О точности и разрешении

Вообще, я никак не ожидал что наша скромная конструкция получит такую широкую известность. Для собранного на коленке первопрототипа, который, по хорошему, ничем не интереснее аналогичных образцов тех, кто это уже делал,1 счет прочтений на десятки тысяч — неоправданно много. Можно проанализировать все комментарии, изложенные по ее поводу в разных местах, но мне, честно сказать, некогда их считать, да и не такая уж репрезентативная выборка — гораздо интереснее узнать что думают те, кто предпочел ничего не говорить, но этих посчитать трудно именно потому, что они молчат.2

Поэтому, позвольте мне поговорить об одном вопросе, который поднимался за это время довольно часто, а именно, о точности и о разрешении печати. Точность всякого сложного механизма — понятие суммарное, она складывается из возможных ошибок самых разных его элементов. Давайте рассмотрим их подробнее в применении к Мёбелю…

Позиционирование головки в пространстве осуществляется при помощи системы винт-гайка с резьбой с шагом 1мм на виток, которую крутят моторы с 1.8 градуса на шаг в режиме 4-кратного микрошага, т.е. они способны, по крайней мере теоретически, если они не теряют шаги, перемещать головку на 0.00125мм за шаг, но не менее. Сколько точности мы теряем благодаря тому, что любой из них может дать сбой на один шаг независимо — не знаю, но давайте предположим, что мы можем осуществлять позиционирование головки с точностью до 0.01мм, с учетом прогибов осей и прочих нелицеприятных эффектов. Это же, заодно, должно покрыть нерегулярность резьбы, которая особенно высокой точностью не отличается — хотя мы ее не руками нарезали, все-таки фабричная.

Позиционирование их в пространстве осуществляется относительно машинного нуля, положение которого исчисляется при помощи оптодатчиков. Сами оптодатчики не гуляют, и флажки которые их перекрывают — тоже, но процесс выхода на машинный ноль осуществляется с разгона, и реальная точка остановки каретки может варьироваться в пределах 0.2мм. Чтобы этого не было, въехав в датчик, каретка откатывается от него и медленно наползает второй раз, для чего пришлось радикально ковырять прошивку.3 Это снижает ошибку позиционирования относительно машинного нуля до 0.015мм.

Теперь внимание, самое интересное.

Диаметр сопла – 0.4-0.45мм. Чтобы точно его измерить, нужен мерный щуп, которого у нас нет, поэтому точнее мы просто не знаем. Толщина слоя задана как 0.35мм.4 В расплавную зону высотой около 15мм опускается стержень пластика, толщина которого 3.0мм плюс-минус 0.2мм. Скорость истечения пластика из сопла, а значит и ширина получаемого волокна, зависит от объема истекающего пластика, высоты сопла над столом, вязкости пластика, которая зависит от температуры, причем нелинейно…5 … отклонение волокна от точки истечения зависит от всего этого, плюс еще случайных процессов происходящих в расплаве.

Давление в сопле при этом зависит от толщины стержня6 и химических свойств пластика, которые могут меняться от партии к партии, что уж там говорить про отдельные сорта.

В общем из всех этих параметров мы можем сколько-нибудь внятно контролировать лишь малую часть, а некоторые зависят от неизвестных переменных. В результате, совершенно все равно что шестерня экструдера навинчена на болт, и неточно попадает во вторую, или что болт шатается внутри подшипников на которых крутится — разницы ни малейшей. Реальная точность укладки пластика измеряется в десятых долях миллиметра, а отнюдь не в сотых.

При таком раскладе, совершенно все равно что мы используем строительные шпильки, потому что любое искажение которое они могут внести сожрет какая-нибудь другая неточность.

Существуют ли резервы, может ли оно печатать глаже? Да, естественно, только конечно же, не эта тумбочка, а более аккуратное устройство. Для начала, можно уменьшать диаметр сопла и уменьшать диаметр прутка, а потом соответственно и увеличить точность всех остальных элементов. Надо стабилизировать свойства пластика и установить их зависимость от параметров окружающей среды.7 Как это скажется на скорости? Она естественно уменьшится. Можно ли это скомпенсировать? Не вопрос, можно, например, печатать из десятка сопел одновременно, как это делают струйные принтеры. А можно двигать сопло быстрее, и это проще чем делать десяток сопел…

На что тогда годится эта тумбочка?

Напечатать детали для более точного и быстрого устройства, которое и будет использоваться по факту. Детали, которые изготавливать вручную слишком долго и муторно. Зачем и делалась. Свисток и прочая ерунда — просто тестовые объекты.

А вы как думали?

  1. Пусть и в дебрях далекой-далекой Буржуиндии.
  2. Лично я был удивлен, что для стольких людей была сюрпризом даже сама технология.
  3. Правильнее было бы сделать так, как делает EMC2, и отлавливать момент когда датчик открылся, а не когда он закрылся — но для этого ее пришлось бы ковырять гораздо глубже.
  4. Сначала было 0.4мм, но на 0.35 получается лучше.
  5. Точность измерения температуры, кстати до полуградуса, но нелинейность датчиков Pt1000 пока игнорируется, просто потому что я не знаю какая она. И расхождение температуры на датчике и температуры внутри расплава тоже точно неизвестно.
  6. Стержень работает как поршень. Чем больше зазор тем меньше давление. Это компенсируется вязкостью, а вот насколько — отдельная сказка…
  7. Следует сказать, что в обычной двумерной печати много лет шла война за стабильность свойств тонера, и только относительно недавно она более или менее закончилась.