RepRap Tips & Tricks

RepRap Tips & Tricks              EE 400D. Spring 2012. Page 2    TABLE OF CONTENTS: RepRap Terms……………………………………………………………………………………………………………………..3  ...
9 downloads 2 Views 891KB Size
RepRap Tips & Tricks           


EE 400D. Spring 2012. Page 2   

TABLE OF CONTENTS: RepRap Terms……………………………………………………………………………………………………………………..3    Steps to Start a New Print…………………………………………………………………………………………………...4    3D Modeling Software………………………………………………………………………………………………………....5    3D Printer Programs…………………………………………………………………………………………………..………..8    Troubleshooting………………………………………………………………………………………………………………...19

Authors: Steven Peterson, Sirac Haile, Aric Smith, Sunny Bagga   

EE 400D. Spring 2012. Page 3   

REPRAP TERMS:        

Threaded rods/smooth rods  Stepper motors (5mm shaft)   XL belts & pulleys  Optical sensors & flags  Plastic filament (PLA or ABS, 1.75mm or 3mm)  Antec spot cool fan  Adjustable 12V/30A power supply  Heated bed/build surface   PCB   Thermistor   Kapton & painters tape   Aluminum sheet or glass panel  Extruder (Wade’s)   X‐carriage & “mustaches”   40mm fan & fan duct   Large gear & small gear   Groovemount   Hot end   Threaded brass barrel   0.35mm nozzle   Nichrome wire   Ceramic compound   PTFE tape   Thermistor  RAMPS Circuit Board (version 1.4)   Arduino Atmega 2560   Motor Drivers   X, Y, Z, & E pin outs   Thermistor pin outs (T0, T1)   Output ports   D8 – heated bed   D9 – fans   D10 – hot end  Calibration & firmware 


Authors: Steven Peterson, Sirac Haile, Aric Smith, Sunny Bagga   

EE 400D. Spring 2012. Page 4   

STEPS TO START A NEW PRINT:   1. 2. 3. 4. 5. 6.

Download or design a 3D model that you wish to print  Make sure the file downloaded or exported is an .STL (stereo lithography)  Run .STL file through NetFabb to fix any non‐manifolds to ensure a proper print  Open Slic3r and adjust preferred settings for the particular print (refer to Slic3r guide)  Load .STL file into Slic3r using “Slice” button to generate a GCODE file  Connecting the printer   Plug in power supply and connect to RAMPS   Connect USB cable from computer to Arduino  7. Open PronterFace and click “Connect”  to establish a connection, then click “Monitor  Printer” in order to observe printer status in real time  8. Set heated bed temperature: PLA ~ 60°, ABS ~ 110°  9. Set extruder temperature:   PLA: first layer ~ 185°, remaining layers ~ 180°   ABS: first layer ~ 225°, remaining layers ~ 220°  10. Load GCODE file to PronterFace, check print time in feedback/command prompt  11. Home each axis separately to ensure proper alignment  12. Turn on fans by typing M106 in feedback/command prompt (GCODE language)  13. Once both temperatures reach desired levels, you are ready to print  14. Ensure plastic filament is feeding through the extruder by extruding small amounts of  plastic through the hot end   Extrude 20mm at 150mm/min in bottom left corner of PronterFace repeatedly until  filament is flowing in a string‐like manner out of the nozzle   Use a pair pliers or tweezers to continuously clear the excess plastic  15. Click “Print” and keep a close eye on your printer throughout the entire print  16. If anything seems to be going wrong, the best thing to do it kill the print by either  disconnecting the printer in PronterFace or unplugging the power supply         

Authors: Steven Peterson, Sirac Haile, Aric Smith, Sunny Bagga   

EE 400D. Spring 2012. Page 5   

3D MODELING SOFTWARE:   Blender  Blender is a free and open‐source 3D computer graphics software product used for creating animated  films, visual effects, interactive 3D applications or video games. Blender’s features include 3D modeling,  UV unwrapping, texturing, rigging and skinning, fluid and smoke simulation, particle simulation,  animating, rendering, video editing and compositing. It also features a built‐in game engine.    Blender download link:‐blender/    Tutorial Videos    ‐Basics   The link below will guide you through Blender and help give you an overall feel.‐ncoG9Q7A&feature=related    ‐Tips & Tricks  Once familiar with the basics feel free to move on to a little more advanced techniques. YouTube has a  vast amount of videos that will help answer any questions.                                       

