Установка двойного хотэнда Chimera от UNI на Ender 3

Одна голова хорошо, а две?

Народная мудрость гласит: каждый начинающий 3д-печатник хочет себе двухэкструдерный принтер, а кто говорит, что не хочет, тот хочет четырехэкструдерный. Печать несколькими цветами на бюджетном принтере — такой же Святой Грааль для новичков, как и большая зона печати, желательно полметра на полметра. Так что вопросы “а какой купить принтер с двумя экструдерами?” или “как поставить двойной хотэнд на такой-то принтер?” возникают регулярно. Ну что же, как говорится, “вы спрашиваете — мы отвечаем”.

Давайте для начала разберемся какие вообще есть основные подходы к печати несколькими филаментами.

Самый простой — печать через одно сопло. Сюда относится и простая смена филамента вручную на определенном слое, и использование разветвителей для трубки боудена и нескольких раздельных подающих механизмов. Есть и более технологичные решения — multi material unit от Prusa, который, по сути, автоматически меняет филамент по тому же принципу, что и при ручной смене. Или, например, устройства Palette, которые автоматически нарезают и спаивают пруток нужной длины и в нужном порядке и потом подают его в любой принтер. Все эти методы имеют одно преимущество — простота. Не нужно вносить изменений в конструкцию хотэнда, не нужно калибровать оффсеты сопел, ничего нигде не течет, где не надо — сопло всего одно, печатает так же, как обычно, только материалы меняются. Но отсюда же и основной недостаток — поскольку сопло одно, его нужно каждый раз прочищать при смене материала, и на это может уйти очень много пластика. Причем количество потраченного на прочистку пластика будет зависеть не от размера печатаемой детали, а от количества смен материала, и может получиться, что при печати какой-нибудь небольшой цветной фигурки на прочистку уйдет больше филамента, чем на саму печать.

Переходной ступенью от печати через одно сопло к полностью раздельным соплам являются так называемые смешивающие хотэнды. Это и довольно известный хотэнд на 2 прутка Cyclop от E3D, и менее известный хотэнд Diamond на 3 филамента, и их многочисленные китайские клоны и вариации. На бюджетные китайские принтеры с заявленной многоцветной печатью обычно как раз ставят китайские клоны циклопа. Особенностью всех подобных конструкций является то, что в горячую зону (нагревательный блок или сопло) поступают несколько материалов одновременно. В случае циклопа, например, в нагревательный блок вкручивается 2 горла и пруток по внутренним каналам попадает в одно сопло. За счет этого можно не только печатать разными филаментами, но и смешивать их, получая переходные цвета и красивые градиенты. Плюсы те же самые, что и в предыдущем варианте: одно сопло — значит меньше настроек и калибровок. Но и без минусов никуда. Тут тоже на смену цвета тратится приличное количество пластика. Плюс к этому, более сложная конструкция хотэнда и тот факт, что каналы подачи филамента сходятся в горячей зоне, приводят к повышению вероятности возникновения пробок или к тому, что расплавленный пластик полезет в неположенное место.

Ну и наконец системы с полностью независимыми хотэндами для каждого материала. Тут довольно много вариантов конструкции. В более дорогих принтерах, целящих в профессиональный сегмент, зачастую используются какой-либо механизм, убирающий неактивное сопло от печатаемой детали: различные варианты качающихся экструдеров или поднимающихся хотэндов. Есть и более экзотические варианты с независимыми каретками, на каждую из которых установлен свой хотэнд. Ну и совсем жир — различные тулченджеры с автоматической сменой хотэндов на одной и той же каретке. У всех этих вариантов, конечно, много преимуществ — неактивное сопло не мешает, не задевает за деталь и не пачкает пластиком где не надо, а на прочистку сопел тратится довольно мало материала и потери времени на переключение сопел минимизированы. Кроме того, поскольку хотэнды совершенно независимы, можно легко печатать не просто двумя цветами, а двумя разными материалами с сильно отличающейся температурой, например, для печати растворимых поддержек. Однако большинство принтеров с такими системами даже с натяжкой не назвать бюджетными, а готовых комплектов для установки на имеющийся принтер не так уж много, да и они стоят прилично. Про один из таких комплектов есть видео у Дмитрия Соркина.

