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ED 042

O eco que apareceu nas letras da placa de porta

Oito placas a 150 mm/s com fantasma nas letras: o acelerômetro achou 41,2 Hz no eixo X e o filtro certo limpou a borda sem tirar velocidade.

Placa de porta em PLA preto com a palavra OFICINA em relevo sob luz rasante.

Letras em relevo da placa sob luz rasante

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"Fantasma na letra? Baixa a velocidade e pronto." Foi a frase que entregou uma placa de porta com o nome da oficina repetido em sombra do lado direito de cada haste, visível a um palmo da peça e impossível de tirar com lixa, porque o relevo inteiro nasceu ondulado. Ghosting (fantasma, o eco de uma borda que se repete alguns milímetros adiante na parede da peça) não vem da velocidade sozinha: vem da vibração que a própria máquina gera ao trocar de direção e que o bico registra no plástico mole como um carimbo repetido.

A bancada montou a placa em cima do trabalho que já paga a máquina: retângulo de 120 por 45 milímetros, 3 de espessura, com a palavra OFICINA em relevo de 2,0 milímetros de altura e hastes de 1,6 de largura, fonte de traço reto e serifa quadrada, que é o desenho que mais denuncia eco porque cada letra tem cinco trocas bruscas de direção. Oito cópias saíram do mesmo arquivo fatiado, todas a 150 milímetros por segundo nas paredes externas, aceleração de 6.000 e canto quadrado em 8 milímetros por segundo.

Antes da primeira placa, um acelerômetro ADXL345 de 40 reais foi parafusado no carro do bico e rodou o teste de ressonância do firmware, que sacode cada eixo numa faixa de frequências e anota onde a estrutura balança mais. O eixo X respondeu com pico em 41,2 hertz e o eixo Y em 33,8 hertz, valores que alimentam o input shaping (modelagem do comando de movimento, o filtro que atrasa e divide cada pulso de aceleração pra cancelar a vibração da própria máquina).

O critério de reprovação ficou combinado antes de qualquer peça. Cai quem tiver eco visível a 30 centímetros com luz rasante de lanterna, ou crista medida acima de 0,05 milímetro no comparador apoiado na lateral da haste. Cada placa foi lida em três letras, o I, o F e o N, e o valor anotado é o maior dos três.

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I Projeto da Semana

I, As oito placas que contaram onde mora o fantasma

A primeira placa saiu sem filtro nenhum, com o firmware entregando a aceleração crua. Cada haste vertical da palavra ganhou três ecos à direita, espaçados em 3,7 milímetros, com crista de 0,19 milímetro no comparador. O relevo continuava legível de longe e inaceitável na mão de quem paga 35 reais por uma placa de porta.

A segunda placa ligou o filtro mais simples, o ZV, com as frequências lidas pelo acelerômetro. Os ecos caíram de três para um e a crista foi para 0,08 milímetro. A terceira ligou o MZV nas mesmas frequências e fechou em 0,04, dentro do combinado, com o eco sumindo da luz rasante.

A quarta placa, com filtro EI, entregou 0,03 milímetro de crista e a melhor borda das oito, e cobrou o preço em outro lugar: a serifa quadrada do F perdeu 0,12 milímetro de canto, porque o EI arredonda o comando de movimento mais que os vizinhos. Numa peça com letra fina, o canto perdido aparece antes que o eco de 0,04.

A quinta placa subiu para o 2HUMP_EI e não ganhou nada em crista, ficou nos mesmos 0,03, e perdeu mais 0,08 milímetro de canto na serifa. Filtro mais pesado que o necessário custa nitidez de aresta e não devolve nada em troca.

Da sexta placa em diante, o filtro ficou fixo no MZV e o teste passou para a aceleração. A sexta rodou com 6.000 de aceleração e marcou os mesmos 0,04. A sétima subiu para 9.000 e a crista foi para 0,07, já com sombra visível na lanterna. A oitava desceu para 4.000 e marcou 0,03, com a serifa intacta e 2 minutos a mais de máquina.

A velocidade de parede ficou em 150 milímetros por segundo nas oito peças. O que mudou de uma para outra foi o formato do comando que chega ao motor, não o quanto o bico anda por segundo. O eco de 0,19 milímetro da primeira placa e os 0,03 da oitava saíram da mesma velocidade de bico.

A explicação mecânica cabe numa frase: o pórtico da impressora tem uma frequência natural, e cada canto vivo da letra dá um empurrão que faz a estrutura oscilar nessa frequência. O filtro divide o empurrão em dois pulsos separados por meio período da oscilação, de forma que o segundo pulso chega justamente quando o primeiro faria a estrutura voltar, e as duas vibrações se cancelam antes de virar marca no plástico.

A compensação de ressonância reduz o ringing ao modelar o comando de aceleração a partir das frequências medidas da máquina, sem exigir redução da velocidade de impressão.

Kevin O'Connor, documentação do Klipper, verbete Resonance Compensation, 2021

A documentação do Klipper descreve o mecanismo e deixa a escolha do filtro em aberto, com uma advertência que as oito placas confirmaram: filtro mais agressivo suaviza mais a vibração e também arredonda mais o desenho. A leitura da bancada dá o ponto de equilíbrio pra letra em relevo fina, o MZV, e mostra que o vizinho de cima, o EI, serve melhor em peça de parede lisa e sem canto vivo.