Authors: Steven Peterson, Sirac Haile, Aric Smith, Sunny Bagga   

EE 400D. Spring 2012. Page 6    Screenshot of Blender interface. Object is 3D FoBo foot.  OpenSCAD  OpenSCAD is software used for creating solid 3D CAD objects. It is a free software like Blender but it  does not focus on the artistic aspects of 3D modeling, instead on the CAD aspects. OpenSCAD is ideal if  you are planning to create 3D models of machine parts. Unlike Blender, OpenSCAD is similar to a 3D‐ compiler that reads a script file that describes the object and renders the 3D model from this script file.    For those that like the idea of 3D modeling with code, this program will appeal to you; although,  learning a new language will take some time.     ‐OpenSCAD download link:    ‐User Manual (Functions included)    Tutorial Videos    ‐Basics  This link shows basic modeling using OpenSCAD and covers the 3 basic Boolean operations as well as the  3 basic transformations.    ‐Creating Complex Objects   This tutorial shows how to make complex objects and shows the utilization of constructive solid  geometry (CSG) modeling.                            Screenshot of OpenSCAD interface. Uploaded example code found in the file drop down menu.     

Authors: Steven Peterson, Sirac Haile, Aric Smith, Sunny Bagga   

EE 400D. Spring 2012. Page 7      MeshLab  Having already created a 3D model, MeshLab is ideal for editing and viewing.     MeshLab is an open source, portable, and extensive system for the processing and editing of  unstructured 3D triangular meshes.     ‐MeshLab download link:    *MeshLab is also available as a free iPhone & iPad app, great for viewing 3D models anytime and  anywhere    Tutorial Videos    The following link takes you to a collection of videos made by Mister P. He provides a variety of video  tutorials that will cover the basics as well as the more advanced editing techniques.                                      Screenshot of MeshLab interface. Image in rotation is an imported FOBO foot. 



Authors: Steven Peterson, Sirac Haile, Aric Smith, Sunny Bagga   

EE 400D. Spring 2012. Page 8   



    Note above, the software we will be using:     

Slic3r  Pronterface  Marlin Firmware   Blender, Solidworks, OpenSCAD , CAD tools (user preference)

Authors: Steven Peterson, Sirac Haile, Aric Smith, Sunny Bagga   

EE 400D. Spring 2012. Page 9   

SECTION 1: Marlin Firmware Installation and Configuration    Download and Unzip:  1. Download Arduino. Software version 22 seems to work great, while some versions  may not compile such as Arduino IDE v.1.0    Arduino Link:  Firmware link:    2. Unzip the Marlin Firmware and you should see all of these files: 

  Open Marlin in Arduino IDE environment: File‐>Open 

  Authors: Steven Peterson, Sirac Haile, Aric Smith, Sunny Bagga   

EE 400D. Spring 2012. Page 10   

  Configuration of Baud rate  3. Go to configuration.h file inside of Marlin and you need to change a few things here  before you can upload to the board.   #define BAUDRATE 250000  //#define BAUDRATE 115200  Note: Either of these BUADRATES can be used but make sure to stay consistent inside of  Pronterface, a program we will speak about in section 3.     Defining your RAMPS version (Inside Configuration.h) 

  Note above: #define MOTHERBOARD needs to be changed to RAMPS we currently have.  We have v1.4, but this is the same as RAMPS v1.3.    # define MOTHERBOARD 33  as shown above               Authors: Steven Peterson, Sirac Haile, Aric Smith, Sunny Bagga   

EE 400D. Spring 2012. Page 11   

Defining thermistor type (Inside Configuration.h) 

  Note above: Change the Temp_SENSOR_0 1 and TEMP_SENSOR_BED 1. We are making  this change because we have a 100k thermistor. If a different type of thermistor were  used we would have a different value as shown in the comments section of the code.     Max Lengths for X,Y,Z (Inside Configuration.h) 

  Note above:  Change your Z_MAX_LENGTH to 100. The default X_MAX and Y_MAX  should be fine.      You’re not done yet   Congratulations! You are done with the initial setup. Remember these settings  are just to help you move through the various programs. The goal is to calibrate the  printer once you have setup Slic3r and Pronterface. Connect to your Arduino, upload  the code, and move to the next section.   Authors: Steven Peterson, Sirac Haile, Aric Smith, Sunny Bagga   

