Uw budget FDM 3D-printer verbeteren: Bewezen tips voor superieure prints

Tot enkele jaren geleden waren de enige alternatieven om in de wereld van 3D-printen te beginnen om een commerciële huishoudelijke printer te verwerven, de kosten van welke in veel gevallen onbereikbaar waren, of de onderdelen en componenten nodig te verwerven om een 3D-printer vanuit het RepRap-project te monteren, ofwel in kitvorm of apart. Deze laatste optie was echt betaalbaar, maar vereiste hoge kennis en expertise in zowel montage, programmering en kalibratie om goede resultaten te verkrijgen. Dit was een significante barrière voor veel gebruikers wiens doel slechts was om te beginnen met het 3D-printproces en niet met het 3D-printer bouwen- en kalibratieproces.

Afbeelding 1: RepRap Mendel printer. Bron: reprap.org

Echter, dat is veranderd. Momenteel is het mogelijk om voorgeassembleerde en voorgeconfigureerde FDM 3D-printers te kopen tegen echt lage prijzen. Merken als Creality, Tevo, Anycubic, Artillery of Geeetech produceren eenvoudige en kant-en-klaar printers met prijzen onder € 500 en in sommige gevallen zelfs onder € 300.

Een groot deel van dit type 3D-printers is meestal zeer laagwaardige apparatuur, met veelvoorkomende fouten en in veel gevallen praktisch onbruikbaar, echter, er zijn enkele modellen die een uitstekende prijs-kwaliteitverhouding hebben bereikt en de goede recensies op sociale media monopoleren.

Afbeelding 2: Ender 3 Printer. Bron: creality3dofficial.com

Modellen als de Ender 3 en de CR-10s van Creality of de Sidewinder X1 van Artillery zijn de toegangspoort tot de wereld van 3D-printen voor veel gebruikers geworden en hoewel ze ideale opties kunnen zijn om te beginnen, blijken veel gebruikers zich snel bewust te worden van de beperkingen van dit type printers.

Kostenbesparing en beperkingen.

Ondanks de goede prijs-kwaliteitverhouding van sommige van deze 3D-printers, is het onvermijdelijk dat, om dergelijke lage prijzen te verkrijgen, het nodig is de kwaliteit van bepaalde componenten op te offeren.

In het algemeen zijn de belangrijkste zwakke punten van deze printers de volgende:

• De kwaliteit en stabiliteit van het frame.
• De kwaliteit van de printbassen.
• De hotend.
• De extruder.

Sommige eigenaren van dit type printer, die de sprong willen maken naar complexere prints of geavanceerdere materialen, merken dat hun 3D-printer niet in staat is de juiste temperaturen te bereiken of dat hun extruder niet in staat is een flexibel materiaal correct in te trekken. In deze gevallen rijst de vraag of men de sprong moet maken naar een hogere kwaliteitsprinter, met de hoge investering die dat inhoudt, of het gebruik van andere typen materialen op moet geven en tevreden moet zijn met de huidige kwaliteit.

Afbeelding 3: Originele E3D en clone nozzle. Bron: Hackaday.com

Echter, er is een intermediaire oplossing: probeer zwakke punten te verbeteren en bepaalde sleutelcomponenten van de printer te upgraden met hoge kwaliteit exemplaren zoals die gebruikt in hogere-klasse printers. Op deze manier kan de printkwaliteit aanzienlijk verbeteren en het bereik van beschikbare materialen uitgebreid worden.

De kwaliteit en stabiliteit van het frame of de structuur

In het algemeen zijn de frames van deze printers meestal licht en in sommige gevallen niet heel robuust. Dit is met name uitgesproken in de meest economische, waar in veel gevallen misbruik gemaakt wordt van plastic structurele componenten.

Afbeelding 4: Geeetech i3. Bron: geeetech.com

Dit impliceert dat het onmogelijk is om hoge snelheden en versnellingen te bereiken zonder trillingen te veroorzaken die de printkwaliteit beïnvloeden. Misschien is dit een minder belangrijk zwak punt, aangezien, door de snelheidsbeperking van elke 3D-printer te kennen en de printsnelheid eronder te houden, de trillingen bijna niet-zijn en de printkwaliteit goed. Het is ook mogelijk de robuustheid van de 3D-printer te verbeteren met geprinte onderdelen of de stabiliteit te verbeteren door de 3D-printer aan een vast fundament te bevestigen dat trillingen minimaliseert.

