3D tisk | Bastlení | DIY

Nová česká 3D tiskárna PWS400K. V nitru běží klon Raspberry Pi a tiskne prakticky bezchybně

  • Česká tiskárna PWS400K běží na technologii Klipper
  • Chlubí se také tuhým rámem a přesnými díly z MJF tuzemské výroby
  • Všech 30 tisků zvládla bez jakéhokoliv dolaďování a ruční kalibrace

Když se řekne Česko a (nejen) domácí 3D tisk, skoro každému se vybaví fabrika Josefa Průši z pražských Holešovic. Tak jednoduché to ale není, od Aše po Jablunkov se totiž rodí celá plejáda mašin, o kterých jste možná nikdy neslyšeli.

A proto tento dluh dnes alespoň v jednom případě napravíme, na pár týdnů se nám totiž v redakci ohřála nová 3D tiskárna PWS400K od tuzemské značky Print With Smile. Vlastně to není žádný nepopsaný list papíru, ale tiskárna s letitou historií z dílny Davida Vajčnera a s malou komunitou svých věrných uživatelů na Facebooku.

Video: Představení nové české 3D tiskárny PWS400K:

  • 00:00 - Tiskárna s Orange Pi pod kapotou
  • 03:09 - Tiskárna tiskla na první dobrou
  • 03:42 - Ukázka hotových tisků zblízka
  • 06:38 - Tiskneme dráčka Adalindu krok za krokem + timelapse

Nejspíše by tomu tak bylo i nadále, kdyby se nedávno do hry nevložil právě Print With Smile, nekoupil know-how a společně s dalšími partnery nezajistil masovou výrobu přímo v Čechách. A tak se konečně zrodila současná 3D tiskárna PWS400K.

Cena mašiny dnes začíná na 33 500 Kč. Za tuto částku nabízí následující základní vlastnosti:

  • Tiskový objem: 235×235×270 mm
  • Konstrukce: Klasická/kartézská přímočará
  • Materiál: Tuhý celokovový rám, přesné tištěné díly MJF (výroba v Česku)
  • Tisková hlava/extruder: Direct Drive, 1,75mm struna, 0,4 mm mosazná tryska, čidlo struny, čidlo roviny BLTouch, volitelně český hot-end Protoprint Raptor
  • Rychlost: až 400 mm/s (100+ mm/s pro běžný tisk), akcelerace 7500 mm/s²
  • Operační systém: Klipper s webovým rozhraním Mainsail
  • Konektivita: Ethernet, Wi-Fi
  • Výpočetní jednotka: Orange Pi + 32bit mikrokontroler řady STM32F446
  • USB: 3× (například pro kameru)
  • Další speciality: Nastavitelný RGB LED rám/stavový pruh Spectoda, možnost napojení na službu pro vzdálený tisk skrze internet Karmen
009265d9-dd7a-419a-a9cb-f0068738a353b2b4f4ee-4433-4791-afa3-64be5d99ba6f21d46359-1f0b-4a94-a63d-fd46848f284280e3c457-a11f-45a8-a061-8bbf74f3a2c3
Další záběry tiskárny najdete v galerii a ve videu 

Co je to Klipper?

Když zrakem zběžně prolétnete stručnou specifikaci výše, nejspíše vás zarazí zmínka o operačním systému a přítomnost linuxového počítače Orange Pi, což je jeden z mnoha klonů a alternativ k Raspberry Pi.

PWS400K se totiž od zástupu mnoha ostatních malých 3D tiskáren liší především v tom, že autoři zvolili konkurenční open-source koncepci Klipper.

dfb043ad-fe55-413a-b326-88398db12066
Klipper běží na linuxovém minipočítači Orange Pi

Zatímco drtivá většina laciných tiskáren má v nitru jen jednoduchou řídící desku s 8bit/32bit mikrokontrolerem, na kterém běží tiskový firmware Marlin (jeho odvozenou verzi používají i tiskárny Prusa Research), PWS400K zvolil dramaticky odlišnou cestu.

I pod jeho kapotou je 32bitový armový mikrokontroler řady STM32F446, ten však pouze řídí otáčky krokových motorů a ostatní nízkoúrovňové operace, zatímco vše ostatní provádí mnohonásobně výkonnější procesor na Orange Pi a řídící aplikace Klippy napsaná v Pythonu, která dává mikrokontroleru povely skrze USB.

