Nachdem am Anfang nützliche Plugins vorgestellt wurden, handelt es sich nun um die weitere Optimierung des 3D Druckers. Hierfür wird die Klipper Software auf dem Raspberry Pi zusätzlich zum Octoprint Server installiert, wodurch nicht nur ein besseres Druckergebnis erreicht werden kann, sondern auch mehr Anpassungen vorgenommen werden können.
Mit dieser Software stellt die interne Elektronik des 3D Druckers nicht mehr die Schwachstelle dar und ist schlussendlich vergleichbar mit einer Vielzahl an modernen Druckern.
1 Druckkopf
Der X-Carriage Druckkopf von ML3DPrintig, welcher auf Thingiverse kostenlos verfügbar ist, bietet einige Vorteile gegenüber dem klassischen Metalldruckkopf. Dieser neue Druckkopf bietet nicht nur eine bessere Kühlung, sondern auch optional eine Befestigungsmöglichkeit für eine Schleppkette und den 3D Touch. Des Weiteren wird er mit dem 3D Drucker gedruckt und ist dadurch günstig herzustellen, aber auch etwas leichter als die ursprüngliche Metallversion, was eine schnellere Beschleunigung ermöglicht und die Motoren und Zahnriemen weniger beansprucht.
Das Modell ist in zwei Varianten verfügbar, entweder können die 3D gedruckten Bauteile mit klassischen Sechskantmuttern oder Schmelzgewinde verbunden werden. Da das Schraubensortiment bereits passende Muttern enthält sind die Schmelzgewinde nicht notwendig.
Folgende Sortimente sind hierfür empfehlenswert:
Schraubensortiment (M3)
Im Ordner various Parts befinden sich Adapter für die Schleppkette und eine Lüfteraufnahme für Standard 40x40 Lüfter als Ersatz zum Vertikallüfter. Somit können Standard Noctua Lüfter verwendet werden, um ein nahezu lautloses Drucken zu ermöglichen.
Die Schleppkette bietet den Vorteil, dass die Kabel belastungsfrei geführt werden und nicht zu stark geknickt werden können, somit kann eine Beschädigung dieser vermieden werden.
Die Schleppkette kann natürlich selbst ausgedruckt werden, da der 3D Druck aber Toleranzen aufweist, empfiehlt sich die Kaufversion (10x20 mm).
In den Dateien befinden sich zwei verschiedene Versionen der CarrierPlate und CoverPlate Datei. Wählen Sie aus diesen Dateien entsprechend Ihrer Extruder Version.
Montage:
Planen Sie für die Montage etwa eine Stunde ein, da hierfür der komplette Druckkopf und die Führungsschienen der x Achse zerlegt werden müssen.
Abbildung 1: Neuer Druckkopf
Durch die verbesserte BL-Touch-Befestigung, eine optimierte Kühlung und ein ansprechendes Design wurde der 3D-Drucker weiter aufgewertet.
Zusätzlich kann die Nachrüstung einer Schleppkette eine sinnvolle Erweiterung darstellen. Diese aus der Industrie bekannte Lösung schützt die Steuerungskabel und verhindert unnötige Belastungen.
2 Firmware
Im Inneren des 3D Druckers befindet sich ein Mainboard, welches die Motoren, Heizelemente und Sensoren dem G-Code, über USB oder SD-Karte, entsprechend steuert. Auf vielen älteren 3D Druckern befindet sich ein ATmega 2560 als Mikrokontroller auf diesem Board (Beispiel Trigorillaboard) dieser 8-bit Prozessor ist nicht besonders Leistungsstark, aber muss aus den G-Code Daten die neuen Positionen berechnen. Für diese Berechnungen ist die Open Source Software Marlin geläufig, aufgrund der Leistungsschwäche des Mainboard-Prozessors ist die Leistungsfähigkeit des Druckers in Aspekten Geschwindigkeit und Genauigkeit aber eingeschränkt.
Hier bietet die Software Klipper abhilfe, diese besteht aus zwei Prozessoren, wobei der eine als so genannter application processor, welcher die Drucker Bewegungen berechnet und einem Mikrocontroller, in unserem Fall der ATmega des Mainboard, welcher die Hardware den Befehlen entsprechend ansteuert.
Da bereits ein Raspberry PI als Octoprint Server an den 3D Drucker angeschlossen ist, kann auf diesem einfach die Klipper Software installiert werden.
Installation Klipper Firmware:
Öffnen Sie die Browser Benutzeroberfläche wie gewohnt über die IP-Adresse des Raspberry PI und führen Sie, falls nötig, in den Einstellungen entsprechende Octoprint-Updates durch. Die Octoprint-Firmware muss mindestens der Version v0.17.0 entsprechen.
Verbinden Sie sich nun mit dem Raspberry PI über SSH, mit geeigneter Software, unter Windows empfiehlt sich Putty, bei Linux ist dies direkt über das Terminal möglich.