EE 400D. Spring 2012. Page 12   

SECTION 2: Slic3r ‐ Slicing Software (Converts .STL to .GCODE)  Important Note: This section assumes that the user has already created an .STL  file from a 3D modeling software or downloaded an .STL from online    Downloading Slic3r  Link:   ‐Make sure to always keep this software up to date by frequently checking for updates    Slic3r: Various Settings Explanations 

        Authors: Steven Peterson, Sirac Haile, Aric Smith, Sunny Bagga   

EE 400D. Spring 2012. Page 13   

PRINT SETTINGS: If some settings are not explained this implies they should be left at their  default values.   Scale: Multiplier for size. For example, you have a 2x2x2 (mm) cube and want a 10x10x10  (mm) then you would make the multiplier 5.  Copy along X and Copy along Y: Copy along x will copy your print and place it in the x‐ axis of  the bed. For example if you want 3 cubes along the x‐axis then you would make this value 3.  For copy along y same rule applies.   Distance between copies: The distance, in mm, between your copies.    Accuracy: This really depends on the nozzle size. Avoid going any bigger than 0.35mm and  nothing lower than 0.1mm. Leave first layer height and fill N layers set to 1.  Skirt: The skirt allows you to add a perimeter of plastic around your print. This ensures your  nozzle is extruding plastic smoothly before it starts to print the actual object. The amount of  loops can be adjusted here but there is no real need to change this setting.    Print setting:  Perimeter: 3 means it will draw 3 solid outlines around the edges of the object. For  general purposes this will work fine.   Solid layers: number of fully filled layers built on top of each other on a flat surface,  the base, and the tops of objects. 3 is good but you should never go higher than 6.  Fill density: amount of infill to be used when filling the internal space of the object.  0.4 means 40% infill and 60% void/air. You do not need to go higher than infill of 50%. 

Authors: Steven Peterson, Sirac Haile, Aric Smith, Sunny Bagga   

EE 400D. Spring 2012. Page 14   

  PRINTER AND FILAMENT:  Nozzle diameter: Our nozzle size is 0.35mm.  Print center: This is a default setting and has worked well for our prints. You should not have  to change this setting. This is where the initial prints are centered.   Filament diameter: Our filament size is 1.75 mm, so this has to be changed by getting your  filament and taking several measurements with a digital caliper and averaging them. The  actual size is usually never 1.75mm but it should be close.   Temperature settings: Turn all of these to 0’s because otherwise the printer will have a delay  by waiting to reach a certain temperature for either the bed or the first layer. Not really  needed because you will set this in Pronterface.   *Once these are set you can save the configuration file by clicking “save config”    Authors: Steven Peterson, Sirac Haile, Aric Smith, Sunny Bagga   

EE 400D. Spring 2012. Page 15   

.STL to .GCODE  Before you Slice your .STL file it is recommended that you upload your .STL to NETFABB.    Link:    This cloud service will get your .STL file ready for .GCODE and fix any problems that the .STL  contains. Once cleaned by Netfabb, create .GCODE from your .STL file by clicking Slice in Slic3r,  then loading your file. Once loaded it will Slice your file and put it in the same directory where  your .STL was located. Netfabb also has a free application that can be downloaded but we  found that it does not perform as well as the cloud service online.   




Authors: Steven Peterson, Sirac Haile, Aric Smith, Sunny Bagga   

EE 400D. Spring 2012. Page 16   

SECTION 3: Pronterface‐ Interface Software      Downloading Pronterface  Downloading Pronterface is not as easy as the other software this is because it needs python  scripts, thankfully someone has already compiled it for you here:  http://hackable‐‐ Go down to Pronterface section  OR ‐ Remember you need Python to run these files.    

  Note above: This program is quite simple to learn. Press the connect button to connect to the  printer. Use the Load File button to load your .GCODE.   As mentioned before, use the same  BAUD rate as in your Marlin firmware. We use the Center X,Y,Z to control movements of the  steppers. The heater (hot end) and bed temperatures are displayed on the bars in the bottom  left and plotted in real time to the right. We can set the temperature by clicking set on the right  side. For ABS the temp is around 230 and for PLA it is 185 (refer to STEPS TO START A PRINT for  exact temperature settings). The right side where the white box is displayed is for status  updates and for sending any GCODE. The center graph is to show the status of the print and will  show the user which layer the printer is currently working on.     

