelzijdiger dan de capacitieve en inductieve sensors, omdat het alle oppervlakken kan detecteren en de z-offset niet beïnvloed wordt door veranderingen in temperatuur en vochtigheid.

Alle sensoren behalve de 3D Duet smart effector, en beide Piezo-typen (hotend en bed gemonteerd) hebben een aparte Z-probe. De relatieve hoogte van de neus en de Z-probe zal variëren als de printkop kantelt tijdens het bewegen in het XY-vlak, wat leidt tot schijnbare variaties in de triggerhoogte met XY-positie. Monteer de Z-probe zo dicht mogelijk bij de neus om dit effect te minimaliseren.

De IR-sensors hebben hier een voordeel, omdat ze licht en klein genoeg zijn om dichter bij de neus te monteren.

Beste automatische bedniveleringssensor voor glas

Fysieke Halleffectsensoren zijn over het algemeen de meest geschikte sensoren voor glasbedden of elk ander niet-metaaloppervlak (hoewel ze ook extreem goed werken met metalen oppervlakken, omdat ze een fysieke meetstaf gebruiken om de afstand tussen de neus en het bed te meten). De meeste sensoren werken goed met een glasbed, behalve inductieve, omdat ze het glas niet kunnen detecteren.

EZABL

EZABL is een capacitieve sensor die elektrische isolatie van het moederbord biedt, thermische runaway-bescherming en nul temperatuurdrijf. Het werkt met metalen en niet-metalen oppervlakken inclusief transparante. Voor $65 is het een beetje duur, maar de extra kosten kunnen het waard zijn.

Het heeft twee nadelen; je moet de sensormount apart kopen of zelf printen, en om de firmware bij te werken, moet je Arduino IDE gebruiken en het via de USB-poort van de 3D-printer uploaden, maar dit zou geen probleem moeten zijn voor ervaren makers, aangezien het een van de best gedocumenteerde en ondersteunde sensoren is die momenteel beschikbaar zijn.

BLTouch

BLTouch is een mechanische sensor en is zonder twijfel de meest populaire automatische bedniveleringssensor, vooral voor de Ender 3. De nieuwere versies hebben de volgende drie onderdelen:

1. Onboard microcontroller
2. Solenoidschakelaar
3. Fysieke duw-pin

De oudere versies hadden halleffectsensoren, maar nieuwere gebruiken een solenoïdeschakelaar in combinatie met een microcontroller om oppervlakken te detecteren wanneer de duw-pin intrekt. Het kan metalen en niet-metalen oppervlakken detecteren inclusief transparante (dat is een beetje logisch omdat het mechanisch werkt, maar ik wilde ervoor zorgen dat je de info kreeg). Het kost rond de $50 en is geschikt voor beginners omdat het gemakkelijk te installeren is, en er zijn veel instructievideo's online beschikbaar om dit te doen.

UPtanium Niveleringsset

De Uptanium automatische bedniveleringsset biedt het beste van beide werelden. Net als EZABL is het een capacitieve sensor, maar net als BLTouch is het geschikt voor beginners door de gemakkelijkere installatie. Het isoleert zich elektrisch en kan metalen en niet-metalen oppervlakken detecteren. Het kost...

Het ene nadeel is dat het voor ongeveer $65 verkocht wordt.

Een Belangrijke Overweging

Als je Z-probe gescheiden is van de neus, eigenlijk alle eerder genoemde behalve de Smart Effector, en beide Piezo-typen (hotend en bed gemonteerd), dan als de printkop kantelt terwijl het in het XY-vlak beweegt, zullen de relatieve hoogtes van de neus en de Z-probe variëren met de kanteling, wat leidt tot schijnbare variaties in de triggerhoogte met XY-positie.

Dit effect kan worden verminderd door de Z-probe zo dicht mogelijk bij de neus te monteren, maar wees zeker dat de Z-probe correct geïnstalleerd is.

Conclusie

Voor de meeste mensen, vooral degene die nieuw zijn in de 3D-printwereld en niet zoveel ervaring of kennis hebben van elektronica en hoe de probes correct te installeren, zou ik aanbevelen om voor de BLTouch te gaan, aangezien het een apparaat is dat door veel verschillende getest is en dat gewoon werkt! Plus, de installatie is super gemakkelijk vergeleken met de rest.

Ik hoop dat deze informatie nuttig was!

Fijn dag!

Bekijk onze aanbevolen producten sectie

We hebben een aanbevolen producten sectie gemaakt die je in staat stelt de gokken te elimineren en de tijd die je besteedt aan onderzoeken welke printer, filament of upgrades je moet kopen te verminderen, aangezien we weten dat dit een ontmoedigende taak kan zijn die meestal leidt tot veel verwarring.

We hebben slechts een handvol 3D-printers geselecteerd die we goed achten voor beginners, gevorderden en zelfs experts, wat de keuze makkelijker maakt, en de filamenten en upgrades die vermeld staan, zijn allemaal door ons getest en zorgvuldig geselecteerd, zodat je weet dat welke je ook kiest, zal werken zoals bedoeld.