Что же делать, если мы хотим бюджетно проапгрейдить имеющийся принтер? Тут нам на помощь может прийти хотэнд Chimera от E3D. Оригинал, конечно, бюджетным тоже не не назовешь, но тут подсуетились друзья-китайцы, и на Aliexpress можно найти множество клонов различного качества. Суть проста — в один радиатор вставляются 2 стандартных хотэнда E3D V6 с гладкими горлами. Все тот же Дмитрий Соркин довольно давно выпустил пару видео (часть 1, часть 2) по установке такого хотэнда на Tevo Tornado и подробно описал все подводные камни, основным из которых являются недостаточные габариты и площадь оребрения радиатора, из-за чего возникает перегрев и температурные пробки при длительной печати пластиком с низкой температурой плавления, например PLA. Для решения этой проблемы E3D выпустили химеру с водяным охлаждением, а китайцы успешно ее скопировали.

Оригинальный хотэнд E3D Chimera

Мне же в руки попал вот такой радиатор для химеры от UNI — отечественного производителя 3D-принтеров. Сразу оговорюсь, что радиатор достался мне бесплатно, но не от производителя, поэтому с UNI в целом и Наилем Гимадеевым в частности я никак не аффилирован и даже не знаю, сколько этот радиатор стоит.

По сравнению с обычной химерой, радиатор юнихимеры крупнее и имеет гораздо более развитое оребрение, да еще и продувается насквозь, кроме того, расстояние между хотэндами тут чуть больше, чем в варианте от E3D, а между термобарьерами меньше “мяса”. В остальном идея та же самая — используются 2 стандартных хотэнда E3D v6 с гладкими горлами, как на обычной химере.

В роли пациента у нас сегодня Ender 3, который, думаю, в представлении не нуждается. После переезда он у меня довольно долгое время стоял в печальном полуразобранном состоянии, но его час настал. Как видите, за 2 года эксплуатации мой принтер обзавелся довольно приличным количеством апгрейдов. Далеко не все из них оказались полезными и оправдали ожидания. Cнимаем все лишнее и начинаем думать над компоновкой. Вообще, обычную химеру чаще всего ставят чисто в боуден исполнении, то есть в оба хотэнда филамент подается по трубке. Однако большие габариты юнихимеры позволяют чувствовать себя посвободнее в компоновочном плане. В итоге я решил сделать гибридную двухэкструдерную голову, где с одной стороны будет директ, а с другой боуден. В роли подающего механизма для директа использовал титан с тонким мотором. Это дешевый клон титана от Two Trees, и поверьте мне, крови он нам еще попьет. В роли второго фидера напечатал J-struder с Thingiverse, потому что на тот момент родного эндеровского фидера, вместо которого я и установил титан, у меня уже не было. В качестве обдува решил оставить 2 турбинки 5015.

В итоге получилась вот такая конструкция, состоящая всего из 3 деталей: собственно кронштейн-переходник, крепящий радиатор к каретке, спаренный круговой обдув под 2 турбинки, который крепится к кронштейну, и небольшой переходник с резьбы М6 на посадку под радиатор E3D в титане, который фиксирует фидер на время сборки. Файлы для печати можно будет найти на Thingiverse по ссылке в описании. Также выложу исходники Fusion 360, если кому-нибудь захочется немного переделать детали под себя, для использования с фидером БМГ, например.

Детали печатал из пластика Titan GF-12 от Filamentarno. Это композит на основе АБС с добавлением 12% стекловолокна. Материал очень жесткий и прочный, при печати почти на дает усадки, но немного капризный в плане межслойной адгезии. 

Детали готовы, можно приступать к сборке. Это оказалось легче сказать, чем сделать. Сам кронштейн я перепечатывал 2 раза, потому что при его разработке я использовал в качестве референса модель оригинального титана от E3D, решив, что уж габариты и крепежные отверстия-то должны совпадать. Однако у дешевого клона от Two Trees  они мало того, что не совпадают, так еще он весь кривой и косой. Вот уж действительно, кроилово приводит к попадалову. Не стоит гнаться за дешевизной, если уж брать китайский клон, то от Trianglelabs.

