Original Prusa MMU3 to nasze wydajne rozwiązanie do MK3S+ i MK4, umożliwiające drukowanie przy użyciu do 5 filamentów na drukarkach 3D Prusa z jednym ekstruderem. Podczas gdy MMU3 do MK3 jest dostępny od ponad trzech miesięcy i zbiera doskonałe opinie, wciąż odkładamy wariant dla MK4 na później. W tym dzienniku rozwoju chcielibyśmy porozmawiać o problemach technicznych, które napotkaliśmy, o tym, jak je rozwiązaliśmy i o tym, co pozostało do rozwiązania, zanim będziemy mogli rozpocząć wysyłkę jednostek produkcyjnych.

Niezawodność MMU3 z MK3

Głównym powodem stworzenia następcy naszego MMU2S było zwiększenie jego niezawodności i łatwości użytkowania bez konieczności długotrwałego dostrajania i kalibracji. Dostarczamy dodatek MMU3 dla MK3S+ od ponad trzech miesięcy (od lipca) i jesteśmy podekscytowani widząc, że niezawodność zaobserwowana zarówno w naszych wewnętrznych, jak i zewnętrznych beta testach przejawia się również w doświadczeniach klientów. Osiągnięcie ogromnych, ponad 70-godzinnych, 5-kolorowych wydruków przy zerowej liczbie interwencji jest dokładnie tym, co było naszym celem.

https://x.com/BobKarnes/status/1696715184449237273

Oczywiście chcemy, aby MMU3 dla MK4 był równie niezawodny i wydajny – a nawet bardziej. Trudno nam jednak dorównać wydajności MK3S+. Dlaczego?

Zrozumienie spadku niezawodności MMU3 z MK4

Zarówno MK3, jak i MK4 używają identycznego modułu MMU3 – nie ma między nimi żadnej różnicy. Należy się więc zastanowić – skoro MMU3 działa dobrze na MK3S+, dlaczego nie działa równie dobrze na MK4? Różnice między nimi dotyczą głowic drukujących. Każda drukarka wykorzystuje zupełnie inny system wytłaczania i hotendu. Są one również oparte na innej płycie głównej i architekturze firmware samej drukarki.

Kiedy po raz pierwszy ogłosiliśmy MMU3 w marcu 2023 roku, wszystko było gotowe i działało niezawodnie zarówno z MK3S+, jak i MK4. Przygotowywaliśmy jednostki dla zewnętrznych beta testerów i spodziewaliśmy się, że pod koniec czerwca rozpocznie się wysyłka jednostek produkcyjnych. Jedynym problemem w tamtym czasie były nasze możliwości produkcyjne. Jednak gdy tylko nadeszło lato, a temperatury otoczenia na wszystkich naszych farmach testowych wzrosły o 6 do 10 stopni Celsjusza, zaczęliśmy napotykać spadek niezawodności MMU3 na MK4 (ale nie na MK3S+). Było to spowodowane przede wszystkim cienkimi nitkami filamentu, które zaczęły gromadzić się w pobliżu przekładni zębatych.

W MK3S+ nitki te również się pojawiały, ale w znacznie mniejszym stopniu. Ponadto ekstruder w MK3S+ ma dość otwartą konstrukcję, a ścieżka filamentu jest całkowicie prosta, więc nie widzieliśmy żadnych problemów z nimi w naszych testach. W MK4 jednak, te smugi filamentu pojawiały się znacznie częściej i powodowały wiele problemów z wielokrotnym ładowaniem i rozładowywaniem.

Ekstremalny przypadek nitkowania na końcówkach filamentu

Rozwiązywanie problemów związanych z tymi cienkimi nitkami filamentu zaprowadziło nas w głąb króliczej nory, w której badaliśmy, co się zmieniło i szukaliśmy sposobów, aby końcówki znów były idealne. Zmienialiśmy dysze, temperatury druku i otoczenia oraz prędkości. Wynikiem tych złożonych badań jest nowa logika zmian filamentu.

Zupełnie nowa strategia wymiany filamentu – eliminacja nitkowania

Po pierwsze, pozwól mi w skrócie opisać, jak działa zmiana filamentu na MMU3 z MK3.

1. Głowica drukująca przesuwa się nad wieżę czyszczącą.
2. Szybkie wyciskanie – szybkie ekstrudowanie niewielkiej ilości filamentu w celu utworzenia ładnej końcówki.
3. Filament jest rozładowywany aż do modułu MMU.
4. Wybierak przesuwa się do nowej pozycji i ładuje filament do głowicy drukującej.
5. Głowica drukująca rozpoczyna wytłaczanie na wieży czyszczącej/obiekcie czyszczącym/wypełnieniu, a kolor ekstrudowanego filamentu stopniowo się zmienia.