  Authors: Steven Peterson, Sirac Haile, Aric Smith, Sunny Bagga   

EE 400D. Spring 2012. Page 17   

Using Pronterface to Calibrate your Printer  Calibration is the MOST IMPORTANT part of getting your printer ready to print. Calibration is  needed to insure that each stepper has accurate steps in each direction as well as the rate of  extrusion. The best way to do this is using Pronterface.  Step 1: Make sure that you can home all axis using Home X, Home Y, and Home Z. Then go  ahead and Go +10mm away (plus X direction) from home. Using a digital caliper you can  measure how much the x carriage actually moved. TIP: Before telling your printer to move,  setup your caliper so it is wedged between 2 surfaces, that way it takes the measurement in  real time during each movement. Then use this equation to adjust your firmware:     Multiplier=

Desired Actual  

  For example, if you told the printer to go +10mm and the x‐carriage actually moved 5, then  your multiplier would be 2. You may have to do this several times to get a really accurate  reading. It is recommended to get within a tenth of a mm for accurate printer (if you are going  for 10mm, keep calibrating until you are reading somewhere between 9.9 ‐10.1).   


Authors: Steven Peterson, Sirac Haile, Aric Smith, Sunny Bagga   

EE 400D. Spring 2012. Page 18   

Step 2: Using the multiplier we need to implement this in our code. This is shown below: 

  Note above: This is where we use our multiplier factor. The order is (X,Y,Z,E) these numbers are  standard so we need to use the multiplier we created for X and multiply (2*X,Y,Z,E). Save and  upload the firmware again. Then we go back to Pronterface and take more measurements and  see how close we are to moving 10mm. You want to be VERY ACURATE, the more accurate the  better. Do this for X,Y,Z.    Step 3: Now that we are done with the X, Y, Z axis, we need to calibrate the Extruder.   Same concept of the multiplier applies here except you need to extrude instead of moving in  the X, Y, or Z directions. FIRST, HEAT UP THE HOT END TO THE PROPER TEMPERATURE BEFORE  EXTRUDING!  When the hot end is at the proper temp for either ABS or PLA, get a drinking  straw and some filament. Using a marker, mark the reference point on your straw.  Extrude  10mm or 30mm (the higher number the better accuracy).  Using a measuring tape measure  how many mm the stepper actually extruded. Do this several times and then use the multiplier  equation in the MARLIN FIRMWARE just as we did before, but this time for the fourth  coordinate (X,Y,Z,E). After calibration is complete, you are ready to print! 

Authors: Steven Peterson, Sirac Haile, Aric Smith, Sunny Bagga   

EE 400D. Spring 2012. Page 19   

TROUBLESHOOTING:   Problem:  Print surface not level with extruder nozzle    Solution:  To correct this problem the build surface needs to be calibrated to ensure consistent distance from the  print surface to the extruder nozzle. To calibrate the surface the four screws located on the left and right  of the build plate need to be adjusted. First move the extruder to the home position manually and  measure the height between the nozzle and the build surface. Then move to the next corner and adjust  until all corners are equal. When calibration is complete ensure the nozzle height is suitable for the first  layer (about a business card thickness in height). If not refer to first layer nozzle height.     Problem:  First layer height too high or too low    Solution:  To fix this problem you  must adjust  the Z‐axis flag.  This flag is located on the right side of the  printer  hanging below the X‐axis.  If the print head is too low you need to LOWER the flag in order raise the Z‐ Home position. If the print head is too high you need to raise the flag.    Problem:  No plastic extruding    Solution:  To attack this problem you must first diagnose the cause of the problem. It may be caused by a jam in  the  extruder  or  clogged  up  the  barrel.  If  the  extruder  is  jammed  remove  the  four  screws  holding  the  idler to the hobbed bolt. Once removed the filament may appear to be noodled. This is caused by a cold  ‘hot end’ or rising heat causing the filament to heat up too high and “noodle”. Cut the filament and heat  the hot end to the appropriate temperature for the plastic being used. Chase the filament with a 1.5mm  Allen wrench to clear the orifice but do not go too deep. Then reload the filament and continue to print.  If the nozzle is clogged remove the nozzle from the barrel and clear out with a pin or strand of wire (be  sure to heat the nozzle over a flame). To prevent any debris from clogging the nozzle again use a sponge  mounted in line with the filament to clean particulates off the filament.                