В остальном, сборка довольно простая. Сначала тремя винтами M3 кронштейн прикручивается к каретке, затем двумя винтами сверху к кронштейну прикручивается радиатор, потом спереди двумя верхними длинными винтами кулер прикручивается сквозь радиатор к кронштейну и каретке, а двумя нижними винтами покороче — к радиатору. После этого в корпус титана закладывается наш маленький переходничок и с помощью отвертки с плоским шлицем вкручивается в отверстие под фитинг в радиаторе, фиксируя корпус фидера. После этого дособираем фидер с мотором и обдув и приступаем к проводке. Нужно дополнительно протянуть провода для второго нагревателя, датчика температуры и мотора экструдера. Кроме того, я сделал все соединения на коннекторах XH2.54 для удобства обслуживания. Проводку мне пришлось удлинить, поскольку я перенес электронику в переднюю часть принтера. Но в целом, ничего сложного тут нет, главное — использовать провода подходящего сечения.

Последним этапом по части железа будет сборка и выставление хотэндов по высоте. Тут у меня возникли некоторые сложности. В стандартное гладкое горло для химеры, если оно не цельнометаллическое, со стороны сопла вставляется кусочек тефлоновой трубки с наружным диаметром 3 мм и внутренним 2 мм. Внутри горла должен быть бурт, в который этот кусочек трубки упирается, а с другой стороны поджимается соплом и таким образом фиксируется. Горла, которые были у меня, оказались плохого качества и не имели внутри этого бурта, поэтому трубочка в них ходила свободно и могла двигаться при ретрактах вместе с прутком, что привело бы к крайне плачевным последствиям. С правым хотэндом, который будет работать с боуденом, все просто — поджимать маленькую трубочку в горле будет сама трубка боудена. С левым хотэндом немного сложнее. Я отмерил и отрезал кусок обычной четырехмиллиметровой тефлоновой трубки и вставил его в радиатор до упора  сверху в переходничок титана, именно эта трубка и будет фиксировать трубочку в горле. Длину этого куска трубки подобрал таким образом, чтобы при установке левого хотэнда зазор между нагревательным блоком и радиатором  составлял примерно 6 мм, у меня получился кусок длиной около ХХ мм. Вставляем хотэнды в радиатор и фиксируем. Ну и в общем всё по аппаратной части, пора заняться прошивкой.

Я буду устанавливать на принтер марлин. В данном видео я не буду подробно рассказывать, как его конфигурировать и прошивать, на эту тему есть множество статей и роликов. Будем исходить из предположения, что у нас уже есть рабочая конфигурация под Эндер или любой другой принтер, который Вы будете модифицировать. Я буду описывать только те параметры, которые относятся именно к двухэкструдерной печати.

На самом деле, их не так уж много. Для начала вносим изменения в файле configuration.h

#define EXTRUDERS задает количество экструдеров, прописываем тут 2

#define HOTEND_OFFSET_X/Y/Z задает смещение для каждого сопла. Для первого это 0 по всем осям. Исходя из конструкции радиатора, для второго сопла выставляем смещение 20 (или 0, см. ниже) по X и оставляем 0 по Y, по Z тоже прописываем 0, поскольку хотэнды по высоте мы уже выставили.

Теперь нужно прописать датчик температуры для второго экструдера, для этого служит #define TEMP_SENSOR_1. Выбирайте вариант, соответствующий типу Вашего датчика.

Правим максимальную температуру для второго сопла #define HEATER_1_MAXTEMP 300

Если хотим в дальнейшем иметь возможность задать раздельные параметры PID для каждого из хотэндов, раскомментируем #define PID_PARAMS_PER_HOTEND

Дальше в #define E1_DRIVER_TYPE прописываем драйвер, который поставили на второй экструдер

Если мы хотим использовать свои настройки шагов и прочего для каждого подающего механизма, необходимо раскомментировать #define DISTINCT_E_FACTORS

Чуть ниже для DEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT, DEFAULT_MAX_FEEDRATE и DEFAULT_MAX_ACCELERATION в фигурных скобках через запятую дописываем значения для второго хотэнда. DEFAULT_EJERK, что характерно, имеет только одно значение, общее для всех экструдеров.

Не забываем прописать в #define INVERT_E1_DIR true или false в зависимости от того, нужно ли инвертировать направление мотора второго экструдера.

Переходим к файлу configuration_adv.h, тут довольно мало изменений:

#define LIN_ADVANCE_K задает К-фактор по-умолчанию для всех экструдеров, но в дальнейшем его можно задать индивидуально для каждого через меню или g-code.

#define TOOLCHANGE_ZRAISE задает подъем головы при смене сопла, 2 мм должно быть достаточно.

Ну и если у нас на втором экструдере установлен драйвер TMC по UART или SPI, не забываем прописать параметры для драйвера E1 в соответствующей секции.