II Configurações Recomendadas

II, MZV em 41,2 hertz com aceleração de 4.000

O MZV nas frequências medidas, com aceleração em 4.000, derrubou a crista do eco de 0,19 para 0,03 milímetro mantendo os 150 milímetros por segundo de parede e cobrando 2 minutos a mais na placa inteira. Quem vende peça com texto em relevo ganha a borda limpa sem devolver uma hora de máquina por encomenda.

A calibração leva uma tarde e vale pra todas as peças que saírem da máquina depois. A bancada fechou cinco decisões com as oito placas na mesa.

Cinco ajustes que apagaram o eco das letras

Primeiro, meça antes de escolher o filtro. Um acelerômetro ADXL345 custa cerca de 40 reais, parafusa no carro do bico e roda o teste de ressonância do firmware em 12 minutos. Frequência chutada entrega filtro que não cancela nada, e pior, deixa a impressão mais lenta em troca de nada.

Segundo, comece pelo MZV com as duas frequências lidas, uma por eixo. Ele cancela a vibração numa faixa larga o bastante pra aguentar a máquina mudando de temperatura e de peso na mesa ao longo do dia, e mantém o canto da letra afiado.

Terceiro, prenda a aceleração em 4.000 milímetros por segundo ao quadrado depois de ligar o filtro. O firmware costuma sugerir um teto mais alto e o teto alto devolve parte do eco em peça com muito canto vivo, com ganho de tempo pequeno demais pra compensar.

Quarto, deixe a velocidade de canto quadrado em 5 milímetros por segundo pra letra com serifa. O valor decide quanto o bico desacelera ao virar a esquina do relevo, e cada esquina da palavra OFICINA cobra essa conta cinco vezes.

Quinto, repita o teste de ressonância quando trocar bico, carro ou correia, e também depois de apertar parafuso de pórtico. A frequência natural muda com a massa e com a rigidez da estrutura, e o filtro calibrado na máquina velha vira filtro errado na máquina ajustada.

A placa de porta que abriu a série tinha saído aprovada na conferência rápida em cima da mesa, com a peça vista de frente na luz do teto. Os três ecos só apareceram com a lanterna rasante na diagonal, que é exatamente a luz do corredor onde a placa vive parafusada, e é onde o cliente vê o defeito antes de qualquer outra pessoa.

Configuração fechada da placa aprovada: PLA preto a 205 graus com mesa a 60, camada de 0,2, bico de 0,4, três paredes, parede externa a 150 milímetros por segundo, filtro MZV em 41,2 hertz no X e 33,8 no Y, aceleração de 4.000, velocidade de canto quadrado em 5 e relevo de letra com 2,0 milímetros de altura e haste de 1,6.

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III Análise de Margem

III, Os 2 minutos que salvam a placa de 35 reais

A placa de porta vendida na oficina sai por 35 reais e gasta 47 minutos de máquina no arquivo antigo. Com o filtro ligado e a aceleração em 4.000, o mesmo arquivo gasta 49 minutos e sai com a borda limpa na luz rasante, pronta pra embalar sem retoque.

Placas no teste: 8, todas a 150 mm/s de parede externa

Crista do eco sem filtro: 0,19 milímetro e três ecos por haste

Espaçamento entre os ecos sem filtro: 3,7 milímetros

Crista com filtro ZV: 0,08 milímetro e um eco por haste

Crista com filtro MZV: 0,04 milímetro, sem eco na lanterna

Crista com filtro EI: 0,03 milímetro, com 0,12 de canto perdido na serifa

Crista com filtro 2HUMP_EI: 0,03 milímetro, com 0,20 de canto perdido

Critério de reprovação: eco visível a 30 cm na luz rasante ou crista acima de 0,05 mm

Frequência de ressonância no eixo X: 41,2 hertz

Frequência de ressonância no eixo Y: 33,8 hertz

Crista com MZV e aceleração de 9.000: 0,07 milímetro

Crista com MZV e aceleração de 4.000: 0,03 milímetro

Velocidade de parede em todas as peças: 150 milímetros por segundo

Tempo da placa com o arquivo antigo: 47 minutos

Tempo da placa com filtro e aceleração de 4.000: 49 minutos

Minutos a mais por placa: 2

Tempo do teste de ressonância com o acelerômetro: 12 minutos

Custo do acelerômetro ADXL345: cerca de 40 reais

PLA por placa: 31 gramas, 2,76 reais com o rolo a 89 reais o quilo

Preço de venda da placa: 35 reais

A conta fecha na primeira encomenda. Dois minutos a mais por placa custam menos que uma reimpressão de 47 minutos, e o acelerômetro se paga na segunda placa que deixa de voltar do cliente com a sombra apontada no WhatsApp.

Fica o limite honesto do teste. Oito peças é amostra pequena, tudo rodou numa CoreXY de pórtico de alumínio com correia de 6 milímetros, e cada configuração foi impressa uma vez, sem repetição pra estimar variação. Impressora cartesiana de haste, i3 com mesa que corre no Y e máquina com estrutura de perfil fino têm frequência natural bem mais baixa e podem precisar de filtro mais forte. Ficou de fora o teste com relevo alto: hastes acima de 3 milímetros de altura balançam por conta própria enquanto o bico passa, e responder pede uma segunda leva com relevos de 3, 4 e 5 milímetros na mesma placa.

"Quantas peças com texto em relevo você já entregou sem olhar a borda na luz rasante?"

Hoje: pegue uma lanterna, apoie a luz rasante em três peças já impressas com texto em relevo e conte quantas têm eco à direita das hastes; amanhã cedo, rode o teste de ressonância do seu firmware e anote as duas frequências.