Advanced Fabrication Lab

tuning

Form 1 Bed Leveling

After spending a couple of months overseas, I needed to maintain the machines, I mean 3d printers, but I didn’t and it started spitting me with bad prints. One side comes out nice and clean but the other side has thin base and holes on the model due to unsuccessful support. FFF machines are rough and tough and easily hackable but SLA consists of optics and a galvanometer thus requires much more meticulous care.

두 달간 미국에 있으며 한국의 기계들을 정비하지 못해 Form1의 출력 퀄리티가 현저하게 낮아졌다. 한쪽은 베이스도 얇고 서포트도 제대로 생성되지 않아 모델에 구멍숑숑이다. FFF 프린터가 마구마구 사용하기에는 정말 적합한 것 같다. 아무래도 SLA는 광학부나 갈바노미터가 들어가 있다보니 조심조심 신경써서 관리 해 줘야 하는 부분이 있다.

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I disassembled the top part of the chassis including the orange cover by unscrewing bolts, Stainless steel bolts came out effortlessly but black bolts seem to stuck to the inner structure. I assume the structure may have powder coated after assembled or it was assembled before the coat wasn’t fully cured. Anyhow I sharpened the allen key to make sure to have the most torque on the bolt head.

볼트를 풀어 오렌지 커버를 포함한 채시 윗부분을 제거했다. 스텐 접시머리볼트는 부드럽게 잘 나오는 데 반해 검은 볼트는 분리가 거의 불가능 했다. 아마 조립 후 분체도장이 이뤄졌거나 도장 후 내부가 완벽히 마르지 않은 상태에서 조립이 이루어 진 것이 아닌가 싶은데, 어쨋든 렌치 헤드가 갈리는 것을 방지하기 위해 일식집에서 몇 년 일하며 매일 칼을 갈던 솜씨로 육각렌치의 날을 세웠다.

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Even though the allen key was sharp as a blade I failed to unscrew the black bolts on the left. I used kinda stubby needle nose pliers and I couldn’t get to the front left bolt. I could’ve stuck the pliers inside the structure but it was too risky since I didn’t have a good grip and if I drop the plier onto the mirror.. don’t even wanna think about it.

렌치 날이 과장 좀 보태서 거의 칼날이었는데도 좌측 볼트는 분리가 불가능했다. 제대로 된 렌치가 없어 그냥 니들노즈(롱노우즈)로 너트를 조정했는데 다른 부분은 다 괜찮았지만 왼쪽 앞부분은 도저히 닿을 수가 없었다. 손을 안쪽으로 넣어서 조일 수도 있었겠지만 그립이 제대로 나오지 않았고 또 만약 조이는 와중에 도구를 떨어뜨리기라도 한다면 아래에 있는 거울에 문제가 생길 수도 있기 때문에 그렇게 하진 않았다.

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Here enters the makeshift wrench made from a free larger wrench for IKEA style furniture. It worked perfect without risking anything.

예전에 책상 조립하고 남은 렌치의 반대쪽을 이용해 작은 렌치를 만들었다. 안쪽으로 손이 들어가지 않고도 수월하게 조정이 가능했다.

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Below is the test run after leveling attempt. I always thought the laser would be purple(405nm in wavelength) but it’s pretty blue.

아래는 레벨링 후 테스트 프린트. 레이저가 자외선이라(405나노미터) 보라색일 줄 알았는데 완전 파랑이네.


Spring cleaning

Since last november large format delta 3d printer was operational, not without any problems but this morning for the first time, heater stopped working. I took the effector apart but couldn’t really figure out what was wrong so I decided to replace the heater unit.

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My nozzle has some leakage problem from bent nozzle from being forcefully smashed and shattering glass build platform last year and carbonized PLA gunk stuck good inbetween the heater unit and the brass block. I tried to bore off the heater unit with HSS drill bits but it was ridiculously hard and drilling was not an option.

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I disassembled the hotend and heated up the brass block with a small torch then was able to push out the heater unit. After cleaning I lightly sanded off remaining stain and it is now (almost) as good as new!