Verwenden Sie die IP Adresse des Octoprint-Servers, als Benutzernamen pi und als Passwort raspberry, falls Sie es nicht während des Image Vorgangs des PI geändert haben.
Unter Linux geben Sie folgende Zeile in das Terminal ein:
sudo ssh pi@192.168.xxx.xxx
Aktualisieren Sie zuerst die Paketquellen des PI’s mit
sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade
gefolgt von der installation der Versionsverwaltungssoftware git mit folgendem Befehl:
sudo apt install git
Zuletzt muss die Software von Github geklont und installiert werden. Führen Sie dazu folgende drei Befehle aus.
cd ~
git clone https://github.com/Klipper3d/klipper
./klipper/scripts/install-octopi.sh
Neue Mikrocontroller Firmware:
Nachdem nun die Klipper Firmware erfolgreich zusätzlich zu Octoprint installiert ist, muss nur noch der Mikrocontroller auf dem Mainboard geflasht werden.
Führen Sie folgende Befehle über das SSH Terminal aus:
cd ~/klipper/
make menuconfig
Wählen Sie den korrekten Prozessor des 3D Drucker Mainboards aus (Anycubic i3 Mega: AtMega 2560) und bestätigen Sie Ihre Auswahl durch das Drücken von Q auf der Tastatur.
Kompilieren Sie die Mikrocontroller Firmware mit dem Befehl
make
Als nächstes ermitteln Sie den Namen der Seriellen Schnittstelle mit
ls /dev/serial/by-id/*
Kopieren Sie die Antwort des Befehls und führen Sie folgende Zeilen mit dem individuellen Portnamen im Terminal aus:
sudo service klipper stop
make flash FLASH_DEVICE=#Portname#
sudo service klipper start
Klipper Konfiguration
Um die Einstellungen des 3D Druckers zu ändern, wird eine Setup Datei im Verzeichnis des klipper Hosts (Raspberry PI) benötigt.
Hierfür gibt es einige fertige Konfigurationsdateien für die gängigsten 3D Drucker im Projektverzeichnis.
Diese Datei kann mit folgendem Befehl in das Verzeichnis kopiert werden
cp ~/klipper/config/printer-anycubic-i3-mega-2017.cfg ~/printer.cfg
Hierbei handelt es sich nur um die Basiskonfiguration. Da der Drucker bereits in Teil 3 mit neuen Schrittmotortreibern und in Teil 6 mit einem 3D Touch geupgradet wurde, muss diese Datei entsprechend angepasst werden.
Eine Möglichkeit bietet der Linux-interne Texteditor nano, da aber hierfür immer eine SSH Verbindung notwendig ist, ist diese Variante relativ umständlich.
Eine intuitive Möglichkeit bietet das Octoklipper Plugin, welches über die Plugin Verwaltung in Octoprint installiert werden kann. Dieses Plugin bietet nicht nur einen Editor für die Config-Datei, sondern auch weitere nützliche Steuerungs- und Debugging Funktionen.
Weitere Informationen zu diesem Plugin
Abbildung 2: Konfigurationsdatei-Editor des Octo Klipper Plugins
3D Drucker Verbinden
Durch das neu flashen der Mikrocontroller Firmware kann sich der Serielle Port Name eventuell verändert haben.
Durch
ls /dev/serial/by-id/*
kann der Name ermittelt werden, welchen Sie in der Konfigurationsdatei unter [mcu] serial: einfügen müssen.
Als nächstes muss eine serielle Verbindung zwischen der Klipper Firmware und dem Mikrocontroller hergestellt werden. Öffnen Sie auf der Octoprint Web Benutzeroberfläche die Einstellungen und fügen Sie unter Drucker>Serielle Verbindung folgende Zeilen in das Feld “zusätzliche serielle Ports” ein:
~/printer_data/comms/klippy.serial
/tmp/printer
Wählen Sie anschließend /temp/printer als Seriellen Port aus.
Überprüfen Sie als nächstes die Verbindung mit dem 3D Drucker, indem Sie eine Statusabfrage über das OctoKlipper Plugin durchführen.
Bei mcu Verbindungsproblemen führen Sie folgende Befehle über das SSH Terminal aus:
sudo usermod -a -G dialout pi
sudo reboot
Fazit
In diesem Blog wurde die Klipper Software zusätzlich zu Octoprint installiert. Dies ist aber nur eine Möglichkeit den Raspberry Pi zu konfigurieren, alternativ kann auch ein Klipper Dashboard wie Fluid verwendet werden, um die G-Code Dateien auf den Server zu laden und die Grundfunktionen zu steuern. Diese Alternativen bieten aber nicht die Vielzahl an Plugins wie Octoprint.
Der nächste Teil umfasst die Konfiguration des 3DTouch und die Vorbereitung für den ersten Druck.
Viel Spaß beim Nachbauen :)