Printbaskwaliteit

Niet altijd betekent groter beter. Ho hoger het printvolume op een printer, des te belangrijker is het om hoogwaardige componenten te gebruiken. Misschien waar dit het duidelijkst te zien is, is in de printbasis. Momenteel bevatten veel van deze printers een basis van een 2 of 3 mm dik aluminiumblad met een plasticblad op zijn oppervlak. Terwijl op een basis kleiner dan 25 cm de vlakheid van de aluminiumplaat meestal redelijk goed is, bij grootformaat 3D-printers met basissen van 40 cm of 50 cm tonen de basissen meestal slechte vlakheid, met name in die met een dikte minder dan 4 of 5 mm. In dit geval, zelfs als ze perfect geniveleerd zijn, duiken meestal hechtingproblemen of de onmogelijkheid om op de hele basis te printen op.

Het meest raadzaam is realistisch te zijn over de printgrootte die we nodig zullen hebben voordat we een printer kopen en te kiezen voor de kleinste grootte die aan onze behoeften voldoet. In de meeste gevallen is een 20 cm x 20 cm of 25 cm x 25 cm basis meer dan voldoende.

Echter, er zijn momenten wanneer een grootformaatprinter echt noodzakelijk is of we zelfs een kleine basis vinden die slechte vlakheid heeft. In deze situaties is de oplossing vrij eenvoudig en goedkoop. Om een lage kwaliteitsbasis te verbeteren, kunt u een glasplaat van de grootte van onze basis kopen en deze direct erbovenop plaatsen. Glasplaten hebben meestal een bijna perfecte vlakheid, ver superieur aan aluminiumbassen. Bovendien, om de perfecte basis te bereiken, kunnen we een originele of PEI Buildtak-folie op het oppervlak plaatsen die de beste hechting van de onderdelen garandeert.

Afbeelding 5: BuildTak hechtingbasis. Bron: Buildtak.com

Een andere zeer interessante optie om de printbassen tot 310 mm te verbeteren, is om een hoogwaardige magnetische basis te installeren zoals de BuildTak FlexPlate of de Ziflex-basis. Deze typen basissen verbeteren niet alleen de vlakheid en hechting van de oorspronkelijke basis, maar vergemakkelijken ook de verwijdering van geprinte onderdelen.

Afbeelding 6: Ziflex flexibele basis. Bron: Zimple3D.com

De Hotend

De meeste van deze printers gebruiken lage kwaliteit clones van gemerkte hotends zoals de E3D V6 en de E3D volcano. Hoewel ze esthetisch hetzelfde kunnen lijken, intern hebben ze niets te maken. In tegenstelling tot de originele V6-hotends, zijn deze clone-hotends niet all-metal, maar wordt het filament aangedreven door een lage kwaliteit PTFE-buizje. Dit, samen met het feit dat de koeling van de hotends in veel gevallen niet ideaal is, impliceert dat deze printers beperkt zijn tot het printen van materialen met printtemperaturen onder 260 °C. Bovendien wordt de kans op verstoppingen en Heat Creep vermenigvuldigd in vergelijking met een hoge-kwaliteit hotend.

Afbeelding 7: Originele V6 vs clone. Bron: spiritdude.wordpress.com

Andere printers zoals Creality gebruiken hun eigen hotend, en hoewel het een kwalitatief component is, is het nog steeds een basismodel beperkt tot het gebruik van materialen met printtemperaturen onder 255 °C.

Afbeelding 8: Originele Creality Hotend. Bron: creality.com

Een goedkope printer's hotend upgraden kan een van de belangrijkste verbeteringen zijn die gemaakt kunnen worden, echter, het kan ook een van de meest complexe zijn. Wanneer de seriële hotend een clone is van een van de erkende merken zoals E3D of Slice Engineering, is de beste optie simpel en bestaat uit het vervangen ervan door het originele equivalent. Dit impliceert niet alleen de verbetering van het gebruik van een hoge-kwaliteit hotend, maar opent ook de deur om alle reserveonderdelen en accessoires van elk ecosysteem te hebben, iets van groot belang op de lange termijn als u wilt vooruitgang in de wereld van 3D-printen. In dit geval is de enige complicatie de noodzaak om de printerfirmware te wijzigen wanneer de thermistor wordt vervangen. Het is belangrijk te weten of de printer die we willen upgraden firmwarewijzigingen toestaat, anders zal het nodig zijn de seriële thermistor te behouden.