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작년11월에 대형 델타 프린터를 만든 이후에 생긴 문제들을 여러차레 손보아 신뢰도가 많이 높아진 상태였다. 추측컨데 지난 두달 반동안 거의 매일 하루종일 프린터를 돌린게 무리가 아니었나 싶은데, 오늘 아침 처음으로 히터가 작동을 멈췄다. 멀티미터로 쳌해보니 단선도 아니고.. 이유를 모르겠어서 하나 더 가지고 있는 히터유닛으로 교체하기로 결정, 에펙터부분 전부 해체.

 

작년에 대형 필라멘트 스풀이 위에서 떨어지는 바람에 달궈진 노즐이 유리를 작살낸 적이 있었는데, 그 이후로 노즐이 한쪽으로 휘어져 휜 반대쪽 틈으로 녹은 플라스틱이 흘러나오는 문제가 생겼다. 녹은 플라스틱이 탄화되어 히터유닛과 히팅블럭 사이에 견고하게 굳어져 빠지지 않는 바람에 드릴프레스로 보링작업을 하려 했으나 말도안되게 단단해서 망가지기 전에 일찌감치 포기.. 그냥 대용량 저항처럼 생겨서 얕잡아본 것 같다.

 

핫엔드 전부 해체 후 소형 토치로 히팅블럭을 달궈 힘겹게 빼낸 후 클리닝. 면에 남아있는 찌꺼기 가볍게 샌딩하니 새것같… 지는 않지만 상태가 좋아진건 사실.

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Remote 3d printing with octoprint(octopi)

During the exhibition starting from June for 4 months, I will be visiting the US for a month or two, and the large delta printer has to run every weekend or so. I can (and certainly will) teach someone at the museum to operate and troubleshoot at basic level but I wanted to try the viability of remotely 3d printing from the other side of the planet. I think it’ll be the first ever real-time 3d printing from the farthest away. I hope there’s not too bad latency..

Below is the first run within the same network(but routed twice).

6월부터 네 달 동안 진행되는 국립현대미술관 전시중 약 1-2개월정도를 미국에 방문하게 되었다. 그 중에도 대형 델타프린터는 주말마다 가동이 되어야 하기 때문에 기본적인 작동법이라던지 문제해결에 대해 상주하는 직원에게 교육이 필요하다.

하지만 직원 교육 외에도 내가 원격으로 프린터를 조종하고 모니터링을 할 수 있다면 여러모로 안심이 된달까, 그리고 지구 반대편에서 실시간으로 3d 프린팅을 하는 가능성을 테스트 해보고 싶기도 하다. 아마 가장 먼 곳에서 실시간으로 3d 프린팅을 하는 최초의 기록이 될 듯. 레이턴시가 너무 크지 않았으면..

 


Last week’s research and work

It’s been more than one and a half year playing with my Ultimaker 3d printer. Along with playing I have been fine tuning and modifying the machine and software. Now I can comfortably print with at least 150mm/s infill most of the times with decent results. However, I have been thinking if I can make the machine just NOT do what it’s supposed to in terms of “better” print quality, can it exaggerate maker’s mark (in additive manufacturing vertical layers and/or infill) or radically different sculptural aspect with different approach in programming the tool path. If the machine is finely tuned and can handle extreme conditions that g-code dictate it to do, sculptural value that could never been done would be achieved.. Here are what the results look like. This is just a beginning, I will sometimes post these objects from now on.

울티메이커 3D 프린터를 가지고 논 지 벌써 1년 반이 넘었다. 가지고 놀기도 했지만 어떻게 하면 더 빨리, 더 정확하게 프린트 할 수 있을까에 대해 고민하면서 기계와 소프트웨어를 여러모로 튜닝/개조하였다. 요즘에는 보통 150mm/s 이상으로 프린트 하여 꽤 괜찮은 프린트 퀄리티의 물건을 만들어 내는 데에 무리가 없다. 소프트웨어에서 명령하는 대로(생성된 g-code에 따라) 기계는 움직이게 되는데 보통 어느 한도를 넘어가면 기계가 오작동을 하게 된다. 3D 프린터는 과도하게 빠른 설정을 하게 되면 탈조, 필라멘트 갈림, 스테핑모터 멈춤, 드라이버보드 고장등의 현상이 일어날 수 있어 펌웨어에 기본적으로 제한이 걸려있다. 국내에서 보통 빠른 속도로 프린트 했다고 하는 동영상들은 (내가 본 한) 제한을 풀지 못했거나 가감속세팅을 하지 않아 실제 설정한 속도보다 훨씬 느리게 출력되는 경우였다.

