BL-Touch für den 3D-Drucker

So, wieder ein Update für den 3D-Drucker. In der letzten Zeit passierte es mir immer wieder, dass kleine Drucke nicht besonders gut am Druckbett haften blieben und die unterste Schicht auch recht mies war. Also habe ich mir mal bei Thingiverse dieses Testpattern besorgt mit dem man 4 Quadrate in den Ecken und einen Kreis in der Mitte des Druckbettes druckt. Das Bett frisch justiert und los geht es. Die 4 Ecken waren sehr gut, doch der Kreis in der Mitte eher nicht.

Der sah nämlich so aus:

Das sollte ein Kreis sein

Wenn man dann ins Buch „3D Printing Failures“ guckt, dann ist die Diagnose schlicht, dass die Düse zu weit vom Druckbett entfernt ist. Aber ich habe das Bett doch super gelevelled, will man sagen, ja, die 4 Ecken passen ja auch, also da wo man drehen kann, die Mitte des Druckbettes scheint aber etwas tiefer zu sein. Also kein exakt flaches Druckbett sondern eines, das leicht konkav ist, weswegen die Düse in der Mitte zu weit vom Druckbett weg ist.

Die schnelle Not-Lösung

Wir erinnern uns an Sister Act als die Kids Probleme mit ihren Kostümen hatten und eine Nonne dann eine Rolle Klebeband aus der Tasche zauberte und freudig rief „There is nothing that duct tape can’t fix“. In meinem Fall habe ich Aluminium-Klebeband wegen der Wärmeleitung genommen und das von hinten auf mein Flexi-Bed gepappt. Damit ist das Druckbett in der Mitte wieder etwas höher.

Die schnelle Notlösung

Ja, damit war dann der mittlere Bereich des Druckbettes wieder in etwa genauso hoch wie die Ecken, aber drum herum war es trotzdem nicht gut. Und es ist auch klar, dass ich durch weiteres Klebeband die Situation nicht wirklich verbessern könnte.

Die bessere Lösung

Die bessere Lösung heißt im Falle eines „krummen“ Druckbettes dann BL-Touch. Das ist ein kleiner Fühler der neben dem Hotend montiert wird und der bei Bedarf einen Stößel ausfahren kann um zu „fühlen“ (daher touch) wann dieser Stößel das Druckbett berührt. Dann wird er wieder eingezogen um nicht mit dem Druck zu kollidieren. Soweit zur Theorie.

Um das Ding zu montieren empfehle ich erst mal, dass man sich einen magnetischen Inbus-Schlüssel für die kleinen Schrauben am Hotend besorgt. Die Inbus-Schlüssel die Sovol als „Werkzeug“ mitgeliefert hat sind leider nicht magnetisch und so wird das Schrauben zur nervigen Fummelei. Mit einem magnetischen Schraubendreher hingegen geht das viel einfacher, weil ja der Magnet die Schraube hält.

Der BL-Touch Sensor wird mit einem Montagewinkel für den SV01 geliefert. Wichtig ist, dass man die beiden Sprenringe zwischen BL-Touch und Winkel montiert um so ein wenig mehr Abstand zu bekommen. Dann müsst ihr die Lüfter am Hotend abschrauben und das mitgelieferte Kabel neben dem Kabel zum Extruder durchziehen. Der 5-polige Steckverbinder kommt in den Bl-Touch. Alles hinschrauben und das Kabel dann am Kabel zum Druckkopf mit Kabelbindern fest machen.

Dann muss das Kabel mit dem Mainboard des Druckers verbunden werden. An und für sich kein Problem, wenn Sovol die Stecker nicht alle mit Heißkleber am Mainboard fixiert hätte. Ihr müsst das Kabel für den Z-Axis-Schalter abstecken (bei mir ging dank des Heißklebers dann auch gleich die Buchse mit weg) und dafür dort das zweipolige Kabel des BL-Touch einstecken. Das dreipolige Ende des Bl-Touch-Kabels geht dann an eine Stiftleiste, die ich allerdings auch erst mal von einem Batzen Heißkleber befreien musste.

Den Z-Axis-Schalter kann man dann entfernen, diese Funktion wird ja nun vom BL-Touch übernommen.

Alles wieder zuschrauben und dann auf zum nächsten Schritt.

Firmware-Update

Damit der BL-Touch-Sensor funktioniert muss man erst mal ein Firmware-Update machen. Die Firmware kann man sich von der Sovol-Webseite runterladen und dann beispielsweise mit Cura zum Drucker schicken. Dazu reicht es, wenn der Drucker mit dem USB-Kabel am Computer angeschlossen ist, das Mainboard bekommt dann den Strom über USB und der Drucker kann ausgeschaltet bleiben. Aktuell wird die Marlin 2.0 Firmware ausgeliefert, die neben der BL-Touch-Funktionalität auch noch ein paar andere schöne Verbesserungen hat.

So wird der Druck von der SD-Karte jetzt nicht direkt nach Auswahl der Datei angestoßen, sondern man erhält nochmal einen Bestätigungsbildschirm mit dem gesamten Dateinnamen und muss bestätigen, dass man das drucken will. Finde ich praktisch, denn mir ist es schon mal passiert, dass ich im Moment des Drückens auf das Auswahlrad wohl zu einer anderen Datei „gerutscht“ bin und der Drucker dann anfing das falsche Ding zu drucken. Kann jetzt mit dieser Sicherheitsabfrage eher nicht mehr passieren.