In gevallen waar de hotend eigen ontwerp is, kan het proces gecompliceerd zijn. In afwezigheid van een hoogwaardig equivalent dat eenvoudige vervanging toestaat, kan het nodig zijn om nieuwe onderdelen te herontwerpen en te produceren om een E3D of Slice Engineering hotend te accommoderen. Dit proces kan voor veel gebruikers erg gecompliceerd zijn.

Afbeelding 9: Mosquito aanpassing aan een Ender 3. Bron: thingiverse.com/brotherchris

Echter, dit is vereenvoudigd voor die gebruikers van Creality 3D-printers en andere 3D-printers die dezelfde hotend gebruiken, zoals de Tevo Tornado, TronXY X5S, Alfawise U20 of Lotmaxx SC-10.

Het Amerikaanse merk MicroSwiss heeft een hoge-kwaliteit all-metal hotend volledig compatibel met de Creality-hotend ontwikkeld. Deze hotend staat u toe om eenvoudig filamenten met temperaturen tot 285 °C te printen, bestaat uit een graad 5 titanium heatbreak, een hoge-kwaliteit koelblok en een vernikkelde messing nozzle. Bovendien biedt het een breed scala aan compatibele nozzles in meerdere materialen en diameters.

Afbeelding 10: MicroSwiss Hotend All Metal voor Creality-printers. Bron: Microswiss.com

Extruder

Veel van deze printers gebruiken hoge-kwaliteit extruder-clones, echter, zoals in het vorige geval, hoewel de uiterlijke verschijning vergelijkbaar is, is de prestatie veel lager. De extruder upgraden is waarschijnlijk de belangrijkste verbetering, naast de hotend, en degene die het meest de eindprintkwaliteit kan beïnvloeden. Aan de andere kant, in veel gevallen kan het het meest complexe zijn en de meeste investering vereisen.

Hier kunnen drie situaties optreden:

• Printers met directe extruder
• Printers met Bowden-extruder
• Printers met Bowden-extruder geconverteerd naar direct

Printers met directe extruder.

Dit geval is vergelijkbaar met dat van de hotends. Als de printer een clone heeft van een erkend merk zoals Titan Aero of Bondtech BMG, is de beste optie het originele equivalent. Echter, in dit geval moet u voorzichtiger zijn en zorg ervoor dat er compatibiliteit is. In tegenstelling tot hotends, waar in de meeste gevallen de afmetingen hetzelfde zijn als het originele equivalent, kunnen extruders ontwerpverschillen hebben die directe vervanging onmogelijk maken. De meeste merken zoals E3D of Bondtech bieden plannen en metingen van hun extruders op hun webpagina's aan, en het is ook gemakkelijk om nauwkeurige modellen van deze extruders in de belangrijkste 3D-bestandenopslagplaatsen te vinden. Het wordt aanbevolen de extruder van de 3D-printer te meten en te vergelijken met de originele om er zeker van te zijn dat het gemakkelijk vervangen kan worden.

Afbeelding 11: Titan Aero clone. Bron: Aliexpress.com

Wanneer de extruder een eigen ontwerp heeft, zal het nodig zijn de printerkop aan te passen. Ontwerpen kunnen in de belangrijkste 3D-bestandenopslagplaatsen gevonden worden om kwalitatieve extruders zoals de Titan Aero aan de meest voorkomende printers aan te passen zoals sommige Creality's. In het geval dat een nieuwe kop ontworpen moet worden, kan het een goede optie zijn om de originele extruder te vervangen door de nieuwe E3D Hemera, wiens geïntegreerde T-slot-montagesysteem het gemakkelijk maakt om in elke printer te integreren.

Video 1: E3D Hemera montagesysteem. Bron: e3d.com

In elk geval, het wijzigen van de extruder impliceert in veel gevallen het wijzigen van de stappen per mm in de firmware, dus we moeten ervoor zorgen dat we dat kunnen doen. In het geval dat de printerhandtekening niet permanent gewijzigd kan worden, moet de M92-opdracht in de print-gcode worden toegevoegd met de juiste stapconfiguratie.

Printers met Bowden-extruder.

Dit is waarschijnlijk het simpelste geval. Omdat het op één punt vastzit, is het maken van een steun aangepast aan een specifieke extruder echt eenvoudig. In dit geval is de beste optie om de standardextruder te vervangen door een originele Bondtech BMG.

Voor de meeste Creality- en Tevo Tornado-printereigenaren is het proces zelfs nog veel eenvoudiger. Bondtech heeft een versie van zijn bekende BMG speciaal aangepast voor deze printers.

