Unsere 3D-Drucker sind schon seit langem als äußerst zuverlässige Geräte bekannt. Wir haben unser Bestes getan, um den MK3S+ mit vielen wichtigen Sicherheitsfunktionen auszustatten, die Ihnen eine Menge Kopfschmerzen ersparen können. Es gibt Stromausfallwiederherstellung, Kollisionserkennung und eine ganze Reihe von thermischen Sicherheitsroutinen – Mintemp/Maxtemp, Thermal Runaway, Lüfterüberwachung und Vorheizkontrollen, um nur einige zu nennen. Sie wurden entwickelt, um schnell mögliche Probleme mit Ihrem Gerät zu erkennen und den Betrieb zu stoppen, um Schäden zu vermeiden.

In den letzten Monaten haben wir hart daran gearbeitet, all diese thermisch bezogenen Sicherheitsfunktionen auf ein ganz neues Niveau zu heben. Die aktuelle 3.12-BETA Firmware (nur für das MK3/S/+) ist die erste öffentliche Version des neuen Thermomodellschutzes. Das ist eine großartige Gelegenheit, Ihnen einen wirklich tiefen Einblick in das gesamte System zu geben, das Ihren 3D-Drucker sicher macht.

Es bietet auch einen besseren Betrieb bei Fehlalarmen – bisher konnte zum Beispiel ein plötzlicher Kaltluftzug Ihren Druck mit einem MINTEMP-Fehler stoppen, ohne dass Sie eine Chance hatten, diesen zu beheben. Das neue Schutzsystem ermöglicht es Ihnen jederzeit, den Drucker zu überprüfen und zu versuchen, den Druck zu beenden (eine erhöhte Aufmerksamkeit des Benutzers wird jedoch dringend empfohlen).

Wir haben die neue Firmware in unserem Prusa Live-Podcast besprochen:

Erkennung von thermischen Anomalien

Mit dem neuen Thermomodellschutz wollen wir unerwartete Erwärmungsprobleme jeglicher Art erkennen und die Erwärmung schnell stoppen (in 10-12 Sekunden), um mögliche Schäden an Ihrem 3D-Drucker zu vermeiden. Dazu gehören Verkabelungsprobleme, ein falsch arbeitender Heizblock, Thermistorfehler und auch externe Faktoren (Zugluft, Blobs, die sich am Extruder bilden, usw.).

Dies alles basiert auf einer internen Simulation des Hotends, was bedeutet, dass die Firmware ständig überprüft, ob die Thermistorwerte einem bestimmten Muster im thermischen Modell folgen. Wenn etwas nicht stimmt, reagiert der Drucker innerhalb von Sekunden und zeigt eine THERMISCHE ANOMALIE-Warnung an, die verschwindet, wenn die Messwerte innerhalb von 5 Sekunden wieder die erwarteten Werte erreichen. Bleibt die Anomalie bestehen, schaltet der Drucker die Heizung aus und aktiviert einen Warnton, um den Benutzer zu benachrichtigen. Mit anderen Worten, dies ist eine großartige Ergänzung zu den bereits vorhandenen thermischen Schutzsystemen, die von Anfang an im Drucker vorhanden waren.

Bitte bedenken Sie, dass der Drucker nur weiß, dass etwas nicht stimmt, d.h. wenn das System nicht wie erwartet funktioniert. Es ist Aufgabe des Benutzers, den Drucker zu inspizieren und auf Probleme zu prüfen.

Arbeitet auf allen MK3/S/+ 3D-Druckern

Die Firmware kann also die Werte aus dem internen Thermomodell mit realen Werten vergleichen und wenn ein Konflikt zwischen diesen Werten festgestellt wird, wird der Drucker angehalten und ein Fehler angezeigt.