Klipperová 3D tiskárna je linuxový počítač

Nebudeme příliš zacházet do technicistních detailů – podstatné je to, že mašina s Klipperem je v podstatě výkonný linuxový počítač. Díky tomu si po startu a připojení do místní sítě nastartuje vlastní HTTP server dostupný na lokální adrese http://pws400k.local s webovým rozhraním Mainsail.

acd46c87-fdc3-4243-82d1-f9999b10867f
Webové rozhraní tiskárny Mainsail je návykové. Dají se v něm nakonfigurovat i ty nejdrobnější detaily a sledovat telemetrii v reálném čase

A nejen to. Vysoký výpočetní výkon umožňuje Klipperu provádět náročné výpočty pro co nejefektivnější výrobu, což vše pomáhá tomu, aby byl tisk i při vyšším tempu prakticky bezchybný a zvládal rychlosti, kde už jiní selhávají na celé čáře a kvalita výrobku dramaticky klesá.

Díky linuxovému operačnímu systému je nakonec Klipper také velmi tvárný, a tak je internet plný rozšiřujících skriptů, které podobným tiskárnám dodají nové schopnosti, napojí je do vlastní infrastruktury a tak podobně.

Webové rozhraní Mainsail místo displeje

Z uživatelského hlediska se Klipper nejvíce projevuje právě svým webovým rozhraním. PWS400K sice disponuje čtyřřádkovým LCD displejem a rotačním ovladačem jako třeba konkurenční mašiny MK2/3 od Prusa Research, nicméně je vlastně docela zbytný.

43d27bd4-fb38-486f-81b0-4834a3551762
Graf teplot a patrné nahřátí extruderu po spuštění povelu pro vytažení struny

V praxi se vše dělá právě ve webovém Mainsailu, do kterého 3D tiskárna v reálném čase streamuje veškeré telemetrické údaje.

V logovém okně se tedy vypisují aktuální tiskové instrukce, o něco výše v grafu teploty tiskové podložky a trysky, no a v levé části pak zase souřadnice extruderu a rychlost jeho pohybů. Všechny tyto údaje přitom můžete samozřejmě i jemně měnit zadáním exaktní hodnoty, anebo posuvníkem.

3f009481-6283-4570-a2a9-d157421344d2424b5ddc-d589-43a9-aff9-72679835b622b387c93d-e239-40f9-a949-838fecd0c0b3a7eb220f-a1d3-45d8-a8b8-9531571f8395ddac63c5-f975-4e28-9f8c-175673ad1fce
Přehled naposledy nahraných modelů, konfigurace různých aspektů tiskárny a konzole, do které můžeme rovnou i posílat tiskové příkazy

Tiskové modely se posílají přes síť

Mainsail nakonec slouží i jako správce a prohlížeč modelů k tisku. Ty buď nahrajete do tiskárny z webového prohlížeče, anebo skrze místní síť a protokol OctoPrint přímo ze sliceru – desktopového programu, který se stará o konverzi 3D modelu na sekvenci textových CNC instrukcí ve formátu G-code.

d554fd46-fd4f-4643-8158-e3b27b990093
Model mohu nahrát do tiskárny z webového rozhraní Mainsail

V tuto chvíli Print With Smile podporuje (sekce Přílohy) tuzemský PrusaSlicer, pro který připravuje profily tiskárny, profily tisku a profily tiskových materiálů, výrobce nám ale potvrdil, že je ve vývoji i podpora řezacího programu Cura od Ultimakeru. Jen pro jistotu, oba programy jsou samozřejmě zdarma.

0e76caf5-f929-4be5-a937-85f0d52de09fb71dbab0-6a21-477e-905a-e9b0ef6495f8
Druhou možností je odeslání na tiskový server tiskárny přímo z PrusaSliceru 

Displej je na tiskárně vlastně tak trochu navíc

Suma sumárum, fyzický displej jsem nakonec během oněch dvou týdnů nepoužil ani jednou. Nebylo to vůbec potřeba. Postup mnohahodinových tisků jsem kontroloval v redakční síti buď skrze Mainsail, anebo odkudkoliv pomocí české služby pro vzdálenou správu tisku Karmen, do které lze mašinu napojit.

6d37f95a-fc90-494d-a7b7-7d0aa459ef09484c16af-45ae-414a-8803-1e7b8df4d9fcbde7e8c2-19f5-4fa8-a7b6-298b5f8c4483
Ovládání tiskárny přes internet pomocí české webové služby Karmen

K dokonalosti už tedy chyběl jen otrok, který by uprostřed noci odlepil ze zrnitého plátu hotový výrobek a já mohl z domova započít tisk dalšího.

Klipperová 3D tiskárna se nevypíná

Mimochodem, ještě jedna důležitá provozní věc. Právě proto, že je v nitru linuxový počítač Orange Pi, klipperová 3D tiskárna se nikdy natvrdo nevypíná! Napájení je rozdělené pomocí relé na dva okruhy, takže PWS400K je neustále v tichosti připravená k tisku.