Все, можно компилировать прошивку и заливать в принтер. После этого включаем и проверяем, не перепутали ли мы местами нагреватели или термисторы, моторы экструдеров и и их направление. Процесс проверки крайне подробно описан во втором видео Дмитрия Соркина про химеру.  Если все в порядке, то калибруем PID для каждого из хотэндов с помощью команды M303 или из меню принтера.

Хотенды:
M303 E0 S225 C15 U
M303 E1 S225 C15 U
Стол (если включено):
M303 E-1 S70 C10 U
Сохранение: M500

Обязательно прогреваем хотэнды и протягиваем еще раз на горячую. Теперь отпускаем винты, фиксирующие горла в радиаторе. Сначала вставляем левый хотэнд до упора и фиксируем, потом вставляем правый хотэнд так, чтобы он был выше левого. Калибруем стол, как обычно, затем опускаем голову до упора левым соплом в стол и выравниваем правый хотэнд относительно левого об стол, после чего фиксируем его и вставляем до упора трубку боудена от второго экструдера. Устанавливаем обдув, заправляем филамент, и принтер готов к печати.

Теперь пора перейти к настройкам слайсера. Для начала добавим принтер. За основу возьмем Custom FFF printer. Прописываем зону печати, включаем нагреваемый стол, ставим 2 экструдера. Прописываем начальный и конечный g-code.

 ;Начальный код
 G28 ;Home
 G92 E0 ;Reset Extruder
 G1 Z2.0 F900 ;Move Z Axis up
 G1 X0.1 Y20 Z0.28 F5000.0 ;Move to start position
 G1 X0.1 Y190.0 Z0.28 F1500.0 E15 ;Draw the first line
 G1 X0.4 Y190.0 Z0.28 F5000.0 ;Move to side a little
 G1 X0.4 Y30 Z0.28 F1500.0 E30 ;Draw the second line
 G1 X0.4 Y20 Z0.28 F5000.0 E27
 G92 E0 ;Reset Extruder
 G1 Z2.0 F900 ;Move Z Axis up
 ;Конечный код
 G4 ;wait
 M220 S100 ; Reset Speed factor override percentage to default (100%)
 M221 S100 ; Reset Extrude factor override percentage to default (100%)
 G91 ; Set coordinates to relative
 G1 F1800 E-5 ; Retract filament 3 mm to prevent oozing
 G1 F3000 Z10 ; Move Z Axis up 10 mm to allow filament ooze freely
 G90 ; Set coordinates to absolute
 G1 X10 Y230 F1000 ; Move Heat Bed to the front for easy print removal
 M104 S0 ; Turn off Extruder temperature
 M140 S0 ; Turn off Heat Bed
 ;M106 S0 ; Turn off Cooling Fan
 M107 ; Turn off Fan
 M84 ; Disable stepper motors

Для каждого из экструдеров меняем диаметр прутка на 1.75, при этом из-за бага нужно писать запятую вместо точки, чтобы значение сохранилось. Тут же мы можем указать оффсеты для каждого из экструдеров, их смысл тот же, что и у оффсетов в прошивке, которые мы прописали ранее, и значения из слайсера и из прошивки будут складываться. Тут есть 2 варианта. Прописав значения только в прошивке, мы полностью отдаем ей на откуп переключение между соплами, она сама будет смещать голову в зависимости от активного сопла. Второй вариант — можно прописать в прошивке нули и указать оффсеты только в слайсере, тогда перемещением головы для смены сопла будет заведовать слайсер и фактически генерировать 2 смещенных друг относительно друга G-кода для каждого из сопел. Первый вариант теоретически правильнее, но со вторым Cura лучше дружит. Тут советую попробовать оба варианта и выбрать для себя более понравившийся, благо редактировать оффсеты в прошивке можно прямо из меню.

Если оффсеты установлены в слайсере, на выходе траектории для второго экструдера в G-коде смещены относительно первого на величину оффсетов

Важный момент — для каждого из экструдеров  вот таким образом прописываем в конечном G-коде перемещение к черновой башне.

 ;Конечный код экструдера
 G0 F7200 X{prime_tower_position_x} Y{prime_tower_position_y}

Иначе в момент смены экструдера сопло будет сначала опускаться на модель, оставляя следы, и только потом перемещаться для прочистки.