W tym procesie dysza jest pełna wcześniej używanego filamentu aż do kroku 5. Kiedy używamy tego procesu na MK4, wycofanie w kroku 3 powoduje wyciągnięcie niewielkiej ilości stopionego filamentu, co tworzy tę problematyczną cienką nitkę plastiku. W kroku 5 nowy filament musi wypchnąć cały stopiony plastik. Tak więc krok 5 jest również miejscem, w którym generowana jest większość odpadów.

Aby wyeliminować drobne nitki lub pasemka filamentu w MK4, stworzyliśmy zupełnie nową strategię wymiany, zaprojektowaną specjalnie dla geometrii Nextrudera. Jest ona zbliżona do tego, w jaki sposób wykonywany jest cold pull.

1. Głowica drukująca przesuwa się nad wieżę czyszczącą.
2. Następuje szybkie wyciskanie: drukarka porusza się z maksymalną prędkością, a cały stopiony filament jest wypychany z dyszy do wieży czyszczącej. Szybkie wytłaczanie również nieco schładza dyszę.
3. „Odciskanie” (formowanie końcówki) – w tym momencie tylko częściowo rozgrzany filament jest szybko dociskany do wnętrza dyszy, aby poprawić kształt końcówki (odcisnąć wewnętrzny kształt dyszy na końcówce).
4. Wybierak przesuwa się do nowej pozycji i ładuje filament do głowicy drukującej.
5. Na wieży czyszczącej wykonywane jest niewielkie wytłaczanie w celu ustabilizowania przepływu, ale kolor jest prawie natychmiast czysty.

W ten sposób po kroku 3 w dyszy pozostaje niewiele stopionego plastiku, dzięki czemu możemy uzyskać ładne końcówki filamentu w Nextruderze MK4, nawet w znacznie podwyższonych temperaturach otoczenia. Nieustannie testujemy to w specjalnej komorze testowej z kontrolowanym mikroklimatem, która może pomieścić małą farmę drukarek. Spędziliśmy miesiące na doskonaleniu tej nowej procedury wymiany filamentu, rejestrując wpływ każdej małej różnicy na końcówkę filamentu.

Końcówka filamentu z nową strategią rozładowania

Pożądanym efektem ubocznym tej nowej strategii jest zmniejszenie ilości odpadów. Większość z nich powstaje teraz na etapie wyciskania (krok 2), ale ponieważ mieszanie kolorów jest bardzo ograniczone, ogólna ilość odpadów jest mniejsza.

Dopracowanie tej nowej strategii było długim i żmudnym procesem, ponieważ każda zmiana wymaga co najmniej 2-3 dni nieprzerwanego drukowania na całej farmie MMU, aby uzyskać rozsądną próbkę wzrostu lub spadku niezawodności. Dotarcie do punktu, w którym byliśmy zadowoleni ze wskazówek generowanych przez tę procedurę w różnych temperaturach otoczenia, trwało do końca sierpnia. Nasi programiści nadal są ostrożni z nazywaniem tej procedury „ostateczną wersją” dla wymiany filamentu w MK4. Chcielibyśmy na przykład przetestować znacznie większą próbkę kolorów i marek filamentów.

Możesz się zastanawiać, dlaczego tak bardzo uparliśmy się na wytwarzanie końcówek bez nitek, skoro to takie trudne wyzwanie. Są dwa główne powody. Po pierwsze, ten system pozwala nam rozładować większość materiału z hotendu i użyć go ponownie, gdy ten kolor będzie potrzebny. A po drugie, ponieważ dysza jest zasadniczo czysta przed następnym załadowaniem materiału, kolory mieszają się znacznie mniej w porównaniu do łączenia filamentu lub odcinania go i pozostawiania reszty w ekstruderze. Ogromnie zmniejsza to zarówno ilość odpadów, jak i potrzebny czas.

Oczywiście idealnym rozwiązaniem jest posiadanie całkowicie oddzielnych głowic narzędziowych, takich jak w Original Prusa XL. Przy takiej konfiguracji, potrzeba opróżnienia dyszy z poprzedniego koloru przy każdej zmianie filamentu jest całkowicie wyeliminowana. Wydajna wieża czyszcząca w MMU3 jest kolejnym najlepszym rozwiązaniem, pozwalającym naszym jednodyszowym drukarkom 3D na drukowanie z użyciem do 5 filamentów.

Obecne problemy z MMU3 na MK4

Dzięki nowej procedurze ładowania niezawodność MMU3 w kombinacji z MK4 znacznie wzrosła. Ale jak to bywa z wprowadzaniem wielu zmiennych, zmiana jednej części systemu wpływa na inne, więc rzeczy, które działały idealnie, wymagają ponownego dostrojenia.

