Le nostre stampanti 3D sono da tempo conosciute come macchine altamente affidabili. Abbiamo fatto del nostro meglio per arricchire la MK3S+ di importanti funzioni di sicurezza che possono risparmiarvi molti inconvenienti. Sono presenti il recupero delle perdite di energia, il rilevamento degli impatti e numerose routine per la sicurezza termica: Mintemp/Maxtemp, Thermal runaway, monitoraggio delle ventole e controllo del preriscaldamento, solo per citarne alcune. Sono concepite per riconoscere rapidamente eventuali problemi della macchina e interrompere il funzionamento per evitare eventuali danni.

Negli ultimi mesi abbiamo lavorato duramente per migliorare ulteriormente tutte queste caratteristiche di sicurezza termica. Il recente firmware 3.12-BETA (solo per MK3/S/+) è il primo rilascio pubblico del nuovo modello di protezione termica (Thermal model protection). È una grande occasione per farvi conoscere a fondo l’intero sistema che garantisce la sicurezza della vostra stampante 3D. 
Il sistema permette inoltre di gestire meglio i cosiddetti “falsi allarmi”: in precedenza, ad esempio, una corrente d’aria fredda improvvisa poteva causare l’interruzione della stampa con un errore MINTEMP, senza alcuna possibilità di recupero. Il nuovo sistema di protezione consente sempre di ispezionare la stampante e provare a completare la stampa (tuttavia, è fortemente raccomandata una particolare attenzione da parte dell’utente).

Abbiamo parlato del nuovo firmware nel nostro podcast Prusa Live:

Rilevamento delle anomalie termiche

Con il nuovo modello di protezione termica, puntiamo a rilevare problemi di riscaldamento imprevisti di qualsiasi tipo e a interrompere rapidamente il riscaldamento (in 10-12 secondi) per evitare potenziali danni alla stampante 3D. Questo comprende i problemi di cablaggio, un riscaldatore non correttamente funzionante, i guasti del termistore e anche i fattori esterni (correnti d’aria, formazione di blob sull’estrusore, ecc.). Tutto ciò si basa su una simulazione interna dell’hotend, cioè il firmware controlla costantemente se le letture del termistore seguono uno schema specifico nel modello termico. In caso di anomalie, la stampante reagisce in pochi secondi e visualizza un avviso di ANOMALIA TERMICA (o Thermal Anomaly) che scompare se le letture tornano ai valori previsti entro 5 secondi. Se l’anomalia persiste, la stampante spegne il riscaldamento e attiva un segnale acustico per avvisare l’utente. In altre parole, si tratta di un’ottima aggiunta ai sistemi di protezione termica già presenti nella stampante fin dall’inizio.

Tenete presente che la stampante si accorge solo che qualcosa non va, ad esempio quando il sistema non funziona come previsto. Spetta all’utente ispezionare la stampante e verificare la presenza di eventuali problemi.

Funziona su tutte le stampanti 3D MK3/S/+ 

Quindi, il firmware può confrontare i valori del modello termico interno con i valori reali e, quando viene rilevato un conflitto tra questi valori, la stampante viene arrestata e viene visualizzato un errore. Ora, alcuni di voi potrebbero chiedersi: Cosa succede se la mia MK3S+ si trova all’interno di un involucro o è stata modificata/personalizzata? Questo ha sicuramente un impatto sul modello termico, giusto? La risposta è semplice: il modello di protezione termica non è universale. Si basa sui valori medi predefiniti della nostra produzione, ma viene adattato a ogni singola stampante dopo l’installazione del firmware. Quindi, anche se si dispone di una stampante più vecchia, la routine è in grado di riconoscere immediatamente i potenziali problemi perché non considera i valori della macchina attuale come se fossero quelli di default (=perfetti). Una nuova routine automatica ha bisogno di mettere a punto i valori della macchina per completare la configurazione. L’operazione dura circa 15 minuti e la stampante viene controllata a fondo eseguendo cicli di riscaldamento e raffreddamento. A questo punto, il profilo della stampante viene salvato nella memoria EEPROM ed è pronto all’uso. E sì, questa è un’ottima notizia per chi ha già modificato la MK3/S/+ installando componenti di terze parti: il modello di protezione termica funzionerà anche sulla vostra macchina, anche se potrebbero esserci delle eccezioni, soprattutto perché si tratta di una versione beta. Tenete presente che se cambiate spesso i componenti della macchina ( riscaldatori, hotend, ventole, calzini di silicone), l’errore Anomalia termica può comparire più spesso perché la sostituzione di questi componenti modifica le caratteristiche termiche della stampante e potrebbe essere necessario ricalibrare i valori.