Теперь собственно перейдем к настройкам печати. Вообще, они отлично описаны в уже упомянутом видео про химеру от Дмитрия Соркина. Для каждого экструдера можно задать независимо практически любой параметр, кроме настроек поддержек и прилипания к столу. Я пройдусь только по самым основным.

Сначала разберемся, как назначать, что каким экструдером печатать. Способ первый — отдельные модели для каждого экструдера. Чаще всего, скачанные из интернета модели под многоэкструдерную печать уже будут разбиты на элементы. В таком случае выбираем нужные элементы (можно выбрать несколько, зажав Shift), щелкаем правой кнопкой мыши и в выпадающем меню выбираем, каким экструдером они будут печататься, либо делаем это с помощью кнопок на боковой панели инструментов. Цвета моделей на этапе подготовки соответствуют цвету материала, выбранного для каждого из экструдеров.

Способ второй — загрузить одну модель, выбрать для нее основной экструдер и дополнительно настроить, какие элементы каким экструдером будут печататься. Переопределить можно почти всё — экструдер стенок, дна и крышки, поддержек и интерфейса поддержек отдельно, заполнения и т.д. Тут цвет модели на этапе подготовки будет зависеть от того, какой экструдер выбран основным.

При этом указанные два метода можно комбинировать, то есть выбирать для разных моделей разные основные экструдеры и потом дополнительно задавать переопределения — настроить все можно очень гибко. Ну и можно, разумеется, напечатать всю модель одним экструдером, как обычно, вообще не используя второй.

После того, как модели нарезаны, в режиме предварительного просмотра можно переключить цветовую схему в режим “Цвет материала” и линии окрасятся соответственно тому, каким экструдер они будут печататься.

Теперь пробежимся по ключевым настройкам. Во-первых, начальная и конечная температуры печати. Для ускорения переключения между экструдерами Cura будет начинать заранее нагревать неактивное сопло, а активное — заранее охлаждать, таким образом, чтобы в момент переключения температура активного сопла опустилась до его конечной температуры печати, а температура неактивного — поднялась до его начальной температуры печати. По умолчанию, начальная температура меньше базовой на 10 градусов, а конечная — на 15. У меня не возникло проблем со значениями по-умолчанию, но вы можете поиграть с этими параметрами, чтобы ускорить переключение. Слишком высокое значение начальной температуры может привести к лишнему подтеканию пластика из неактивного сопла. Слишком низкое значение конечной температуры может привести к недоэкструзии под конец печати активного сопла.

График температур при двухэкструдерной печати. Тп — температура печати, Тн — начальная температура печати, Тк — конечная температура печати, То — температура ожидания, Δt — время между переключениями сопел, tож — время перехода в ожидание

Поток черновой башни задает, с каким потоком будет печататься башня для прочистки сопел, о которой мы поговорим позднее.

Температура ожидания — это температура, до которой будет охлаждаться неактивное сопло, если по расчетам Cura оно будет неактивно некоторое время. Я обычно использовал около 170 для PLA и 190-200 для PETG. Чем выше эта температура, тем быстрее будет происходить переключение, но тем больше вероятность подтекания пластика из неактивного сопла.

 Скорость черновых башен — скорость, с которой этот экструдер будет печатать башенку для прочистки сопла.  Если включено управление ускорениями и рывками, то их для черновой башни тоже можно настроить отдельно.

X и Y координаты начала — настройки довольно мутные. Исходя из описания, Cura будет стараться на каждом слое начать печать с детали, которая расположена ближе всего к этим координатам. На деле, при смене экструдера Cura иногда зачем-то просто едет в эти координаты. Я всегда прописываю здесь координаты черновой башни.

Поднятие оси Z при смене экструдера задает, будет ли приподниматься голова для переключения сопел на некоторую высоту, указанную в параметре Высота поднятия оси Z после смены экструдера. Вы спросите, а зачем же мы до этого задавали эту высоту в прошивке? Дело в том, что в Cura и в прошивке эти параметры работают немного по-разному. При смене экструдера прошивка поднимает голову, меняет сопло и сразу опускает, не дожидаясь прогрева сопла до рабочей температуры. Cura же сначала поднимает голову, выполняет конечный G-код для текущего экструдера, меняет сопло (на этом этапе прошивка дополнительно поднимает голову и сразу опускает), дальше выполняется начальный код для активированного сопла, ждет его нагрева до рабочей температуры и только тогда опускает голову. Таким образом, от начала и до конца переключения голова модели не касается, что положительно сказывается на результате печати. Зачем же нам вообще оставлять подъем головы при переключении в прошивке? А на всякий случай, вдруг понадобится сменить экструдер вручную. 