Afbeelding 12: Bondtech extruder voor Creality-printers. Bron: Bondtech.com

Zoals in het vorige geval, kan het nodig zijn de configuratie van stappen per mm van de firmware te wijzigen.

In elk geval, of de extruder nu vervangen wordt of niet, wat altijd geüpdatet moet worden is de bowdenbuis. De standaard PTFE-buiz vervangen door een Capricorn XS is een eenvoudige, goedkope en veel belangrijker wijziging dan je denkt. Een bowdenbuis met een strakke binnen-diameter en lage wrijving verbetert de precisie en consistentie van de extrusie aanzienlijk. Als we een Bondtech BMG-extruder combineren met een Capricorn XS bowdenbuis, zullen we een van de beste bowdensystemen die momenteel op de markt bestaan verkrijgen.

Afbeelding 13: Huidige PTFE-buiz vs Capricorn XS. Bron: Captubes.com

Bowden-extruder printers geconverteerd naar direct

In de meeste gevallen is het de meest complexe optie. Naast de noodzaak om de kop volledig te herontwerpen om een directe extruder te passen en de firmware aan te passen om de stappen per mm aan te passen, is het bij het wijzigen van de positie van de extruder nodig om de motorkabel te verlengen.

Voor die gebruikers van bowden-printers, is het de beste upgrade mogelijk, hoewel het een heel complex proces kan zijn, gereserveerd voor alleen de meest ervaren gebruikers.

Echter, zoals in de vorige gevallen, hebben gebruikers van Creality-printers verschillende opties om deze conversie snel en eenvoudig uit te voeren dankzij Bondtech en Microswiss. Er zijn momenteel drie directe extruders compatibel met Creality-printers:

MicroSwiss

MicroSwiss naast zijn Hotend All Metal voor Creality-printers, biedt ook een hoge-kwaliteit DDG-extruder aan. Het is een lichtgewicht extruder volledig gemaakt van gefreesd aluminium. Het is compatibel met de originele Creality-hotend, echter de beste optie om het meest uit de printer te halen is om het te combineren met de bekende MicroSwiss Hotend All Metal. De installatie van deze extruder is echt eenvoudig en vereist een paar stappen, naast het feit dat het de goedkoopste optie is.

Afbeelding 14: MicroSwiss extruder voor Creality. Bron: Microswiss.com

Bondtech DDS

Het is een van de meest professionele en complete opties. Het bestaat uit een complete kop bestaande uit een Bondtech BMG-extruder en een originele V6-hotend. Alles volledig gemonteerd en bekabeld. Deze update stelt u in staat om een directe extruder te hebben met enkele van de beste componenten die momenteel op de markt zijn, met het voordeel dat ze gemakkelijk en snel geïnstalleerd kunnen worden. Bovendien staat het het gebruik van alle componenten van het V6-systeem toe, completer dan de Mk8 die standaard meegeleverd wordt. In dit geval is het ook nodig de stappen per mm van de extrudermotor in de firmware en de thermistorparameters te wijzigen.

Afbeelding 15: DDS extruder voor Creality-printers. Bron: bondtech.com

Bondtech DDX

Het is de nieuwe directe extruder voor Creality-printers. Het is de meest veelzijdige optie van de drie. Net als de vorige, is het gebaseerd op een aangepaste Bondtech DDX-extruder, maar in dit geval bevat het niet de hotend, maar is direct compatibel met Creality's eigen. Bovendien staat het de bekende Slice Mosquito en Copperhead hotends toe via een aanpassingskit. Gecombineerd met een van deze twee hotends, is het waarschijnlijk een van de meest geavanceerde directe extrusiesystemen die er vandaag de dag zijn, op dezelfde lijn als die in veel professionele printers.

Afbeelding 16: Bondtech DDX extruder. Bron: Bondtech.com

Voor veel laagbudget-printergebruikers die willen vooruitgaan door nieuwe materialen te verkennen of de kwaliteit van hun prints te verbeteren, het updaten van bepaalde componenten van hun printer kan de beste optie zijn zonder de investering te hoeven maken van het verwerven van een semi-professionele of professionele 3D-printer. Simpelweg het updaten van de extruder- en hotend-set kan de kwaliteit aanzienlijk verbeteren alsook experimenteren met materialen die voorheen onhaalbaar waren of nieuwe nozzles met diameters van 0,25 mm tot 1,5 mm gebruiken.

Deze opties zijn met name interessant voor die eigenaren van Creality-merkenprinters, aangezien ze het breedste aanbod aan opties hebben, alsook de beste compatibiliteit.