여튼 튜닝이 잘 되어 있는 상태의 기계를, 일반적으로 추구하려고 하는 프린트 퀄리티를 향한 방향이 아닌 다른 방향을 향해, 명령(디지털 비트)을 통한 가동을 시킨다고 했을 때, 그 작업을 의도한 바 대로 실행하여 물체를 만드는 중인데, 이런 형태들은 일반적 관념들과는 다르지만 의도한 바 대로 출력할 수 있기 때문에 높은 프린트 퀄리티를 달성할 수 있다. 이런 경우에 3D 프린터로 만들긴 했지만(세로줄이나 infill) 일반적으로 보이는 형태와는 다른 독특한 형태를 만들어 내는 것이 가능하다. 여튼 지금까지 2-3주정도 위에서 설명한 것 같은 방식으로, 인간의 입장에서 봤을 때 고의적인 에러를 만들어 출력하는 시도를 해보았다. 이제 시작이고 앞으로 종종 이런 사진들을 올릴 것임.

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Size doesn’t matter..

original stepper from Ultimaker

original stepper from Ultimaker

new, longer stepper

new, longer(but weaker) stepper

Been trying to find the perfect balance(even swapping parts, hoping for better a result) in retraction. I’ve almost successfully eliminated ooze and strings, but blobs at Z axis movement or before crossing perimeter, thus a small pause occurs when retracting and re-engaging filament still exist. Z blob needs to be solved in different ways, such as slicing software or firmware or so..

There was a larger stepper(same NEMA17 but longer-from Printrbot) lying around in the lab so last weekend I made a few new parts to fit on the extruder. Replaced motor only could handle 30mm/s retraction, over that it always lost steps. I played with pot on the stepper driver with no luck. Larger motor gave me this feel of it might hold stronger torque, which turned out not true. Need to look into stepper specification, after all size really doesn’t matter.

After going back to the original stepper, I again, adjusted the pot on the extruder driver, and made it inoperable. Luckily I found a  distributor  in Korea selling pololu board. If you ever happened to be in Korea and desperately need one, here is where to go.

fresh cut plates

fresh cut plates

new, larger hole

new, larger hole

항상 그랬듯이 리트랙션이 문제.. 프린트되지 않아야 될 부분에 있어서는 굉장히 깨끗하게 나오는 것이 가능해졌었다. 이제 남은 부분은 Z축 움직일때와 perimeter 건너 뛸 때 생기는 blob인데 후자의 경우는 필라멘트가 리트랙션되거나 리트랙션 되었다가 다시 프린트를 하기 위해 노즐로 밀어넣는 상황에서 노즐이 멈춰있기 때문에 일어나는 현상이다. 따라서 리트랙션에 걸리는 시간을 최소한으로 단축해 줄 경우에 노즐이 멈춰있는 시간이 줄기 때문에 흘러나오는 플라스틱의 양도 줄어들고, blob도 줄일 수 있다.

지난주말에 그렇게 해 보려던 차에 Printrbot 분해할 때 나와 랩에 굴러다니는 같은 NEMA17 사이즈지만 좀 길쭉한 스테퍼가 있길래 왠지 홀딩토크가 잘 나올 것 같아 교체를 해보았다. 교체를 위해 기어도 프린트 하고 기어를 고정하는 볼트땜시 익스트루더 마운트 플레이트도 새로 교체를 해야 했는데.. 어쨌건 결과적으로는 사이즈가 크다고 무조건 토크나 스피드가 더 나오는 것은 아니라는 것. 믿을 수 없을 정도로 리트랙션이 30mm/s를 넘어가면 바로바로 스텝이 빠졌고 다시 교체하는 과정에서 스테퍼 드라이버보드를 또 태워먹었음.