Authors: Steven Peterson, Sirac Haile, Aric Smith, Sunny Bagga   

EE 400D. Spring 2012. Page 20    Problem:  Too much plastic extruding during print    Solution:  This  is  caused  by  software  not  hardware.    In  your  Slic3r  settings  make  sure  to  update  the  filament  diameter by taking sample measurements of your filament and taking an average size, then input that  into Slic3r.    Problem:  Loud banging noise    Solution:  The loud banging noise is caused by the axis at the end of its travel range. This is due to a missing or  inactive flag. First make sure the flag is plugged into its appropriate port on the RAMPS controller. If the  previous  step  has  been  done  and  the  symptom  still  occurs,  make  sure  the  flag  is  in  contact  with  the  sensor at the appropriate location.     Problem:  First layer not sticking    Solution:  If your print begins to peel off or completely lifts off the build surface during the print. This problem is  caused by a cool build surface or a contaminated build surface. The oils in your hand can help release  the  plastic  from  the  build  surface;  also  the  temperature  of  the  build  surface  takes  toll.  To  fix  this  problem clean the build surface with rubbing alcohol to ensure a clean surface. Also make sure the build  surface is up to proper temp (65‐75°C) PLA, and (110‐120°C) ABS. To aid in the adhesion of the part you  may  use  blue  painters  tape  on  the  build  surface  for  PLA  and  ABS  or  a  mixture  of  ABS  and  Acetone  painted on the Kapton tape.    Problem:  Stepper is getting hot    Solution:  When the stepper gets warm its normal, but when it’s HOT that’s not acceptable. To reduce the temp of  the stepper you must reduce the current flowing to the motor. To solve the problem you can adjust the  potentiometer  located  on  the  Pololu  motor  driver.  To  reduce  the  current  rotate  the  potentiometer  counter‐clockwise the desired setting is around a quarter turn from all the way down. Another good way  to help dissipate heat is by attaching heat sinks onto each stepper motor. These can be purchased at any  RadioShack. We also used the fan of a portable bubble gun to manually cool any areas that get too hot  during our prints.     

Authors: Steven Peterson, Sirac Haile, Aric Smith, Sunny Bagga   

EE 400D. Spring 2012. Page 21        Problem:  Print shifted to the right or left (stepper skipping steps)    Solution:   If your print seems to be shifted this is caused by either x or y stepper skipping a step or 2. To solve your  problem you must increase the current to the stepper in order to generate enough torque to prevent  the  skipped  step.  To  increase  the  current  turn  the  potentiometer  clockwise  a  fraction  of  a  turn  until  motor stops skipping. Make sure not to increase it too much this will lead to overheating of the stepper.    Problem:  Sloppy prints    Solution:  If your printer appears to be printing rectangles instead of squares and ovals instead of circles then your  calibration is off. If your printer is not calibrated to correctly move 10mm when commanded in either x,  y,  or  z  direction,  it  is  necessary  to  recalibrate  your  printer  using  the  calibration  within  this  manual  on  page 16.    Problem:  Plastic components melting, Too much heat on electronics    Solution:  If the plastic components start to get warm they will melt; they are made of plastic. To fix this problem  we not only use fans on the plastics but also on the electronics. The fan located on the x‐carriage should  be ON during the print or whenever the extruder heater is ON using the M106 command. This also turns  on the electronics fan to keep the motor drivers cool. Again, using the bubble gun will help redirect any  heat  that  can  be  causing  problems.  *When  creating  bridges  during  a  print  it  is  wise  to  use  a  small  amount of cooling to make sure the plastic hardens quickly. Careful though, because too much air can  cool the hot end and cause the plastic to get clogged in the nozzle.    Problem:  Tangled filament    Solution:  When  the  filament  is  tangled  do  not  try  to  detangle  it  unless  you  see  it’s  an  easy  task.  To  solve  the  problem,  cut  the  filament  and  re‐feed  the  filament  through  the  extruder  and  resume  the  print.  It  is  possible to feed the filament through the extruder mid‐print but it is advised to stop the print and open  the  extruder  to  ensure  a  clean  insertion  of  filament  through  the  barrel.  To  prevent  tangling  use  a  filament spool holder and guide. 

Authors: Steven Peterson, Sirac Haile, Aric Smith, Sunny Bagga