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8 graus de oscilação no bico que listrou 4 vasos
O cartucho novo, a calibração de PID a 215 graus e a variação que caiu de 8 para 1 grau no visor.
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Vaso com faixas claras a cada 15 camadas
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A frase dita na oficina foi "deve ser o filamento úmido", e ela levou 2 dias e meio rolo de PLA para cair. O filamento estava seco. Quem listrava as peças era o bico, que esquentava e esfriava sozinho no meio do trabalho.
A encomenda era de 4 vasos cilíndricos de 12 centímetros de altura, em PLA preto fosco (o plástico mais comum da impressão 3D, feito de amido de milho), para uma loja de plantas do bairro. Cada vaso levava 3 horas e 40 minutos numa Ender 3 V2, a impressora de entrada da Creality.
O primeiro vaso saiu da mesa com faixas horizontais mais claras, finas e regulares, distribuídas de baixo até a borda. O segundo, o terceiro e o quarto repetiram o desenho, faixa por faixa.
O palpite do filamento úmido veio primeiro porque é o mais comum nos grupos de impressão. O rolo passou 6 horas no secador a 50 graus, e o quinto teste saiu com as mesmas faixas no mesmo lugar.
A pista apareceu no visor da impressora. Durante 20 minutos de observação, a temperatura do bico subia até 219 graus, descia até 211 e voltava a subir, num vaivém de 8 graus em torno dos 215 pedidos no fatiador.
PLA mais quente sai mais brilhante e mais fluido; mais frio, sai fosco e um pouco mais estreito. Cada volta desse vaivém deixava uma faixa de brilho diferente na parede do vaso.
Faltava saber por que o bico tinha perdido o controle. Na semana anterior, a oficina trocara o cartucho aquecedor (o cilindro de metal que esquenta o bloco do bico) de 40 watts por um de 50 watts, e a placa continuava usando os números de controle do cartucho antigo.
A correção levou 6 minutos: 1 comando de calibração enviado pela tela do computador, a 215 graus, e 2 comandos para gravar o resultado. Depois dela, o visor passou a variar 1 grau, entre 214 e 216, e o sexto vaso saiu sem nenhuma faixa.
O Projeto da Semana, logo abaixo, mostra como as faixas denunciaram o ciclo do bico e por que a troca do cartucho desmontou o controle.
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I Projeto da Semana
I, As faixas que contavam o ciclo do bico
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Os 4 vasos da oficina tinham 600 camadas de 0,2 milímetro cada. Com um paquímetro (o medidor de precisão com cursor deslizante) e uma lupa, a oficina contou as faixas claras em 1 vaso: 40 faixas, uma a cada 15 camadas, sempre com a mesma largura.
A regularidade foi a primeira prova contra o filamento. Umidade no rolo produz bolhas, estalos e falhas espalhadas sem padrão; ela não marca a peça em intervalos exatos de 3 milímetros.
Cada camada da parede levava cerca de 22 segundos. Quinze camadas somam 5 minutos e meio, e o cronômetro do celular mostrou que o vaivém do visor completava uma volta no mesmo intervalo.
O que o termistor mostrava
O termistor (o sensor de temperatura enfiado no bloco do bico) lê a temperatura várias vezes por segundo e manda o número para a placa. A placa decide quanta energia mandar ao cartucho, e quem faz essa conta é o controle PID.
PID é a sigla de proporcional, integral e derivativo, os 3 termos da fórmula que dosa o aquecimento. O proporcional reage à distância até a temperatura pedida, o integral corrige o erro acumulado e o derivativo freia a subida antes de passar do ponto.
Cada termo tem um número multiplicador, gravado no firmware (o programa interno da placa da impressora). No Marlin, o firmware aberto usado na Ender 3 V2, esses números aparecem como Kp, Ki e Kd.
Os números do PID valem para um conjunto de peças. Trocou o cartucho, o bloco, a meia de silicone ou a ventoinha, o conjunto mudou e os números antigos passam a dosar errado.
Por que o cartucho novo oscilava
O cartucho de 50 watts entrega 25% mais calor por segundo que o de 40. A placa, ainda com os números calculados para o cartucho fraco, mandava energia demais a cada correção, e o bico passava dos 215.
Ao passar, a placa cortava a energia com a mesma força, e o bico descia abaixo do alvo. O vaivém de 8 graus era o controle corrigindo demais para os dois lados, sem nunca parar no meio.
A documentação do Marlin, na página do comando M303, recomenda refazer a calibração sempre que o hardware de aquecimento muda. A oficina não tinha feito, porque a troca do cartucho parecia manutenção simples e a impressora ligou normalmente.
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II Configurações Recomendadas
II, M303 a 215 graus, 8 ciclos, valores gravados
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PLA a 215 graus, mesa a 60, camada de 0,2, ventoinha da peça a 100%, calibração M303 E0 S215 C8 com a impressora fria: 6 minutos de comando e variação final de 1 grau no visor.
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O M303 é o comando de G-code (a linguagem de instruções que a impressora lê linha a linha) que faz a autocalibração do PID. Ele aquece o bico, deixa passar do alvo de propósito, mede a resposta e calcula os 3 números novos.
Antes do comando
A calibração precisa reproduzir as condições de impressão. A oficina limpou o bico, conferiu se a meia de silicone (a capa que isola o bloco do bico do ar) estava inteira e deixou a impressora esfriar até a temperatura ambiente.
A ventoinha da peça ficou ligada a 100% durante o teste, com o comando M106 S255. Ela sopra ar no bico durante toda a impressão do vaso, e calibrar sem ela daria números para um bico que nunca trabalha naquela condição.
Os passos, enviados pelo Pronterface, o programa gratuito que conversa com a impressora pelo cabo USB:
1. M106 S255, para ligar a ventoinha da peça no máximo.
2. M303 E0 S215 C8, para calibrar o bico número 0 a 215 graus, em 8 ciclos de aquecimento e resfriamento.
3. M301 com os 3 valores que o M303 devolveu na tela, para aplicar os números novos.
4. M500, para gravar os números na memória da placa e manter a calibração depois de desligar.
Os números que saíram
O M303 terminou em 5 minutos e 40 segundos e devolveu Kp 21,73, Ki 1,54 e Kd 76,55. Os números antigos, calculados para o cartucho de 40 watts, eram Kp 28,72, Ki 2,62 e Kd 78,81.
O proporcional e o integral caíram bastante, e faz sentido: um cartucho mais forte precisa de menos empurrão para chegar ao mesmo lugar. Com os números novos, a placa passou a dosar menos energia a cada correção.
O teste do visor
A oficina aqueceu o bico a 215 graus, esperou 3 minutos e observou o visor durante 20 minutos com uma impressão de teste rodando. A temperatura ficou entre 214 e 216 o tempo todo, com 1 grau de variação para cada lado.
O sexto vaso saiu com a parede uniforme do pé até a borda, sem nenhuma faixa clara. Os 4 vasos da encomenda foram reimpressos com a mesma configuração e entregues 2 dias depois do prazo combinado.
Configuração fechada: PLA preto fosco a 215 graus, mesa a 60, camada de 0,2, ventoinha da peça a 100%, PID calibrado com M303 E0 S215 C8 e gravado com M500, e uma calibração nova a cada troca de cartucho, termistor, bloco ou meia de silicone.
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