MMU3 może wykonać ponad 2000 zmian filamentu podczas dużych wydruków i wszystkie z nich muszą przebiegać idealnie. Wystarczy kilka nieudanych zmian filamentu, aby spowodować naprawdę duży ból głowy użytkownika, nawet jeśli błąd można naprawić w większości przypadków (wyświetlacz LCD pokaże, co poszło nie tak i jak to naprawić).

Test warunków skrajnych MMU3 na MK4 – druk w 5 kolorach – 1500 zmian filamentu

Na przykład odkryliśmy, że przy zastosowaniu nowych końcówek filamentu, czujnik uruchamia się w nieco innym momencie. Powodowało to dziury w wieży czyszczącej, a czasem nawet w wydruku. Podobna sytuacja miała miejsce, gdy włączyliśmy Input Shaping, Precise Stepping i Pressure Advance (to właśnie tam pojawił się błąd numeryczny) i rozpoczęliśmy drukowanie wieży czyszczącej z dużą prędkością. Obecnie algorytm został dostosowany i oba te problemy zostały naprawione.

Pozostały jeszcze trzy rzeczy do rozwiązania – są to najczęstsze przyczyny problemów z drukowaniem. Około 15% błędów jest spowodowanych nieprawidłowym wykrywaniem filamentu wchodzącego do głowicy drukującej. Podobnie jak w MK3S+, również dla MK4 opracowaliśmy alternatywną wersję drukowanych części wokół czujnika filamentu, z zamiarem rozwiązania tego problemu. Zamiast wykrywać filament po prostu wchodzący w obszar nad przekładnią napędową, nowa dźwignia jest wyzwalana przez filament, którego obecność powoduje lekkie odchylenie drzwiczek docisku. Tak więc czujnik Halla odpowiadający za wykrywanie filamentu jest wyzwalany tylko wtedy, gdy filament faktycznie wchodzi między koła zębate. Wciąż udoskonalamy tę część, aż wyeliminujemy problem lub przynajmniej sprawimy, że będzie występował niezwykle rzadko.

W przypadku nowej wydrukowanej części, dźwignia jest uruchamiana przez filament wchodzący do przekładni napędowej i popychający drzwiczki docisku

Innym, nieco mniej powszechnym problemem jest nieprawidłowe wyzwalanie czujnika filamentu w samym module MMU3. Ponieważ czujnik ten działa doskonale z MK3S+, problem jest najprawdopodobniej spowodowany drobnymi zanieczyszczeniami, które nadal są czasami generowane podczas ładowania filamentu – może to spowodować zablokowanie kulki FINDA podczas rozładowywania.

Najczęstszym obecnie problemem (około 50% wszystkich awarii) jest brak płynnego przejścia filamentu przez ekstruder do metalowej prowadnicy filamentu („rurki” połączonej z dyszą). Może się to objawiać na kilka sposobów, takich jak zatrzymanie filamentu na krawędzi rurki. Pracujemy zarówno nad rozwiązaniami mechanicznymi, jak i firmware’owymi, np. nad automatycznym przeładowywaniem filamentu, które jest inicjowane, gdy drukarka wykryje taką sytuację.

Jeśli po pocięciu pliku zmieniono konfigurację szpul, nowy ekran przygotowania do drukowania umożliwia ponowne mapowanie kolorów, konfigurację Spool Join lub ponowne załadowanie różnych materiałów

Kiedy wyślemy MMU3 dla MK4?

Powtarzające się opóźnienia są frustrujące dla Ciebie, innych naszych klientów i naszego zespołu. W związku z tym zdecydowaliśmy się nie rozpoczynać wysyłki MMU3 dla MK4, dopóki nie będziemy pewni, że niezawodność osiągnie wyznaczony poziom. Niezwykle trudno jest oszacować, kiedy to nastąpi.

Całkiem możliwe, że nasi testerzy potwierdzą, że najnowsze zmiany rozwiązały wymienione problemy – i będziemy gotowi do rozpoczęcia wysyłki w ciągu kilku tygodni. Istnieje jednak również możliwość, że rozwiązanie nie będzie satysfakcjonujące i będziemy potrzebować jeszcze więcej czasu, by wszystko dopracować. Szczerze mówiąc, nie wiemy tego i w tym momencie wolimy powiedzieć to głośno, niż podawać przypadkowe szacunki.

Chcielibyśmy przeprosić za brak terminowej wysyłki MMU3 dla MK4! Jestem pewien, że ciekawi Cię, co stanie się z istniejącymi zamówieniami – szczegóły poniżej.

Będziemy informować na bieżąco zarówno o dobrych wiadomościach i gotowości do wysyłki, jak i o bieżących problemach i dalszym rozwoju.