Nun werden sich einige von Ihnen vielleicht fragen: Was ist, wenn sich mein MK3S+ in einem Gehäuse befindet oder modifiziert/angepasst wurde? Das hat doch sicher Auswirkungen auf das thermische Modell, oder? Die Antwort ist einfach: Der Schutz des Thermomodells ist nicht universell. Er basiert auf durchschnittlichen Standardwerten aus unserer Produktion, wird aber nach der Installation der Firmware für jeden einzelnen Drucker individuell angepasst. Selbst wenn Sie also einen älteren Drucker haben, kann die Routine mögliche Probleme sofort erkennen, weil sie die Werte Ihres aktuellen Geräts nicht als Standard (=perfekt) ansieht.

Eine neu implementierte automatische Routine muss die Werte Ihres Geräts feinabstimmen, um die Konfiguration abzuschließen. Es dauert etwa 15 Minuten und der Drucker wird durch Aufheiz- und Abkühlzyklen gründlich überprüft. Anschließend wird Ihr Druckerprofil im EEPROM-Speicher gespeichert und ist einsatzbereit. Und ja, das ist eine gute Nachricht für alle, die den MK3/S/+ bereits durch die Installation von Komponenten von Drittanbietern modifiziert haben: Der Thermomodellschutz wird auch auf Ihrem Gerät funktionieren, obwohl es einige Ausnahmen geben kann – zumal es sich um eine Beta-Version handelt. Denken Sie daran, dass, wenn Sie häufig Komponenten in Ihrem Gerät austauschen (Heizblöcke, Hotends, Lüfter, Silikonsocken), der Fehler „Thermische Anomalie“ häufiger auftreten kann, weil sich durch den Austausch dieser Teile die thermischen Eigenschaften Ihres Druckers ändern und Sie möglicherweise die Zahlen neu kalibrieren müssen.

Unter der Haube

Natürlich sind die Beta-Firmware-Versionen immer für fortgeschrittene Benutzer gedacht. Um die neuen Funktionen zu testen, müssen Sie Ihren Drucker über ein USB-Kabel mit Ihrem PC verbinden und Pronterface verwenden, um die Kalibrierungssequenz durch Senden der richtigen G-Codes zu starten. Aktuell kann der Vorgang durch Senden eines neuen M310 A F0-Befehls gestartet werden. Nach der Kalibrierung wird M310 S1 verwendet, um die Modellprüfung zu aktivieren und die neuen Kalibrierungseinstellungen können mit M500 gespeichert werden. Für eine vollständige Anleitung lesen Sie bitte das Changelog. Die vollständige Integration in das LCD-Menü wird in späteren Versionen erfolgen. Sie können die Funktionalität des kalibrierten Modells testen, indem Sie die Düsentemperatur auf 210 °C einstellen und dann ein feuchtes Wattestäbchen direkt auf die Düse setzen – innerhalb von 10 Sekunden sollte eine Warnmeldung auf dem Display erscheinen.

Eine Sache sollten Sie beachten: Wir verwenden den Temperatursensor auf der Einsy-Platine als Proxy – wenn Sie also die Elektronik außerhalb eines Gehäuses platzieren und den Drucker drinnen lassen, funktioniert das Thermomodell möglicherweise nicht wie erwartet. Für diese Szenarien wurde ein spezieller M310 T G-Code implementiert, mit dem Sie die Temperaturdifferenz anpassen können. Bevor Sie jedoch mit der thermischen Kalibrierung beginnen, sollten Sie die PID-Kalibrierung durchführen, um sicherzustellen, dass alles gut funktioniert.

Und hier noch eine interessante Information. Als wir während der Entwicklung der neuen Firmware interne Tests und Messungen durchführten, fielen uns einige merkwürdige Dinge auf. Auf den Bildern unten sehen Sie den Unterschied zwischen einer Standarddüse und einem Heizblock (oberes Bild) und einem Heizblock mit einer Silikonsocke (unteres Bild). Schauen Sie sich die rechte Seite des Diagramms an – Sie können sehen, dass die PID-Regelung bei der Maschine mit Silikonsocke gleichmäßiger verläuft. Wir sagen nicht, dass Sie sofort einen Silikonsocke am Hotend anbringen sollten, denn alles funktioniert auch ohne ihn einwandfrei. Dies soll nur zeigen, was unsere Messungen ergeben.