BL-Touch in Betrieb nehmen

Auch wenn der Sensor fürs automatische Bed-Leveling gemacht ist, so müssen wir doch erst mal noch von Hand das Druckbett justieren. Ich habe hier mal ein Foto von dem Mechanismus gemacht und ein wenig ergänzt.

Der Einstellmechanismus

Oben sehen wir das Druckbett. Von dort geht eine M4-Schraube (roter Strich) nach unten und das große blaue Ding ist das Einstellrad. Ich habe bei meinem Drucker die Silikonpuffer montiert, normalerweise hat man aber Sprungfedern was ich mit den gelben Strichen angedeutet habe.

Der Mechanismus ist nun einfach erklärt:

  • Dreht man das Einstellrad nach rechts, dann wird die Feder zusammengedrückt und die entsprechende Ecke des Druckbettes senkt sich.
  • Dreht man das Einstellrad nach links, dann entspannt sich die Feder und die entsprechende Ecke des Druckbettes geht nach oben.

Soweit so gut. Wichtig ist, dass das Druckbett nicht zu weit unten ist. Warum, das werden wir gleich sehen.

Bevor wir aber mit der Justage beginnen wählen wir im Menü „Temperature“ die Standard-Drucktemperatur für unser Druckbett aus. Denn wie wir ja aus dem Physikunterricht wissen dehnt sich bei Wärm alles aus, wir müssen also versuchen, die realen Druckbedingungen zum Einstellen zu verwenden.

Der erste Schritt beim Einstellen ist, im „Bed Leveling“ Menü den Punkt „Level Corners“ auszuwählen. Damit fährt der Drucker erst mal die Ecke vorne links an und ich kann am Einstellrad den Abstand zwischen Düse und Bett so einstellen, dass ich ein 80g/m² Druckerpapier (als Streifen geschnitten) noch unter der Düse bewegen kann, aber schon einen leichten Widerstand spüre.

Als nächstes dann mit „Next“ die nächsten Ecken auswählen und den Vorgang für alle Ecken wiederholen. Evtl. auch mal 2-3 Runden machen. Danach „Done“. Jetzt im „Bed Leveling“ Menü den Punkt „Auto Home“ wählen. Der Druckkopf fährt dann erst mal nach links untern (Position 0,0), bewegt sich dann aber zur Mitte des Druckbettes und fährt dorthin wo das BL-Touch meint wir hätten die beste Position erreicht.

Der Drucker in Home-Position

Nun müssen wir wieder unseren Papierstreifen unter die Düse legen und mit dem Menü „Z-Offset“ die Düse nach unten bewegen, bis wir wieder den leichten Widerstand spüren. Bei meinem Drucker war der Offset so bei -0,6mm. Wenn der Offset passt, dann das Einstellrad drücken und den Menüpunkt „Store Settings“ auswählen, damit dieser Offset gespeichert bleibt.

Wenn ihr es nicht schafft, dass das Papier in der Mitte von der Düse berührt wird, dann könnte es sein, dass das Druckbett allgemein zu weit unten ist. Und dann haben wir folgendes Problem an der Z-Achse:

Problembereich Z-Achsen-Stepper

Der Montagewinkel für die X-Achse setzt hier am linken Steppermotor für die Z-Achse auf. D.h. ich kann die X-Achse nicht tiefer legen und erreiche so meinen Papierstreifen auch nicht. In dem Fall hilft nur, das Bett einfach mal „hoch“ zu schrauben (alle Räder nach links drehen) und den Einstellvorgang nochmals zu starten.

Anpassungen im Slicer

Der nächste Schritt ist nun, in der Slicer-Software die maschinenspezifischen G-Codes anzupassen. Ich habe das mal beim Prusa-Slicer gemacht:

Screenshot Prusa-Slöicer

Wichtig ist die Zeile mit „G29“ nach der Zeile mit „G28“. Der G29-Aufruf startet das automatische Bed-Leveling vor dem Druck. In diesem Fall fährt der Drucker insgesamt 9 Positionen am Druckbett an und ermittelt so die „Höhe“ was dann in der Firmware eine 3D-Abbild des Druckbettes hinterlegt. Damit können die Unebenheiten wie z.B. meine abgesenkte Druckbett-Mitte ausgeglichen.

Der Testvorgang geht verglichen zur Druckzeit eines 3D-Drucks sehr schnell (knapp 2 Minuten geschätzt) und das ist auf jeden Fall eine sinnvolle Investition in die Gesamtdruckzeit.

Ich habe nun schon ein paar Sachen mit dem BL-Touch am Drucker gedruckt und ich muss echt sagen, der „first layer“ schaut nun wirklich gut aus. Und die Drucke haften wieder gut am Druckbett weil der Abstand der Düse zum Druckbett eben an jeder Stelle optimiert ist.

Probleme im Betrieb

Hin und wieder zickt das Ding allerdings auch. Dann blinkt der BL-Touch-Sensor rot und der Druckkopf macht keine Bewegung in Z-Richtung wenn man „Auto-Home“ wählt. In diesem Fall ist die Ursache wohl, dass der Stößel sich nicht nach unten bewegt. Da kann man mit den Fingern nachhelfen und dann ist das Problem wieder behoben.

Fazit

Der Bl-Touch ist nicht ganz billig, aber wohl die einzig sinnvolle Lösung wenn man ein in welcher Art auch immer gewölbtes Druckbett hat. Oder eben wenn man nicht ständig neu das Bett leveln will, denn dadurch dass vor jedem Druck die 9 Kontrollpunkte angefahren werden hat man eigentlich immer die gleichen Druckbedingungen.

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