Cosa c’è sotto

Ovviamente, le versioni beta del firmware sono sempre destinate agli utenti esperti. Per testare le nuove funzioni, è necessario collegare la stampante al PC tramite un cavo USB e utilizzare Pronterface per avviare la sequenza di calibrazione inviando i G-Code corretti. Al momento, la procedura può essere avviata inviando una nuova istruzione M310 A F0. Dopo la calibrazione, si utilizza M310 S1 per attivare il controllo del modello e le nuove impostazioni di calibrazione possono essere salvate con M500. Per le istruzioni complete, consultare il changelog. L’integrazione completa nel menu LCD avverrà in versioni successive. È possibile testare il funzionamento del modello calibrato impostando la temperatura dell’ugello a 210 °C e poi mettendo un cotton fioc bagnato direttamente sull’ugello: entro 10 secondi dovrebbe apparire un messaggio di avvertimento sul display. Una cosa da tenere presente: stiamo usando il sensore di temperatura della scheda Einsy come proxy, quindi se si posiziona l’elettronica all’esterno di un involucro e si tiene la stampante all’interno, il modello termico potrebbe non funzionare come previsto. Per questi scenari, è stato implementato uno speciale G-Code M310 T che consente di regolare la differenza di temperatura. Prima di iniziare il processo di calibrazione termica, tuttavia, si consiglia di eseguire la calibrazione PID per assicurarsi che tutto funzioni correttamente. Ed ecco una piccola curiosità. Durante i test interni e le misurazioni effettuate durante lo sviluppo del nuovo firmware, abbiamo notato alcune cose interessanti. Nelle immagini sottostanti, si può notare la differenza tra un ugello e un blocco riscaldatore standard (immagine superiore) e un blocco riscaldatore con un calzino in silicone (immagine inferiore). Osservate il lato destro del grafico: potete notare che la regolazione PID è più fluida sulla macchina con il calzino in silicone. Non stiamo dicendo di installarne immediatamente uno sull’ hotend, dal momento che tutto funziona perfettamente anche senza calzino. Questo è solo per mostrare cosa hanno rilevato le nostre misurazioni.

Ora che sapete come dovrebbero essere le caratteristiche termiche corrette di una MK3S+, potete dare un’occhiata a un’altra lettura e vedrete chiaramente che c’è qualcosa di sbagliato. Osservate l’immagine qui sotto:

Vedete la lettura irregolare sulla sinistra? La potenza è quasi costantemente al 100%, ma l’ugello fatica a raggiungere una temperatura costante di 230 °C. A un certo punto, la temperatura sale improvvisamente a oltre 250 °C e il PID interrompe immediatamente l’alimentazione. L’improvviso salto da 210 a 250 gradi Celsius è sospetto perché è difficile che un blocco riscaldatore standard possa riscaldarsi di 40 gradi così rapidamente, quindi il problema risiede molto probabilmente nel termistore. Questo comportamento è esattamente ciò che il nuovo modello di protezione termica è progettato per catturare. In teoria, se si avesse una scheda EINSY danneggiata in modo molto particolare ( come ad esempio problemi di contatto elettrico intermittente dovuti a stress termici e meccanici, inclusi problemi molto sottili come pad di saldatura incrinati o perline di ferrite incrinate) e si comportasse comunque in modo apparentemente normale, senza innescare alcun errore Mintemp/Maxtemp, la nuova protezione termica la catturerebbe comunque, anche se si tratta di una possibilità su un milione. A proposito, l’intero codice occupa 5 kB nella RAM e abbiamo dovuto spostare un po’ di cose per inserirlo in uno spazio molto limitato!

Minor rischio di blob

Il nuovo firmware può fare un’altra cosa utile: poiché monitora costantemente il blocco termico e confronta i valori con il modello termico interno, è in grado di rilevare rapidamente anche le anomalie nel raffreddamento. Pertanto, quando la stampa si stacca dal piano e inizia a fondersi intorno all’ugello, può verificarsi anche l’errore di THERMAL ANOMALY (ANOMALIA TERMICA). Se la situazione persiste per diversi secondi, il riscaldamento viene disattivato e la stampa viene interrotta. In questo modo, il firmware può arrestare la stampante prima che si formi un grosso blob intorno all’ugello. E non si tratta di una teoria: abbiamo assistito a questa esatta situazione nella nostra farm di stampa.

Naturalmente, questo non significa che i blob saranno completamente eliminati d’ora in poi. Quello che intendiamo dire è che riusciamo a rilevare rapidamente i blob poco dopo che iniziano a crescere – in ogni caso prima di dover passare delle ore a staccare la plastica tremendamente fusa attorno all’estrusore.

Beta adesso disponibile

Abbiamo appena rilasciato la versione 3.12-BETA del nuovo firmware dopo un’intensa attività di test interni (vedi il changelog) e saremmo davvero felici se decideste di provare la beta e condividere la vostra esperienza con noi.
Come di consueto, sconsigliamo di installare la versione beta in un ambiente di produzione, in quanto potrebbero essere ancora presenti alcuni piccoli bug. Tuttavia, il modello di protezione termica si sta comportando bene nel nostro ambiente di test e saremo presto pronti a rilasciare la versione finale. Quindi rimanete sintonizzati per ulteriori aggiornamenti!