Экструдер первого слоя задает, во-первых, какой экструдер на первом слое будет печатать первым, а во-вторых — каким экструдером будет печататься юбка, кайма или подложка, даже если сама модель печатается всего одним экструдером. Если на первом слое печатают оба экструдера, то в случае использования юбки или каймы другой экструдер будет печатать ее снаружи от первого. Тут обычно стоит выбирать тот экструдер, которые печатает на первом слое большую часть модели, либо тот, который печатает большую часть внешнего контура в случае использования каймы.

Разрешить черновую башню — указывает, будет ли при двухэкструдерной печати строиться специальная башенка, на которой сопло будут прочищаться перед тем, как печатать непосредственно модель. Для данного типа печатной головы это необходимо, чтобы стабилизировать подачу после смены экструдера, поскольку пластик из неактивного сопла все равно хоть немного, да подтекает, поэтому без башенки постоянно будет недоэкструзия при начале печати. Сама башня представляет из себя 2 концентрических цилиндра, каждый для своего экструдера.

Черновая башня и защита от капель

Размер черновой башни задает ее диаметр. Минимальный объем черновой башни — сколько кубических миллиметров пластика экструдер должен прогнать на башне до того, как можно переходить к печати непосредственно модели. При этом диаметр черновой башни от этого объема не зависит — если объем меньше, чем необходимо для полного заполнения башни с диаметром, указанном в параметре Размер черновой башни, то в центре башни Cura оставит пустое место, если заданный объем больше, чем может уместиться в башне, то Cura напечатает столько, сколько сможет. Опытным путем я установил, что башни диаметром 15 мм и объема прочистки в 15 кубических мм для каждого сопла более чем достаточно, чтобы экструзия стабилизировалась, но если Вы печатаете какую-то высокую модель и боитесь, что Ваша черновая башня превратится в Пизанскую, то можете спокойно увеличить ее диаметр и объем по-необходимости.

Ниже идут два параметра, отвечающих за положение черновой башни на столе. Я стараюсь расположить ее поближе к модели, со стороны шва. На этапе подготовки положение и размер башни обозначается серым восьмигранником.

Хорошим способом предотвратить падение черновой башни является включение каймы для нее. Работает точно так же и с теми же настройками, что и кайма для модели.

Если активировать настройку Печатать защиту от капель, то вокруг модели Cura построит тонкую стеночку. Она призвана собирать на себя пластик, вытекающий из неактивного экструдера. Я бы советовал всегда включать эту настройку. Сразу после переключения экструдера пластик все равно будет некоторое время течь из неактивного сопла, ретракт при смене экструдера полностью от этого не спасает. И хотя через некоторое время пласть течь все-таки перестает, успеть оставить следы на модели он может. Защита от капель довольно успешно это предотвращает.

У нее есть 2 параметра. Первый — угол, он отвечает за максимально допустимый угол нависания, с которым Cura будет генерировать эту стенку. Если поставить 0, стенка будет строго вертикальной. Чем больше значение параметра, тем более точно защита повторяет контуры модели по вертикали. Если угол слишком маленький, кое-где защита может оказаться слишком далеко от модели, чтоб эффективно работать, если слишком большой — может развалиться в процессе печати. Угол 25-30 градусов обычно является оптимальным, больше 60 я бы ставить точно не стал.

Второй параметр, дистанция до защиты от капель, задает минимальное, расстояние от модели до защиты. Важно, что это именно минимальное расстояние, и на некоторых участках защита может оказаться дальше, в зависимости от формы модели и заданного в предыдущем пункте угла.

Печатается защита от капель со скоростью, указанной в параметре Скорость юбки/каймы.