한국에서 폴롤루  스테퍼드라이버를 파는 곳이 있어서 다행히도 외국에서 주문하지 않아도 됐다.. 가격도 뭐 대략 적당한 편.

printed gear

printed gear
stuck bolt

stuck bolt


Gap between perimeter and infill

Belts needs proper tension. When I first assembled, most of the prints were for upgrades and calibration.  Belts for stepper motors get naturally loose due to its design, since there is nothing to lock the motor against the tension of the belt. Motor mount bolts were screwed in pretty forcefully,to the degree that I almost mess up the bolt head.

If any one of these two happens, your belt is probably loose.

1. Circles are not round. It’s more like an oval or an egg. Small circles (>5mm dia.) show this better.

2. Gap between infill and perimeter or a  gap between perimeters of more than single wall.

#2 of the problem it could be one of the following causes.

1. Extruder not extruding enough material (increase the amount of extruding material, eg. decrease packing density, decrease nozzle size, slow down printing speed or increase printing temperature. Also your E steps might have been set wrongly or hobbed bolt is eating up your filament due to increased friction inside the bowden and/or hotend.

2. Too small infill overlap setting(Cura>expert settings>infill overlap.) A well tuned machine could handle around 10% with 150mm/s no problem.

3. Any one or more of the belts is slack.

I held the Y-axis short belt with a finger while printing, which has proven to drive more movement, just as much as I needed to fill this gap (See picture far below-white print- for 3 bumps from having enough tension on the belt.) I have ordered all sorts of M3 bolts and will print this out to maintain proper tension.

gap

기계에 사용되는 벨트는 짱짱할수록 좋다. 프린트를 하다보면 어떤 경우에는 infill과 perimeter가 서로 닿지 않는 경우가 있다. 그 경우에 기본적으로는 x, y축의 벨트가 짱짱한지 확인해야한다. 조용한 곳에서 손으로 튕겼을때 귀로 들을 수 있는 소리가 난다면 충분하다.

긴 벨트는 프린터를 조립하고 초반에 전체적인 출력물 품질향상을 위해 벨트 텐션을 조절해 주었다. 그런데 스텝퍼 모터에 걸쳐있는 짧은 벨트는 디자인상으로 항상 장력이 줄어들게 되어있다. 모터를 고정하는 구멍이 길쭉하게 되어 있어서 최대한 기어 반대쪽으로 당겨준 후 나사를 고정해야하는, 다시 말해서 벨트의 장력이 늘어나면 상대적으로 모터도 기어쪽으로 딸려 올라가고, 결과적으로는 다시 벨트가 느슨해진다.

다음중 하나라도 문제가 있다면 벨트가 느슨할 가능성이 높다.

1. 동그라미가 동그랗지 않음. 약간 타원이거나 찌그러진 듯 함. 이 현상은 5파이 이하의 작은 원을 출력할 때 더 잘 보임.

2. 인필과 벽면 사이에 틈이 있거나 벽면이 한 줄이 아닐 때 붙어있어야 할 벽면들 사이에 틈이 생김.

그 중 2번의 문제는 다음 중 하나이상의 이유일 경우가 많다.

1. 충분한 양의 재료가 사출되지 않음. -노즐 사이즈를 0.1mm 단위로 줄여보거나 packing density를 줄여보거나 프린트 온도를 높이거나 프린트 속도를 낮춘다. 아니면 E스텝(펌웨어 설정 시 mm당 스테퍼 모터가 몇 회전을 해야하는지의 세팅)이 잘못 설정되거나 보우덴이나 핫엔드 안의 마찰력증가로 사출기가 필라멘트를 잘 사출하지 못하는 경우.

2. Infill overlap 세팅이 잘못됨 (Cura>expert settings> infill overlap). 상태가 좋은 기계의 경우에 10% 세팅을 150mm/s 이상의 속도로 핸들링하는 데에 무리가 없다.

문제확인차 출력하는 도중에 벨트를 손으로 꾹 눌러서 장력향상(정력향상 아님)을 시켜주니 같은 상황에서 y축 이동거리가 약간 늘어났다. 중간에 튀어나온 3줄이 벨트가 짱짱한 경우.

여기에 짧은벨트의 텐션을 조절해주는 디자인이 있다. 이번 주말에 장착해봐야겠다.

Bumps from proper tension

No wobble during print                                                                                                                                Easily bent and wobbles

Properimproper