Na jeho konci můžeme softwarově vypnout tiskovou část (případně ji zcela odpojit tlačítkem na tiskárně), ale Mainsail bude i tak stále k dispozici na adrese pws400k.local a stejně tak kompletní Linux třeba skrze SSH. Spotřeba se ale bude počítat na jednotky wattů jako u každého jiného minipočítače této kategorie.

Žádné ruční ladění

No dobrá, ale jak tedy PWS400K tiskne? Teorie a hromada softwaru s ohromným potenciálem pod kapotou je sice jedna věc, ale spolehlivost a kvalitu ověří až skutečná praxe. Asi nebude překvapením, že během několika málo týdnů jsme neměli možnost proniknout do všech aspektů Klipperu, a tak padla volba na klasický stress-test.

a1e604df-18aa-4a64-8069-cdfdb7ade52a
Komplexní model sněžného muže s pohyblivými klouby nebyl pro tiskárnu žádný oříšek

Prostě jsem se rozhodl, že budu tisknout jeden model za druhým tak dlouho, dokud se něco nepokazí – byť by to byla třeba jen zhoršená přilnavost zrnitého plátu po několikátém výrobku.

Tiskárnu jsem tedy v rukou vynesl po schodech až k nám pod střechu do třetího patra, postavil vedle MK3S+ (pro vizuální a rozměrové srovnání, viz fotogalerie) na už tak poměrně rozvrzaný stůl, který se otřese při sebemenším dotyku, a začal rovnou tisknout.

Video: Tiskneme dráčka Adalinda na české PWS400K

Ano, správně, žádná předtisková příprava, žádná kalibrace, žádné složité dolaďování roviny pro první vrstvu, aby se model neodlepil a nevzniklo špagetové monstrum nalepené na rozpálenou trysku.

PWS400K vše udělala za mě, rovinu si změřila pomocí kontaktního snímače BLTouch v solidním rozlišení 6×6 bodů a já se mohl poté v Mainsailu dokonce podívat na 3D model, ve kterém je vidět, jak BLTouch změřil i zdánlivě neviditelné korekční deformace.

9c2f081f-a500-4ee6-bc03-bab03bd08d6c
3D model kalibrace roviny ve webovém rozhraní Mainsail po dvou týdnech tisku. Plát už dostal zabrat a měl bych ho dle deformace po třiceti vyrobených modelech pořádně vyčistit

A to je vše. Tiskárna pak prostě začala bezchybně vytlačovat natavenou strunu.

30 složitých modelů na první dobrou

Nebohá mašina si příliš neodpočinula a karta Historie v Mainsailu nakonec nabídla poměrně detailní statistiku o každém tisku i tu celkovou. Základní 0,4mm mosaznou tryskou tedy nakonec proteklo 692 metrů roztaveného PLA a PET-G.

Použil jsem jak filament stejné značky Print With Smile, tak materiál dalších českých výrobců – jmenovitě Prusa Polymers (Prusament) a Filament PM.

6a920622-b327-4caf-8407-18def1e3786b
117 hodin tisku, 692 metrů struny (pro případné rejpaly: zrušené tisky nepředstavují chybu, ale cílené zastavení za účelem vyzkoušení určité situace/stavu tisku pro potřeby videa)

Během 117 hodin 9 minut a 25 sekund aktivního tisku 30 modelů nedošlo k jedinému problému a k jedinému zaváhání. Všechny výrobky byly čisté, jednotlivé vrstvy termoplastu na sebe dokonale navazovaly a velmi obstojně dopadly i převisy, protože jsem ani jednou nepovolil výrobu podpůrného lešení.

Modely byly přitom morfologicky poměrně pestré – většinou nejrůznější referenční organické postavičky, které najdete i v katalogu Printables.

495db48a-53ee-4800-99d4-8f582d972ef6
Během testu nenastaly žádné komplikace a nebyla třeba žádná ruční kalibrace a doladění

Tiskové stabilitě jistě pomohl perfektní tuhý rám tiskárny a mnohé spojovací a krytové díly, které si Print With Smile sice nechalo vytisknout, nicméně pomocí přesného průmyslového práškového tisku MJF (Multi Jet Fusion) s o řád lepším rozlišením než laciný tisk technologií FDM/FFF.

Prusa není jediný

Ačkoliv tedy mediální prostor v Česku okupují převážné 3D tiskárny z fabriky Prusa Research, je třeba zdůraznit, že mají docela zdatné tuzemské soupeře, jejichž jedinou slabinou je tak dnes hlavně to, že se o nich v širší komunitě zatím příliš neví. PWS400K by to mohla změnit.


Kompletní testy jsou na Živě přístupné jen předplatitelům. Tento článek pro všechny čtenáře odemkla společnost Print With Smile.

Diskuze (65) Další článek: Covidové lockdowny narušily vnímání času, což vedlo k problémům s duševním zdravím

Témata článku: , , , , , ,