С защитой от капель есть один нюанс. Если включен тип прилипания к столу “Кайма” и ширина каймы вокруг модели недостаточна, чтобы на первом слое защита от капель печаталась на ней, то Cura дополнительно пристроит к защите еще кайму, улучшая ее адгезию к столу. Однако необходимость в кайме есть далеко не всегда, если адгезия модели к столу и так достаточна, и в таком случае обычно используют юбку. Однако при двухэкструдерной печати юбка рисуется не на фиксированном расстоянии от модели, заданном соответствующим параметром Дистанция до юбки, а так, чтобы полностью описать защиту от капель и черновую башню. При этом, во-первых, некоторые участки защиты от капель могут остаться либо вообще не прикрепленными к юбке, либо касаться ее только краешком. Адгезию к столу они при этом имеют строго соответствующую одной линии пластика, и радостно отправляются в путешествие вслед за соплом после нескольких слоев. Во-вторых, при включенной кайме черновой башни Cura почему-то ее не учитывает и и получается перекрытие с юбкой (см. ниже). Чтобы этого всего избежать раньше приходилось печатать с каймой вокруг модели даже тогда, когда она не нужна. Однако в версии 4.5 появился казалось бы не слишком полезный параметр Расстояние до каймы, который добавляет зазор между ней и моделью. При обычной печати его необходимость действительно может вызывать вопросы, однако здесь он буквально спасает положение, позволяя избежать проблем с юбкой и необходимости обрезания каймы.

И черновая башня, и защита от капель прекращают печататься после последней смены экструдера, если например самый верх модели печатается только одним экструдером.

Ниже идут настройки ретракта при смене экструдера. Они имеют ровно тот же смысл, что и обычные настройки ретракта, но применяются при смене сопла. Идея в том, чтобы вытянуть пруток в неактивном хотэнде из горячей зоны. Я пока остановился на ретракте 16 мм со скоростью 30. Пробовал увеличить расстояние до 20, особой разницы не заметил.

Если установить из Marketplace довольно полезный плагин Printer settings, то в появившемся внизу разделе нам станут доступны еще 3 интересные настройки. Скорость нагрева и скорость остывания используются Cura, чтобы вычислить момент перед переключением экструдеров, когда нужно начать остужать активное сопло и нагревать неактивное до температур начала и конца печати, о которых мы говорили ранее (см. график температур выше). К скорости остывания Cura дополнительно прибавляет число, указанное в пункте Модификатор скорости охлаждения экструзии и означающее, насколько быстрее остывает сопло, когда из него давится пластик. Если эти значения сильно отличаются от реальных, то может оказаться, что либо неактивное сопло не успело нагреться до нужной температуры к моменту переключения и принтер будет просто простаивать, ожидая нагрева, либо активное сопло будет остывать слишком долго после переключения и из него будет течь лишний пластик, либо обе эти проблемы возникнут вместе. Для более-менее точной калибровки этих значений в теории должно быть достаточно замерить время, требуемое для нагревания от температуры ожидания до температуры печати, и время на охлаждение обратно до температуры ожидания. На практике, на калибровку этих значений я пока забил, смирившись с немного увеличенным из-за простоя временем переключения экструдеров и, соответственно, временем печати.

Последняя настройка — Время перехода в ожидание. Если расчетное время, в течение которого экструдер будет оставаться неактивным, больше указанного в этом пункте, Cura будет остужать его до температуры ожидания, если меньше — то только до температуры конца  печати. Стандартные 50 секунд работают нормально.

С настройками всё, но напоследок есть неочевидный момент, который нужно понимать. Самый внешний слой черновой башни всегда печатает второй экструдер, и он же обязательно участвует в печати защиты от капель как минимум через слой. Сейчас я поясню, почему это важно знать и когда нужно это учитывать. Предположим, мы хотим напечатать бенчи, и почему-то решили печатать рубку не мостами, а использовать поддержки, да еще растворимые, например из довольно дорогого PVA. Предположим, в первом синем экструдере у нас загружен основной материал, а во втором красном — материал поддержек. Как опытный печатник с целью экономии более дорого материала мы решили сделать растворимым только дно и крышку поддержек, а сами их печатать основным материалом. Нарезаем модель и что мы видим? Даже на тех участках, где печатается только модель и нет никаких поддержек, Cura все равно переключает экструдеры, чтобы напечатать вторым экструдером внешний слой черновой башни и защиту от капель. Во-первых, вникуда расходуется дорогой водорастворимый материал, во-вторых, это просто пустая трата времени. Поменяем экструдеры — теперь считаем, что в первом синем у нас PVA, а во втором — основной материал. Соответствующим образом поменяем, каким экструдером что печатать. Нарезаем и радуемся: там, где у нас печатается только модель и поддержки без интерфейса, работает только второй экструдер с основным материалом, первый же ждет, когда надо будет печатать дно или крышку поддержек. Точно так же все работает если речь идет не о поддержках, а например о печати какой-нибудь модели двумя цветами, где вторым цветом печатается только несколько небольших элементов. Эту особенность работы слайсера действительно необходимо учитывать, чтобы не увеличивать впустую время печати или расход дорогого материала. Можно коротко сформулировать правило — если при печати есть участки по вертикали, которые печатаются только одним экструдером, то их должен печать второй экструдер. Желательно учитывать это при принятии решения, в какой экструдер заправить какой материал и каким экструдером что печатать.