Wenn Sie nun wissen, wie die korrekten thermischen Eigenschaften eines MK3S+ aussehen sollten, können Sie einen Blick auf einen anderen Messwert werfen – und Sie werden deutlich sehen, dass hier etwas nicht stimmt. Siehe das Bild unten:

Sehen Sie den verrückten Messwert auf der linken Seite? Die Leistung liegt fast konstant bei 100 Prozent, aber die Düse kämpft damit, eine konstante Temperatur von 230 °C zu erreichen. An einem Punkt schießt die Temperatur plötzlich auf über 250 °C und der PID schaltet sofort ab. Der plötzliche Sprung von 210 auf 250 Grad Celsius ist verdächtig, denn es ist kaum möglich, dass sich ein normaler Heizblock so schnell um 40 Grad aufheizen kann – das Problem liegt also höchstwahrscheinlich im Thermistor. Dieses Verhalten ist genau das, was der neue Thermomodellschutz auffangen soll.

Wenn Sie eine EINSY-Platine haben, die sehr spezifisch beschädigt ist (z.B. intermittierende elektrische Kontaktprobleme aufgrund von thermischer und mechanischer Belastung, einschließlich sehr subtiler Probleme wie gerissene Lötpunkte oder gerissene Ferritperlen) und die sich trotzdem scheinbar normal verhält und keine Mintemp/Maxtemp-Fehler auslöst, würde der neue Thermomodellschutz dies trotzdem abfangen – auch wenn die Chance eins zu einer Million steht.

Dieser gesamte Code nimmt übrigens 5 kB im RAM in Anspruch und wir mussten einiges umstellen, um ihn auf dem sehr begrenzten Platz unterzubringen!

Reduzierte Gefahr von Blobs

Die neue Firmware kann noch etwas anderes Nützliches: Da sie den Heizblock ständig überwacht und die Werte mit dem internen thermischen Modell vergleicht, kann sie auch Anomalien bei der Kühlung schnell erkennen. Wenn sich also Ihr Druck vom Heizbett löst und um die Düse herum zu schmelzen beginnt, kann dies ebenfalls den Fehler THERMAL ANOMALY auslösen. Wenn die Situation mehrere Sekunden lang anhält, wird die Heizung deaktiviert und der Druck gestoppt. Auf diese Weise kann die Firmware den Drucker stoppen, bevor sich ein großer Klumpen um die Düse bildet. Und das ist keine Theorie – wir haben genau diese Situation auf unserer Druckfarm erlebt.

Das bedeutet natürlich nicht, dass Blobs von nun an vollständig eliminiert werden. Was wir damit sagen wollen, ist, dass wir Blobs schnell erkennen können, kurz nachdem sie zu wachsen beginnen – was in der Regel früh genug ist, um Ihnen eine Menge Arbeit beim Entfernen des Kunststoff-Monsters zu ersparen, das sich um den Extruder gewickelt hat.

Die Beta ist jetzt verfügbar

Wir haben soeben nach intensiven internen Tests die Version 3.12-BETA der neuen Firmware veröffentlicht (siehe Änderungsprotokoll) und würden uns sehr freuen, wenn Sie sich entschließen, die Beta zu testen und Ihre Erfahrungen mit uns zu teilen.

Wie üblich raten wir davon ab, die Beta-Version in einer Produktionsumgebung zu installieren, da einige kleine Bugs noch vorhanden sein könnten. Der Thermomodellschutz funktioniert jedoch in unserer Testumgebung gut und wir werden die endgültige Version bald veröffentlichen. Bleiben Sie also dran für weitere Updates!