Поскольку в данной конфигурации печатной головы экструдеры не равнозначны и я хочу, чтобы основным у меня был директ, в дальнейшем я скорее всего переподключу моторы таким образом, чтобы нулевым экструдером был он, а первым — боуден.

Ну что, осталось только посмотреть на результаты печати.

Для начала я напечатал несколько тестовых деталей для проверки настроек оффсетов второго экструдера. По результатом тестов те оффсеты, которые мы изначально задали исходя из конструкции хотэнда, оказались правильными.

Потом я напечатал куб из ПЛА двух цветов. Обычно демонстрация качества печати на моделях из белого пластика считается дурным тоном, но тут другой случай. На белом пластике было бы прекрасно заметно, если бы красный пластик из второго сопла попадал на модель, где не надо.

Кот Шредингера  в коробке. Опять же, печать очень чистая и нет косяков с подачей на мелких элементах. Нет, это не трехэкструдерная печать, зрачки я покрасил маркером.

Конечно же бенчи, куда без него. Благо, у него есть вариация под двухэкструдерную печать. Пока моделька валялась у меня на столе, она немного покоцалась, но видно, что напечатано очень чисто и с отличным качеством, а обдув прекрасно справляется с задачей.

Смоделировал во Fusion 360 и напечатал набор для игры “4 в ряд”. Рамка печаталась просто одним экструдером, точно так же, как на любом другом принтере. Особенность фишек в том, что отпечаток лапы из цветного пластика находится полностью внутри фишки и покрыт с двух сторон одним слоем прозрачного пластика, что дает интересный визуальный эффект.

Этот эффект мне так понравился, что я напечатал сову из желтого ПЛА с оболочкой из прозрачного ПЕТГ толщиной 1 мм. Трюк был в том, что для двухэкструдерной печати я использовал одну модель, для которой просто переопределил экструдер заполнения и добавил одну стенку заполнения.

Ну и моя любимая модель — вот эта лиса. Она больше и сложнее остальных моделей, печаталась около 3 часов. Никакой постобработки кроме отделения поддержек и каймы я не делал. Качество, на мой взгляд, просто отличное. Есть немного волос и один непропечатанный участок, в происхождении которого я так и не разобрался. В остальном я очень доволен.

Пора подвести итог данной модификации принтера. С технической точки зрения она не является особо сложной. Следует, однако, помнить, что данная модификация, во всяком случае на Эндере, невозможна без замены материнской платы на ту, которая поддерживает установку как минимум 5 драйверов. Сама печатающая голова работает ровно так, как ожидалось. Несмотря на то, что Дмитрий Соркин пугал меня различными проблемами, мне удалось их избежать благодаря использованию более развитого радиатора от UNI. Если вы хотите бюджетно проапгрейдить свой принтер для печати двумя экструдерами, я рекомендую использовать именно этот вариант, а не стандартную химеру. Гибридная концепция печатной головы себя оправдала: один из хотэндов имеет все преимущества директа в виде маленьких ретрактов, простоты печати гибкими и мягкими филаментами и маленького коэффициента Linear Advance. При этом конструкция получилась достаточно легкой, чтобы не накренить балку оси X, поддержанную ходовым винтом только с одной стороны.

Другой вопрос, насколько вообще эта модификация Вам необходима. Для полноценной цветной печати двух экструдеров все равно мало. Можно разве что выделять цветом какие-то элементы типа надписей или еще чего-то, но это можно делать и принтером с одним экструдером — печать вставки другим цветом и вклеивать их в модель или просто по-старинке воспользоваться краской. Конечно, можно менять филамент в экструдерах по ходу печати, но это все равно не то. Реально же двухэкструдерный принтер необходим для печати двумя разными материалами, например для растворимых поддержек. Остальное — бонусные возможности. Действительно ли Вам это нужно — решайте сами, но будьте готовы к множеству новых нюансов при печати.